NL8301234A - Programmeerbaar leesgeheugen en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

* ΡΗΑ..1067 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Programmeerbaar leesgeheugen en -werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een programmeerbaar leesgeheugen (PRQM) in een halfgeleiderlichaam met aan een eerste oppervlak een verzonken elektrisch isolerend gebied en een daaraan grenzend éénkristallijn halfgeleidend 5 gebied, met langs het oppervlak een aantal lateraal van elkaar gescheiden geheugencellen, waarbij elke cel een nagenoeg horizontale eerste pn-overgang, gelegen in het halfgeleidergebied, en een overeenkomstige tweede pn-over-gang bezit, die samen een paar tegen elkaar in geschakelde 10 pn-overgangsdioden vormen. Hierbij bevat elke geheugencel een paar tegengestelde dioden, waarvan er één selectief kan worden vernietigd om het geheugen te programmeren. Daarnaast heeft de uitvinding betrekking^op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk geheugen.

15 Programmeerbare leesgeheugens (PROMs) worden steeds belangrijken bij elektronische geheugentoepassingen. Van bijzonder belang is het type programmeerbaar leesgeheugen met een matrix van rijen en kolommen van geheugencellen elk bestaande uit een paar tegen elkaar in geschakel-20 de pn-overgangsdioden. Een eerste van de dioden in elke cel dient als matrix-element voor het elektrisch isoleren van de cel, terwijl de tweede diode selectief kan worden vernietigd om een logische "O" of een logische tt1” in de cel te programmeren. De programmeerbare diode wordt in de 25 praktijk vernietigd door voldoende hoge sperstroom door zijn pn-overgang te -forceren, zodat deze overgang permanent wordt kortgesloten.

Een elektrisch isolerend materiaal, zoals sili-ciumdioxyde, wordt gebruikt, om de geheugencellen lateraal 30 van elkaar te scheiden in bekende programmeerbare leesgeheugens , van de bovengenoemde soort. Het Britse octrooi-schrift 2OO5079 toont een dergelijk programmeerbaar leesgeheugen, waarin elke matrixdiode een vertikale diode is, 8301234 1 ( PHA.1Ο67 2 « ,* waarvan de pn-overgang horizontaal in een éénkristallijn siliciumgebied van een halfgeleiderlichaam is gelegen en lateraal volledig door een in het lichaam verzonken gebied van siliciumdioxyde wordt begrensd. Elke program-5 meerbare diode is een horizontale diode, waarvan de pn-overgang is gelegen in een gebied van polykristallijn silicium, dat grenst aan het bovenvlak van het éénkristal-lijne gebied. De pn-overgang van elke programmeerbare diode strekt zich over het algemeen loodrecht op het beneden-10 vlak νειη het lichaam uit. Dit programmeerbare leesge- heugen wordt vervaardigd, door een n-type epitaxiale laag te vormen op het bovenvlak van een p-type substraat en vervolgens een p-type epitaxiale laag op de n-type epitaxial© laag te vormen. Een diep n-type gebied raakt aan 15 het benedenvlak van het diepe oxydegebied, dat is gevormd rondom delen van de epitaxiale lagen ter vorming van de matrixdiode. Ter plaatse van elke cel is er een opening in een isolerende laag, die de p-type epitaxiale laag bedekt. De pn-overgangen voor de programmeerbare dioden 20 worden gevormd in een laag van polykristallijn silicium, die is aangebracht op de isolerende laag en op de delen van de p-type epitaxiale laag, die via de openingen zijn blootgelegd.

Hoewel betrekkelijk kleine stromen van ongeveer 25 20 mA nodig zijn voor het programmeren van dit programmeer bare leesgeheugen, vergroten de horizontale dioden ervan de plaatsruimte, die een cel inneemt. Bovendien zijn de eigenschappen van pn-overgangen in polykristallijn silicium minder goed regelbaar gedurende de vervaardiging dan 30 die in éénkristallijn silicium.

Een ander soortgelijk programmeerbaar leesgeheugen wordt beschreven in het Europose Octrooischrift No. 0018173· In elke geheugencel van dit programmeerbare leesgeheugen zijn de pn-overgangen van de beide dioden gelegen 35 in een éénkristallijn siliciumgebied. Een isolerend gebied, dat siliciumdioxyde bevat, dat direct grenst aan een éénkristallijn gebied, scheidt de cellen lateraal van elkaar. Elk^ pn-overgang is nagenoeg horizontaal in het midden 8301234 PHA..1067 3 4 * ........v* van zijn cel en strekt zich naar boven uit tot het bovenvlak van het éénkristallijne gebied op een punt, dat op afstand ligt van de zijwanden van het isolerende gebied.

De pn-overgang van elke matrixdiode omringt de pn-over-5 gang van de overeenkomstige programmeerbare diode. Dit programmeerbare leesgeheugen wordt vervaardigd, door selectief begraven n-type gebieden te vormen langs het bovenvlak van een p-type siliciumsubstraat, waarna een n-type epitaxiale laag wordt gevormd op het bovenvlak van 10 het substraat. De laterale isolatiegebieden worden vervolgens gevormd, en de paren pn-overgangen worden verkregen door p-type gebieden te vormen in de epitaxiale laag boven de begraven gebieden en n-type gebieden te vormen in de p-type gebieden.

15 Hoewel bij dit programmeerbare leesgeheugen ondiepe gebieden kunnen worden gebruikt voor het definiëren van de dioden, wordt door het elkaar insluiten van de diode, in elke cel de door de cel ingenomen plaatsruimte betrekkelijk grodt als gevolg van toleranties bij 20 de fotolithografische uitrichting. Het geheugen neemt onge-veer 9(yum) in beslag. Daardoor neemt de programmeer-stroom toe. Bovendien kan parasitaire transistorwerking gedurende het programmeren van een cel in het ene begraven gebied bewerkstelligen, dat de pn-overgang tussen het aub-25 straat en een ander begraven gebied in de doorlaatrichting wordt voorgespannen, zodat de programmeerbare diode in de cel langs dezelfde kolom in het andere begraven gebied wordt beschadigd.

Een programmeerbaar leesgeheugen volgens de uit-30 vinding heeft het kenmerk, dat elke tweede pn-overgang nagenoeg horizontaal is en boven de overeenkomstige eerste pn-overgang is gelegen, zodanig, dat het voor elk paar dioden gemeenschappelijke tussenliggende gebied tussen de pn-overgangen volledig door het isolerende gebied be-35 grensd wordt. Bij voorkeur ligt elke tweede pn-overgang in het halfgeleidergebied,

De uitdrukking "nagenoeg horizontaal", toegepast op de pn—overgangen van de cellen, betekent, dat elk 8301234 PHA. 1067 4 _ * < • * daarvan grotendeels in een vlak ligt, dat parallel is aan een nagenoeg vlak benedenvlak fan bet halfgeleiderlichaam. Elke overgang is "nagenoeg horizontaal", zelfs als deze enigszins omhoog (omlaag) loopt, waar deze aan het iso-5 lerende gebied grenst. Zodoende zijn de beide dioden in elke programmeerbare geheugencel vertikale dioden. De onderste diode, die is gedefinieerd door de eerste pn-over— gang, is normaliter het matrikelement, terwijl de bovenste diode, die is gedefinieerd door de tweede pn-overgang, nor-10 maliter het programmeerbare element is. Door ervoor te zorgen, dat de pn-overgangen in elke cel volledig grenzen aan het isolerende gebied, neemt het onderhavige programmeerbare leesgeheugen erg weinig ruimte in beslag. Het ge— hèugenelement in elke cel neemt in de praktijk ongeveer 2 15 2,25yum in beslag, hetgeen veel minder is dan in verge lijkbare bekende inrichtingen.

Het maximum van de doteringsconcentratie in elk tussenliggend gebied ligt bij voorkeur tussen de twee pn-overgangen en in een optimaal geval nabij het punt halver-20 vege tussen de beide pn-overgangen. Dit doteringsprofiel, dat wordt verkregen door ionenimplantatie, vergemakkelijkt de vervaardiging van een programmeerbaar leesgeheugen en zorgt voor een verbetering van de programmering.

De onderste celgebieden direct onder de eerste 25 pn-overgangen zijn van een eerste geleidingstype, terwijl de tussenliggende celgebieden van een tegengesteld tweede geleidingstype zijn. De cellen worden normaliter gevormd boven een substraatgebied van het tweede geleidingstype. Daardoor doet zich een probleem voor, doordat het sub-30 straatgebied mogelijk als de collector voor een parasitaire transistor kan werken, waarin het onderste gebied van iedere cel als de basis dient en het aangrenzende tussenliggende celgebied de emitter is. Wanneer de tweede pn-overgang van deze cel wordt vernietigd, wordt zijn eerste 35 pn-overgang in de doorlaatrichting voorgespannen, waardoor de bijbehorende parasitaire transistor geleidend wordt. De door de parasitaire transistor in het substraatgebied geïnjecteerde stroom zou de spanning daar ter j^laatse 8301234 PHA. 1067 5

* '** I

voldoende kunnen doen toenemen, om te bewerkstelligen, dat de pn-overgangen tussen liet substraat en de onderste cel-gebieden van andere cellen langs dezelfde kolom in de doorlaatrichting worden voorgespannen. Hierdoor kunnen dan 5 weer de tweede pn-o ver gangen van deze andere cellen ongunstig worden beïnvloed.

Om dit probleem op te heffen en ook om elektrische tussenverbindingen met de onderste celgebieden tot stand te brengen, wordt met voordeel een samgenstelde be-1B graven laag gebruikt. Deze begraven laag bevat een aantal hoog gedoteerde begraven gebieden van het eerste geleidings-type direct onder de onderste celgebieden. Elk begraven gebied grenst aan het isolerende gebied langs de gehele onderste omtrek van elk van één of moer bijbehorende onder-15 ste celgebieden. Door ervoor te zorgen, dat de begraven gebieden met het isolerende gebied in contact komen, wordt de versterking van elke parasitaire transistor aanzienlijk verminderd, in een praktisch voorbeeld met een factor 100. Daardoor wordt de in het substraatgebied gedurende de 20 programmering van één cel verkregen spanning aanzienlijk verminderd, zodat programmeerbare dioden in andere cellen langs dezelfde kolom worden beschermd.

Het halfgeleiderlichaam bevat bij voorkeur een hoog gedoteerd begraven netwerk van het tweede geleidings-25 type, dat lateraal elk begraven gebied omgeeft. Het begraven netwerk vormt een weg van lage weerstand voor het afvoeren van ladingsdragers, die door de parasitaire transistoren gedurende de programmering in het substraatgebied zijn geïnjecteerd, om te voorkomen, dat een verdere 30 verhoging van de substraatpotentiaal plaats vindt.

Het begraven netwerk is lateraal gescheiden van het begraven gebied door een laag gedoteerd gebied, dat het substraatgebied bevat en zich naar boven uitstrekt tot aan het isolerend gebied. Het laag gedoteerde gebied dient 35 ertoe, de doorslagspanning van de pn-overgangen van het substraat te verhogen tot een acceptabele waarde.

Een groot voordeel van het onderhavige geheugen is, dat dit zeer ongevoelig is voor veel defecten, die 8301234 I * PHA 1067 6 worden veroorzaakt door materialen en processen. Alleen het werkelijke geheugenelementgebied van elke cel is sterk onderhevig aan dergelijke defecten en dit gebied is erg klein. Aansluitingen, die zich door het isölerende gebied g naar de samengestelde begraven laag uitstrekken, zijn in hoge mate ongevoelig voor vele van deze defecten, terwijl veel van de pn-overgangen geheel of ten dele door het isolerende gebied zijn beschermd. Daarom is dit programmeerbare leesgeheugen erg geschikt voor de vervaardiging 10 van erg grote geheugenmatrices.

Bij het vervaardigen van het programmeerbare leesgeheugen wordt eerst het isolerende gebied gevormd, zodanig, dat het volledig grenst aan de gehele omtrek vein elk van een gro^'p éénkristallijne delen van een gedoteerd 15 gebied van het eerste geleidingstype, die op afstand van elkaar aan het oppervlak van het gedoteerde gebied zijn gelegen. Via het oppervlak worden de éénkristallijne delen m.b.v. een doteringsmiddel van het tweede geleidingstype gedoteerd, om de eerste pn-overgangen te definiëren. De 20 tweede pn-overgangen kunnen op soortgelijke wijze met een doteringsmiddel van hét eerste geleidingstype via het oppervlak in elk éénkristallijn deel worden aangebracht.

Bij voorkeur wordt het isolerende gebied gebruikt als masker voor het regelen van de laterale spreiding van deze 2g doteringsmiddel en in elk éénkr-istallijn deel. Bij voorkeur wordt een doteringsmiddel van het tweede geleidingstype door ionenimplantatie aangebracht en het programmeerbare leesgeheugen wordt daarna uitgestookt bij een temperatuur, die voldoende laag is, om eventuele roosterbes.ohadiging als 30 gevolg van het invoeren van de doteringsmiddelen te herstellen, zonder dat er een belangrijke herverdeling plaats vindt van de doteringsmiddelen of andere verontreinigingen, die eerder in het programmeerbare leesgeheugen zijn aangebracht .

35 De samengestelde begraven laag en het isolerende gebied worden normaliter gevormd in een eerder stadium van de vervaardiging van het programmeerbare leesgeheugen.

Eén verontreiniging, die het eerste geleidingstype veroor- 8301234 * PHA. IO67 7

* J

zaakt wordt selectief* aangebracht in een éénkristallijn halfgeleidersubstraat van het tweede geleidingstype op een aantal eerste plaatsen, die op afstand van elkaar langs een oppervlak van het substraat zijn gelegen, om de be— 5 graven gebieden te definiëren. Bij voorkeur wordt het begraven netwerk eveneens gedefinieerd, door selectief een verontreiniging, die het tweede geleidingstype veroorzaakt . in het substraat aan he brengen op een tweede plaats, die elk . van de eerste plaatsen omringt en op afstand daarvan 10 is gelegen. Een epitaxiale halfgeleiderlaag wordt vervolgens op het oppervlak van het substraat aangegroeid.

Een netwerkvormig deel van de epitaxiale laag wordt verwijderd langs zijn bovenvlak om een verdieping te vormen. Het substraat en het resterende deel van de epitaxiale 15 laag worden daarna selectief bij hoge temperatuur blootgesteld aan een o^yderende atmosfeer, om een deel van de epitaxiale laag langs de verdieping te oxyderen, waardoor het isolerende gebied wordt gevormd en wordt bewerkstelligd, dat een deel van de verontreinigingen, die in het 2Q substraat zijn aangebracht, in de epitaxiale laag omhoog diffunderen en zo de samengestelde begraven laag vormen.

De uitvinding zal thans nader worden verklaard aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin 25 Fig. 1 schematisch een bovenaanzicht toont van een uitvoeringsvorm van een programmeerbaar leesgeheugen volgens de uitvinding, de Figuren 2a en 2b dwarsdoorsneden tonen van de uitvoeringsvorm in Fig. 1 volgens de vlakken 2a-2a resp.

3Q 2b-2b in Fig. 1, de Figuren 3a-3n in dwarsdoorsnede zijaanzichten tonen tijdens verschillende stadia van een proces ter vervaardiging van de uitvoeringsvorm in Figuren 1, 2a en 2b.

De dwarsdoorsnede van elk van de Figuren 3a-3n komt over-35 een met de dwarsdoorsnede van Fig. 2a.

en Fig. 4 een grafiek toont van de doterings-concentratie van een specifieke programmerbare leesgeheu-gencel volgens de uitvinding.

8301234 I · PHA IO67 8

Dezelfde verwijzingscijfers worden in de tekeningen en in de beschrijving van de voorkeursuitvoerings-vorm toegepast voor het aangeven van hetzelfde (dezelfde) of een soortgelijk element (soortgelijke elementen). Ter 5 verduidelijking van de illustratie zijn over het algemeen de afmetingen in de tekeningen niet op scha&l getekend.

Fig. 1 toont in dwarsdoorsnede een voorkeursuitvoeringsvorm van een programmeerbaar leesgeheugen bevattende een groep identieke programmeerbare leesgeheugen-10 cellen, die elk bestaan uit een paar tegen elkaar in ge-sch’akelde door oxyde geïsoleerde vertikale dioden.

Figuren 2a en 2b tonen loodrecht op elkaar staande zijaanzichten in dwarsdoorsnede van de uitvoeringsvorm in Fig. 1 ter illustratie van de structuur van het program-15 meerbare leesgeheugen in een halfgeleiderlichaam met een vlak benedenvlak 10. Zoals in Figuren 2a en 2b is getoond, verloopt het aanzicht van Fig. 1 volgens het vlak 1-1 parallel aan het benedenvlak 10. De in Fig. 1 met stippellijnen aangegeven elementen liggen onder het vlak 1-1.

20 De termen "onderste", "beneden”, "bovenste", "bovenkant", "onder", "boven", "vertikaal", "horizontaal" en "lateraal" zijn duidelijkshalve gedefinieerd met betrekking tot de oriëntatie van het halfgeleiderlichaam met het oppervlak 10 parallel aan de aarde.

25 De EROM-collen zijn aangebracht in een matrix van rijen en kolommen. De rijen liggen op een afstand van ongeveer 20yum van elkaar.

Zes BROM-cellen 12^, 12^, 12j,, 12^ f , 12^' en 12^’ zijn in Fig. 1 weergegeven. De cellen 12^, 12^ en 12^ 30 liggen in één rij, terwijl de cellen 12^', 12^* en 12-p' direct daartegenover in een naastgelegen rij liggen. Zodoende geeft elke index "B", "D" of "F" een speciale kolom aan; de niet van een accent voorziene symbolen geven de in Fig. 2a getoonde rij aan, terwijl de van een accent 35 voorziene symbolen de naburige rij aangeven. Enkele van de tussen de kolommen gelegen gebieden zijn aangeduid met verwijzingscijfers met de overeenkomstige afwisselende indices "A", "C", "E" en "G". Onder verwijzing naar een 8301234 PHA IO67 9 willekeurige cel van de cellen 1 ZB’ 12D* 12F* 12B,> 12d’ en 12-»*, de componenten daarvan of afzonderlijke kolomele-menten, die zijn ondersclieiden door de indices ”B", ”Dn of ttF”, of naar een willekeurig gebied van de gebieden, waar-5 van de verwijzingstekens de indices "A", "C", "E" en rtG" bevatten, zijn de indices ”A” tot "G·” alsmede de accenten in deze beschrijving over bet algemeen weggelaten, ofschoon zij in de tekeningen als deel van de volledige ver-wij zings cijfers zijn weergegeven. Bovendien zijn de com-10 ponenten van de cellen 12 in de tekeningen niet of slechts ten dele met verwijzingstekens aangeduid, om een overgrote hoeveelheid aanduidingen te vermijden. Bij voorbeeld zijn alleen de componenten van de cel 12jj in Figuren 2a en 2b volledig aangeduid.

15 De cellen 12 zijn gevormd in een gedoteerd één- kristallijn gebied van het lichaam langs een bovenvlak 1 k van het éénkristallijne gebied en zijn lateraal van elkaar gescheiden door aangrenzende delen van een verzinkend netwerkvormig elektrisch isolerend gebied 16 van silicium-20 dioxyde, dat selectief is aangebracht in het lichaam langs het oppervlak 14. Het éénkristallijne gebied in Figuren 2a en 2b is dat deel, dat gelegen is tussen de oppervlakken 10 en 14, met uitzondering van het isolerende gebied 16. De hart-hart-afstand van delen van het isolerende oxydegebied 25 16 aan tegenover elkaar gelegen zijden van elke cel 12 langs een rij is ongeveer 11yum. Het oxydegebied 16 heeft vogelbekken 18, die in het éénkrijstallijne gebied indringen waardoor elke cel 12 langs het oppervlak 14 versmald wordt 2 tot een dwarsdoorsnede van ongeveer 2,25^um . Vanaf het 30 oppervlak 14 bevindt het onderste vlak van het oxydegebied 16 zich op een diepte van ongeveer 1,1^um.

Elke cel 12 bestaat uit een onderste matrix-diode en een bovenste programmeerbare diode. De matrix-diode is een vertikaal pn-overgangselement, dat is gevormd 35 door een onderste n-gebied 20 en een tussenliggend p-ge-bied 22, waarvan het gemeenschappelijke grensvlak een eerste pn-overgang 26 definieert met een lateraal oppervlak van byum en een doorslagspanning van ongeveer 16 V. De 8301234

I I

PHA. IO67 , 10 programmeerbare diode is een vertikaal pn-overgangselement bestaande uit liet ρ-gebied 22 en een bovenste n -gebied 28, waarvan bet gemeenschappelijke grensvlak een tweede pn-overgang 30 is met een lateraal oppervlak van ongeveer 2 5 3 ƒ urn en een doorslagspanning van ongeveer 6 Y. Het ver schil in oppervlak van de overgangen is toe te schrijven aan het dieper indringen van de vogelbek 18 in de cel 12 langs de overgang 30. Het grotere oppervlak van de over-gang 26 dient ertoe, te voorkomen, dat deze overgang na-10 delige gevolgen ondervindt, wanneer de programmeerbare diode wordt geprogrammeerd.

Het p-gebied 22 wordt geheel begrensd door het isolerende gebied 16, evenals de pn—overgangen 26 en 30. Elke pn-overgang 26 of 30 is over het grootste deel van 15 zijn oppervlak horizontaal, maar loopt in de praktijk omhoog nabij het punt waar deze grenst aan de randen van het oxydegebied 16. Aangezien het midden van elke overgang 26 of 30 parallel is aan het benedenvlak 10 en het omhoog lopende deel van de overgang 26 of 30 erg klein is, worden 20 de overgangen 26 en 30 op juiste wijze als “nagenoeg horizontaal” gekarakteriseerd.

Zoals meer in detail hierna zal worden beschreven, treedt de maximale concentratie voor het p-type do-teringsmiddel in het p-type gebied 22 op tussen de over-25 gangen 26 en 30 (in plaats van lanjs de overgang 30). Het is wenselijk, dat het punt, waar de maximale p-type concentratie aanwezig is in het tussenliggende gebied 22, op een vertikale afstand van het punt midden tussen de overgangen 26 en 30 ligt, die niet groter is dan 20$ van de 30 afstand tuisen de overgangen 26 en 30. In een optimaal geval treedt de maximale p-type concentratie ongeveer halverwege tussen de overgangen 26 en 30 op. In geval de gebieden 20, 22 en 28 zouden kunnen worden beschouwd als een npn-transistor met een permanent zwevende (niet aangeslo» 35 ten) basis, maakt de toepassing van een dergelijke dote-ringsverdeling een potentiële transistorwerking weinig effectief, omdat het tussenliggende gebied 22 breder is dan een gebruikelijke transistorbasis, zodat de stroom- 8301234 PHA. 1067 11 versterking erg klein is (ongeveer 2). Bovendien vergemakkelijkt deze doteringsverdeling de vervaardiging van een programmeerbaar leesgeheugen in grote matrices, omdat er een hoge p-type concentratie bestaat langs de wanden 5 van het oxydegebied 16, waardoor de kans op kortsluiting door een inversieweg of een ander defect mechanisme wordt verminderd.

De cellen 12 worden gevormd als het bovenste deel van een structuur, waarin elektrische verbindingen moeten 10 worden aangebracht tussen de onderste n-gebieden 20 en de geleiders t.b.v. de rijen van het programmeerbare leesge-heugen. Het onderste deel van de structuur bestaat in principe uit een laag gedoteerd p-type halfgeleidersubstraat. Bij afwezigheid van een begraven laag met sterk 15 gedoteerde n-type en p-type gebieden dient elk p-gebied 22 als emitter voor een vertikale parasitaire pnp-transistor , waarvan de basis het aangrenzende n-gebied 20 is en waarvan de collector het resterende laag gedoteerde p-type deel van het substraat is.

20 Gedurende de eelprogrammering wordt de potentiaal van alle 3iè-gebieden 28 langs een bepaalde kolom verhoogd, door de potentiaal van de met deze n+-gebieden 28 verbonden kolomgeleider te verhogen. Vanneer een speciale cel 12, zoals de cel 12^, wordt geprogrammeerd, vindt 25 lawinedoorslag van de pn-overgang 30^ plaats, waardoor ; wordt bewerkstelligd, dat stroom in het p-gebied 22^ en in de pn-overgang 26^, die in de doorlaatrichting is voor-1 gespannen, gaat lopen. Daardoor kan de parasitaire pnp-transistor, die bij deze cel 12^ behoort, geleidend worden. 30 De basis-collector-overgang voor deze vertikale parasitaire transistor is de basis-emitter-overgang voor een laterale parasitaire npn-transistor, waarvan de basis-collector-overgang wordt gevormd door het resterende laag gedoteerde p-type substraatdeel en het n-gebied 20 van een willekeuri-35 ge andere cel 12, zoals de cel 12^*, langs dezelfde kolom.

Vanneer de parasitaire pnp-transistor in verzadiging geraakt, wordt zijn basis-collector-overgang in de doorlaatrichting voorgespannen, zodat de substraat- 8301234 PHA. 1067 12 spanning zodanig wordt verhoogd, dat de laterale npn-tran-sistor geleidend wordt. Daardoor wordt de spanning van het n-gebied 20D’ verlaagd tot bijna die van het n-gebied 20β en kan de pn-overgang 30^* nadelig worden beïnvloed, omdat 5 het n+-gebied 28^' op dezelfde potentiaal ligt als het n+-gebied 28^. Kortom, de werking van de parasitaire pnp-transistor, die bij elke cel 12 behoort, die wordt geprogrammeerd, kan de programmeerbare dioden van andere cellen 12 langs dezelfde kolom beschadigen. Om dit pro-10 bleem op te heffen wordt een samengestelde begraven laag gebruikt bij de cellen 12 teneinde elektrische tussenver-bindingen met de woordlijnen tot stand te brengen en een verdere elektrische isolatie tussen de rijen aan te brengen.

15 Êén deel van deze samengestelde begraven laag bestaat uit een stel begraven n+-gebieden 32, die direct onder het onderste n-gebied 20 liggen en aan het benedenvlak van het oxydegebied 16 roken. Bij voorkeur vormt elk begraven gebied 32 een ononderbroken geheel met vier van 20 de onderste gebieden 20. Ter wille van de duidelijkheid van de tekeningen is elk gebied 32 in Figuren 1, 2a en 2b echter aangegeven, alsof deze een ononderbroken geheel vormt met slechts twee van de onderste gebieden 20. Bijvoorbeeld is het begraven gebied 32q weergegeven, alsof 25 het een ononderbroken geheel vormt met de onderste gebieden 20β en 20-β. Daardoor grenst elk gebied 32 aan het isolerende gebied 16 langs de gehele benedenomtrek van elk onderste gebied 20, dat een aaneengesloten geheel vormt met het betreffende gebied 32.

30 De gemiddelde netto doteringsconcentratie in de *l8 3 begraven gebieden 32 is ongeveer 1,6 . 10 atomen/cm . De onderste gebieden 20 hebben een' betrekkelijk gelijkmatige netto doteringsconcentratie van ongeveer 8 . 10 J atomen/ 3 cm , tot welke waarde de concentraties van de gebieden 32 35 terugvallen langs het genoemde gebied 16, waar ze. samenkomen met de gebieden 20 (ongeveer 1,0^um onder het oppervlak 14). De begraven gebieden 32 strekken zich tot ongeveer kyrum vanaf het oppervlak 14 in het lichaam uit.

8301234 PHA. 1067 13

Ieder van de gebieden 32 strekt zich. tot in een laag gedoteerd p—type substraatgebied 34 uit, -waarvan de onderste grens wordt gevormd door het oppervlak 10, en vormt daarmee een isolerende pn-overgang 36, die normaliter g in de keerrichting is voorgespannen. Het p-gebied 3k heeft een betrekkelijk gelijkmatige netto doteringsconcentratie van ongeveer 1 . 10^ atomen/cm^. Dit is ook de n-type doteringsconcentratie, van de begraven gebieden 32 langs de isolerende overgangen 36.

jq De isolerende overgangen 36 zijn de basis-collec- tor-overgangen voor de parasitaire pnp-transistoren, die gedurende de programmering geleidend kannen worden. Daar elk begraven gebied 32 volledig grenst aan het oxyde-gebied 16 rondom elke bijbehorende cel 12, maken de n+-jg gebieden 32 deel uit van de bases van de parasitaire pnp-transistoren. Daardoor wordt hun stroomversterking verlaagd van ongeveer 10, bij afwezigheid van de gebieden 32 tot ongeveer 0.1. Vanneer één van de cellen 12 wordt geprogrammeerd, verlaagt de verminderde versterking de 2q spanning, die kan worden opgebouwd in het substraatgebied 3^·. Dit voorkomt, dat de programmeerbare dioden van andere cellen 12 in dezelfde kolom schade ondervinden.

Elk begraven gebied 32 is verbonden met het oppervlak 14 via een bijbehorend samengesteld n+-gebied 25 38, dat bestaat uit een onderste n+-gebied 40 en een bovenste n+-gebied 42. De combinatie van n+-gebieden 32 en 38 zorgt voor de noodzakelijke tussenverbindingen tussen de onderste celgebieden 20 en de rijgeleiders. De hoge dotering in elk begraven gebied 32 dient ertoe, de serie-30 weerstand tussen zijn aansluitgebied 38 en zijn onderste celgebieden 20 te verlagen, De aansluitgebieden 38 vormen tevens wegen van lage weerstand naar het oppervlak 14, om de parasitaire spanningsvallen, die gedurende de cel-programmering optreden, te verkleinen.

35 Het andere deel van de samengestelde begraven laag is een begraven p+-netwerk 44, dat lateraal elk van de begraven n+-gebieden 32 omgeeft. Het begraven netwerk 44 rookt aan de onderkant van het isolerende gebied 16 en 8301234 PHA 1067 strekt zich. ten dele langs zijn zijwanden omhoog uit.

De gemiddelde netto doteringsconcentratie in het p+-net-werk 44 is ongeveer 7 · 10 ' atomen/cm . Het begraven netwerk 44 heeft een netto doteringsconcentratie van ongeveer 5 1 . 10 ' atomen/cnr op het punt waar het met de onderkant van het oxydegebied 16 raakt, terwijl de p-type doteringsconcentratie ervan terugvalt tot die van het substraatge-bied 34 op ca. 3»5yrum onder het oppervlak 14.

Het pH—netwerk 44 is verbonden met het oppervlak 10 14 via'een aantal p+-gebieden 46 met lage soortelijke weerstand, die zich langs de kolommen in het programmeerbare leesgeheugen uitstrekken. Het isolerende gebied 16 en het begraven netwerk 44 in combinatie met de aansluitge-bieden 46 isoleren lateraal cellen 12 van een bepaald 15 n+-gebied 32 elektrisch van cellen 12 van alle andere n+-gebieden 32. Daardoor isoleert deze combinatie lateraal de rijen van elkaar. Het netwerk 44 vormt samen met de aansluit gebied en 46 ook een weg van lage weerstand voor het afvoeren van gaten, die gedurende de eelprogrammering wor-20 den opgevangen door het parasitaire npn-collectorgebied 34. Dit dient ertoe, verder te voorkomen, dat de programmering van één van de cellen 12 de programmeerbare dioden in andere cellen 12 langs dezelfde kolom beschadigt.

Elk begraven gebied 32 wordt lateraal van het 25 begraven netwerk 44 gescheiden door een bijbehorende laag gedoteerd gebied, dat bestaat uit het p-type substraat-gebied 34, en een overeenkomstig n-gebied 48, dat is gelegen tussen het gebied 34 en het benedenvlak van het oxy- de-gebied 16. De n-gebieden 48 hebben elk een betrekkelijk 1 5 30 gelijkmatige netto doteringsconcentratie van ca. 8 . 10 3 atomen/cm . De laag gedoteerde combinatie van het p-gebied 34 en de n-gebieden 48 zorgt ervoor, dat de isolerende substraatovergangen 36 een voldoende hoge doorslagspan-ning (typisch ca. 30 Vj hebben.

35 Door een configuratie van geleiders in contact met de diverse éénkristallijne gebieden die zich tot aan het bovenvlak 14 uitstrekken, wordt het programmeerbare leesgeheugen gecompleteerd. Op elk p+-gebied 46 ligt een 8301234 PHA 1067 15 laag 50 van platina—nikkelsilicide, waarop zich. een laag 52 van titaan-wolfraam bevindt. Op de n+-gebieden 28 en hZ langs het oppervlak 14 en op de titaan-wolfraam-gebieden 52 ligt een patroon van geleiders die bestaan uit alu- 5 minium met ca. 1$ silicium. De geleiders en zijn kolomgeleiders. Met uitzondering van de geleider 54^ en de tegenhangers daarvan, die een verbinding met de rijgeleiders vormen, strekken zich. alle andere geleiders 5^-Qt zoals getoond met geleider iu Fig. 2b, langs de 10 kolommen uit.

Een tweede kruisende weg van geleiders van gebruikelijk ontwerp wordt gebruikt voor het vormen van de rijgeleiders en het completeren van de configuratie van geleiders. Dit tweede kruisende patroon van geleiders is 15 voor de duidelijkheid in de tekening niet weergegeven. Bij % toepassing van het tweede patroon van geleiders ligt een laag van met fosfor gedoteerd siliciumdioxyde (Vapox) op de geleiders en het deel van het oxydegebied 16 tussen de geleiders 5^·· Het kruisende patroon van geleiders be-20 staat uit zuiver aluminium, dat gelegen is op de Vapoxlaag en is verbonden met de geleider en de tegenhangers daarvan door middel van met aluminium gevulde via's, die zich door de Vapoxlaag uitstrekken.

Om het programmeerbare leesgeheugen te program-25 meren, wordt een sperstroom van ca. 40 mA geforceerd door elke pn-overgang 30 die moet worden vernietigd. Vaaneer b.v. de overgang 30β moet worden vernietigd, wordt een geschikte sperspanning aangelegd tussen de geleiders 5^·« en * ^ 5^-q gedurende een geschikte tijd, die doorgaans korter is 30 dan 1^usec, om lawinedoorslag in de programmeerbare diode te veroorzaken en de gespecificeerde sperstroom op te wekken. De programmeerbare diode wordt hierdoor verhit, totdat de eutectische temperatuur van aluminium-silicium van ca. 577°C wordt bereikt. Op dit punt wordt de program-35 meerbare diode permanent kortgesloten, wanneer aluminium van de geleider 5^ door het n+-gebied 28^ migreert, om een ohms contact met het p-gebied 22^ tot stand te brengen. Daardoor wordt, afhankelijk van de toegepaste conventie, 8301234 PHA 1067 ’ 16 een logische "0” of een logische "1" in de cel 12^ geplaatst, terwijl cellen 12, waarvan de programmeerbare dioden in tact blijven, zich in de tegengestelde logische toestand bevinden.

5 De Figuren 3a—3n tonen stadia in de vervaardi ging van het programmeerbare leesgeheugen volgens de Figuren 1, 2a en 2b. Bij het vervaardigingsproces wordt borium gebruikt als de n-type verontreiniging voor het vormen van de diverse p-type gebieden. Tenzij anders is 10 aangegeven,wordt borium door ionenimplantatie aangebracht. Fosfor, arseen en antimoon worden naar keuze gebruikt als de complementaire n-type doteringsmiddelen. Tenzij anders is aangegeven, worden zij eveneens door middel van ionenimplantatie aangebracht. Andere geschikte verontreinigingen 15 kunnen worden toegepast in plaats van deze doteringsmiddelen. Veel van de ionenimplantatiestappen kunnen ook door diffusiestappen worden vervangen.

Gebruikelijke reinigings- en fotoresistmaskerings-technieken worden toegepast bij het vormen van de diverse 20 isolerende, p-type en n-type gebieden. Om de bespreking te vereenvoudigen, worden verwijzingen naar de reinigings-stappen, de stappen voor het maken van een fotoresist-masker en andere bekende stappen in de halfgeleidertedhno-logie uit de nu volgende beschrijving weggelaten. Tenzij 25 anders is aangegeven, wordt elk etsen van silicium- dioxyde uitgevoerd met een gebufferd etsmiddel bestaande uit ca. 7 delen 40°fo ammoniumfluoride en 1 deel kS°/o fluor-waterstofzuur.

De inleidende stappen in het proces bestaan uit 30 het definiëren van de plaats voor de samengestelde begraven laag, die bestaat uit de n+-gebieden 32 en het f p+-netwerk 44. In Fig. 4a wordt uitgegaan van een halfge-leiderlichaam bevattende een p-type éénkristallijn sili-ciumsubstraat 60 met een soortelijke weerstand van 7-21 35 —cm en een dikte van ca. 500yum. Het lichaam wordt ge durende 360 minuten blootgesteld aan een oxyderende atmosfeer van zuurstof en waterstof bij 1000°C, om een laag 62 van siliciumdioxyde met een dikte van ca. 1,2^um op 8301234 PHA IO67 1? het bovenvlak van het substraat 60 aan te groeien. Een fo toresistmasker 64 met openingen boven de plaatsen bestemd voor de gebieden 32 en het netwerk 44 wordt op de oxydelaag 62 gevormd. De blootgelegde delen van de oxyde— 5 laag 62 worden gedurende 18 minuten geëtst tot een laag siliciumdioxyde met een dikte van 80—140 nanometer op de open plaatsen in het masker 64 achterblijft.

Nadat het masker 64 is verwijderd, wordt een niet-kritisch fotoresistmasker 66 met een nominale dikte van 10 700 nanometer en met openingen boven de voor de gebieden 32 bestemde plaatsen op het oppervlak van het lichaam gevormd, zoals is getoond in Fig. 3t>· De blootgelegde delen van het resterende deel van de oxydelaag 62 worden gedurende 3 minuten geëtst, om het silicium in het substraat 60 .

15 bloot te leggen. Vanneer het masker 66 zich op zi^n plaats 1 5 bevindt, wordt antimoon met een dosis van 2 . 10 D ionen/ 2 cm en met een energie van 50 keV geïmplanteerd via de open plaatsen in het resterende deel van de oxydelaag 62, om n+-gebieden 68 te vormen.

20 Nadat het masker 66 is verwijderd, wordt het halfgeleiderlichaam gedurende 20 minuten blootgesteld aan stikstof bij 1000°C, gedurende 13 minuten aan zuurstof en waterstof bij 1000°C en gedurende 75 minuten aan stikstof bij 1200°C, om registratieverdiepingen 70 op de blootge-25 legde gebieden van het substraat 60 te vormen, door lagen 72 van siliciumdioxyde aan te groeien met een dikte van ca. 240 nanometer. De hoge temperatuur van deze stap drijft ook het antimoon in de gebieden 68 verder naar omlaag (en naar opzij) in het substraat 60. Een niet—kritisch fotoresist— 30 masker 74 met een nominale dikte van 1,2ƒum en een netwerkvormige boven de voor het begraven netwerk 44 bestemde plaats gelegen opening wordt op het oppervlak gevormd. De blootgelegde delen van het resterende deel van de oxydelaag 62 worden gedurende 3»5 minuten tot op het silicium in het 35 substraat 60 geëtst. Vanneer het masker 74 zich op zijn 14 plaats bevindt, wordt borium met een dosering van 2.10 2 o ionen/cm en met een energie van 18 KEY in het substraat 60 geïmplanteerd, om de p+-gebieden 76 te vormen.

830 1 23 4 PHA 1067 18

Nadat het masker 74 is verwijderd, wordt het halfgeleiderlichaam gedurende 20 minuten geëtst, om de oxydelaag 72 en de resterende delen van de oxydelaag 62 te verwijderen, zoals in Fig. 3d is weergegeven. Een met arseen 5 gedoteerde epitaxiale laag 78 met een soortelijke weerstand van ca. 0,7cm wordt aangegroeid tot een dikte van ca. 1>75yum op het blootgelegde siliciumoppervlak. De gebieden 68 en 76 worden aldus in de structuur begraven.

Het oxydegebied 16 wordt thans gevormd. Een laag 10 80 van siliciumdioxyde met een dikte van ca. 30 nanometer wordt eerst op het oppervlak van de epitaxiale laag 78 aangegroeid. Dit vindt plaats door het lichaam gedurende 11 minuten bloot te stellen aan droge zuurstof bij 1000°C.

Een laag 82 van siliciumnitride met een dikte van ca. 120 15 nanometer wordt aangebracht op de oxydelaag 80 volgens een gebruikelijk chemisch opdampproces bij lage druk. Het lichaam wordt vervolgens blootgesteld aan zuurstof en waterstof bij 1000°C gedurende 120 minuten, om een dunne laag 84 van siliciumdioxyde te vormen op de nitridelaag .82. Zoals 20 in Fig. 3^· is aangegeven, keert elke registratieverdieping 70 terug in de lagen 78, 80, 82 en 84. Een fotoresistmasker 86 met een netwerkvormigeuopening overeenkomend met de voor het isolerende gebied 16 bestemde plaats wordt op de oxydelaag 84 gevormd. Het blootgelegde deel van de oxydelaag 84 25 wordt door etsen gedurende 1,5 minuut verwijderd.

Nadat het masker 86 is verwijderd, wordt het blootgelegde deel van de nitridelaag 82 tot op de oxydelaag 80 verwijderd (zie Fig. 3e) door etsen met heet fos-forzuur bij 165°C gedurende 50 minuten. Het blootgelegde 30 deel van de oxydelaag 80 wordt daarna tot op de epitaxiale laag 78 verwijderd door etsen gedurende 1 minuut. In het blootgelegde deel van de epitaxiale laag 78 wordt een verdieping 87 geëtst over ca. 650 nanometer. Dit vindt plaats gedurende 5 minuten bij 23°C onder toepassing van een ets-35 middel bestaande uit 250 delen 70$ salpeterzuur, 4o delen 49$ fluorwaterstofzuur en 1000 delen azijnzuur verzadigd met jodium.

Het isolerende gebied 16 met een dikte van ca.

8301254 PHA 1067 19 1,25^tun wordt nu in de verdieping 87 gevormd, zoals is getoond in Fig. 3f, door het lichaam gedurende 360 minuten bij 1000°C bloot te stellen aan zuurstof en waterstof. Het oxydegebied 16 strekt zich niet tot in het substraat 60 uit, 5 zodat delen 48 van de n-type epitaxiale laag 78 direct onder het benedenvlak van het oxydegebied 16 liggen. Gedurende deze stap bij hoge temperatuur diffundeert het borium in het gebied 76 zowel naar omlaag in het substraat 6O als naar omhoog in de epitaxiale laag 78, om zo het p+-netwerk 10 44 te vormen, dat zich omhoog langs de zijwanden van het gebied 16 uitstrekt. Eveneens diffundeert het antimoon in de gebieden 68 enigszins naar omlaag in het substraat 60 en enigszins naar omhoog in de epitaxiale laag 78, om zo de n+-type begraven gebieden 32 te vormen. In het bijzonder liggen 15 de delen van het benedenvlak van het oxydegebied 16 boven de n+-gebieden 32 ongeveer 100 nanometer lager dan het resterende deel van het benedenvlak van het gebied t.g.v. de regi-stratieverdiepingen 70. De begraven gebieden 32 strekken zich tenminste ver genoeg naar boven uit dat het het laagste op-20 pervlaktedeel van het gebied 16 raakt.

De resterende n-type delen van de epitaxiale laag 78, die lateraal aan het oxydegebied 16 grenzen, worden gebruikt voor de cellen 12 en de aansluitgebieden 38 en 46. Elk van deze n-type éénkristallijne delen bestemd voor 25 cellen 12 heeft onder de vogelbekken 18 afmetingen van ca.

2yum x 2yum.

De resterende delen van de oxydelaag 84 (die enigszins aangroeien gedurende de voorafgaande stap bij ho» ge temperatuur) worden, zoals in Pig. 3S is aangegeven, 30 verwijderd door etsen gedurende 1,5 minuut. De resterende delen van de nitridelaag 82 worden eveneens verwijderd door etsen met heet fosfoszuur bij 165°C gedurende 35 minuten.

De resterende delen van de oxydelaag 80 worden ook verwijderd door etsen gedurende 1 minuut. Een elektrisch iso-35 lerende laag 88 van siliciumdioxyde met een dikte van ca.

1000 ü wordt langs de blootgelegde delen van de eipitaxiale laag 78 gegroeid door het plaatje bij 900°C gedurende 26 minuten bloot te stellen aan zuurstof en waterstof. Aan- 8301234 ΡΗΆ 1067 20 gezien deze oxydatie bij een betrekkelijk lage temperatuur plaats vindt, treedt geen noemenswaardige herverdeling van de verontreinigingen in de gebieden 32 en het netwerk 44 op» De vorming van de begraven gebieden 32 en het begraven 5 netwerk 44 is hierna· grotendeels gereed.

De aansluitgebieden 38 en 46 alsmede eventuele transistors in de perifere schakeling worden nu aangebracht. Een niet-kritisch fotoresistmasker 90 met een nominale dikte van ca. 800 nanometer en openingen boven de voor 10 de aansluitgebieden 38 bestemde plaatsen wordt op het oppervlak gevormd. De blootgelegde delen van de oxydelaag 88 worden verwijderd door etsen gedurende 2 minuten, Wanneer het masker 90 zich op zijn plaats bevindt, wordt fosfor met een dosis van 3*10 ionen/cm en met een energie van ^ 180 KEV in de blootgelegde delen van de epitaxiale laag 78 geïmplanteerd voor het vormen van n+-gebieden 92.

Nadat het masker 90 is verwijderd, wordt het halfgeleiderlichaam uitgestookt in stikstof gedurende 120 minuten bij 1000°C om roosterbeschadigingen te herstellen.

^ Vervolgens wordt het bij 900°C gedurende 31 minuten aan zuurstof en waterstof blootgesteld om lagen 94 van sili-ciumdioxyde te groeien met een dikte van ca. 140 nanometer ter plaatse van de blootgelegde delen van de epitaxiale laag 78, zoals is aangegeven in Fig. 3b. Gedurende deze ^ oxydatiestap neemt de dikte van de oxydelagen 88 met ca.

Ί00 nanometer toe. Het fosfor in de gebieden 92 ondergaat hierdoor een herverdeling, zodanig, dat het naar beneden diffundeert, terwijl het borium in het netwerk 44 enigszins naar omhoog diffundeert. Gedurende deze behandelingen treedt geen noemenswaardige herverdeling van het antimoon in de gebieden 32 op.

Een fotoresistmasker 96 met een nominale dikte van 1,2^um en met vensters boven de voor p+-aansluitge-bieden 46 bestemde plaatsen wordt nu op het oppervlak aan-35 gebracht. Het masker 96 is niet-kritisch ten opzichte van de gebieden 46. Wanneer het masker 96 zich op zijn plaats bevindt, wordt borium dubbel geïmplanteerd door de blootgelegde delen van de oxydelaag 88 heen in de daaronder 8301234 EHA 1067 21 t gelegen delen van de epitaxiale laag J8 voor het vormen van de p+-gebieden 98. De eerste implantatie vindt plaats met een dosering van 1.10 ionen/cm en met een energie van 180 KEV, terwijl de tweede implantatie plaats vindt 5 met een dosis van 1,5 · 10 ionen/cm en met een energie van 75 KEV plaats vindt. De dubbele boriumimplantatie brengt ook een gewenste verontreinigingsverdeling voor de bases van npn-transistören en voor de emitters en collectoren van pnp—transistoren in de perifere schakeling tot 10 stand.

Nadat het masker 96 is verwijderd, wordt een fotoresistmasker 100 met een nominale dikte van 8000 en met openingen boven de voor de aansluit gebieden 38 bestemde plaatsen op het oppervlak aangebracht, zoals is ge-15 toond in Fig. 3i· Het masker 100 is niet-kritisch ten opzichte van de gebieden 38. De oxydelagen worden verwijderd door etsen gedurende 4 minuten. n+-gebieden 42 worden gevormd in de bovenste delen van de gebieden 92, 15 / door eerst diep arseen met een dosering van 1. 10 ionen/ 2 20 cm en met een energie van 180 KEV te implanteren, het masker 100 te verwijderen en.idaarna ondiep arseen met een dosering van 2 . 10 ionen/cm en met een energie van 50 KEV te implanteren. De dubbele arseenimplantatie brengt tevens een gewenste verontreinigingsverdeling voor de 25 emitters van npn-transistoren in de perifere schakeling tot stand.

Het halfgeleiderlichaam wordt uitgestookt in stikstof bij 1000°C gedurende 60 minuten voor het herstellen van implantatieroosterbeschadigingen en voor het tot 30 stand brengen van een herverdeling van het arseen en het borium in de gebieden 42 en 98. Zoals in Fig. 3j is getoond, breiden de gebieden 42 zich naar beneden uit. Het borium in het begraven netwerk 44 breidt zich enigszins naar buiten uit en de gebieden 98 breiden zich naar beneden 35 uit en komen samen met het netwerk 44. Hierdoor ontstaan de p+-aansluitgebieden 46. De gebieden 32 en 92 groeien ook enigszins aan.

Vervolgens worden de dioden in de cellen 12 ge- 8301234 PHA 1067 22 vormd. Een niet-kritisch fotoresistmasker 102 met een nominale dikte van 1,2yum en met openingen boven de voor de cellen 12 bestemde plaatsen -wordt op het oppervlak van het half gel eiderlichaam gevormd. De blootgelegde delen van 5 de oxydelagen 88 worden tot op de epitaxiale laag 78 verwijderd door etsen gedurende 5 minuten. Wanneer het masker 102 zich op zijn plaats bevindt, wordt borium in de epi-

taxiale laag 78 geïmplanteerd met een dosis van 3,5 · 10 J

2 ionen/cm en met een energie van 110 KEV, om de pn-over-10 gangen 26 te definiëren. Daarna wordt arseen op soortgelijke wijze geïmplanteerd in de epitaxiale laag 78 met een dosis van 6 .10 ionen/cm en met een energie van 50 KEV, om de pn-overgangen 30 te definiëren. Bij elk van deze implantaties dient het isolerende gebied 16 als een masker 15 voor het regelen van de laterale spreiding van de borium-en arseenverontreinigingen en daardoor van de laterale uitgestrektheid van de overgangen 26 en 30. Deze beide inplantaties leiden tot de vorming van de p-gebieden 22 en de n+-gebieden 28.

20 Nadat het masker 102 is verwijderd, wordt het halfgeleiderlichaam uitgestookt bij 950°C in stikstof gedurende 5 minuten, in zuurstof gedurende 23 minuten en daarna in stikstof, eveneens gedurende 5 minuten, om de roosterbeschadigingen te herstellen, die worden veroorzaakt 25 door de implantaties ter «vorming van de gebieden 22 en 28. Deze tempering bewerkstelligt, dat de gebieden 22 en 28 zich enigszins naar omlaag uitbreiden naar hun definitieve posities, zoals is getoond in Fig. 3h, waardoor de gebieden 20 als de resterende delen van de n-type epitaxiale laag 30 78 binnen de cellen 12 achterblijven. De gebieden 42 en 92 breiden zich eveneens enigszins naar omlaag uit naar hun definitieve posities, waarbij de gebieden 92 n+-gebieden 20 worden, die met de bijbehorende begraven gebieden 28 samenkomen. De gebieden 46 breiden zich eveneens enigszins 35 naar omlaag uit naar hun definitieve posities. Gedurende de uitstookbehandeling groeien lagen 104 van siliciumdioxyde met een dikte van ca. 40 nanometer op het oppervlak aan ter plaatse van het blootgestelde silicium van de gebieden 8301234 PHA. 1067 23 28 en 42. Door deze temperatuurbehandeling wordt de vervaardiging van de dioden in de PROM-eellen 12 alsmede van de aansluitgebieden 38 en 46 gecompleteerd.

Fig. 4 toont de uiteindelijke doteringsconcen-5 tratie als functie van de diepte van het vlak 14 (dat onder de oxydelaag 104 ligt) in het midden van elke cel 12 tot in het bijbehorende n+-gebied 32. Fig. 4 is b.v. getekend volgens het vlak 2b-2b in Fig. 2a of het equivalente vlak in Fig. 3k· De van een sterretje voorziene ver-10 wijzingstekens in Fig. 4 verwijzen naar de doteringscon-centraties en naamplaatsen van de overgangen van de met deze cijfers aangeduide overeenkomstige PROM-elementen. Zoals in Fig. 4 is aangegeven, treedt de maximale borium-concentratie in elk p-gebied 22 ongeveer halverwege tus-15 sen zijn pn-overgangen 26 en 30 in hun uiteindelijke posities op.

Het lichaam is nu gereed voor vervaardiging van de geleidende verbindingen, die de gebieden 28, 42 en 46 contacteren. Een niet-kritisch fotoresistmasker 106 met 20 openingen boven p+-gebieden 46 wordt op het oppervlak aangebracht. De oxydegebieden 88 worden verwijderd tot op de gebieden 46 door etsen gedurende 4 minuten.

Nadat het masker 106 is verwijderd, wordt op het oppervlak ongeveer 25 nanometer platina met 60$ nikkel 25 volgens gebruikelijke sputtertechnieken neergeslagen. Het geheel wordt daarna gesinterd bij 475°C, om het platina-nikkel, dat op het blootgelegde silicium van de aansluit-gebieden 46 is neergeslagen, om te zetten in lagen 50 van platina—nikkelsilicide, zoals in Fig. 3e is weergegeven.

30 Het niet in silicide omgezette platina-nikkel wordt verwijderd door etsen met koningswater. Een laag van titaan-wolfraam met een dikte van ca. 100 nanometer wordt neergeslagen op het aldus verkregen oppervlak. Een aluminium-laag met een dikte van ca. 100 nanometer wordt vervolgens 35 neergeslagen. Een fotoresistmasker 108, waarvan de gepoly-meriseerde fotoresist over het algemeen op de gebieden 46 ligt, wordt gevormd op het oppervlak van het lichaam. Het blootgelegde aluminium wordt verwijderd door etsen met 8301234

, T

r ’ γ· ΡΗΔ 1067 24 een gebruikelijk etsmiddel voor aluminium, waarna alumi-niumgebieden 110 overblijven, terwijl het resulterende blootgelegde titaan-wolfraam wordt geëtst met waterstof-peroxyde, waarna titaan-wolfraamlagen 52 achterblijven.

5 Nadat het masker 108 is verwijderd, wordt op het oppervlak een niet-kritisch fotoresistmasker 112 met op de samengestelde sandwichstructuren van de gebieden 50,52 en 110 gelegen gepolymeriseerde fotoresist gevormd, zoals in Fig. 3m is getoond. De oxydelagen 104 worden verwijderd 10 door etsen gedurende 1,7 minuut met een gebufferd etsmiddel bestaande uit 20 delen kO°/o ammoniumfluoride en 1 deel h^°/o f luorwat er stof zuur, om de n+-gebieden 28 en 42 bloot te leggen.

Nadat het masker 112 is verwijderd, worden de 15 aluminiumlagen 110 verwijderd door etsen. Een laag van aluminium met 1 °/o silicium wordt nu op het oppervlak neergeslagen tot een dikte van 700 nanometer. De aluminiumlaag wordt zodanig in patroon gebracht, dat geleiders worden verkregen, door een fotoresistmasker 114 te vormen op de 20 aluminiumlaag met op de gebieden 28 en 42 gelegen gepolymeriseerde fotoresist en daarna het blootgelegde aluminium te verwijderen door etsen met een standaard-etsmiddel voor aluminium, zoals in Fig. 3n is getoond. Daarna wordt het masker 114 verwijderd, waarna de structuur volgens Fig. 2a 25 (en Fig. 2b) is verkregen.

Zoals hierboven is uiteengezet, wordt een tweede laag van aluminiumgeleiders op gebruikelijke wijze· aangebracht. Dit vindt plaats door een Vapoxlaag op het oppervlak neer te slaan tot een dikte van ca. 900 nanometer 30 via's te etsen tot op geslecteerde geleiders van de geleiders 54 ander toepassing van een geschikt fotoresistmasker, een laag zuiver aluminium op de Vapoxlaag en op de geselecteerde geleiders neer te slaan en daarna de aluminiumlaag in patroon te brengen onder toepassing van 35 een ander fotoresistmasker, om het programmeerbare lees-geheugen te completeren.

Hoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van speciale uitvoeringsvormen, is deze beschrijving 8301234 ·· ♦ » r PHA. 1067 25 slechts bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt geenszins het toepassingsgebied van de uitvinding. De aansluit-gebieden voor de samengestelde begraven laag zouden b.v. kunnen worden aangebracht, nadat de dioden in de PROM-5 cellen zijn aangebracht. Ook zouden de aansluitgebieden voor de samengestelde begraven laag en de dioden voor de PROM-cellen kunnen worden aangebracht onder toepassing van nagenoeg dezelfde implantatie- en diffusie stappen. Materialen en doteringsmiddelen van tegengesteld geleidings-10 type kunnen worden toegepast in plaats van de hierboven beschreven materialen en doteringsmiddelen. Zo kunnen binnen het kader van de uitvinding door de vakman diverse variaties worden gekozen.

15 20 25 30 35 8301234

Claims (23)

1, Pro gramme erb aar leesgeheugen (PROM) in een half— geleiderlichaam met aan een eerste oppervlak een verzonken elektrisch, isolerend gebied en een daaraan grenzend één— kristallijn halfgeleidend gebied, met langs bet oppervlak 5 een aantal lateraal van elkaar gescheiden geheugencellen, waarbij elke cel een nagenoeg horizontale eerste pn-over— gang, gelegen in het halfgeleidergebied, en een overeenkomstige tweede pn-overgang bezit, die samen een paar tegen elkaar in geschakelde pn-overgangsdioden vormen, 10 met het kenmerk, dat elke tweede pn-overgang nagenoeg horizontaal is en boven de overeenkomstige eerste pn-overgang is gelegen, zodanig, dat het voor elk paar dioden gemeenschappelijke tussenliggende gebied tussen de pn-over-gangen volledig door het isolerende gebied begrensd wordt.

2. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke tweede pn-overgang in het half-geleidergebied is gelegen.

3· Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusié 2, met het kenmerk, dat het maximum van de netto doterings— 20 concentratie in elk tussenliggend gebied zich onder de tweede pn-overgang bevindt.

4. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de maximale netto doterings concentratie in elk tussenliggend gebied tussen de tweede pn- 25 overgangen zich bevindt op een vertikale afstand van het vlak midden tussen de twee pn-overgangen, die niet groter is dan 20°/o van de afstand tussen de beide pn-overgangen.

5· Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat elke eerste pn-overgang 30 een matrix-element is en dat elke tweede pn-overgang een programmeerbaar element is.

6. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het isolerende gebied uit geoxy-deerd halfgeleidermateriaal bestaat. 35

7* Programmerbaar leesgeheugen volgens conclusie 1, 2 of 3) waarbij de bovengrens van een onderste gebied van een eerste geleidingstype in elke cel met het tussenliggend gebied de eerste pn-overgang vormt, met het kenmerk dat 8301234 ·· ♦ PHN 1067 27 het halfgeleiderlichaam een aantal hoger gedoteerde begraven gebieden van het eerste geleidingstype bevat die lateraal-van elkaar zijn gescheiden en die elk bij tenminste één van de onderste gebieden behoren en een ononderbroken 5 geheel vormen met elk bijbehorend onderste gebied en langs de gehele omtrek van elk bijbehorend onderste gebied grenzen aan het isolerende gebied.

8. Programmerbaar leesgeheugen volgens conclusie 7j met het kenmerk, dat de gemiddelde netto doteringsconcen— 10 tratie in de begraven gebieden tenminste twee orden van grootte hoger is dan de gemiddelde netto doteringsconcentratie in de onderste gebieden.

9·* Programmerbaar leesgeheugen volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam voor elk 15 begraven gebied een aansluitgebied van het eerste geleidingstype bevat, dat zich vanaf het begraven gebied naar het oppervlak uitstrekt.

10. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 11, met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam is voorzien 20 van een begraven netwerk van een tweede aan het eerste geleidingstype tegengesteld geleidingstype, dat lateraal elk begraven gebied omgeeft.

11. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 12, met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam is voorzien van 25 een laag gedoteerd gebied, dat aansluit aan de begraven gebieden en het begraven netwerk en zich langs hun gehele laterale omtrek naar boven uitstrekt tot aan het isolerende gebied, om het begraven netwerk en de begraven gebieden van elkaar te scheiden.

12. Programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de gemiddelde netto doteringsconcen-tratie in het begraven netwerk en de begraven gebieden tenminste één orde van grootte hoger is dan de gemiddelde netto doteringsconcentratie in het laag gedoteerde gebied. 35

13· Programmsrbaar leesgeheugen volgens conclusie 12. met het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam tenminste één aansluitgebied van het tweede geleidingstype bevat, dat zich vanaf het begraven netwerk tot aan het oppervlak 8301234 PHN 1067 28 uitstrekt.

14. Werkwijze voor het vervaardigen van een programmeerbaar leesgeheugen volgens conclusie 2, met het kenmerk dat ten minste één van de beide pn-overgangen wordt 5 verkregen door doteren van het halfgeleiderlichaam met een doteringsmiddel via het oppervlak van het hal f gele id er-lichaam waarbij het isolerende gebied als masker wordt gebruikt.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, 10 dat het doteren plaats vindt door ionenimplantatie met een energie, die voldoende is om te bewerkstelligen, dat de maximale concentratie van het doteringsmiddel in elk tussenliggend gebied zich tussen de twee pn-overgangen bevindt .

16. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de ionenimplantatie plaats vindt met een energie, die voldoende is om te bewerkstelligen, dat de maximale concentratie van het doteringsmiddel in elk tussenliggend gebied optreedt tussen de twee pn-overgangen op een verti-20 kale afstand van het punt midden tussen de beide pn-overgangen, die niet groter is dan 20°/o van de afstand tussen de beide pn-overgangen.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat na het doteren het halfgeleiderlichaam bij een ge- 25 schikte temperatuur wordt uitgestookt om roosterbeschadi-gingen te herstellen, zonder dat een noemenswaardige herverdeling van half geleidende verontreinigingen in het programmeerbare leesgeheugen optreedt.

18. Werkwijze voor het vervaardigen van een program-30 meerbaar leesgeheugen volgens conclusie 7 met het kenmerk dat een aantal begraven gebieden van het eerste gelei-dingstype wordt gevormd, die lateraal van elkaar zijn gescheiden in het lichaam en een gemiddelde netto doterings-concentratie hebben, die hoger is dan die van de onderste 35 gebieden, waarbij elk bij tenminste één van de onderste gebieden behorend begraven gebied naar boven een ononderbroken geheel vormt met elk bijbehorend onderste gebied en langs de gehele omtrek van elk bijbehorend onderste 8301234 « * » PHtf 1067 29 gebied grenst aan het isolerende gebied.

19· Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de stappen voor het vormen van de begraven gebieden en het aanbrengen van het isolerende gebied tesamen omvatten: 5 het selectief aanbrengen van een verontreiniging die het eerste geleidingstype veroorzaken in een éénkristal-lijn halfgeleider sub straat van het tweede geleidingstype op eenzelfde aantal eerste plaatsen, die van elkaar zijn gescheiden aan het oppervlak van het sub-10 straat; het groeien van een epitaxiale halfgeleiderlaag op het oppervlak van het substraat; het verwijderen van een netwerkvormig deel van de epi-taxiale laag langs het oppervlak, waardoor in het IS half gel eider lichaam een verdieping wordt gevormd en het selectief blootstellen van het substraat en het resterende deel van de epitaxiale laag bij hoge temperatuur aan een oxyderende atmosfeer, om een déél van de epitaxiale laag langs de verdieping te oxyderen, 20 tendinde het isolerende gebied te vormen, en om te bewerkstelligen, dat een deel van de verontreiniging van het eerste geleidingstype zover in de epitaxiale laag omhoog diffundeert dat het isolerende gebied zich tot in de begraven gebieden uitstrekt.

20. Werkwijze volgens conclusie 19» met het kenmerk dat een begraven netwerk van het tweede geleidingstype wordt gevormd, dat lateraal elk begraven gebied omgeeft en een gemiddelde netto doteringsconcentratie heeft, die hoger is dan die in het resterende deel van het substraat 30 van het tweede geleidingstype.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het begraven netwerk wordt gevormd door vóór het groeien van de epitaxiale laag selectief een verontreiniging die het tweede geleidingstype veroorzaakt in het 35 substraat aan te brengen op een tweede plaats, die lateraal elk van de eerste plaatsen omgeeft en daarvan is gescheiden.

22. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat een deel van de verontreiniging die het tweede 8301234 PHN IO67 ’ 30 geleidingstype veroorzaken tijdens de vorming van het begraven netwerk in de epitaxiale laag omhoog diffundeert.

23· Werkwijze volgens conclusie 22, met het ken merk, dat de halfgeleidende verontreinigingen, die op de 5 eerste en tweede plaatsen in het substraat zijn aangebracht, ver genoeg van elkaar verwijderd zijn om de begraven gebieden van het begraven netwerk gescheiden te houden. 10 15 20 25 35 8301234