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JPH11340342A - Semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor device and fabrication thereof

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Publication number
JPH11340342A
JPH11340342A JP14328098A JP14328098A JPH11340342A JP H11340342 A JPH11340342 A JP H11340342A JP 14328098 A JP14328098 A JP 14328098A JP 14328098 A JP14328098 A JP 14328098A JP H11340342 A JPH11340342 A JP H11340342A
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JP
Japan
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gate electrode
memory cell
semiconductor device
gate
insulating film
Prior art date
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Application number
JP14328098A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Aoki
仁志 青木
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device provided with a highly reliable transistor in a region other than a memory cell, e.g. a peripheral circuit region, and a mask ROM for realizing shortening the period before delivery as a memory cell. SOLUTION: The semiconductor device comprises a mask ROM memory having a plurality of first gate electrodes formed in parallel on a semiconductor substrate through a first gate oxide film, a side wall insulation film formed on the side wall of the first gate electrode, and a plurality of second gate electrodes formed between the first gate electrodes through a second gate oxide film on the semiconductor substrate, and a transistor having a first gate electrode formed in a region other than the mask ROM memory cell, a side wall insulation film formed on the side wall of the first gate electrode, and a high breakdown strength source/drain region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、より詳細には、特にダブルポリゲート
電極を用いた高密度のマスクROMメモリセル及びいわ
ゆる周辺回路を含む半導体装置及びその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device including a high density mask ROM memory cell using double poly gate electrodes and a so-called peripheral circuit, and a method of manufacturing the same. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスクROMのメモリセル方式として
は、直列接続されたセルトランジスタに対し、エンハン
スメント型のトランジスタとデプレッション型のトラン
ジスタとを選択することによりROMデータを書き込む
NAND型ROMと、並列に接続されたセルトランジス
タに対して、選択的に閾値電圧を電源電圧以上に設定し
てROMデータを書き込むNOR型ROMとがある。な
かでも、NOR型ROMは、近年高集積化に優れた高密
度NOR型ROMが主流となっている。
2. Description of the Related Art A mask ROM memory cell system is connected in parallel to a NAND type ROM for writing ROM data by selecting an enhancement type transistor and a depletion type transistor with respect to cell transistors connected in series. There is a NOR type ROM in which the threshold voltage is selectively set to be equal to or higher than the power supply voltage and the ROM data is written to the selected cell transistor. In particular, a high-density NOR type ROM excellent in high integration has recently become the mainstream of the NOR type ROM.

【0003】このような高集積化に適したNAND型R
OMや高密度NOR型ROMにおいて、さらに高集積化
を行うためにゲート電極を多層(マルチゲート)構造に
して、メモリセルの高密度化を図る手法がある。例え
ば、特開昭53−41188号公報にはNAND型RO
M、特開平1−31456号公報には高密度NOR型R
OMについての記載がある。
A NAND type R suitable for such high integration
In OM and high-density NOR-type ROMs, there is a method of increasing the density of memory cells by forming gate electrodes in a multilayer (multi-gate) structure in order to achieve higher integration. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-41188 discloses a NAND type RO.
M, JP-A-1-31456 discloses a high-density NOR type R
There is a description about OM.

【0004】しかし、これらのマルチゲート構造を有す
る高密度型ROMメモリセルを用いてさらなる高密度化
を図る場合、メモリセルへのROMデータの書き込み工
程が問題となる。つまり、マスクROMでは、ユーザー
からROMデータを受けてから出荷までの納期を短縮す
ることが常に求められており、従来の1層ゲート電極の
メモリセルの場合には、ゲート電極の形成後等にROM
データ書き込み工程を行い、短納期化が図られている。
よって、2層ゲート電極を用いたメモリの場合も同等の
納期が求められている。
[0004] However, in order to further increase the density by using these high-density ROM memory cells having a multi-gate structure, the process of writing ROM data into the memory cells becomes a problem. That is, in the mask ROM, it is always required to shorten the delivery time from receipt of the ROM data from the user to shipment, and in the case of the conventional memory cell having the single-layer gate electrode, after the gate electrode is formed, etc. ROM
The data writing process is performed to shorten the delivery time.
Therefore, the same delivery date is required for a memory using a two-layer gate electrode.

【0005】一方、半導体装置の微細化に伴い、メモリ
セル以外、例えばメモリセルの周辺回路に用いられるト
ランジスタは信頼性が高いLDD構造あるいはその改良
型構造等色々なタイプのものが使用されるようになっ
た。このトランジスタは一般的にソース/ドレイン領域
形成にサイドウォール絶縁膜を利用した構成が多用され
ている。
On the other hand, with the miniaturization of semiconductor devices, various types of transistors other than memory cells, for example, transistors used in peripheral circuits of memory cells, such as a highly reliable LDD structure or an improved type thereof, are used. Became. In general, a configuration in which a sidewall insulating film is used for forming a source / drain region is often used in this transistor.

【0006】よって、上記周辺回路等に使用されるLD
D構造のトランジスタをメモリセルと組み合わせる場
合、1層ゲート電極のメモリセルでは、サイドウォール
絶縁膜を利用したソース/ドレイン領域形成工程の後
に、ROMデータ書き込み工程を行うことができた。
Therefore, an LD used in the above-mentioned peripheral circuit and the like
When a transistor having a D structure is combined with a memory cell, in a memory cell having a single-layer gate electrode, a ROM data writing step can be performed after a source / drain region forming step using a sidewall insulating film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、2層ゲート電
極のメモリセルでは、特にNAND型ROMの場合に
は、セルトランジスタの直列接続ができなくなるので、
特開平1−128564号公報に記載されているよう
に、1層目ゲート電極にサイドウォール絶縁膜は使用し
ていない。使用しようとすれば、2層目ゲート電極のサ
イドウォールとソース/ドレイン形成工程が加わり、納
期が長くなる問題が生じる。よって、周辺回路部のトラ
ンジスタはLDD構造にできず、高信頼性トランジスタ
が使用できないという問題があった。
However, in a memory cell having a two-layer gate electrode, in particular, in the case of a NAND-type ROM, cell transistors cannot be connected in series.
As described in JP-A-1-128564, a sidewall insulating film is not used for the first-layer gate electrode. If it is intended to be used, a sidewall and a source / drain forming step of the second-layer gate electrode are added, which causes a problem that the delivery time becomes long. Therefore, there is a problem that the transistor in the peripheral circuit section cannot have the LDD structure, and a highly reliable transistor cannot be used.

【0008】また、1層目ゲート電極と2層目ゲート電
極とを重なり合うように形成しているので、ゲート形成
後のROMデータの書き込み注入で、ゲート電極下のチ
ャネル部に注入イオンが十分に入らず、特に、NOR型
セルの場合リークが生じやすくなるという問題があっ
た。
In addition, since the first-layer gate electrode and the second-layer gate electrode are formed so as to overlap with each other, when the ROM data is written and injected after the gate is formed, sufficient ions are implanted into the channel portion below the gate electrode. In particular, in the case of a NOR type cell, there is a problem that leakage is likely to occur.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上に、第1ゲート酸化膜を介して互いに平行に形成
された複数の第1ゲート電極と、該第1ゲート電極側壁
に形成されたサイドウォール絶縁膜と、前記半導体基板
上であって第1ゲート電極間に第2ゲート酸化膜を介し
て形成された複数の第2ゲート電極とからなるマスクR
OMメモリセルと、前記マスクROMメモリセル以外の
領域に形成され、かつ前記第1ゲート電極と、該第1ゲ
ート電極側壁に形成されたサイドウォール絶縁膜と、高
耐圧ソース/ドレイン領域とからなるトランジスタとを
備える半導体装置が提供される。
According to the present invention, a plurality of first gate electrodes are formed on a semiconductor substrate in parallel with each other via a first gate oxide film, and the first gate electrodes are formed on side walls of the first gate electrode. Mask R comprising a side wall insulating film formed on the semiconductor substrate and a plurality of second gate electrodes formed on the semiconductor substrate between the first gate electrodes with a second gate oxide film interposed therebetween.
An OM memory cell; a first gate electrode formed in a region other than the mask ROM memory cell; a sidewall insulating film formed on a side wall of the first gate electrode; and a high withstand voltage source / drain region. A semiconductor device including a transistor is provided.

【0010】また、本発明によれば、(i) 第1導電型の
半導体基板上のメモリセル及びメモリセル以外の領域
に、第1ゲート酸化膜を介して、複数の第1ゲート電極
を形成する工程と、(ii)該第1ゲート電極にサイドウォ
ール絶縁膜を形成する工程と、(iii) 得られた半導体基
板上の前記メモリセルに、第2ゲート酸化膜を形成し、
該第2ゲート酸化膜を介して、第2ゲート電極用導電膜
を形成する工程と、(iv)前記メモリセルの第1ゲート電
極間に、該第1ゲート電極にオーバーラップしないよう
に第2ゲート電極を形成する工程と、(v) 前記第1ゲー
ト電極及び第2ゲート電極上にROMデータ書き込みイ
オン注入用レジストパターンを形成し、該レジストパタ
ーンを用いて、前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極
を貫通するエネルギーで前記半導体基板に選択的にRO
Mデータ書き込みイオン注入する工程とを含む半導体装
置の製造方法が提供される。
According to the present invention, (i) forming a plurality of first gate electrodes via a first gate oxide film in a memory cell and a region other than the memory cell on the semiconductor substrate of the first conductivity type; (Ii) forming a sidewall insulating film on the first gate electrode; and (iii) forming a second gate oxide film on the memory cell on the obtained semiconductor substrate.
Forming a conductive film for a second gate electrode via the second gate oxide film; and (iv) forming a second conductive film between the first gate electrodes of the memory cell so as not to overlap the first gate electrode. Forming a gate electrode; and (v) forming a ROM data write ion implantation resist pattern on the first gate electrode and the second gate electrode, and using the resist pattern to form the first gate electrode and the second gate electrode. RO is selectively applied to the semiconductor substrate by energy passing through the gate electrode.
And a step of performing M data write ion implantation.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置は、第1ゲー
ト電極と第2ゲート電極とが交互に形成される2層ゲー
ト構造(以下「ダブルポリゲート構造」と記す)からな
るメモリセル(マスクROM、マスクROM内蔵のロジ
ック回路、混載メモリ等に用いることができる)と、デ
コーダ、センスアンプ、アドレスバッファ等のメモリセ
ル以外の回路、いわゆる周辺回路とからなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to the present invention has a memory cell (hereinafter, referred to as a "double poly gate structure") having a two-layer gate structure in which first gate electrodes and second gate electrodes are alternately formed. It can be used for a mask ROM, a logic circuit with a built-in mask ROM, an embedded memory, and the like), and circuits other than memory cells such as a decoder, a sense amplifier, and an address buffer, so-called peripheral circuits.

【0012】本発明の半導体装置のメモリセルは、半導
体基板、例えばシリコン基板等の上に、第1ゲート絶縁
膜を介して、互いに平行に形成された複数の第1ゲート
電極を有している。この第1ゲート電極は、その側壁に
サイドウォール絶縁膜を有している。また、この第1ゲ
ート電極間の半導体基板上に、第2ゲート絶縁膜を介し
て延設された複数の第2ゲート電極が形成され、これら
第1及び第2ゲート電極が、それぞれ複数の第1及び第
2トランジスタを構成する。
A memory cell of a semiconductor device according to the present invention has a plurality of first gate electrodes formed in parallel on a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate, with a first gate insulating film interposed therebetween. . The first gate electrode has a sidewall insulating film on the side wall. In addition, a plurality of second gate electrodes extending through the second gate insulating film are formed on the semiconductor substrate between the first gate electrodes, and the first and second gate electrodes are respectively formed by a plurality of first gate electrodes. The first and second transistors are configured.

【0013】第1及び第2ゲート絶縁膜及びサイドウォ
ール絶縁膜は、絶縁膜として使用される材料であれば特
に限定されるものではなく、所望の膜厚、サイズ等で形
成することができる。例えば、第1及び第2ゲート絶縁
膜としては、膜厚50〜300Å程度のSiO2 膜が挙
げられる。また、例えばサイドウォール絶縁膜として
は、膜厚1000〜3000Å程度のSiO2 膜が挙げ
られる。
The first and second gate insulating films and side wall insulating films are not particularly limited as long as they are materials used as insulating films, and can be formed in desired thicknesses, sizes, and the like. For example, the first and second gate insulating films include a SiO 2 film having a thickness of about 50 to 300 °. Further, as the sidewall insulating film, for example, a SiO 2 film having a thickness of about 1000 to 3000 ° is exemplified.

【0014】第1ゲート電極としては、例えば2000
〜3000Å程度のポリシリコン、、膜厚1000〜2
000Å程度の高融点金属シリサイド(タングステンシ
リサイド、タンタルシリサイド、チタンシリサイド
等)、膜厚1000Å〜1500Å程度のポリシリコン
と膜厚1000〜1500Å程度のシリサイドとの積層
膜であるポリサイド膜等が挙げられる。第2ゲート電極
は、第1ゲート電極と同様のものを使用することができ
る。なお、第1ゲート電極と第2ゲート電極とが、互い
に同じ膜構造を有し、同じ膜厚である場合には、同一工
程で、後述するMOSデータの書き込み注入が可能とな
るため、好ましい。また、第1ゲート電極及び第2ゲー
ト電極上には、さらに絶縁膜が形成されていてもよい。
この場合の絶縁膜は、ゲート絶縁膜やサイドウォール絶
縁膜と同様のものを使用することができ、絶縁性を確保
することができる膜厚であれば特に限定されない。
As the first gate electrode, for example, 2000
Polysilicon of about 3000 °, thickness of 1000-2
A high melting point metal silicide (tungsten silicide, tantalum silicide, titanium silicide, etc.) with a thickness of about 000 °, a polycide film that is a laminated film of polysilicon with a thickness of about 1000 to 1500 ° and a silicide with a thickness of about 1000 to 1500 °, and the like. The same thing as the first gate electrode can be used for the second gate electrode. Note that it is preferable that the first gate electrode and the second gate electrode have the same film structure and the same thickness, because writing and injection of MOS data described later can be performed in the same step. Further, an insulating film may be further formed on the first gate electrode and the second gate electrode.
In this case, the same insulating film as the gate insulating film and the sidewall insulating film can be used, and there is no particular limitation as long as the insulating film can have sufficient insulating properties.

【0015】本発明の半導体装置のメモリセルは、NO
R型メモリセル、NAND型メモリセル、NOR型メモ
リセルとNAND型メモリセルとが混在したメモリセル
として構成される。NOR型メモリセルとして構成され
る場合には、第1ゲート電極及び第2ゲート電極に対し
て直交するソース/ドレイン領域が形成される。これに
より、第1ゲート電極とソース/ドレイン領域、第2ゲ
ート電極とソース/ドレイン領域から構成される各NO
R型セルトランジスタが、互いにソース/ドレイン領域
が接続されることにより接続されることとなる。
The memory cell of the semiconductor device according to the present invention has NO
It is configured as an R-type memory cell, a NAND-type memory cell, or a memory cell in which a NOR-type memory cell and a NAND-type memory cell are mixed. When configured as a NOR type memory cell, source / drain regions orthogonal to the first gate electrode and the second gate electrode are formed. Thereby, each NO composed of the first gate electrode and the source / drain region and the second gate electrode and the source / drain region is formed.
The R-type cell transistors are connected by connecting the source / drain regions to each other.

【0016】また、NOR型メモリセルとNAND型メ
モリセルとが混在して構成される場合には、第1ゲート
電極に対して自己整合的に形成され、かつ第1ゲート電
極に対して直交する方向にソース/ドレイン領域が形成
される。これにより、第1ゲート電極とソース/ドレイ
ン領域から構成されるNAND型メモリセルトランジス
タと、第2ゲート電極とソース/ドレイン領域から構成
されるNOR型メモリセルトランジスタとが、互いにソ
ース/ドレイン領域が接続されることにより接続される
こととなる。
In the case where NOR type memory cells and NAND type memory cells are mixedly formed, they are formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode and are orthogonal to the first gate electrode. Source / drain regions are formed in the directions. Thus, the NAND type memory cell transistor including the first gate electrode and the source / drain region and the NOR type memory cell transistor including the second gate electrode and the source / drain region have the same source / drain region. The connection is established by the connection.

【0017】さらに、NAND型メモリセルとして構成
される場合には、第1ゲート電極の側壁に形成されたサ
イドウォール絶縁膜からの不純物拡散により自己整合的
にソース/ドレイン領域が形成される。これにより、第
1ゲート電極とソース/ドレイン領域、第2ゲート電極
とソース/ドレイン領域から構成される各NAND型セ
ルトランジスタが、互いにソース/ドレイン領域が接続
されることにより接続されることとなる。
Further, when configured as a NAND type memory cell, source / drain regions are formed in a self-aligned manner by impurity diffusion from a sidewall insulating film formed on the side wall of the first gate electrode. Thus, each NAND cell transistor including the first gate electrode and the source / drain region and the second gate electrode and the source / drain region are connected by connecting the source / drain regions to each other. .

【0018】なお、本発明の半導体装置のメモリセル
は、平坦な半導体基板上に形成されていてもよいが、例
えば第1及び第2ゲート電極の延設方向と同じ方向又は
直交する方向に複数本の互いに平行な溝が形成された半
導体基板上に形成されていてもよい。さらに、本発明の
半導体装置のメモリセルは、所望の第1及び/又は第2
ゲート電極直下のチャネル領域に、半導体基板と同じ導
電型又は異なる導電型の不純物イオンを注入することに
より、チャネル領域の不純物濃度を調整してエンハンス
メント型をデプレション型に又はデプレション型をエン
ハンスメント型に、低しきい値のエンハンスメント型を
高しきい値のエンハンスメント型に、低しきい値のデプ
レション型を高しきい値のデプレション型に変換して、
2値あるいは3値以上の情報記憶型トランジスタとする
ことができる。
The memory cells of the semiconductor device of the present invention may be formed on a flat semiconductor substrate. For example, a plurality of memory cells may be formed in the same direction as the direction in which the first and second gate electrodes extend or in a direction perpendicular to the direction. The book may be formed on a semiconductor substrate on which parallel grooves are formed. Further, the memory cell of the semiconductor device according to the present invention may include a desired first and / or second memory cell.
By implanting impurity ions of the same conductivity type or a different conductivity type as the semiconductor substrate into the channel region immediately below the gate electrode, the impurity concentration of the channel region is adjusted to make the enhancement type depletion type or the depletion type enhancement type. The low threshold enhancement type is converted to the high threshold enhancement type, the low threshold depletion type is converted to the high threshold depletion type,
An information storage transistor having two or more values can be used.

【0019】また、本発明の半導体装置は、メモリセル
以外の領域に、第1ゲート電極と、第1ゲート電極側壁
に形成されたサイドウォール絶縁膜と、高耐圧ソース/
ドレイン領域とからなるトランジスタを、例えば周辺回
路として備える。高耐圧ソース/ドレイン領域は、LD
D構造を有するもの等が挙げられるが、このLDD構造
のソース/ドレイン領域は、第1ゲート電極側壁に形成
されたサイドウォール絶縁膜を利用することにより、公
知の方法で形成することができる。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the first gate electrode, the sidewall insulating film formed on the side wall of the first gate electrode, and the high breakdown voltage source /
A transistor including a drain region is provided as, for example, a peripheral circuit. High breakdown voltage source / drain region is LD
Although a source / drain region having a D structure can be used, the source / drain region of this LDD structure can be formed by a known method by utilizing a sidewall insulating film formed on the side wall of the first gate electrode.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法の工程(i)
において、半導体基板上のメモリセルとメモリセル以外
の領域に、第1ゲート絶縁膜を介して第1ゲート電極を
複数本平行に延設する。第1ゲート絶縁膜として、例え
ばSiO2 膜を熱酸化等によって形成することができ
る。また、第1ゲート電極としては、ポリシリコン等に
より所望の膜厚で、公知の形成方法及び加工方法により
形成することができる。この第1ゲート電極は、高密度
化を実現するために、できるかぎり薄膜に形成すること
が好ましい。なお、このようにして形成された第1ゲー
ト電極上には、絶縁膜を形成してもよい。この際の絶縁
膜は、公知の形成方法及び加工方法により形成すること
ができる。
Step (i) of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
In the method, a plurality of first gate electrodes are extended in parallel in a region other than the memory cell and the memory cell on the semiconductor substrate via a first gate insulating film. As the first gate insulating film, for example, a SiO 2 film can be formed by thermal oxidation or the like. Further, the first gate electrode can be formed with a desired thickness from polysilicon or the like by a known formation method and processing method. This first gate electrode is preferably formed as thin as possible in order to realize high density. Note that an insulating film may be formed on the first gate electrode thus formed. The insulating film at this time can be formed by a known formation method and processing method.

【0021】なお、第1ゲート絶縁膜と第1ゲート電極
とを形成した後、第1ゲート電極にサイドウォール絶縁
膜を形成する前に、メモリセル以外の領域のみにおい
て、第1ゲート電極及び任意に所望の形状を有するレジ
ストパターンを用いて、自己整合的に、高耐圧ソース/
ドレイン領域の一部となる、例えばLDD領域を形成す
ることが好ましい。この際のこれらの領域は、加速エネ
ルギー及び不純物濃度を適宜調整した公知のイオン注入
法等により形成することができる。
After the first gate insulating film and the first gate electrode are formed and before the sidewall insulating film is formed on the first gate electrode, the first gate electrode and the optional A self-aligned high voltage source / resist
It is preferable to form a part of the drain region, for example, an LDD region. At this time, these regions can be formed by a known ion implantation method or the like in which the acceleration energy and the impurity concentration are appropriately adjusted.

【0022】工程(ii)において、メモリセルとメモリセ
ル以外の領域とに形成された第1ゲート電極にサイドウ
ォール絶縁膜を形成する。このサイドウォール絶縁膜の
形成は、例えば第1ゲート電極(又は絶縁膜)上にSi
2 膜等の絶縁膜を形成し、この絶縁膜を異方性エッチ
ングすることにより形成することができる。ここで形成
されるサイドウォール絶縁膜は、後述する第2トランジ
スタのROMデータ書き込みのために注入されるイオン
が、第1トランジスタのチャネル領域にまで拡散しない
ような膜厚に設定されることが好ましい。
In the step (ii), a side wall insulating film is formed on the first gate electrode formed in the memory cell and a region other than the memory cell. The formation of this sidewall insulating film is performed, for example, by forming Si on the first gate electrode (or insulating film).
An insulating film such as an O 2 film can be formed, and the insulating film can be formed by anisotropic etching. The sidewall insulating film formed here is preferably set to a thickness such that ions implanted for writing ROM data of the second transistor described later do not diffuse to the channel region of the first transistor. .

【0023】なお、第1ゲート電極にサイドウォール絶
縁膜を形成した後、好ましくは後述するROMデータ書
き込みイオン注入を行う前に、メモリセル以外の領域の
みにおいて、第1ゲート電極、サイドウォール絶縁膜及
び任意に所望の形状を有するレジストパターンを用い
て、自己整合的に、高耐圧ソース/ドレイン領域を形成
することが好ましい。この際のこれらの領域は、加速エ
ネルギー及び不純物濃度を適宜調整した公知のイオン注
入法等により形成することができる。
After the sidewall insulating film is formed on the first gate electrode, and preferably before the ROM data writing ion implantation to be described later is performed, the first gate electrode and the sidewall insulating film are formed only in regions other than the memory cells. It is preferable to form the high breakdown voltage source / drain regions in a self-aligned manner using a resist pattern having a desired shape. At this time, these regions can be formed by a known ion implantation method or the like in which the acceleration energy and the impurity concentration are appropriately adjusted.

【0024】工程(iii) において、得られた半導体基板
のメモリセル上に、第2ゲート酸化膜を形成し、第2ゲ
ート酸化膜上に第2ゲート電極用導電膜を形成する。こ
の際の第2ゲート絶縁膜及び第2ゲート電極用導電膜
は、実質的に第1ゲート絶縁膜及び第1ゲート電極とし
て挙げられた材料と同様の材料を用い、同様に形成する
ことができる。なお、第1ゲート電極と第2ゲート電極
とは同一の膜材料及び同一の膜厚で形成した場合には、
後述するROMデータ書き込みイオン注入を1回で済ま
せることができ、より短納期化を実現することができる
とともに、回路的に影響のあるワード線抵抗を同等に設
定することができるため、好ましいが、必ずしも第1ゲ
ート電極と第2ゲート電極とは全く同一の材料で形成し
なくてもよい。また、この際、第2ゲート電極用導電膜
上にさらに絶縁膜を積層してもよいし、絶縁膜を形成し
た後に平坦化処理を施してもよい。
In step (iii), a second gate oxide film is formed on the obtained memory cell of the semiconductor substrate, and a second gate electrode conductive film is formed on the second gate oxide film. In this case, the second gate insulating film and the conductive film for the second gate electrode can be formed using substantially the same materials as those described as the first gate insulating film and the first gate electrode. . When the first gate electrode and the second gate electrode are formed with the same film material and the same thickness,
This is preferable because the ROM data write ion implantation to be described later can be performed only once, and a shorter delivery time can be realized, and the word line resistance that has an influence on the circuit can be set equally. The first gate electrode and the second gate electrode do not necessarily need to be formed of exactly the same material. At this time, an insulating film may be further stacked over the second gate electrode conductive film, or a planarization process may be performed after the insulating film is formed.

【0025】なお、この工程において、メモリセル以外
の領域にサイドウォール絶縁膜のないゲート電極を利用
したトランジスタ、つまり高耐圧トランジスタの構成を
有しないトランジスタを形成してもよい。その場合に
は、第2ゲート電極形成後、工程(iv)の前、工程(iv)に
おいて、あるいはその後に、第2ゲート電極に自己整合
的にイオン注入することにより、ソース/ドレイン領域
を形成することが好ましい。
In this step, a transistor using a gate electrode without a sidewall insulating film in a region other than the memory cell, that is, a transistor having no high breakdown voltage transistor may be formed. In this case, after the formation of the second gate electrode, before the step (iv), in the step (iv), or thereafter, the source / drain regions are formed by self-aligned ion implantation into the second gate electrode. Is preferred.

【0026】工程(iv)において、メモリセル上に形成さ
れた第2ゲート電極用導電膜により、第1ゲート電極間
に第2ゲート電極を形成する。第2ゲート電極を形成す
る方法としては、例えば、公知のフォトリソグラフィ及
びエッチング工程によりパターニングする方法、第2ゲ
ート電極用導電膜を、第1ゲート電極間に埋め込んだ後
エッチバックすることにより第1ゲート電極に対してセ
ルフアラインで形成する方法、あるいはエッチバック後
にパターニングする方法等が挙げられる。このような方
法により、第1ゲート電極にオーバーラップしないよう
に第2ゲート電極を形成することができる。
In step (iv), a second gate electrode is formed between the first gate electrodes by the second gate electrode conductive film formed on the memory cell. Examples of a method of forming the second gate electrode include a method of patterning by a known photolithography and etching process, and a method of embedding a conductive film for the second gate electrode between the first gate electrodes and then etching back the first gate electrode. A method in which the gate electrode is formed in a self-aligned manner, a method in which patterning is performed after etch back, and the like are given. With such a method, the second gate electrode can be formed so as not to overlap the first gate electrode.

【0027】続いて、工程(v) において、第1ゲート電
極及び第2ゲート電極上にROMデータ書き込みイオン
注入用レジストパターンを形成し、このレジストパター
ンを用いて、第1ゲート電極又は第2ゲート電極を貫通
するエネルギーで、前記半導体基板に選択的にROMデ
ータ書き込みイオン注入する。ROMデータ書き込みイ
オン注入用レジストパターンは、公知の方法、例えばフ
ォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等により、所
望の領域に開口を有するように形成することができる。
この場合、第1ゲート電極に対するROMデータ書き込
み注入用レジストパターンと第2ゲート電極に対するR
OMデータ書き込み注入用レジストパターンとを別々の
工程で2枚形成してもよいし、同一の工程で1枚形成し
てもよいし、さらに、別々の工程、例えば多重露光によ
り1枚に形成してもよい。
Subsequently, in step (v), a resist pattern for ROM data write ion implantation is formed on the first gate electrode and the second gate electrode, and the first gate electrode or the second gate electrode is formed by using the resist pattern. ROM data writing ions are selectively implanted into the semiconductor substrate with the energy penetrating the electrodes. The resist pattern for ROM data writing ion implantation can be formed so as to have an opening in a desired region by a known method such as a photolithography process and an etching process.
In this case, the resist pattern for ROM data writing injection for the first gate electrode and the R
Two resist patterns for OM data writing and injection may be formed in separate steps, or one resist pattern may be formed in the same step. You may.

【0028】上記ROMデータ書き込みイオン注入用レ
ジストパターンを用いて、イオン注入を行い、ROMデ
ータの書き込みを行う。この際のイオン注入を、2枚の
レジストパターンを用いて、第1ゲート電極と第2ゲー
ト電極とのそれぞれに対して行う場合、1枚のレジスト
パターンを用いて双方に対して同時に行う場合のいずれ
の場合にも、第1ゲート電極及び/又は第2ゲート電極
を貫通する注入エネルギーで行うことが好ましい。この
注入エネルギーは、第1及び第2ゲート電極の材料、膜
厚等により、任意のゲート電圧で動作するトランジスタ
とするため適宜設定することができる。第1及び第2ゲ
ート電極が同一の膜構造、同一の膜厚を有している場合
には、例えば、70〜150keV程度の注入エネルギ
ーが挙げられる。この際のイオンのドーズは、10 13
1014cm-2台が挙げられる。
The ROM data write ion implantation laser
Ion implantation is performed using the
Write data. Ion implantation at this time
The first gate electrode and the second gate electrode are formed by using a resist pattern.
When performing for each of the electrodes, one resist
Either of the cases where both are performed simultaneously using the
Also, in the case of the first gate electrode and / or the second gate electrode
Is preferably performed with an implantation energy penetrating through. this
The implantation energy depends on the material and film of the first and second gate electrodes.
A transistor that operates at any gate voltage depending on its thickness
Can be set as appropriate. 1st and 2nd game
When the gate electrodes have the same film structure and the same film thickness
Has an implantation energy of, for example, about 70 to 150 keV.
-. The ion dose at this time is 10 13~
1014cm-2The platform is mentioned.

【0029】なお、第1ゲート電極を貫通するエネルギ
ーとは、イオンが、第1ゲート電極と第1ゲート絶縁膜
を介して半導体基板表面に達することにより、半導体基
板表面に注入されるエネルギーを意味する。また、第2
ゲート電極を貫通するエネルギーとは、イオンが、第2
ゲート絶縁膜を介して直接半導体基板上に形成されてい
る領域の第2ゲート電極を貫通し、その領域の半導体基
板表面に達することにより、半導体基板表面に注入され
るエネルギーを意味する。
The energy penetrating the first gate electrode means the energy that is injected into the semiconductor substrate surface when ions reach the semiconductor substrate surface via the first gate electrode and the first gate insulating film. I do. Also, the second
The energy penetrating the gate electrode means that the ions
It means energy that penetrates through the second gate electrode in a region formed on the semiconductor substrate directly through the gate insulating film and reaches the surface of the semiconductor substrate in that region, thereby being injected into the surface of the semiconductor substrate.

【0030】また、2枚のレジストパターンを用いて、
第1ゲート電極と第2ゲート電極とのそれぞれに対して
イオン注入する場合に、特に第2ゲート電極に対してイ
オン注入する際には、注入エネルギーを変えて2回以上
行う多段注入や、斜め2方向からの注入を行うことが好
ましい。多段注入においては、その注入エネルギーは第
2ゲート電極の材料又は膜厚等により適宜調整すること
ができるが、例えば、50〜100keV程度と100
〜300keV程度の2回注入が挙げられる。また斜め
2方向からの注入としては、ゲート電極とほぼ直行する
方向からであって、半導体基板に対する法線方向から1
5〜45°程度の角度を有して注入する方法が挙げられ
る。このような注入法を採用することにより、第2ゲー
ト電極の端部、つまり第1ゲートのサイドウォール絶縁
膜の端部に隣接する第2ゲート端部直下にまで確実にイ
オン注入がなされ、リーク等の発生を防止することがで
きる。
Further, using two resist patterns,
When ion implantation is performed on each of the first gate electrode and the second gate electrode, particularly when ion implantation is performed on the second gate electrode, multi-stage implantation performed by changing implantation energy twice or more, It is preferable to perform injection from two directions. In the multi-stage implantation, the implantation energy can be appropriately adjusted depending on the material or the film thickness of the second gate electrode, for example, about 50 to 100 keV and about 100 keV.
Two injections of about 300 keV may be mentioned. In addition, the injection from two oblique directions is performed in a direction substantially perpendicular to the gate electrode, and is one direction from the normal direction to the semiconductor substrate.
There is a method of injecting at an angle of about 5 to 45 °. By adopting such an implantation method, ion implantation is reliably performed to the end of the second gate electrode, that is, immediately below the end of the second gate adjacent to the end of the sidewall insulating film of the first gate, and the leakage is reduced. Can be prevented.

【0031】さらに、上記工程において、第1ゲート電
極及び/又は第2ゲート電極上に絶縁膜を有している場
合には、この絶縁膜を通しROMデータ書き込みイオン
注入を行ってもよいが、上記レジストマクスを用いてゲ
ート電極上の絶縁膜を部分的に除去した後、ROMデー
タ書き込みイオン注入を行ってもよい。上記工程により
形成される半導体装置は、NOR型セルトランジスタ、
又はNOR型及NAND型セルトランジスタが混在して
なる半導体装置の場合には、それぞれ上記工程(i) の
前、又は工程(ii)あるいは(iii) の前に、所望のレジス
トパターンを形成し、第1及び第2ゲート電極に対して
直交するよう、互いに平行に複数本、ソース/ドレイン
領域を形成することが必要となる。ソース/ドレイン領
域は通常のイオン注入工程により形成することができ
る。例えば、砒素イオンならば1015〜1016cm-2
のドーズ、20〜80keV程度の注入エネルギーで行
うことが好ましい。
Further, in the above step, when an insulating film is provided on the first gate electrode and / or the second gate electrode, ROM data writing ion implantation may be performed through the insulating film. After the insulating film on the gate electrode is partially removed using the above resist mask, ROM data writing ion implantation may be performed. The semiconductor device formed by the above steps includes a NOR type cell transistor,
Or, in the case of a semiconductor device in which NOR-type and NAND-type cell transistors are mixed, a desired resist pattern is formed before the step (i) or before the step (ii) or (iii), respectively. It is necessary to form a plurality of source / drain regions parallel to each other so as to be orthogonal to the first and second gate electrodes. The source / drain regions can be formed by a usual ion implantation process. For example, in the case of arsenic ions, it is preferable to perform the treatment at a dose of the order of 10 15 to 10 16 cm −2 and an implantation energy of about 20 to 80 keV.

【0032】また、上記半導体装置が、NAND型セル
トランジスタからなる半導体装置の場合には、NAND
型セルトランジスタを直列に接続する必要があるので、
サイドウォール絶縁膜直下でトランジスタを接続する工
程を追加する必要がある。具体的には、サイドウォール
絶縁膜全体に不純物を含ませ、厚い素子分離絶縁膜等を
マスクにしてトランジスタ間にあるサイドウォール絶縁
膜からその下の直接接している基板のみに、例えば90
0℃、30分間程度の炉アニールを施し、10 19〜10
20cm-2程度の不純物を拡散させる方法がある。また別
の方法として、第1ゲート電極形成後、ノンドープの絶
縁膜を堆積し、次いで第1ゲート電極に直交する帯状の
レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマ
スクとして絶縁膜中に高濃度の不純物を注入する。さら
に、エッチバックにより第1ゲート電極にサイドウォー
ル絶縁膜を形成する。サイドウォール絶縁膜はノンドー
プの領域と高濃度の領域とが交互に形成され、後の熱処
理により高濃度の不純物を拡散させ、その直下のみにソ
ース/ドレイン領域を形成する方法が挙げられる。
The semiconductor device may be a NAND type cell.
In the case of a semiconductor device including transistors, a NAND
Type cell transistors need to be connected in series,
A process to connect a transistor directly under the sidewall insulating film
It is necessary to add a process. Specifically, the sidewall
Impurities are included in the whole insulating film, and a thick device isolation insulating film etc.
Side wall insulation between transistors as a mask
For example, only 90
Furnace annealing at 0 ° C for about 30 minutes 19-10
20cm-2There is a method of diffusing a certain amount of impurities. Another
After the formation of the first gate electrode, the non-doped
Depositing an edge film, and then forming a strip perpendicular to the first gate electrode.
A resist pattern is formed, and this resist pattern is
A high concentration impurity is implanted into the insulating film as a mask. Further
Then, a side wall is formed on the first gate electrode by etch back.
An insulating film is formed. Non-doped sidewall insulation film
Areas and high-concentration areas are formed alternately, and
Diffusion of high-concentration impurities by
Source / drain regions.

【0033】また、この製造方法では、第1トランジス
タ間及び/又は第2トランジスタ間、第1及び第2トラ
ンジスタ間を素子分離するために、素子分離領域を形成
することが好ましい。素子分離は、半導体基板上に第1
ゲート電極を形成する前又は後、あるいは第1トランジ
スタを形成した後等に行ってもよい。素子分離の方法と
して、LOCOS膜を形成する方法も挙げられるが、半
導体基板と同じ導電型のイオンを素子分離領域となる領
域に注入することがより好ましい。なお、この素子分離
は、公知の方法により、例えば注入イオンのドーズ、エ
ネルギー等を適宜調整することにより、1工程又は複数
工程によって行うことができる。
In this manufacturing method, it is preferable to form an element isolation region in order to isolate elements between the first and / or second transistors and between the first and second transistors. The element isolation is performed on the semiconductor substrate by the first
This may be performed before or after forming the gate electrode, or after forming the first transistor. As a method of element isolation, a method of forming a LOCOS film may be mentioned, but it is more preferable to implant ions of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate into a region to be an element isolation region. Note that this element separation can be performed in one or more steps by a known method, for example, by appropriately adjusting the dose, energy, and the like of the implanted ions.

【0034】さらに、上記工程とは別に、工程(i) の第
1ゲート電極形成前又は工程途中で、第1及び第2トラ
ンジスタの閾値を調整するためのドーピングを行っても
よいし、CMOS構造とするのであれば、ウェル形成工
程、逆タイプのトランジスタ形成工程等を同様なプロセ
スで追加してもよい。なお、本発明の製造方法において
は、データの書き込みは後の工程にするほど短納期化が
図れるので、第2セルトランジスタの書き込みを行う前
にさらに層間絶縁膜、コンタクトホール、金属配線等の
後工程を行ってもよい。
In addition to the above steps, doping for adjusting the threshold values of the first and second transistors may be performed before or during the formation of the first gate electrode in step (i), or the CMOS structure may be used. If so, a well forming step, a reverse type transistor forming step, and the like may be added by a similar process. Note that, in the manufacturing method of the present invention, the data writing is performed later, so that the delivery time can be shortened. Therefore, before the writing of the second cell transistor, further, after the interlayer insulating film, the contact hole, the metal wiring, etc. A step may be performed.

【0035】以下、本発明を半導体装置及びその製造方
法を実施例に基づいて詳述する。なお、これらの実施例
によって本発明は限定を受けるものではない。実施例1 本実施例の半導体装置のメモリセル部を図1(a)〜図
1(c)に示す。なお、図1(b)は平面図である図1
(a)のA−A’線断面図、図1(c)はB−B’線断
面図を示している。図1(a)においては、第1ゲート
電極6と第2ゲート電極13とが複数本、互いに平行に
交互に配置されている。また、これらゲート電極6、1
3に対して、略直角に交わるようにソース/ドレイン領
域4が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples of a semiconductor device and a method of manufacturing the same. The present invention is not limited by these examples. Embodiment 1 FIGS. 1A to 1C show a memory cell portion of a semiconductor device according to this embodiment. FIG. 1B is a plan view of FIG.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA ′, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB ′. In FIG. 1A, a plurality of first gate electrodes 6 and a plurality of second gate electrodes 13 are alternately arranged in parallel with each other. In addition, these gate electrodes 6, 1
A source / drain region 4 is formed so as to intersect substantially at a right angle to the region 3.

【0036】なお、この半導体装置のメモリセル部は、
第1ゲート電極6と第2ゲート電極13とのいずれもN
OR型メモリセルトランジスタとして構成されている。
上記メモリセル部及び周辺回路部を含む半導体装置の製
造方法を、図2〜図11に基づいて説明する。まず、図
2(c)に示したように、半導体基板1上の周辺回路部
となる領域にのみ公知の方法でロコス酸化膜2を形成す
る。一方、メモリセル部となる領域にはロコス酸化膜2
は形成しない。次に、図2(a)〜(c)に示したよう
に、半導体基板1上に全面に酸化膜3を形成する。
The memory cell portion of this semiconductor device is
Both the first gate electrode 6 and the second gate electrode 13 are N
It is configured as an OR type memory cell transistor.
A method for manufacturing a semiconductor device including the memory cell section and the peripheral circuit section will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2C, the LOCOS oxide film 2 is formed only in a region on the semiconductor substrate 1 to be a peripheral circuit portion by a known method. On the other hand, a LOCOS oxide film 2
Does not form. Next, as shown in FIGS. 2A to 2C, an oxide film 3 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1.

【0037】続いて、図2(b)及び(c)に示したよ
うに、半導体基板1の周辺回路部とメモリセル部におけ
る所望の領域とを被覆するレジストパターン(図示せ
ず)を形成し、このレジストパターンを用いて、メモリ
セル部に半導体基板1と逆導電型の不純物のイオン注入
を行い、ソース/ ドレイン領域4を形成する。この際の
イオン注入は、例えば、NMOSの場合には、砒素イオ
ンを1015cm-2台のドーズ量、40keVの注入エネ
ルギーで行う。なお、周辺回路部は、完全にマスクされ
ているため、このイオン注入でソース/ ドレイン領域は
形成されない。
Subsequently, as shown in FIGS. 2B and 2C, a resist pattern (not shown) for covering the peripheral circuit portion of the semiconductor substrate 1 and a desired region in the memory cell portion is formed. By using this resist pattern, ion implantation of impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 1 is performed on the memory cell portion to form the source / drain regions 4. At this time, for example, in the case of NMOS, arsenic ions are implanted at a dose of the order of 10 15 cm −2 and an implantation energy of 40 keV. Since the peripheral circuit portion is completely masked, no source / drain regions are formed by this ion implantation.

【0038】次に、図3(a)及び(b)に示したよう
に、メモリセル部においては、半導体基板1上に膜厚5
0〜300Å程度の第1ゲート酸化膜5を形成し、ゲー
ト酸化膜5上に第1ゲート電極6をメモリセル部には複
数本、並列に配置する。また、周辺回路部においては、
図3(c)に示したように、ロコス酸化膜2で規定され
た活性領域に第1ゲート電極6を形成する。ゲート電極
6は、例えば、2000Å〜3000Å程度の膜厚のN
+ ポリシリコン膜又は1000Å程度の膜厚の下層N+
ポリシリコン膜と1000Å程度の膜厚の上層タングス
テンシリサイド膜とからなる2層構造のものを用いるこ
とができる。また、第1ゲート電極6上部には、第1ゲ
ート電極6のエッチングマスクとして、絶縁膜7を形成
しておく。この絶縁膜7は、後述する第2ゲート電極と
の間の層間絶縁膜としても機能する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, in the memory cell portion, a film thickness of 5
A first gate oxide film 5 of about 0 to 300 ° is formed, and a plurality of first gate electrodes 6 are arranged in parallel on the gate oxide film 5 in the memory cell portion. In the peripheral circuit section,
As shown in FIG. 3C, a first gate electrode 6 is formed in an active region defined by the LOCOS oxide film 2. The gate electrode 6 is made of, for example, N.sub.2 having a thickness of about 2000.degree.
+ Polysilicon film or lower layer N + having a thickness of about 1000 °
A two-layer structure including a polysilicon film and an upper tungsten silicide film having a thickness of about 1000 ° can be used. An insulating film 7 is formed on the first gate electrode 6 as an etching mask for the first gate electrode 6. This insulating film 7 also functions as an interlayer insulating film between a second gate electrode described later.

【0039】次いで、図4に示したように、レジストパ
ターン(図示せず)を形成し、周辺回路部のみにLDD
イオン8の注入を行う。なお、このイオン注入は、公知
のハロー注入等の方法を用いてもよい。その後、図5
(a)〜(c)に示したように、第1ゲート電極6及び
その上に形成された絶縁膜7の側壁にサイドウォール絶
縁膜9を形成する。このサイドウォール絶縁膜9も、後
述する第2ゲート電極との間の層間絶縁膜として機能す
る。また、周辺回路部において、LDDイオン8の注入
を行った領域にLDD領域15が形成される。
Next, a resist pattern (not shown) is formed as shown in FIG.
Ions 8 are implanted. This ion implantation may be performed by a known method such as halo implantation. Then, FIG.
As shown in (a) to (c), a sidewall insulating film 9 is formed on the side wall of the first gate electrode 6 and the insulating film 7 formed thereon. This sidewall insulating film 9 also functions as an interlayer insulating film between the sidewall insulating film 9 and a second gate electrode described later. In the peripheral circuit portion, an LDD region 15 is formed in a region where the LDD ions 8 have been implanted.

【0040】次に、図6に示したように、メモリセル部
において、半導体基板1上であって、第1ゲート電極6
間に第2ゲート酸化膜10を形成する。続いて、この第
2ゲート酸化膜10上に第2ゲート電極となる導電性膜
11を堆積し、さらにその上に絶縁膜12を形成する。
この際の導電性膜は、例えば、2000Å〜3000Å
程度の膜厚のN+ ポリシリコン膜又は1000Å程度の
膜厚の下層N+ ポリシリコン膜と1000Å程度の膜厚
の上層タングステンシリサイド膜とからなる2層構造の
ものを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 6, in the memory cell portion, the first gate electrode 6 on the semiconductor substrate 1 is formed.
A second gate oxide film 10 is formed therebetween. Subsequently, a conductive film 11 serving as a second gate electrode is deposited on the second gate oxide film 10, and an insulating film 12 is further formed thereon.
At this time, the conductive film is, for example, 2000 to 3000 degrees.
It can be used a two-layer structure consisting of the degree of the thickness of the N + polysilicon film or 1000Å about the thickness of the lower N + polysilicon film and 1000Å about of the film thickness of the upper layer tungsten silicide film.

【0041】続いて、図7に示したように、メモリセル
部において、レジストパターン(図示せず)を用いて、
第1ゲート電極6上の導電性膜11及び絶縁膜12をエ
ッチング除去して、第1ゲート電極6間に第2ゲート電
極13を形成する。なお、第2ゲート電極13の上部の
絶縁膜14は、レジストマクスでパターニングした後、
単独で第2ゲート電極13加工用のマスクとして使用し
てもよい。この絶縁膜14は後述の金属配線電極との間
の層間絶縁膜としても機能する。
Subsequently, as shown in FIG. 7, in the memory cell portion, using a resist pattern (not shown),
The conductive film 11 and the insulating film 12 on the first gate electrode 6 are removed by etching to form a second gate electrode 13 between the first gate electrodes 6. After the insulating film 14 on the second gate electrode 13 is patterned with a resist mask,
It may be used alone as a mask for processing the second gate electrode 13. This insulating film 14 also functions as an interlayer insulating film between a metal wiring electrode described later.

【0042】なお、周辺回路部においては、第2ゲート
電極は形成しない。次いで、図8に示したように、半導
体基板1のメモリセル部と周辺回路部における所望の領
域との上にレジストパターン(図示せず)を形成し、ソ
ース/ドレイン領域にイオン16の注入を行う。この際
の、イオン注入は、例えば、NMOSの場合には、砒素
イオンを1015cm-2台のドーズ量、40keVの注入
エネルギーで行う。
The second gate electrode is not formed in the peripheral circuit section. Next, as shown in FIG. 8, a resist pattern (not shown) is formed on the memory cell portion of the semiconductor substrate 1 and a desired region in the peripheral circuit portion, and ions 16 are implanted into the source / drain regions. Do. At this time, for example, in the case of NMOS, the ion implantation is performed by implanting arsenic ions at a dose of the order of 10 15 cm −2 and an implantation energy of 40 keV.

【0043】これにより、図9に示したように、周辺回
路部にソース/ドレイン領域17が形成される。次に、
図10に示したように、第1ゲート電極6により構成さ
れる第1セルトランジスタのROMデータ書き込み注入
を行う。つまり、ROMデータを書き込もうとする第1
セルトランジスタの領域に開口を有する注入マスク18
を形成し、この注入マスク18を用いて半導体基板1と
同じ導電型のイオン19を選択的に注入することによ
り、所望の第1セルトランジスタのチャネル領域の不純
物濃度を選択的に変える。この際のデータ書き込み注入
は、例えば、NMOSの場合には、B+ イオンを1013
〜1014cm-2台のドーズ量、100keVの注入エネ
ルギーで行う。
As a result, source / drain regions 17 are formed in the peripheral circuit section as shown in FIG. next,
As shown in FIG. 10, the ROM data write injection of the first cell transistor constituted by the first gate electrode 6 is performed. That is, the first to write the ROM data
Implantation mask 18 having an opening in the region of the cell transistor
Is formed, and ions 19 of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 1 are selectively implanted using the implantation mask 18, thereby selectively changing the impurity concentration of a desired channel region of the first cell transistor. In this case, for example, in the case of NMOS, B + ions are implanted with 10 13
The implantation is performed at a dose of about 10 14 cm −2 and an implantation energy of 100 keV.

【0044】さらに、図11に示したように、第2ゲー
ト電極13により構成される第2セルトランジスタのR
OMデータ書き込み注入を行う。つまり、ROMデータ
を書き込もうとする第2セルトランジスタの領域に開口
を有するレジストパターン20を形成し、このレジスト
パターン20を用いて半導体基板1と同じ導電型のイオ
ン19を選択的に注入することにより、所望の第2セル
トランジスタのチャネル領域の不純物濃度を選択的に変
える。この際のデータ書き込み注入は、例えば、NMO
Sの場合には、B+ イオンを1013〜1014cm-2台の
ドーズ量、120keVの注入エネルギーで行う。
Further, as shown in FIG. 11, R of the second cell transistor constituted by the second gate electrode 13
OM data write injection is performed. That is, a resist pattern 20 having an opening is formed in a region of the second cell transistor in which ROM data is to be written, and ions 19 of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 1 are selectively implanted using the resist pattern 20. And selectively changing the impurity concentration in the channel region of the desired second cell transistor. The data write injection at this time is performed by, for example, NMO.
In the case of S, B + ions are implanted at a dose of the order of 10 13 to 10 14 cm −2 and an implantation energy of 120 keV.

【0045】なお、上記方法においては、さらにメモリ
セル部におけるトランジスタのしきい値をコントロール
するための注入、素子分離イオン注入等を適宜行っても
よい。また、周辺回路部におけるトランジスタがCMO
S構造であれば、ウェル形成工程、逆タイプのトランジ
スタ形成工程を同様なプロセスで追加してもよい。続い
て、金属配線との層間絶縁膜の形成、コンタクトホール
の形成、金属配線の形成、保護膜形成工程等を経て、半
導体装置の前半工程が完了し、さらに、後半工程のアセ
ンブリ工程を行って、半導体装置が完了する。
In the above method, implantation for controlling the threshold value of the transistor in the memory cell portion, element isolation ion implantation, and the like may be performed as appropriate. Also, the transistors in the peripheral circuit section are CMO
In the case of the S structure, a well formation step and a reverse type transistor formation step may be added by a similar process. Subsequently, through the formation of an interlayer insulating film with a metal wiring, the formation of a contact hole, the formation of a metal wiring, the formation of a protective film, and the like, the first half of the process of the semiconductor device is completed. Then, the semiconductor device is completed.

【0046】実施例2 この実施例の半導体装置においては、メモリセル部の第
2トランジスタの第2ゲート電極13上に絶縁膜14を
有していない点以外、実施例1とほぼ同様である。
Embodiment 2 The semiconductor device of this embodiment is almost the same as Embodiment 1 except that the insulating film 14 is not provided on the second gate electrode 13 of the second transistor in the memory cell portion.

【0047】つまり、図12に示したように、メモリセ
ル部において、半導体基板1上であって、第1ゲート電
極6間に第2ゲート酸化膜10、導電性膜11を堆積
し、図13に示したように、第1ゲート電極6上の導電
性膜11をエッチング除去して、第1ゲート電極6間に
第2ゲート電極13を形成する。続いて、図14に示し
たように、実施例1と同様に第1ゲート電極6により構
成される第1セルトランジスタのROMデータ書き込み
注入を行う。
That is, as shown in FIG. 12, a second gate oxide film 10 and a conductive film 11 are deposited between the first gate electrodes 6 on the semiconductor substrate 1 in the memory cell portion, and as shown in FIG. As shown in (1), the conductive film 11 on the first gate electrode 6 is removed by etching to form the second gate electrode 13 between the first gate electrodes 6. Subsequently, as shown in FIG. 14, similarly to the first embodiment, the ROM data write injection of the first cell transistor constituted by the first gate electrode 6 is performed.

【0048】さらに、図15に示したように、実施例1
と同様に第2ゲート電極13により構成される第2セル
トランジスタのROMデータ書き込み注入を行う。この
ように、第2ゲート電極13上に絶縁膜を有していない
ため、第2ゲート電極13上に膜厚が一定の凹部が形成
される。よって、ROMデータ書き込み注入時に、膜厚
が一定の第2ゲート電極13の凹部を介してイオンが注
入されることとなり、安定したROMデータの書き込み
が行われ、特性が安定する。
Further, as shown in FIG.
In the same manner as described above, the ROM data write injection of the second cell transistor constituted by the second gate electrode 13 is performed. As described above, since no insulating film is provided on the second gate electrode 13, a concave portion having a constant film thickness is formed on the second gate electrode 13. Therefore, ions are implanted through the concave portion of the second gate electrode 13 having a constant film thickness at the time of ROM data writing injection, and stable ROM data writing is performed and characteristics are stabilized.

【0049】実施例3 この実施例の半導体装置においては、実施例1の図10
の工程まではほぼ同様であり、その後、図16に示した
ように、ROMデータを書き込もうとする第2ゲート電
極13上に開口を有するレジストパターン20を形成
し、第2ゲート電極13上の絶縁膜14をエッチング除
去する。
Embodiment 3 In the semiconductor device of this embodiment, FIG.
After that, the resist pattern 20 having an opening is formed on the second gate electrode 13 on which ROM data is to be written, and the insulating pattern on the second gate electrode 13 is formed as shown in FIG. The film 14 is removed by etching.

【0050】続いて、絶縁膜14が除去された第2ゲー
ト電極13を介してイオン注入することにより、実施例
1と同様にROMデータの書き込みを行う。このような
工程により、実施例2と同様に、ROMデータ書き込み
注入時に、膜厚が一定の第2ゲート電極13の凹部を介
してイオンが注入されることとなり、安定したROMデ
ータの書き込みが行われ、特性が安定する。
Subsequently, by performing ion implantation through the second gate electrode 13 from which the insulating film 14 has been removed, ROM data is written in the same manner as in the first embodiment. According to such a process, as in the second embodiment, ions are implanted through the concave portion of the second gate electrode 13 having a constant film thickness at the time of ROM data write injection, and stable ROM data write is performed. The characteristics are stable.

【0051】実施例4 この実施例の半導体装置においては、実施例1の図10
の工程まではほぼ同様であり、その後、第2セルトラン
ジスタにROMデータの書き込みを行う工程として、少
なくとも注入エネルギーを変えて多段注入を採用する。
Embodiment 4 In the semiconductor device of this embodiment, FIG.
The steps up to the step are substantially the same. Thereafter, as a step of writing ROM data in the second cell transistor, multi-stage implantation is adopted by changing at least the implantation energy.

【0052】つまり、第2セルトランジスタに対するR
OMデータ書き込み注入、特に第2ゲート電極をNOR
型メモリセルトランジスタとして用いる場合、第2ゲー
ト電極の端部まで十分ROMデータ書き込み注入イオン
が届くことが重要である。十分OFFできなければリー
クが発生し、不良につながるからである。よって、図1
7に示すように、実施例2と同様のレジストパターン2
0を用い、例えばNMOSの場合には、B+ イオンを1
13〜1014cm-2台のドーズ量、100keVの注入
エネルギー、B+ イオンを1013〜1014cm-2台のド
ーズ量、200keVの注入エネルギーで多段注入する
ことにより、第2セルトランジスタにROMデータの書
き込みを行う。
That is, R for the second cell transistor
OM data write injection, especially the second gate electrode is NOR
When used as a type memory cell transistor, it is important that the ROM data write implant ions sufficiently reach the end of the second gate electrode. If the switch cannot be sufficiently turned off, a leak will occur, leading to a failure. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 7, the same resist pattern 2 as in Example 2 was used.
For example, in the case of NMOS, B + ion is set to 1
0 13 ~10 14 cm -2 single dose, implantation energy of 100 keV, B + ions 10 13 ~10 14 cm -2 single dose, by multistage an implantation energy of 200 keV, a second cell transistor ROM data is written to

【0053】実施例5 この実施例の半導体装置においては、実施例1の図10
の工程まではほぼ同様であり、その後、第2セルトラン
ジスタにROMデータの書き込みを行う工程として、斜
め2方向からの注入を採用する。
Embodiment 5 In the semiconductor device of this embodiment, the semiconductor device shown in FIG.
The steps up to this step are almost the same. Thereafter, as a step of writing ROM data in the second cell transistor, implantation from two oblique directions is employed.

【0054】つまり、図18に示すように、実施例2と
同様のレジストパターン20を用い、例えばNMOSの
場合には、B+ イオンを1013〜1014cm-2台のドー
ズ量、140keVの注入エネルギーで、半導体基板1
に対する法線方向から20°の角度からイオン注入し
て、第2セルトランジスタにROMデータの書き込みを
行う。
That is, as shown in FIG. 18, a resist pattern 20 similar to that of the second embodiment is used. For example, in the case of an NMOS, B + ions are implanted at a dose of about 10 13 to 10 14 cm −2 and a dose of 140 keV. The semiconductor substrate 1 at the implantation energy
Is ion-implanted at an angle of 20 ° from the normal direction to the second cell transistor to write ROM data.

【0055】これにより、実施例4と同様に、第2セル
トランジスタに対するROMデータ書き込み注入、特に
第2ゲート電極をNOR型メモリセルトランジスタとし
て用いる場合、第2ゲート電極の端部まで十分ROMデ
ータ書き込み注入イオンを行うことができ、リークが発
生及び半導体装置の不良を防止することができる。
As a result, similarly to the fourth embodiment, the ROM data write injection into the second cell transistor is performed. In particular, when the second gate electrode is used as a NOR type memory cell transistor, the ROM data is sufficiently written to the end of the second gate electrode. Implanted ions can be performed, so that occurrence of leakage and failure of the semiconductor device can be prevented.

【0056】実施例6 この実施例は、第1セルトランジスタと第2セルトラン
ジスタとに対するROMデータ書き込み注入を、多重露
光及び1回の注入工程で行う方法である。つまり、実施
例2における図14及び図15の工程に代えて、第1セ
ルトランジスタに対するROMデータ書き込み用注入レ
ジストパターンに対応する露光用マスクを用いて露光し
た後、第2セルトランジスタに対するROMデータ書き
込み用注入レジストパターンに対応する露光用マスクを
用いて露光することにより、ROMデータ書き込み用レ
ジストパターンを形成し、このレジストパターンを用い
て、ROMデータを書き込もうとする第1セルトランジ
スタと第2セルトランジスタとに同時に、イオン注入す
る。
Embodiment 6 This embodiment is a method in which ROM data write injection to the first cell transistor and the second cell transistor is performed by multiple exposure and one injection step. That is, instead of performing the steps of FIGS. 14 and 15 in the second embodiment, after exposing using the exposure mask corresponding to the injection resist pattern for writing the ROM data to the first cell transistor, the ROM data writing to the second cell transistor is performed. A first cell transistor and a second cell transistor for writing ROM data by forming a ROM data writing resist pattern by exposing using an exposure mask corresponding to the At the same time, ion implantation is performed.

【0057】このような工程により、さらに短納期化が
実現できる。また、層間膜形成、コンタクトホール開
口、バリアメタルスパッタ等の工程を行った後にROM
データの書き込み注入を行うことにより、より一層の短
納期化が実現できる。
By such a process, a shorter delivery time can be realized. After performing processes such as interlayer film formation, contact hole opening, and barrier metal sputtering, the ROM
By performing the data write injection, a further shorter delivery time can be realized.

【0058】実施例7 この実施例は、第1セルトランジスタと第2セルトラン
ジスタとに対するROMデータ書き込み注入を、1回の
フォトリソグラフィ及び注入工程で行う方法である。
Embodiment 7 This embodiment is a method in which ROM data write / injection for the first cell transistor and the second cell transistor is performed by one photolithography and injection process.

【0059】つまり、実施例2における図14及び図1
5の工程に代えて、図19に示したように、第1セルト
ランジスタと第2セルトランジスタとのROMデータを
書き込もうとする全トランジスタに対して、開口を有す
るレジストパターン23を形成し、このレジストパター
ン23を用いて、実施例1と同様にイオン注入する。こ
のような工程により、さらに短納期化が実現できる。
That is, FIG. 14 and FIG.
Instead of the step 5, as shown in FIG. 19, a resist pattern 23 having an opening is formed for all the transistors for which the ROM data of the first cell transistor and the second cell transistor are to be written. Ion implantation is performed using the pattern 23 in the same manner as in the first embodiment. Such a process can further shorten the delivery time.

【0060】また、層間膜形成、コンタクトホール開
口、バリアメタルスパッタ等の工程を行った後にROM
データの書き込み注入を行うことにより、より一層の短
納期化が実現できる。
After performing processes such as interlayer film formation, contact hole opening, and barrier metal sputtering, the ROM
By performing the data write injection, a further shorter delivery time can be realized.

【0061】実施例8 この実施例は、上記実施例とは異なるメモリセル、つま
り第1ゲート電極6がNAND型メモリセルトランジス
タ、第2ゲート電極13がNOR型メモリセルトランジ
スタを構成するメモリセルを有する半導体装置を示す。
Embodiment 8 In this embodiment, a memory cell different from that of the above embodiment, that is, a memory cell in which the first gate electrode 6 constitutes a NAND type memory cell transistor and the second gate electrode 13 constitutes a NOR type memory cell transistor. FIG.

【0062】この実施例の半導体装置のメモリセルを図
20、その等価回路図を図21に示す。また、図20に
おける各断面図を図22に示す。図20においては、第
1ゲート電極6と第2ゲート電極13とが複数本、互い
に平行に交互に配置されている。また、第2ゲート電極
13下の一部にソース/ドレイン領域4が形成されてい
る。さらに、第1ゲート電極6下であって、ソース/ド
レイン領域4に隣接しない領域に、半導体基板1と同じ
導電型を有する素子分離領域24が形成されている。
FIG. 20 shows a memory cell of the semiconductor device of this embodiment, and FIG. 21 shows an equivalent circuit diagram thereof. In addition, FIG. 22 shows each cross-sectional view in FIG. In FIG. 20, a plurality of first gate electrodes 6 and a plurality of second gate electrodes 13 are alternately arranged in parallel with each other. The source / drain region 4 is formed in a part below the second gate electrode 13. Further, an element isolation region 24 having the same conductivity type as the semiconductor substrate 1 is formed in a region below the first gate electrode 6 and not adjacent to the source / drain region 4.

【0063】本実施例では、NAND型メモリセルトラ
ンジスタである第1セルトランジスタに対するデータの
書き込みを、半導体基板1と逆タイプのイオンを注入す
ることにより、上記実施例と実質的に同様に行うことが
できる。この際のイオンは、例えばNMOSの場合に
は、リンイオンを、1013cm-2台程度のドーズ、20
0〜400keV程度の注入エネルギーで行う。
In this embodiment, data writing to the first cell transistor, which is a NAND type memory cell transistor, is performed in substantially the same manner as in the above embodiment by implanting ions of the opposite type to the semiconductor substrate 1. Can be. The ions at this time are, for example, in the case of NMOS, phosphorus ions at a dose of about 10 13 cm −2 ,
The implantation is performed at an implantation energy of about 0 to 400 keV.

【0064】実施例9 この実施例は、第1ゲート電極6及び第2ゲート電極1
3がいずれもNAND型メモリセルトランジスタを構成
するメモリセルを有する半導体装置を示す。この実施例
の半導体装置のメモリセルを図23、その等価回路図を
図24に示す。また、図20におけるB−B’線断面図
を図25に示す。図23においては、第1ゲート電極6
と第2ゲート電極13とが複数本、互いに平行に交互に
配置されている。また、第1ゲート電極6と第2ゲート
電極13との間に位置するサイドウォール絶縁膜9直下
に、ソース/ドレイン領域4が形成されている。
Embodiment 9 This embodiment is different from the first gate electrode 6 and the second gate electrode 1 in FIGS.
Reference numeral 3 denotes a semiconductor device having memory cells constituting a NAND type memory cell transistor. FIG. 23 shows a memory cell of the semiconductor device of this embodiment, and FIG. 24 shows an equivalent circuit diagram thereof. FIG. 25 is a sectional view taken along the line BB 'in FIG. In FIG. 23, the first gate electrode 6
And a plurality of second gate electrodes 13 are alternately arranged in parallel with each other. Further, the source / drain region 4 is formed immediately below the sidewall insulating film 9 located between the first gate electrode 6 and the second gate electrode 13.

【0065】このようなソース/ドレイン領域4の形成
方法としては、サイドウォール絶縁膜9にP+ イオンを
1020〜1021cm-3程度の濃度で含ませ、熱処理する
ことにより、第1ゲート電極6と第2ゲート電極13と
の間に位置するサイドウォール絶縁膜からその下の半導
体基板1に不純物を拡散する。また、本実施例では、N
AND型セルである第1及び第2セルトランジスタに対
するデータの書き込みを、半導体基板1と逆タイプのイ
オンを注入することにより、上記実施例と実質的に同様
に行うことができる。この際のイオンは、リンイオン
を、1013cm-2台程度のドーズ、第1セルトランジス
タに対しては300keV程度、第2セルトランジスタ
に対しては300keV程度の注入エネルギーで行う。
As a method for forming such source / drain regions 4, P + ions are contained in the sidewall insulating film 9 at a concentration of about 10 20 to 10 21 cm −3 , and the first gate is formed by heat treatment. Impurities are diffused from the sidewall insulating film located between the electrode 6 and the second gate electrode 13 into the semiconductor substrate 1 therebelow. In the present embodiment, N
Data writing to the first and second cell transistors, which are AND-type cells, can be performed substantially in the same manner as in the above embodiment by implanting ions of the opposite type to the semiconductor substrate 1. At this time, phosphorus ions are implanted with a dose of about 10 13 cm −2 and an implantation energy of about 300 keV for the first cell transistor and about 300 keV for the second cell transistor.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、いわゆる
ダブルポリゲート電極を用いた高密度のマスクROMメ
モリセルにおいて、サイドウォール絶縁膜を備えた第1
ゲート電極と、第1ゲート電極間に形成された第2ゲー
ト電極とからなるため、第1ゲート電極と第2ゲート電
極との重なりをサイドウォール絶縁膜の幅の分縮小で
き、ROMデータ書き込み注入が十分に入らないことに
よる不良を低減できる。つまり、サイドウォール絶縁膜
がない場合には、第1ゲート電極と第2ゲート電極との
重ね合わせマージン確保を確保するために、第1ゲート
と第2ゲートとがオーバーラップすることがある。この
ようなマスクROMメモリセルにおいてイオン注入によ
りROMデータを書き込むと、オーバーラップ部である
第1ゲート端にはROMデータが十分に注入されず、書
き込み不良が生じることとなる。一方、本発明のよう
に、サイドウォール絶縁膜を形成した場合には、第1ゲ
ート電極と第2ゲート電極との重ね合わせマージンを一
部サイドウォール絶縁膜の膜厚で確保することができる
ため、その分の第1ゲート電極と第2ゲート電極との重
なりを縮小することができる。しかも、第1ゲート電極
と第2ゲート電極とは、実質的にサイドウォール絶縁膜
の存在によりオーバーラップしないこととなるため、イ
オン注入によりROMデータを書き込んだ際には第1ゲ
ート端にもROMデータが十分に注入され、書き込み不
良を防止することができることとなる。
According to the semiconductor device of the present invention, in a high-density mask ROM memory cell using a so-called double poly gate electrode, a first structure having a sidewall insulating film is provided.
Since the gate electrode includes the gate electrode and the second gate electrode formed between the first gate electrodes, the overlap between the first gate electrode and the second gate electrode can be reduced by the width of the sidewall insulating film, and ROM data writing and injection can be performed. Can be reduced due to insufficient entry. That is, when there is no sidewall insulating film, the first gate and the second gate may overlap in order to secure the overlapping margin between the first gate electrode and the second gate electrode. When ROM data is written by ion implantation in such a mask ROM memory cell, the ROM data is not sufficiently injected into the first gate end, which is an overlap portion, and a writing failure occurs. On the other hand, when the sidewall insulating film is formed as in the present invention, the overlapping margin of the first gate electrode and the second gate electrode can be partially secured by the thickness of the sidewall insulating film. Accordingly, the overlap between the first gate electrode and the second gate electrode can be reduced. In addition, since the first gate electrode and the second gate electrode do not substantially overlap due to the existence of the sidewall insulating film, when ROM data is written by ion implantation, the ROM is also applied to the first gate end. Data is sufficiently injected, so that writing failure can be prevented.

【0067】また、上記高密度のマスクROMメモリセ
ルとともに、いわゆる周辺回路にも高耐圧トランジスタ
とを有するため、高信頼性の半導体装置を実現すること
ができる。さらに、第1ゲート電極と第2ゲート電極と
が同じ膜構成及び膜厚を有する場合には、特に後工程で
行われるマスクROMのデータ書き込みイオン注入を第
1ゲート電極及び第2ゲート電極に対して同時に行うこ
とができるため、より短納期化を図ることができるとと
もに、回路的に影響のあるワード線抵抗を同等に設定す
ることができる。
In addition, since a so-called peripheral circuit has a high breakdown voltage transistor in addition to the high-density mask ROM memory cell, a highly reliable semiconductor device can be realized. Further, in the case where the first gate electrode and the second gate electrode have the same film configuration and film thickness, in particular, the data write ion implantation of the mask ROM, which is performed in a later step, is performed on the first gate electrode and the second gate electrode. Can be performed at the same time, the delivery time can be further shortened, and the word line resistance which has an influence on the circuit can be set to be equal.

【0068】このように、大容量ROMの創出やチップ
サイズの縮小によるコスト低減と同時に、ROMデータ
の書き込みを比較的後の工程で行うことができるため、
短納期化に非常に有効となる。また、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、メモリセルの製造工程の一部を
周辺回路におけるトランジスタの製造工程の一部ととも
に行うことができるため、製造工程の簡略化に伴う製造
コストの低減を図ることができる。
As described above, since writing of ROM data can be performed in a relatively later step at the same time as cost reduction due to creation of a large-capacity ROM and reduction in chip size,
This is very effective for shortening the delivery time. Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a part of the manufacturing process of the memory cell can be performed together with a part of the manufacturing process of the transistor in the peripheral circuit. Reduction can be achieved.

【0069】さらに、第1ゲート電極と第2ゲート電極
とに対するROMデータの書き込みイオン注入を、別々
の工程で、2枚のマスクを用いて行う場合には、各ゲー
ト電極に対する専用マスクとして使用できるため、RO
Mデータ書き込み注入用レジストパターンのマージンを
大きく取ることができる。しかも、各ゲート電極に対し
て最適条件でイオン注入を行うことができるため、より
マージンの確保が容易となる。特に、第2ゲート電極に
対してデータ書き込みイオン注入を行う場合には、第2
ゲート電極の一部が第1ゲート電極のサイドウォールス
ペーサの上にまで形成されていることがあるため、2方
向からの斜め注入や異なる加速エネルギーで複数回イオ
ン注入することで、第2ゲート電極の端部直下の半導体
基板内にもROMデータとなるイオンが十分に入り込
み、チャネル内で均一なしきい値を確保することがで
き、リーク等の発生を防止することができる。
Further, in the case where the write ion implantation of the ROM data into the first gate electrode and the second gate electrode is performed by using two masks in separate steps, it can be used as a dedicated mask for each gate electrode. Therefore, RO
The margin of the resist pattern for M data write injection can be made large. In addition, since ion implantation can be performed on each gate electrode under optimum conditions, it is easier to secure a margin. In particular, when data writing ion implantation is performed on the second gate electrode, the second
Since a part of the gate electrode may be formed up to the side wall spacer of the first gate electrode, the second gate electrode can be formed by oblique implantation from two directions or multiple times with different acceleration energies. Ions serving as ROM data sufficiently enter the semiconductor substrate just below the end of the channel, a uniform threshold value can be secured in the channel, and the occurrence of leaks and the like can be prevented.

【0070】また、第1ゲート電極と第2ゲート電極と
に対するROMデータの書き込みイオン注入を、1枚の
レジストパターン、ことに多重露光による1枚のレジス
トパターンを利用して行う場合には、1回のイオン注入
ですむため、さらに工程の簡略化及び短納期化、製造コ
ストの低減を図ることができる。このように、メモリセ
ルを製造する工程を一部利用していわゆる周辺回路をも
形成することができることとなり、高信頼性、高耐圧、
サイズの小さいトランジスタを、周辺回路に使用するこ
とができることとなり、半導体装置の信頼性、低コスト
化をより一層実現することができる。
When the ion implantation for writing the ROM data into the first gate electrode and the second gate electrode is performed by using one resist pattern, particularly, one resist pattern by multiple exposure, 1 Since only one ion implantation is required, the process can be further simplified, the delivery time can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced. In this manner, a so-called peripheral circuit can be formed by partially utilizing the process of manufacturing a memory cell, and high reliability, high withstand voltage,
A transistor having a small size can be used for a peripheral circuit, so that reliability and cost reduction of a semiconductor device can be further realized.

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

【図1】(a)は本発明の半導体装置の一実施例を示す
概略平面図であり、(b)は(a)のA−A′線断面図
であり、(c)は(a)のB−B′線断面図である。
1A is a schematic plan view showing one embodiment of the semiconductor device of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A, and FIG. FIG. 13 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法における第1工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a first step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法における第2工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a second step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置の製造方法における第3工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a third step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の製造方法における第4工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a fourth step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体装置の製造方法における第5工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a fifth step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図7】本発明の半導体装置の製造方法における第6工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a sixth step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体装置の製造方法における第7工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing a seventh step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の製造方法における第8工
程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a main part for describing an eighth step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明の半導体装置の製造方法における第9
工程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 10 is a ninth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a schematic sectional drawing of the principal part for demonstrating a process.

【図11】本発明の半導体装置の製造方法における第1
0工程を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 11 shows a first example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a schematic sectional drawing of the principal part for demonstrating 0 process.

【図12】本発明の半導体装置の製造方法における別の
実施例を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図13】本発明の半導体装置の製造方法における別の
実施例を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図14】本発明の半導体装置の製造方法における別の
実施例を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図15】本発明の半導体装置の製造方法における別の
実施例を説明するための要部の概略断面図である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図16】本発明の半導体装置の製造方法におけるさら
に別の実施例を説明するための要部の概略断面図であ
る。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図17】本発明の半導体装置の製造方法における多段
注入の実施例を説明するための要部の概略断面図であ
る。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing an example of multi-stage implantation in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図18】本発明の半導体装置の製造方法における斜め
2方向からの注入の実施例を説明するための要部の概略
断面図である。
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a main part for describing an example of injection from two oblique directions in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図19】本発明の半導体装置の製造方法における1枚
のレジストパターンを用いた同時注入の実施例を説明す
るための要部の概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of a main portion for describing an example of simultaneous implantation using one resist pattern in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図20】本発明の半導体装置の別の実施例を示す概略
平面図である。
FIG. 20 is a schematic plan view showing another embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図21】図20の半導体装置の等価回路図である。FIG. 21 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of FIG. 20;

【図22】図20の半導体装置の各種の要部の概略断面
図である。
FIG. 22 is a schematic sectional view of various main parts of the semiconductor device of FIG. 20;

【図23】本発明の半導体装置のさらに別の実施例を示
す概略平面図である。
FIG. 23 is a schematic plan view showing still another embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図24】図23の半導体装置の等価回路図である。FIG. 24 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of FIG. 23;

【図25】図23の半導体装置のB−B’線の要部の概
略断面図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a main part taken along line BB ′ of the semiconductor device of FIG. 23;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ロコス酸化膜 3 酸化膜 4 ソース/ドレイン領域 5 第1ゲート酸化膜 6 第1ゲート電極 7、12、14 絶縁膜 8 LDDイオン 9 サイドウォール絶縁膜 10 第2ゲート酸化膜 11 導電性膜 13 第2ゲート電極 15 LDD領域 16 ソース/ドレイン領域イオン 17 ソース/ドレイン領域 18 注入マスク 19、21、22、25 イオン 20、23 レジストパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Locos oxide film 3 Oxide film 4 Source / drain region 5 First gate oxide film 6 First gate electrode 7, 12, 14 Insulating film 8 LDD ion 9 Side wall insulating film 10 Second gate oxide film 11 Conductivity Film 13 second gate electrode 15 LDD region 16 source / drain region ions 17 source / drain region 18 implantation mask 19, 21, 22, 25 ions 20, 23 resist pattern

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、第1ゲート酸化膜を介
して互いに平行に形成された複数の第1ゲート電極と、
該第1ゲート電極側壁に形成されたサイドウォール絶縁
膜と、前記半導体基板上であって第1ゲート電極間に第
2ゲート酸化膜を介して形成された複数の第2ゲート電
極とからなるマスクROMメモリセルと、 前記マスクROMメモリセル以外の領域に形成され、か
つ前記第1ゲート電極と、該第1ゲート電極側壁に形成
されたサイドウォール絶縁膜と、高耐圧ソース/ドレイ
ン領域とからなるトランジスタとを備えることを特徴と
する半導体装置。
A plurality of first gate electrodes formed on a semiconductor substrate in parallel with each other via a first gate oxide film;
A mask comprising: a sidewall insulating film formed on a side wall of the first gate electrode; and a plurality of second gate electrodes formed on the semiconductor substrate and between the first gate electrodes via a second gate oxide film. A ROM memory cell; a first gate electrode formed in a region other than the mask ROM memory cell; a sidewall insulating film formed on a side wall of the first gate electrode; and a high breakdown voltage source / drain region. A semiconductor device comprising a transistor.
【請求項2】 第1ゲート電極と第2ゲート電極とが、
同じ膜構成及び膜厚を持つ請求項1記載の半導体装置。
2. The first gate electrode and the second gate electrode,
2. The semiconductor device according to claim 1, having the same film configuration and thickness.
【請求項3】 さらに、第1ゲート電極及び/又は第2
ゲート電極上に絶縁膜が形成されてなる請求項1又は2
記載の半導体装置。
3. The method according to claim 1, further comprising the step of:
3. The method according to claim 1, wherein an insulating film is formed on the gate electrode.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 マスクROMメモリセルが、第1ゲート
電極及び第2ゲート電極に対して直交するソース/ドレ
イン領域をさらに有し、該ソース/ドレイン領域と前記
第1ゲート電極又は第2ゲート電極とがNOR型メモリ
セルトランジスタを構成してなる請求項1〜3のいずれ
か1つに記載の半導体装置。
4. The mask ROM memory cell further has a source / drain region orthogonal to a first gate electrode and a second gate electrode, wherein the source / drain region and the first gate electrode or the second gate electrode. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor device comprises a NOR type memory cell transistor.
【請求項5】 マスクROMメモリセルが、第1ゲート
電極に対して自己整合的に形成され、かつ該第1ゲート
電極に対して直交する方向に延設されたソース/ドレイ
ン領域をさらに有し、該ソース/ドレイン領域と前記第
1ゲート電極とがNAND型メモリセルトランジスタを
構成し、前記ソース/ドレイン領域と第2ゲート電極と
がNOR型メモリセルトランジスタを構成してなる請求
項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。
5. The mask ROM memory cell further includes a source / drain region formed in a self-aligned manner with respect to the first gate electrode and extending in a direction orthogonal to the first gate electrode. 4. The source / drain region and the first gate electrode constitute a NAND memory cell transistor, and the source / drain region and the second gate electrode constitute a NOR memory cell transistor. The semiconductor device according to any one of the above.
【請求項6】 マスクROMメモリセルが、第1ゲート
電極側壁に形成されたサイドウォール絶縁膜からの不純
物拡散によって自己整合的に形成されたソース/ドレイ
ン領域をさらに有し、該ソース/ドレイン領域と前記第
1ゲート電極又は第2ゲート電極とがNAND型メモリ
セルトランジスタを構成してなる請求項1〜3のいずれ
か1つに記載の半導体装置。
6. The mask ROM memory cell further includes a source / drain region formed in a self-aligned manner by impurity diffusion from a side wall insulating film formed on a side wall of the first gate electrode. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first gate electrode and said second gate electrode form a NAND memory cell transistor.
【請求項7】 (i) 第1導電型の半導体基板上のメモリ
セル及びメモリセル以外の領域に、第1ゲート酸化膜を
介して、複数の第1ゲート電極を形成する工程と、 (ii)該第1ゲート電極にサイドウォール絶縁膜を形成す
る工程と、 (iii) 得られた半導体基板上の前記メモリセルに、第2
ゲート酸化膜を形成し、該第2ゲート酸化膜を介して、
第2ゲート電極用導電膜を形成する工程と、 (iv)前記メモリセルの第1ゲート電極間に、該第1ゲー
ト電極にオーバーラップしないように第2ゲート電極を
形成する工程と、 (v) 前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極上にROM
データ書き込みイオン注入用レジストパターンを形成
し、該レジストパターンを用いて、前記第1ゲート電極
及び第2ゲート電極を貫通するエネルギーで前記半導体
基板に選択的にROMデータ書き込みイオン注入する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. (i) forming a plurality of first gate electrodes via a first gate oxide film in a memory cell and a region other than the memory cell on a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming a sidewall insulating film on the first gate electrode; and (iii) forming a second insulating film on the memory cell on the obtained semiconductor substrate.
Forming a gate oxide film, via the second gate oxide film,
Forming a second gate electrode conductive film; and (iv) forming a second gate electrode between the first gate electrodes of the memory cell so as not to overlap the first gate electrode. ) ROM on the first gate electrode and the second gate electrode
Forming a resist pattern for data write ion implantation, and selectively implanting ROM data write ions into the semiconductor substrate with energy penetrating the first gate electrode and the second gate electrode using the resist pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項8】 工程(i) 及び/又は工程(iii) におい
て、第1ゲート電極及び/又は第2ゲート電極上に絶縁
膜を形成し、さらに工程(v) において、前記第1ゲート
電極又は第2ゲート電極上の絶縁膜をROMデータ書き
込みイオン注入用レジストパターンを用いてエッチング
除去してから、データ書き込みイオン注入を行う請求項
7記載の半導体装置の製造方法。
8. In step (i) and / or step (iii), an insulating film is formed on the first gate electrode and / or the second gate electrode, and in step (v), the first gate electrode or 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the data write ion implantation is performed after the insulating film on the second gate electrode is removed by etching using the ROM data write ion implantation resist pattern.
【請求項9】 工程(v) において、ROMデータ書き込
みイオン注入用レジストパターンを、第1ゲート電極に
対するROMデータ書き込みイオン注入用パターンをレ
ジストに露光し、続いて第2ゲート電極に対するROM
データ書き込みイオン注入用パターンを前記レジストに
露光する多重露光によって形成し、該ROMデータ書き
込みイオン注入用レジストパターンを用いて、第1ゲー
ト電極及び第2ゲート電極に対して同時にROMデータ
書き込みイオン注入を行う請求項7又は8記載の半導体
装置の製造方法。
9. In a step (v), a resist pattern for ROM data write ion implantation is exposed to a resist, and a ROM data write ion implantation pattern for the first gate electrode is exposed to the resist.
A pattern for data writing ion implantation is formed by multiple exposure to expose the resist, and the ROM data writing ion implantation is simultaneously performed on the first gate electrode and the second gate electrode using the resist pattern for ROM data writing ion implantation. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method is performed.
【請求項10】 工程(v) において、第1ゲート電極及
び第2ゲート電極双方のROMデータに対応するROM
データ書き込みイオン注入用レジストパターンを用い
て、第1ゲート電極及び第2ゲート電極に対して同時に
ROMデータ書き込みイオン注入を行う請求項7又は8
記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 5, wherein in step (v), the ROM corresponding to the ROM data of both the first gate electrode and the second gate electrode is provided.
9. The ROM data writing ion implantation is simultaneously performed on the first gate electrode and the second gate electrode using the data writing ion implantation resist pattern.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項11】 工程(v) において、第2ゲート電極に
対するROMデータ書き込みイオン注入を、前記第2ゲ
ート電極に対する斜め2方向から行う請求項7又は8記
載の半導体装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step (v), the ROM data write ion implantation for the second gate electrode is performed in two oblique directions with respect to the second gate electrode.
【請求項12】 工程(v) において、第2ゲート電極に
対するROMデータ書き込みイオン注入を、注入エネル
ギーを2条件以上変えて行う請求項7又は8記載の半導
体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step (v), the ROM data write ion implantation for the second gate electrode is performed by changing the implantation energy by two or more conditions.
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