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JP3228171B2 - Method for manufacturing semiconductor memory device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor memory device

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Publication number
JP3228171B2
JP3228171B2 JP08363997A JP8363997A JP3228171B2 JP 3228171 B2 JP3228171 B2 JP 3228171B2 JP 08363997 A JP08363997 A JP 08363997A JP 8363997 A JP8363997 A JP 8363997A JP 3228171 B2 JP3228171 B2 JP 3228171B2
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JP
Japan
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ion implantation
mos
oxide film
memory device
semiconductor memory
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JP08363997A
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康雄 桜井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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、半導体記憶装置の
製造方法、特に記憶容量の増大を図れるマスクROMの
製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a method of manufacturing a mask ROM capable of increasing a storage capacity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマスクROM(リードオンリーメ
モリ)は、所定のゲート電圧(Vg0)においてドレイ
ン電流が一定値(Id0)を超えているか否かで、デー
タ“1”と“0”を区別するため、1つのメモリセルに
1つの情報しか記憶することができないものであった。
その製造方法は、ゲート電極下へのイオン注入の有無に
よって決定されている。
Conventional mask ROM (read only memory) is a whether a drain current at a given gate voltage (Vg 0) exceeds a predetermined value (Id 0), the data "1" and "0" However, only one piece of information can be stored in one memory cell.
The manufacturing method is determined by whether or not ions are implanted below the gate electrode.

【0003】図3は、従来のマスクROMにおけるゲー
ト電圧−ドレイン電流特性(以下、Vg−Ig特性と称
す)である。図3(a)のVg−Ig特性では、Vg0
の時にドレイン電流IdがId0を超えているのでデー
タ“0”となり、図3(b)のVg−Ig特性では、V
0の時にドレイン電流IdがId0を超えていないので
データ“1”となる。
FIG. 3 shows gate voltage-drain current characteristics (hereinafter, referred to as Vg-Ig characteristics) in a conventional mask ROM. The Vg-Ig characteristics of FIG. 3 (a), Vg 0
At this time, since the drain current Id exceeds Id 0 , the data becomes “0”, and according to the Vg-Ig characteristic of FIG.
Since the drain current Id does not exceed Id 0 at the time of g 0, the data becomes “1”.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の半導体記憶装置の製造方法では、1つのメ
モリセルに1つの情報しか記憶することができず、且
つ、トランジスタもVg−Ig特性の異なる2種類しか
形成することができないため、記憶容量を増大すること
が難しく、記憶容量を増大する場合には、トランジスタ
数の増加によるチップサイズの増大が課題となる。
However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor memory device as described above, only one information can be stored in one memory cell, and the transistor has the Vg-Ig characteristic. Since only two different types can be formed, it is difficult to increase the storage capacity, and when the storage capacity is increased, there is a problem of an increase in the chip size due to an increase in the number of transistors.

【0005】本発明は、このような従来の問題点を解決
するもので、所定のゲート電圧に対して複数の漏れ電流
とオン電流を有するゲート電圧−ドレイン電流特性を持
つ半導体記憶装置の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
The present invention solves such a conventional problem, and a method of manufacturing a semiconductor memory device having a gate voltage-drain current characteristic having a plurality of leakage currents and an on-current for a predetermined gate voltage. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体記憶装置の製造方法においては、半導
体基板上に分離酸化膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜
上にゲート電極が形成され、且つ、ソース・ドレイン領
域の形成された第1,第2,第3,第4のMOS型トラ
ンジスタをそれぞれ前記分離酸化膜で分離して形成する
工程と、前記第2および第4のMOS型トランジスタの
ゲート電極下のチャネル領域および前記分離酸化膜に第
1のイオン注入を行う工程と、前記第3および第4のM
OS型トランジスタのゲート電極下のチャネル領域およ
び前記分離酸化膜に前記第1のイオン注入よりイオン注
入量が少ない第2のイオン注入を行う工程とを備えてい
ることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems] In the manufacturing method of the semiconductor memory device of the present invention in order to achieve this object, semiconductors
Forming an isolation oxide film on a body substrate , and forming a first, second, third, and fourth MOS transistors in which a gate electrode is formed on a gate insulating film and source / drain regions are formed. Forming each of the isolation oxide films separately ; performing a first ion implantation into a channel region below a gate electrode of the second and fourth MOS transistors and the isolation oxide film; And the fourth M
The channel region under the gate electrode of the OS type transistor and
And ion implantation from the first ion implantation into the isolation oxide film.
Performing a second ion implantation with a small amount of ion implantation.

【0007】また、前記第1のイオン注入によりMOS
型トランジスタのVg−Ig特性の漏れ電流を増加さ
せ、前記第2のイオン注入によりMOS型トランジスタ
のVg−Ig特性のオン電流を増加させることを特徴と
するものである。
In addition, the first ion implantation allows a MOS to be formed.
The leakage current of the Vg-Ig characteristic of the MOS transistor is increased, and the on-current of the Vg-Ig characteristic of the MOS transistor is increased by the second ion implantation.

【0008】さらに、前記第1〜第4のMOS型トラン
ジスタのチャネル領域の不純物濃度が各々異なってお
り、2つの異なるゲート電圧によって出力データが第1
のMOS型トランジスタでは(0,0)、第2のMOS
型トランジスタでは(1,0)、第3のMOS型トラン
ジスタでは(0,1)、第4のMOS型トランジスタで
は(1,1)となることを特徴とするものである。
Further, the impurity concentrations of the channel regions of the first to fourth MOS transistors are different from each other, and the output data is changed to the first by the two different gate voltages.
(0,0), the second MOS transistor
It is characterized in that (1, 0) for the type MOS transistor, (0, 1) for the third MOS type transistor, and (1, 1) for the fourth MOS type transistor.

【0009】この本発明の製造方法によれば、チャネル
領域への2回のイオン注入により容易に4種類のVg−
Ig特性を持つMOS型トランジスタを形成することが
できる。このMOS型トランジスタのゲート電圧を変え
ることにより、各MOS型トランジスタとも2値のデー
タを読み分けることができる多値メモリとなり、記憶容
量の増大を図ることが可能となる。
According to the manufacturing method of the present invention, four kinds of Vg-
A MOS transistor having Ig characteristics can be formed. By changing the gate voltage of the MOS type transistor, each MOS type transistor becomes a multi-valued memory which can read binary data, and the storage capacity can be increased.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIG.

【0011】図1(a)〜(c)は、本発明の実施の形
態における半導体記憶装置の製造方法の工程断面図であ
る。
FIGS. 1A to 1C are process sectional views of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【0012】まず、半導体基板1上に分離酸化膜2を形
成した後、ゲート絶縁膜3、ゲート電極4、ソース・ド
レイン領域5を有する第1〜第4のMOS型トランジス
タ(以下、Tr1〜Tr4と称す)を形成する(a)。
First, after an isolation oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1, first to fourth MOS transistors (hereinafter Tr1 to Tr4) having a gate insulating film 3, a gate electrode 4, and a source / drain region 5 are provided. (A).

【0013】次に、第1のROMデータを有するマスク
を用いて、レジストパターン6を形成する。その後、T
r1およびTr3の領域上に形成されたレジストパター
ン6をイオン注入マスクにして、レジストパターン6が
形成されていないTr2およびTr4のチャネル領域に
漏れ電流を増加させるための第1のイオン注入7を行う
(b)。例えば、不純物としてボロンを1014個/cm
3イオン注入する。
Next, a resist pattern 6 is formed using a mask having the first ROM data. Then, T
Using the resist pattern 6 formed on the regions r1 and Tr3 as an ion implantation mask, a first ion implantation 7 for increasing leakage current is performed on channel regions of the Tr2 and Tr4 where the resist pattern 6 is not formed. (B). For example, boron as an impurity is 10 14 / cm
Implant 3 ions.

【0014】次に、第2のROMデータを有するマスク
を用いて、レジストパターン8を形成する。その後、T
r1およびTr2の領域上に形成されたレジストパター
ン8をイオン注入マスクにして、レジストパターン8が
形成されていないTr3およびTr4のチャネル領域に
オン電流を増加させるための第2のイオン注入9を行う
(c)。例えば、不純物としてボロンを1013個/cm
3イオン注入する。
Next, a resist pattern 8 is formed using a mask having the second ROM data. Then, T
Using the resist pattern 8 formed on the regions r1 and Tr2 as an ion implantation mask, a second ion implantation 9 for increasing the on-current is performed in the channel regions of the Tr3 and Tr4 where the resist pattern 8 is not formed. (C). For example, 10 13 boron / cm 3 as an impurity
Implant 3 ions.

【0015】これによってチャネル領域に、第1および
第2のイオン注入ともされないTr1と、第1のイオン
注入のみされるTr2と、第2のイオン注入のみされる
Tr3と、第1および第2のイオン注入ともされるTr
4の4種類のMOS型トランジスタが形成される。
Thus, Tr1 which is not subjected to the first and second ion implantations, Tr2 which is subjected to only the first ion implantation, Tr3 which is subjected to only the second ion implantation, and first and second ion implantations are formed in the channel region. Tr also used as ion implantation
4, four types of MOS transistors are formed.

【0016】図2に、図1の製造方法で形成されたMO
S型トランジスタのVg−Ig特性を示す。図において
出力データは、ゲート電圧がVg1のとき、IdがId1
以下であれば“0”、Id1以上であれば“1”とな
り、また、ゲート電圧Vg2のとき、IdがId2以上で
あれば“0”、Id2以下であれば“1”となる。従っ
て、ゲート電圧(Vg1、Vg2)を変えることにより、
出力データがTr1では(0,0)、Tr2では(1,
0)、Tr3では(0,1)、Tr4では(1,1)と
なり、1つのMOS型トランジスタから2値のデータを
得ることができる。
FIG. 2 shows an MO formed by the manufacturing method of FIG.
5 shows Vg-Ig characteristics of an S-type transistor. In the figure, when the gate voltage is Vg 1 , Id is Id 1
If it is less than or equal to “0”, it will be “1” if more than Id 1 , and at the gate voltage Vg 2 , it will be “0” if Id is more than Id 2 and “1” if Id is less than Id 2. Become. Therefore, by changing the gate voltages (Vg 1 , Vg 2 ),
Output data is (0,0) for Tr1, and (1,0) for Tr2.
0), (0, 1) for Tr3 and (1, 1) for Tr4, so that binary data can be obtained from one MOS transistor.

【0017】なお、上記実施の形態では漏れ電流を増加
させるための第1のイオン注入をした後、オン電流を増
加させるために第2のイオン注入を行ったが、オン電流
を増加させるための第2のイオン注入を先に行っても同
様の効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the first ion implantation for increasing the leakage current and the second ion implantation for increasing the on-current are performed. The same effect can be obtained even if the second ion implantation is performed first.

【0018】また、上記実施の形態では第1および第2
のイオン注入の際、ソース・ドレイン領域にも注入して
いるが、ゲート電極下のチャネル領域のみにイオン注入
しても何ら問題はない。
In the above embodiment, the first and second
At the time of the ion implantation, the ions are implanted into the source / drain regions, but there is no problem if the ions are implanted only into the channel region below the gate electrode.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、チャネル
領域への2回のイオン注入により容易に4種類のVg−
Ig特性を持つMOS型トランジスタを形成することが
できる。このMOS型トランジスタのゲート電圧を変え
ることにより、各MOS型トランジスタとも2値のデー
タを読み分けることができる多値メモリとなり、半導体
装置の面積を増加させることなく記憶容量の増大を図る
ことができる。
As described above, according to the present invention, four kinds of Vg-
A MOS transistor having Ig characteristics can be formed. By changing the gate voltage of the MOS type transistor, each MOS type transistor becomes a multi-valued memory in which binary data can be read separately, and the storage capacity can be increased without increasing the area of the semiconductor device. .

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

【図1】本発明の実施の形態における半導体記憶装置の
製造方法の工程断面図
FIG. 1 is a process sectional view of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention;

【図2】図1の実施の形態における半導体記憶装置のV
g−Ig特性図
FIG. 2 shows V of the semiconductor memory device in the embodiment of FIG. 1;
g-Ig characteristic diagram

【図3】従来の半導体記憶装置のVg−Ig特性図FIG. 3 is a Vg-Ig characteristic diagram of a conventional semiconductor memory device;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 分離酸化膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 ソース・ドレイン領域 6、8 レジストパターン 7 第1のイオン注入 9 第2のイオン注入 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Separation oxide film 3 Gate insulating film 4 Gate electrode 5 Source / drain region 6, 8 Resist pattern 7 First ion implantation 9 Second ion implantation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8246 H01L 27/112 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/8246 H01L 27/112

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に分離酸化膜を形成する工
程と、ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成され、且つ、
ソース・ドレイン領域の形成された第1,第2,第3,
第4のMOS型トランジスタをそれぞれ前記分離酸化膜
で分離して形成する工程と、前記第2および第4のMO
S型トランジスタのゲート電極下のチャネル領域および
前記分離酸化膜に第1のイオン注入を行い、MOS型ト
ランジスタのVg−Ig特性の漏れ電流を増加させる
程と、前記第3および第4のMOS型トランジスタのゲ
ート電極下のチャネル領域および前記分離酸化膜に前記
第1のイオン注入よりイオン注入量が少ない第2のイオ
ン注入を行い、MOS型トランジスタのVg−Ig特性
のオン電流を増加させる工程とを備えていることを特徴
とする半導体記憶装置の製造方法。
1. A process for forming an isolation oxide film on a semiconductor substrate.
A gate electrode is formed on the gate insulating film, and
First, second, third, and third where source / drain regions are formed
Fourth MOS transistors are respectively connected to the isolation oxide film.
Forming the second and fourth MOs separately.
Channel region and under the gate electrode of the S-type transistor
There rows first ion implantation into the isolation oxide film, MOS type bets
A step of increasing a leakage current of a Vg-Ig characteristic of the transistor, and a step of increasing a channel region under a gate electrode of the third and fourth MOS transistors and the isolation oxide film.
First had second row ion implantation ion implantation amount is less than the ion implantation, Vg-Ig characteristics of the MOS transistor
Increasing the on-state current of the semiconductor memory device.
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