[发明专利]具有垂直MOS晶体管的只读存储单元装置的制造方法

说明书

许多电子学系统需要存储器，在这种存储器中以数字形式记入固定不变的数据。这种类型的存储器除称为只读存储器外还称为读取存储器或ROM。

为了存储大量数据，尤其是例如存储音乐数据，大量采用覆铝塑料圆盘作为读取存储器，即所谓的CD盘。这些圆盘在覆层中具有两类点状深坑，这些深坑对应于逻辑值0和1。在这些有序排列的深坑中存储数字信息。

为了读取CD盘上存储的数据，在输入机中这种圆盘机械地转动。这些点状深坑由激光二极管和光电管扫描。其中典型的扫描速率为2×40KHz。在一个塑料圆盘上可以存储约4GBit信息。

输入机包含运动的部件，这些部件经受机械磨损，占用较大体积并且只能提供较慢的数据读取速率。此外，输入机对振动敏感，因此在移动系统中的适用性受到限制。

为了存储较小量的数据，大量采用半导体基片，尤其是硅上的只读存储器。这些存储器往往是作为平面型硅集成电路实现的，在这种电路中采用MOS晶体管作为存储单元。在读取时，经与字线连接的MOS晶体管的栅极选取各存储单元。每个MOS晶体管的输入端与一个参考线连接，输出端与一个位线连接。在读取过程中计量是否有电流流经晶体管。相应地确定逻辑值0和1。

在这种只读存储器中，0和1的存储在技术上是这样实现的，在存储对应于“无电流通过晶体管”状态的逻辑值的存储单元中，将不制成MOS晶体管或不实现与位线的导电连接。另一种方案可以用这样的MOS晶体管来实现两种逻辑值，这些晶体管由于在沟道区中不同的离子注入而具有不同的使用电压。

这种已知的硅存储器大多具有平面形结构。据此每个存储单元需要极小的面积，该面积约为6-8F²，其中F表示当时工艺中可制造的最小结构尺寸。其中，在1μm工艺中平面型硅只读存储器被限制在0.14位/μm²的存储密度。

由专利US-PS5021355已知一种具有垂直MOS晶体管的只读存储器。为制造这种只读存储器在n掺杂的基片中制造P槽。在P槽表面制造n掺杂的漏区。为制造垂直MOS晶体管刻蚀出一些沟，这些沟延伸至P槽中。通过注入在沟的底部形成源区，该源区可直至与n掺杂基片邻接。沿沟的侧壁设置一沟道区。沟的表面设置一栅介质层。此沟用栅极填满。相邻的存储单元用浅的绝缘区相互隔离，这些浅的绝缘区把漏区分开并延伸至P槽中。在这种装置中0和1是如此区分的，即为逻辑值之一不刻蚀沟也不制造晶体管。

本发明要解决的课题是，提出一种在半导体基片上制造只读存储单元装置的方法，用这种方法可以实现具有更高存储密度的只读存储单元装置，并可保证高的成品率。

根据本发明该项课题用权利要求1所述方法得以解决。在从属权利要求中给出本发明的其它实施结构。

用本发明方法制造的只读存储单元装置包括第一类存储单元和第二类存储单元。第一类存储单元存储第一逻辑值，用垂直于主表面的MOS晶体管来实现。第二类存储单元存储第二逻辑值，用不制成晶体管来实现。

为制造只读存储单元装置，在一块用第一种导电类型掺杂的硅基片中制造一个第一掺杂区和一个第二掺杂区。第一掺杂区用第二种，即与第一导电类型相反的导电类型所掺杂。该区扩展到整个单元区。它既可以构成适当的扩展槽也可以构成在整个衬底上贯通的层。第二掺杂区用第一种导电类型所掺杂，并与基片的主表面交界。

在基片上制成许多基本上平行排列的绝缘沟。这些绝缘沟具有平行于主表面的条状横截面，并延伸至整个单元区。绝缘沟从主表面延伸到用第一种导电类型掺杂的基片中。

为制造第一类存储单元开一些孔，这些孔从主表面通过第一掺杂区延伸到用第一种导电类型掺杂的基片中。孔的表面设置一层栅介质和一个栅极。其中，第二掺杂区、第一掺杂区和基片用作漏、沟道和源。

为制造第二类存储单元，在相应的部位将不刻蚀孔。

这些存储单元优先排列成行和列。在每两个列之间各安置一个绝缘沟。字导线沿垂直于绝缘沟的方向延伸并与栅极连接。在各相邻绝缘沟之间平行于绝缘沟的第二掺杂区用作位导线。基片起公共导线的作用，在其上施加工作电压。

优先采用单晶硅制造的基片作为半导体基片。

为制造垂直MOS晶体管，这些孔总是优先这样排列，使这些孔与绝缘沟之一和第二掺杂区相邻部分之间的界面相重叠。借此可以使制成的装置具有较高的组装密度。