DE2543138A1

DE2543138A1 - Monolithischer, maskenprogrammierbarer halbleiter-mikroprogrammspeicher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2543138A1
Application number: DE19752543138
Authority: DE
Inventors: Kenshi Manabe; Yasoji Suzuki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1976-04-29
Also published as: DE2543138B2; FR2286471B1; JPS5137578A; DE2543138C3; FR2286471A1; JPS605062B2; GB1499389A

Description

HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL

BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

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TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN

P 25 45 138.3-53

Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd.,

Kawasaki-shi, Japan

Monolithischer, maskenprogrammierbarer Halbleiter-Mikroprogrammspeicher und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen verbesserten maskenprogrammierbaren Halbleiter-Mikroprogrammspeicher (semi-conductor mask programmable read only memory) sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei der Mikroprogrammspeicher eine große Zahl von Halbleiterelementen, insbesondere eine Matrixanordnung von Oberflächen-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp (im folgenden als IGFETs bezeichnet), auf einem monolithischen Halbleitersubstrat aufweist.

Ein in jüngster Zeit aufgetretenes Konstruktionserfordernis für eine äußerst komplexe, vielfältig anwendbare elektronische Schaltung, unterstützt durch eine bemerkenswerte Verbesserung der Technik zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen, hat einen dringenden Bedarf für Mikroprogrammspeicher (ROM) mit sehr großer Kapazität noch vergrößert. Bekanntlich finden Mikroprogrammspeicher vielfältig

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Anwendung» beispielsweise für periphere Geräte von elektronischen Rechnern, als zusätzliche Funktionsschaltungen für Tischrechner und für verschiedenartige Kodeumsetzer· Infolgedessen muß in den Mikroprogrammspeicher je nach seinem speziellen vorgesehenen Zweck jeweils ein unterschiedliches Informationsschema eingeschrieben werden können· Eine Vielfalt von Mikroprogrammspeichern kann je nach dem vom Benutzer vorgesehenen Verwendungszweck getrennt hergestellt werden, doch ist dieses Verfahren mit dem Nachteil behaftet, daß dabei keine Austauschbarkeit zwischen den einzelnen Mikroprogrammspeichern gegeben und keine Serienfertigung solcher Speicher mit niedrigen Kosten möglich ist, was ein einschränkendes Merkmal bei der Herstellung von Mikroprogrammspeichern darstellt.

Als bisher wirksamste Lösung dieses Problems ist in jüngster Zeit ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Mikroprogrammspeichern entwickelt worden, bei dem 1. ein Mikroprogrammspeicher mit sehr großer Kapazität (üblicherweise von 2-4 Kilobits) bis zu einer Fertigungsstufe, die für eine Vielfalt von Anwendungszwecken jeweils gleich ist, hergestellt wird, und 2, selektiv Informationen in die den Mikroprogrammspeicher bildenden Matrixanordnung entsprechend einem von einem Benutzer geforderten Speicherschema des Mikroprogrammspeichers eingeschrieben werden, indem die noch zu beschreibende programmierbare Maske benutzt wird, die je nach den für die verschiedenartigen Mikroprogrammspeicher vorgesehenen Verwendungszwecken variiert. Es ist zu beachten, daß der in der folgenden Beschreibung benutzte Ausdruck "Einprägung oder Fehlen von Informationen in einem IGFET" die Notwendigkeit der Angabe bezeichnet, ob eine auf die noch zu beschreibende Weise auf einem Halbleitersubstrat angeordnete Matrixanordnung von IGFETs elektrisch und physikalisch in einem vollständigen Zustand geformt oder hergestellt werden soll oder nicht, und ob folglich jeder IGFET

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dadurch leitend gemacht werden soll oder nicht, daß ein Leitkanal zwischen seinem Source- und Drain-Bereich bei Anlegung entsprechender Gleichspannungen an seine Gate-, Source- und Drain-Elektroden gebildet wird» Der entscheidende Punkt bei einem derartigen maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeicher ist die möglichst schnelle Auslieferung des Mikroprogrammspeichers vom Hersteller an den Benutzer nach Eingang eines Auftrags von letzterem, d.h. der Vorgang der Festlegung der in den verschiedenen Fertigungsstufen der Mikroprogrammspeicher benutzten Masken, die dazu dienen, die ausgewählten, sich je nach dem vom Benutzer vorgesehenen Anwendungszweck ändernden Informationsteile einzuschreiben· Im folgenden ist nunmehr ein bisher angewandtes Verfahren zur Herstellung von IGFETs anhand der Figo 1A bis 1F kurz erläutert.

Das Verfahren zur Herstellung von IGFETs ist im allgemeinen in die folgenden Verfahrensschritte unterteilt:

(a) Zunächst wird eine vergleichsweise dicke, z.B. etwa 7000 A* dicke SiO₂-Schicht 13 durch Oxydieren der einen Fläche 12 eines Halbleitersubstrats des einen Leittyps, beispielsweise eines N-Typ-Siliziumsubstrats 11, ausgebildet» Hierbei wird ein vorbestimmter Bereich der SiC>2-Schicht 13 unter Benutzung einer ersten Photoätz-Abdeckmaske abgetragen, und ein Fremdatom des entgegengesetzten Leittyps wie beim Siliziumsubstrat 11, d.h. ein P-Typ-Fremdatom, wird in die freiliegende Oberfläche des Siliziumsubstrats dotiert, um gemäß Fig· 1A Source- und Drain-Bereiche 14 bzw«, 15 zu bilden.

(b) Die Oberfläche des so erhaltenen Siliziumsubstrats wird gemäß Fig· 1B erneut oxydiert, um die SiO₂-Schicht 13 auf der Gesamtoberfläche 12 des Substrats 11 zu bilden, und zwar einschließlich der freigelegten Oberflächenabschnitte von Source- und Drain-Bereich 14 bzw· 15©

(c) Der zwischen Source- und Drain-Bereich 14 bzw, 15 befindliche Abschnitt der SiOg-Schicht 13 wird dann gemäß Fig. 1C mittels einer zweiten Photoätz-Abdeckmaske abgetragen, um eine Öffnung für eine an der Oberfläche 12 des Substrats 11 endende Gate-Elektrode zu bilden,

(d) Die Oberfläche der so erhaltenen Siliziumsubstratkonstruktion wird dann gemäß Fig. 1D erneut oxydiert, um auf der Oberfläche des Substrats eine vergleichsweise dünne Gate-Oxidschicht 131 mit einer Dicke von z.B, etwa 1200 1 zu bildenο

(e) Die SiO₂-Schicht wird hierauf gemäß Fig₀ 1E mittels einer dritten Photoätz-Abdeckmaske selektiv abgetragen, um gemäß Figo 1F diejenigen Abschnitte 121 und 122 des Substrats freizulegen, welche praktisch dem Source- und dem Drain-Bereich 14 bzw. 15 entsprechen,,

(f) Im Anschluß hieran werden vorbestimmte, elektrisch leitende Metalle, wie Aluminium, gemäß Fig. 1F über eine vierte Photoätz-Abdeckmaske auf die Gate-Oxidschicht 131 und die freigelegten Abschnitte 121 und 122 des Substrats aufgedampft, um eine Gate-Elektrode 16, eine Source-Elektrode 17 und eine Drain-Elektrode 18 zu bilden«

(g) Auf der Gesamtoberfläche des auf oben beschriebene Weise hergestellten IGFET-Gebildes wird dann zum Passivieren seiner Oberfläche durch ein chemisches Aufdampfverfahren eine Phosphor- oder Borglasschicht ausgebildet.

Beim vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren können als Maskierungsschritt, bei dem eine einfache Informationseinschreibsteuerung möglich ist, ersichtlicherweise die folgenden drei Maskierschritte in Betracht kommen: 1· Maskenabdeckung zur Bildung der diffundierten Source- und Drain-

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Bereiche gemäß Figo 1A; 2, Maskenabdeckung zur Bildung der Gate-Elektrodenöffnung gemäß Fig, 1C; und 3o Maskenabdeckung zur Bildung der Gate-, Source- und Drain-Elektroden gemäß Fig. 1F. Da die Source- und Drain-Bereiche eines derartigen Mikroprogrammspeichers im allgemeinen einer Anzahl von IGFETs gemeinsam zugeordnet und auf noch zu erläuternde Weise jeweils an den Matrixschnittpunkten angeordnet sind, ist es praktisch unmöglich, die Einprägung von Informationen oder ihr Fehlen in den den Mikroprogrammspeicher bildenden IGFETs durch Maskenabdeckschritte für die Herstellung der Source- und Drain-Elektrodenöffnungen gemäß Fig. 1E zu steuern.

Beim bisher angewandten Verfahren zur Herstellung eines maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers mit IGFETs erfolgt die Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen durch Abwandlung eines der drei vorgenannten Maskenabdeckschritte auf noch zu erläuternde Weise ₀

Die Fig. 2A und 2B, 2C stellen eine Aufsicht bzw. Schnittansichten dar, welche schematisch lediglich einen ein Einzelbit führenden P-Kanal-IGFET 21P (der durch einen N-Kanal-Typ ersetzt werden kann) und einen informationsfreien Einzelbit-P-Kanal-IGFET 22P bei einem herkömmlichen maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeicher veranschaulichen, der durch Abwandlung des Maskierungsschritts (Fig. 1A) für die Bildung des Source- und des Drain-Bereichs hergestellt wurde_β Wenn bei der Herstellung eines solchen Mikroprogrammspeichers streifenartige P-Typ-Source- und -Drain-Bereiche 14 bzw_e 15 in einem N-Typ-Siliziumsubstrat 11 in vorbestimmten Abständen dotiert werden, wird gemäß Fig. 2B ein zusätzlicher Diffusionsbereich 21 gebildet, der mit dem Source-Bereich 14 (der durch den Drain-Bereich 15 ersetzt werden kann) des IGFETs 21P einstückig ausgebildet ist und in welchen die Information entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck eingeschrieben wird, wobei er sich über eine vorbestimmte

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Länge in Richtung auf den Drain-Bereich 15 erstreckt,. Andererseits wird beim informationsfreien IGFET 22P kein zusätzlicher, mit dem Source-Bereich 14 einheitlicher bzw· einstückiger Diffusionsbereich 21 ausgebildet. Nach Abschluß des Diffusionsschritts werden die verschiedenen Verfahrensschritte gemäß den Fig. 1B bis 1E durchgeführt. Beim Aufdampfvorgang gemäß Fig. 1F werden zahlreiche streifenartige, elektrisch leitende Metallschichten 22 aus z.B. Aluminium in vorbestimmten Abständen auf einer mit etwa 7000 A vergleichsweise dicken Isolierschicht 13 in der Weise ausgebildet, daß sie die streifenartigen Source- und Drain-Bereiche 14 bzw. 15 schneiden. Die Gate-Elektrodenfilme 16 werden auf eine mit etwa 1200 A vergleichsweise dünne Gate-Isolierschicht 131 derart aufgedampft, daß sie einstückig mit den betreffenden leitenden Metallschichten verlaufen. Hierbei überlappt der Gate-Elektrodenfilm 16 des informationsführenden IGFETs 21P mit seinen beiden Seiten den zusätzlichen Source-Bereich 21 und den DraiiL-Bereich 15 (Fig. 2B), während derjenige des informationslosen IGFETs 22P zwischen dessen Source- und Drainbereichen 14 bzw. 15 so ausgebildet ist, daß er nur mit seiner einen Seite den Drain-Bereich 15 überlappt, während die andere Seite des Gate-Elektrodenfilms 16 ein vorbestimmtes Stück vom Source-Bereich 14 entfernt ist (Fig. 2C). Eine nicht dargestellte Phosphor- oder Borglasschicht wird auf die Oberfläche der IGFET-Struktur aufgedampft, um ihre Gesamtoberfläche zu passivieren«, Wenn Gleichspannungen vorbestimmter Größen zwischen den Source-Elektrodenfilm 17, den Drain-Elektrodenfilm 18 und die einstückig mit dem Gate-Elektrodenfilm 16 ausgebildete elektrisch leitende Metallschicht 22 an jedem IGFET einer Matrixanordnung des fertigen Mikroprogrammspeichers angelegt werden, wird ein Leitkanal zwischen Source- und Drain-Bereichen 14 bzw. 15 bei jedem einen zusätzlichen Source-Bereich aufweisenden IGFET 21P gebildet und letzterer somit durchgeschaltet, während zwischen den Source- und Dram-

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Bereichen 14 bzw. 15 bei jedem der anderen IGFETs 22P praktisch kein Leitkanal gebildet und der IGFET somit im Sperrzustand gehalten wird, wodurch der gewünschte Mikroprogrammspeicher erhalten wird.

Der maskenprogrammierbare Mikroprogrammspeicher gemäß den Fig. 2A bis 2C besitzt jedoch den Nachteil, daß vom Eingang eine Auftrags bis zur Auslieferung des Artikels eine längere Zeitspanne verstreicht, weil der Maskierungsschritt zur Steuerung der Einprägung bzw. des Fehlens von Informationen an einem der IGFETs in der ersten Stufe (d.h. beim Diffusionsschritt zur Bildung des Source- und des Drain-Bereichs) des IGFET-Fertigungsverfahrens (Fig₀ 1A bis 1F) durchgeführt wird. Da die streifenartigen Source- und Drain-Diffusionsbereiche einer Anzahl von IGFETs gemeinsam zugeordnet sind, entfällt offensichtlich die Notwendigkeit für die Ausbildung einer getrennten Öffnung bei jedem dieser Bereiche in jedem IGFET. Dies bedeutet, daß nur eine einzige öffnung im einen Endabschnitt jedes streifenförmigen Source- und Drain-Bereichs 14 bzw. 15 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit Source- bzw. Drain-Elektroden ausgebildet zu werden braucht, worauf der Aufdampfschritt zur Ausbildung der Source- und Drain-Elektrodenfilme 17 bzw. 18 in Verbindung mit dem Gate-Elektrodenfilm 16 folgt.

In den den Fig. 2A bis 2C ähnelnden Fig. 3A, 3B und 3C sind lediglich ein informationstragender Einzelbit-P-Kanal-IGFET 31P und ein informationsfreier Einzelbit-P-Kanal-IGFET 32P eines herkömmlichen maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers veranschaulicht, der durch Abwandlung des Maskierungsschritts (Fig. 1C) bei der Bildung eines Gate-Elektrodenfilms hergestellt worden ist.

Bei dieser Konstruktion sind streifenförmige P-Typ-Drain- und Source-Bereiche 15 bzw. 14 mit einem zusätzlichen Bereich

21 in vorbestimmten Abständen in die eine Oberfläche 12 eines N-Typ-Siliziumsubstrats 11 der Art gemäß Fig. 1A diffundiert, wobei gemäß Fig. 1B eine mit etwa 7000 A vergleichsweise dicke SiOg-Schicht 13 auf der Gesamtfläche des Gebildes ausgebildet ist. Diese Fertiga ngsschritte werden dabei vor Eingang eines Auftrags von einem Runden bzw. Benutzer durchgeführt.

Nach Eingang eines entsprechenden Auftrags wird eine Öffnung in dem Teil der SiO₂-Schicht 13 vorgesehen, in welchem ein Gate-Elektrodenfilm jedes IGFETs, in welchen Informationen eingeschrieben werden sollen, nach Anweisung des Benutzers abgelagert werden soll, während an den informationsfreien IGFETs keine derartige Öffnung vorgesehen wird (Fig. 1C)_o Gemäß Fig. 1D wird eine mit etwa 1200 A vergleichsweise dünne SiO₂-Gate-Schicht 131 auf jedem freiliegenden Abschnitt des Siliziumsubstrats 11 ausgebildet, welcher der Öffnung entspricht, an welcher der Gate-Elektrodenfilm 16 vorgesehen ist. Sodann wird je eine Öffnung an den Stellen vorgesehen, an denen die Source- und Drain-Elektrodenfilme abgelagert werden sollen. Gemäß Fig. 1F werden mehrere streifenförmige, elektrisch leitende Metallschichten 22 aus z.B. Aluminium in vorbestimmten Abständen auf eine mit etwa 7000 Ä vergleichsweise dicke Isolierschicht 13 in der Weise aufgedampft, daß sie die streifenartigen Source- und Drain-Bereiche 14 bzw. 15 schneiden, während ein Gate-Elektrodenfilm 16 auf die mit etwa 1200 A vergleichsweise dünne Gate-Oxidschicht 131 (Fig. 3B) entsprechend jedem informationstragenden IGFET und auf eine mit etwa 7000 Ä vergleichsweise dicke Gate-Oxidschicht 13 (Fig. 3C) entsprechend jedem informationsfreien IGFET aufgedampft wird, so daß sie materialeinheitlich mit den betreffenden leitenden Metallschichten

22 verläuft. Source- und Drain-Elektrodenfilme 17 und 18 werden zusammen mit den Gate-Elektrodenfilmen 16 aufgedampft. Hierauf wird zur Passivierung der Oberfläche eine Phosphoroder Borglasschicht auf die Gesamtoberfläche der IGFET-Konstruktion aufgedampft.

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Venn dann Spannungen vorbestimmter Größe zwischen die Source-Elektrodenfilme 17, die Drain-Elektrodenfilme 18 und die mit den Gate-Elektrodenfilmen 16 einstückig ausgebildeten, elektrisch leitenden Metallschichten 22 angelegt werden, wird zwischen Source- und Drain-Bereich 14 bzw. 15 der IGFETs 21P, deren Gate-Slektrodenfilme jeweils auf der vergleichsweise dünnen Gate-Oxidschicht 131 (etwa 1200 S dick) ausgebildet sind, ein Leitkanal erzeugt, so daß die IGFETs 21P leitend werden bzw. durchschalten. Andererseits wird kein Leitkanal zwischen Source- und Drain-Bereich 14 bzw. 15 der IGFETs 22P erzeugt, deren Gate-Elektrodenfilme 16 jeweils auf der mit etwa 7000 S vergleichsweise dicken Oxidschicht 13 ausgebildet sind, so daß die IGFETs 22P nichtleitend werden bzw· sperren,. Auf diese Weise wird der gewünschte Mikroprogrammspeicher gebildet.

Beim maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeicher gemäß den Fig. 3A bis 3C wird der Maskierungsschritt zur Steuerung der Einprägung bzw_o des Fehlens von Informationen an den in der Matrix angeordneten IGFETs dadurch durchgeführt, daß die jeweiligen Gate-Elektrodenöffnungen praktisch in der Mitte (Fig. 1C) des IGFET-Fertigungsverfahrens gemäß den Fig. 1A bis 1F ausgebildet werden. Bei diesem Verfahren kann zwar gegenüber dem Fall gemäß den Fig. 2A bis 2C eine erhebliche Verkürzung der Herstellungszeit bis zur Auslieferung des Mikroprogrammspeichers vom Hersteller an den Benutzer nach Eingang eines Auftrags von letzterem erzielt werden, doch müssen dabei nach Eingang des Auftrags vom Runden bzw. Benutzer immer noch die Verfahrensschritte gemäß den Figo 1D bis 1F sowie der Oberflächenpassivierungsschritt durchgeführt werden. Aus diesem Grund ist nach Auftragseingang bis zur Auslieferung des Produkts eine längere Zeitspanne erforderlich. Dieses Verfahren ermöglicht die Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationalauf allen den Mikroprogrammspeicher bildenden IGFETs durch selektive Änderung der Dicke der einzelnen Gate-Oxidschichten der IGFETs, so

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daß die informationsfreien IGFETs 22P eine etwas höhere Schwellenwertspannung erhalten als die informationstragenden IGFETs 21P. Bei diesen Verfahren ist jedoch ein kleiner Streustrom zwischen den betreffenden Source- und Drain-Bereichen der informationsfreien IGFETs 22P vorhandene

Die wiederum den Fig. 2A bis 2C ähnelnden Figo 4A, 4B und 4C veranschaulichen schematisch lediglich einen informationstragenden Einzelbit-P-Kanal-IGFET 41P und einen informationslosen Einzelbit-P-Kanal-IGFET 42P eines herkömmlichen maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers, der durch Abwandlung des Maskierungsschritts (Fig. 1F) für das Aufdampfen der einzelnen Gate-, Source- und Drain-Elektrodenfilme von in einer Matrix angeordneten, einen Mikroprogrammspeicher bildenden IGFETs zur Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen an jedem IGFET hergestellt wurde. Bei diesem Verfahren ist der Fertigungsvorgang für die Herstellung des maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers vor Eingang eines Auftrags von einem Benutzer vom Fertigungsschritt der Ausbildung einer Anzahl von streifenartigen P-Typ-Drain-Diffusionsbereicheniip und von streifenartigen P-Typ-Source-Diffusionsbereichen 14 mit jeweils einem zusätzlichen Diffusionsbereich 21 in vorbestimmten Abständen in einem N-Typ-Siliziumsubstrat 11 auf die in Fig. 1A dargestellte Weise bis zum Verfahrensschritt der Ausbildung der Gate-Elektrodenöffnungen der einzelnen IGFETs gemäß Fig. 1E fortgeschritten. Nach Eingang des Auftrags vom Kunden werden zahlreiche streifenartige, elektrisch leitende Metallschichten 22 in vorbestimmten Abständen auf eine mit etwa 7000 2 vergleichsweise dicke Isolierschicht 13 so aufgedampft, daß sie die streifenartigen Source- und Drain-Bereiche 14 bzw. 15 schneiden. Gleichzeitig wird ein Gate-Elektrodenfilm 16 auf die Gate-Oxidschicht 131 an den den informationstragenden IGFETs 41P entsprechenden Stellen aufgedampft, so daß er sich einstückig mit der entsprechenden, streifenartigen Me-

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tallschicht 22 erstreckt. Dagegen wird kein Gate-Elektrodenfilm 16 an den Stellen der Gate-Oxidschicht 131 aufgedampft, welche den informationslosen IGFETs 42P entsprechen. Das Aufdampfen des Gate-Elektrodenfilms 16 erfolgt gleichzeitig mit dem Aufdampfen von Source- und Drain-Elektrodenfilmen 17 bzw. 18. Hierauf wird zur Passivierung der Oberfläche eine Phosphor- oder Borglasschicht auf die Gesamtoberfläche der Mikroprogrammspeicher-Konstruktion aufgedampfte

Bei diesem Verfahren wird die Maskierung zur Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen an den in einer Matrix angeordneten, den Mikroprogrammspeicher bildenden IGFETs nahezu an einer Endstufe (Fig. 1F) zur Ausbildung der Gate-, Source- und Drain-Elektrodenfilme der IGFETs während der Herstellung des Mikroprogrammspeichers durchgeführt. Aus diesem Grund kann die für die Fertigung des genannten Mikroprogrammspeichers nach Auftragseingang verstreichende Zeit im Vergleich zum Verfahren gemäß Fig. 3A bis 3C weiter verkürzt werden. Da jedoch bei diesem Verfahren die genannte Steuerung bezüglich der Informationen an den IGFETs durch selektive Ausbildung der Gate-Elektrodenfilme auf der etwa 1200 Ä dicken Oxidschicht 131 erfolgt, besteht wie im Fall des Verfahrens gemäß den Fig_o 3A bis 3C ebenfalls die Möglichkeit dafür, daß ein kleiner Streustrom zwischen den Source- und Drain-Bereichen der betreffenden informationslosen IGFETs fließt«,

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines monolithischen, maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers (ROM) mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften sowie einasVerfahrens zu seiner Herstellung, mit dessen Hilfe die vom Eingang eines Benutzerauftrags bis zur Auslieferung des Produkts an den Benutzer verstreichende Zeitspanne im praktisch größtmöglichen Maß verkürzt werden kann_e

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Diese Aufgabe wird bei einem monolithischen, maskenprogrammierbaren Halbleiter-Mikroprogrammspeicher mit einer Matrixanordnung von Oberflächen-Feldeffekttransistoren vom Anreieherungstyp erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Feldeffekttransistoren bzw. FETs, in die noch keine Information eingeschrieben ist, ein Halbleitersubstrat des einen Leittyps, eine Anzahl von in vorbestimmten Abständen im Substrat ausgebildeten, streifenformigen Source- und Drain-Diffusionsbereichen des gegenüber dem Substrat entgegengesetzten Leittyps, eine Anzahl von die Source- und Drain-Diffusionsbereiche schneidenden, streifenformigen, elektrisch leitenden Metallschichten, die in vorbestimmten Abständen durch eine erste, vergleichsweise dicke Isolierschicht auf dem Substrat ausgebildet sind, und eine Anzahl von Gate-Elektrodenfilmen umfassen, die jeweils durch eine zweite, dünnere Isolierschicht auf dem Teil des Substrats hindurch ausgebildet sind, welcher zwischen den betreffenden Source- und Drain-Diffusionsbereichen liegt, so daß sich diese materialeinheitlich mit den betreffenden leitenden Metallschichten erstrecken und an mindestens einer Seite in einem vorbestimmten Abstand von den jeweiligen Source- und Drain-Diffusionsbereichen angeordnet sind, und daß Mittel zur Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen an den betreffenden Feldeffekttransistoren in Form eines Fremdatoms des gleichen Leittyps wie Source- und Drain-Diffusionsbereiche vorgesehen sind, wobei dieses Fremdatom in das Substrat über diejenigen freiliegenden Oberflächenabschnitte der zweiten Isolierschicht hindurch implantiert bzw. injiziert ist, die jeweils zwischen den Gate-Elektrodenfilmen und den betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen liegen,,

Erfindungsgemäß kann das Herstellungsverfahren für den genannten Mikroprogrammspeicher vor Eingang eines Kundenauftrags vom Verfahrensschritt der Ausbildung der Source- und

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Drain-Diffusionsbereiche der jeweiligen IGFETs gemäß Fig. 1A bis zur Anordnung der jeweiligen Gate-, Source- und Drain-Elektrodenfilme gemäß Fig. 1F durchgeführt werden. Nach Eingang des Auftrags braucht dann nur noch ein Fremdatom des gleichen Leittyps wie dem der Source- und Drain-Diffusionsbereiche nach Weisung des Benutzers selektiv in das Substrat implantiert zu werden, und zwar über diejenigen freiliegenden Flächenabschnitte der zweiten Isolierschicht, die sich zwischen jedem Gate-Elektrodenfilm und den entsprechenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen befinden, worauf eine Phosphor- oder Borglasschicht auf die Gesamtoberfläche der IGFET-Konstruktion aufgedampft wird, um deren Oberfläche zu passivieren.

Erfindungsgemäß läßt sich die Herstellungszeit vom Eingang eines Auftrags für einen Mikroprogrammspeicher bis zu dessen Auslieferung im Vergleich zum bisher angewandten Verfahren gemäß den Fig. 4A bis 4C weiter verkürzen«. Da zudem mindestens einer der einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereiche so ausgebildet ist, daß er über die zweite Isolierschicht in einem zweckmäßigen Abstand vom betreffenden Gate-Elektrodenfilm auf Abstand angeordnet ist, besteht eine wesentlich geringere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Streustroms zwischen Source- und Drain-Bereichen der jeweiligen informationslosen IGFETs als bei den bekannten Mikroprogrammspeicher-Konstruktionen gemäß den Fig. 3A bis 3C und 4A bis 4C.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Fremdatom des entgegengesetzten Leittyps wie bei Source- und Drain-Diffusionsbereichen in das Substrat über diejenigen freiliegenden Oberflächenabschnitte der zweiten Isolierschicht injiziert, die sich zwischen dem Gate-Elektrodenfilm und dem Drain-Diffusionsbereich sowie dem Source-Diffusionsbereich jedes informationslosen IGFETs befinden. Auf diese Weise

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kann das Auftreten eines Streustroms zwischen Source- und Drain-Bereichen jedes informationsIosen IGFETs einwandfrei verhindert werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A bis 1F Schnittansichten zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte bei der Herstellung eines IGFETs,

Fig_e 2A eine Aufsicht, welche schematisch und beispielhaft lediglich einen informationstragenden Einzelbit-IGFET und einen informationslosen Einzelbit-IGFET eines bekannten maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers zeigt,

Fig. 2B einen Schnitt längs der Linie 2b-2b in Fig. 2A, Fig. 2C einen Schnitt längs der Linie 2c-2c in Fig_o 2A,

Fig. 3A eine Fig. 2A ähnelnde Ansicht eines anderen bekannten Mikroprogrammspeichers,

Fig. 3B einen Schnitt längs der Linie 3b-3b in Fig. 3A, Fig. 3C einen Schnitt längs der Linie 3c-3c in Fig. 3A,

Fig. 4A eine Fig. 2A ähnelnde Ansicht noch eines anderen bekannten Mikroprogrammspeichers,

Fig. 4B einen Schnitt längs der Linie 4b-4b in Fig_e 4A, Fig. 4C einen Schnitt längs der Linie 4c-4c in Fig. 4A,

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Pig· 5A eine Fig. 2A ähnelnde Darstellung eines monolithischen maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 5B einen Schnitt längs der Linie 5b-5b in Fig. 5A, Fig_e 5C einen Schnitt längs der Linie 5c-5c in Figo 5A,

Fig. 5D einen Schnitt längs der Linie 5c-5c in Fig_o 5A durch einen Mikroprogrammspeicher gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen Anordnungsplan, welcher schematisch einen Hauptteil eines gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Dekoders mit 3 Eingängen und 8 Ausgängen veranschaulicht,

Fig. 7 einen Äquivalentschaltkreis für die Anordnung gemäß Fig. 6,

Fig. 8A einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6,

Fig. 8B eine Fig. 8A ähnelnde Ansicht, die einen Hauptteil eines gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung hergestellten Dekoders mit 3 Eingängen und 8 Ausgängen veranschaulicht,

Fig. 9 einen Fig. 8A ähnelnden Schnitt, welcher nur ein komplementäres Paar von P- und N-Kanal-IGFETs eines monolithischen, maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers gemäß einer weiter abgewandelten Ausführunngsform der Erfindung veranschaulicht,

Fig.1OA eine Fig. 5A ähnelnde Ansicht einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 1OB einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 10b-10b in Fig. 10A und

Fig. 10C einen Fig. 10B ähnelnden Schnitt längs der Linie 1Oc-IOc in Fig. 10A₀

Nachdem die Fig. 1 bis k eingangs bereits erläutert worden sind, sind nachstehend bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen monolithischen, maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers anhand der Fig. 5A bis 1OC beschrieben·

In den Fig_o 5A bis 5C sind jeweils lediglich ein informations· tragender Einzelbit-IGFET 51P und ein informationsloser Einzelbit-IGFET 52P dargestellte

Bei der Herstellung des monolithischen, maskenprogrammierbaren Mikroprogrammspeichers (im folgenden einfach als Mikroprogrammspeicher bezeichnet) gemäß der dargestellten Ausführungsform sollten vor Eingang eines Auftrags von einem Kunden bzw. Benutzer die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden:

(a) Die eine Oberfläche 52 eines monolithischen Halbleitersubstrats eines vorgegebenen Leittyps, z.B_o eines N-Typ-Siliziumsubstrats 51, wird zunächst unter Bildung einer mit etwa 7000 Ä vergleichsweise dicken SiO2~Schicht 53 auf der gesamten Substratoberfläche 51 oxydiert. Sodann wird ein vorbestimmter Teil der SiO2~Schicht 53 unter Verwendung einer ersten Photoätz-Abdeckmaske abgetragen. Gleichzeitig wird ein Fremdatom des dem Substrat 51 entgegengesetzten Leittyps, d.h. ein P-Typ-Fremdatom, wie Bor, über die abgetragenen Teile der Schicht 53 in das Substrat 51 injiziert bzw. dotiert, so daß eine Anzahl von streifenförmigen P-Typ-Source-Diffusionsbereichen 54 und Drain-Diffusionsbereichen 55 mit jeweils einer vorbestimmten Breite von z_oB. etwa 6-8 um in

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vorbestimmten Abständen von z.B. etwa 20 -30 um ausgebildet werden (vgl. Fig. 1A). Diese Source- und Drain-Diffusionsbereiche 54 bzw. 55 sind auf dem Substrat 51 an dessen Schnittpunkten der in der Matrix angeordneten Speicheradressen des Mikroprogrammspeichers gewissen P-Kanal-IGFETs gemeinsam zugeordnet.

(b) Die Oberfläche 52 des Substrats 51 wird dann erneut oxydiert, um mit der etwa 7000 ft dicken SiO₂-Schicht 53 die gesamte Substratoberfläche 52, einschließlich der freigelegten Teile der betreffenden Source- und Drain-Diffusionsbereiche 54 bzw. 55 zu bedecken (vgl. Fig₀ 1B).

(c) Unter Verwendung einer zweiten Photoätzmaske wird dann eine Öffnung bzw. ein Loch ausgebildet, indem derjenige Substratoberflächenteil der SiO₂-Schicht 53 abgetragen wird, der sich zwischen den jeweils benachbarten Source- und Drain-Bereichen 54 bzw. 55 befindet und auf dem der noch zu beschreibende Gate-Elektrodenfilm 57 jedes IGFETs der Matrixanordnung vorgesehen wird (vgl. Fig. 1C)_o

(d) Die Oberfläche 52 des Substrats 51 wird wiederum oxydiert, um eine mit z.B. etwa 1200 - 1500 S vergleichsweise dünne Gate-Isolier-Si02~Schicht 531 auf dem Abschnitt der Oberfläche des Substrats 51 auszubilden, auf dem die Öffnung für den Gate-Elektrodenfilm ausgebildet ist (vgl. Fig_o 1D).

(e) Hierauf wird unter Verwendung einer dritten Photoätzmaske eine weitere Öffnung ausgebildet, indem derjenige Substratoberflächenteil der SiO₂-Schicht 53 abgetragen wird, der sich jeweils am Ende der betreffenden Source- und Drain-Diffusionsbereiche 54 bzw. 55 befindet (vgl. Fig. 1E).

(f) Mehrere elektrisch leitende Metallschichten oder -filme 56, etwa aus Aluminium, mit jeweils einer vorbestimmten Breite

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von z.B. etwa 6-8 um werden unter Verwendung einer vierten Photoät2maske in vorbestimmten Abständen von z.B. etwa 20 - 30 um auf die SiOg-Schicht~53 aufgedampft, so daß sie die Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 schneiden. Gleichzeitig werden Gate-Elektrodenschichten bzw. -filme aus z.B. Aluminium mit jeweils einer vorbestimmten Länge von z.B. etwa 15 - 20 um und einer Breite von z.B. etwa 10 - AMB. derart auf die Gate-Isolierschicht 531 aufgedampft, daß sie materialeinheitlich bzw. einstückig von den betreffenden Metallschichten 56 abgehen und die gegenüberliegenden Seitenkanten jedes Gate-Elektrodenfilms 56 in einem zweckmäßigen Abstand d1 oder d2 (d1 £ 2 - 5 jum und d2 = 6 - 10/um bei der dargestellten Ausführungsform) von der Innenseite der betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 angeordnet sind. Gleichzeitig werden weiterhin eine nicht dargestellte Source-Elektrodenschicht und eine Drain-Elektrodenschicht 58 auf jedes Ende der Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 aufgedampft, so daß eine Vielzahl von P-Kanal-IGFETs, in die noch keine Information eingeschrieben ist, an den Matrixschnittpunkten auf dem Substrat 51 angeordnet sind, welche durch die streifenförmigen Source- und Drain-Diffusionsbereiche 54 bzw. 55 sowie die streifenförmigen, leitfähigen Metallfilme 56 festgelegt werden. Nach Eingang eines entsprechenden Auftrags vom Kunden wird dann ein Fremdatom 59 des gleichen Leittyps wie Source- und Drain-Bereich (d.h. vom P-Typ bei der dargestellten Ausführungsform) unter Verwendung einer fünften Photoätzmaske, die entsprechend dem Speicherschema des vom Kunden angeforderten Mikroprogrammspeichers ausgebildet wird, in das Substrat über diejenigen freigelegten Abschnitte der Gate-Isolierschicht 531 injiziert, die an den Abständen oder Zwischenräumen d1 und d2 liegen, welche durch den Gate-Elektrodenfilm 57 jedes derjenigen in Matrix angeordneten P-Kanal-IGFETs, in welche Informationen eingeschrieben werden sollen, und die betreffenden, einander zugewandten Source- und

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Drain-Bereiche 54 bzw. 55 festgelegt werden« Anschließend wird zur Stabilisierung oder Passivierung der Oberfläche eine Phosphor- oder Borglasschicht 60 auf die Gesamtoberfläche des Mikroprogrammspeichers aufgedampft.

Bei dem auf vorstehend beschriebene Weise hergestellten Mikroprogrammspeicher sollten sich die Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 derjenigen in Matrixanordnung vorliegenden P-Kanal-IGFETs 51P, in denen ein Injektionsbereich 59 vorgesehen ist, jeweils gleich weit bis eben unter die betreffenden Gate-Elektrodenfilme 57 erstrecken, während die Source- und Drain-Bereiche 54 und 55 der restlichen, keinen Injektionsbereich 59 aufweisenden IGFETs in den Abständen d1 bzw. d2 von den betreffenden Gate-Elektrodenfilmen 57 angeordnet sind. Bei Anlegung vorbestimmter Gleichspannungen zwischen die jeweiligen Gate-Filme 57» Source-Filme und Drain-Filme 58 werden daher die einen Injektionsbereich 59 aufweisenden IGFETs 51P zwischen ihren Source- und Drain-Bereichen 54 bzw. 55 mit Leitkanälen (conduction channels) versehen, so daß sie leitend werden bzw. durchschalten, während die anderen, keinen Injektionsbereich 59 aufweisenden IGFETs 52P nicht mit derartigen Leitkanälen zwischen Source- und Drain-Bereich 54, 55 versehen werden, so daß sie im Sperrzustand bleiben. Auf diese Weise wird der gewünschte Mikroprogrammspeicher gebildet.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Mikroprogramm-Speichers können mit Ausnahme des Oberflächenstabilisiervorgangs die anderen Verfahrensschritte vom Source- und Drain-Bereichdiffusionsvorgang bis zum Gate-, Drain- und Source-Elektrodenformvorgang gemäß den Fig. 1A bis 1F vor Eingang eines Auftrags bzw. einer Anweisung vom Kunden, d.h. vor dem Einschreiben der erforderlichen Informationen in die IGFETs des Mikroprogrammspeichers, durchgeführt werden.

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Die Auslieferung des erfindungsgemäßen Mikroprogrammspeichers vom Hersteller an den Kunden kann somit in kürzerer Zeit erfolgen als im Fall des Mikroprogrammspeichers gemäß den Fig. 4A bis 4C. Wenn die Abstände d1 und d2 zwischen den einzelnen Gate-Filmen 57 der IGFETs und ihren jeweiligen Source- und Drain-Bereichen 54, 55 jeweils im voraus auf einen zweckmäßigen Wert festgelegt werden, kann ohne weiteres jeglicher Streustrom verhindert werden, der anderenfalls zwischen Source- und Drain-Bereich jedes informationslosen IGFETs auftreten könnte.

Fig. 5D ist eine Schnittansicht eines Mikroprogrammspeichers gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Dieser abgewandelte Mikroprogrammspeicher besitzt im wesentlichen denselben Aufbau wie die vorher beschriebene Ausführungsform, nur mit dem Unterschied, daß ein Fremdatom des gegenüber Source- und Drain-Bereich 54, 55 entgegengesetzten Leittyps (d.h. ein N-Typ-Fremdatom, wie Phosphor) in das N-Typ-Siliziumsubstrat 51 über diejenigen freiliegenden Abschnitte der Gate-Isolier-SiC^-Schicht 531 injiziert ist, welche durch die genannten Zwischenräume d1 und d2 zwischen dem Gate-Film 57 jedes informationsIosen IGFETs und den betreffenden Source- und Drain-Bereichen 54 bzw» 55 festgelegt werden.

Der Mikroprogrammspeicher gemäß dieser Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß die elektrische Isolierung zwischen Source- und Drain-Bereich 54, 55 jedes informationslosen IGFETs 52P im Vergleich zum vorher beschriebenen Mikroprogrammspeicher weiter verbessert werden kann.

Es ist zu beachten, daß für die Ausbildung der vorher erwähnten Injektionsbereiche 59 und 61 zwei Verfahren angewandt werden können, nämlich einmal das sog. Diffusionsverfahren und zum anderen das Ioneninjektionsverfahren.

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Das Diffusionsverfahren erfordert jedoch eine ziemlich lange Zeitspanne (im allgemeinen 2 - 3 h) für die Bildung der Injeküms- bzw. Diffusionsbereiche 59 und 61, und es muß bekanntlich bei einer hohen Temperatur von etwa 1100⁰C durchgeführt werden. Aus diesem Grund besitzt dieses Diffusionsverfahren den Nachteil, daß ein Material, wie Aluminium mit einem niedrigeren Schmelzpunkt (etwa 500⁰C) als die Diffusionstemperatur von etwa 1100⁰C nicht als leitfähiger Werkstoff zur Ausbildung der leitenden Metallschichten 56 sowie der Gate-, Source- und Drain-Elektrodenfolien der IGFETs verwendet werden kann. Nur elektrisch leitende Metalle mit einem über der genannten Diffusionstemperatur liegenden Schmelzpunkt, wie Molybdän, können beim Diffusionsverfahren eingesetzt werden. Dem Diffusionsverfahren haftet der weitere Nachteil an, daß es die Selbstausrichtung zwischen Gate-Filmen 57 der IGFETs und ihren entsprechenden Source- und Drain-Bereichen 54, 55 stört. Außerdem neigt Molybdän bekanntlich zur Bildung eines unerwünschten Eutektikums mit dem Silizium des Substratwerkstoffs.

Nach dem Ioneninjektionsverfahren können dagegen die Injektionsbereiche 59 und 61 in wesentlich kürzerer Zeit (üblicherweise etwa 10 min) als beim Diffusionsverfahren und bei Normaltemperatür, gefolgt von einem Glühen oder Anlassen bei etwa 500⁰C, ausgebildet werden. Das Ioneninjektionsverfahren ist somit aus dem Grund vorteilhaft, weil bei ihm Aluminium, das mit dem Silizium des Substratwerkstoffs kein Eutektikum bildet, als elektrisch leitender metallischer Werkstoff für die leitenden Metallschichten 56 sowie die Gate-, Source- und Drain-Elektrodenfilme der IGFETs verwendet werden kann, während die Selbstausrichtung zwischen den Gate-Elektrodenfilmen 57 und den betreffenden Source- und Drain-Bereichen 54 bzw. 55 der IGFETs aufrechterhalten wird.

Fig. 6 ist eine schematische Aufsicht auf die Anlage eines

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herkömmlichen Dekoders 70 mit drei komplementären Eingangspaaren (A-A, B-B und C-C) sowie acht Ausgängen (0_Q bis O₇), der gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde. Fig. 7 veranschaulicht ein Äquivalentschaltbild für die Anordnung gemäß Fig. 6, und Fig. 8A ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig» 6.

Beim Dekoder 70 werden achtundvierzig (6 Zeilen und 8 Spalten) in Matrix angeordnete P-Kanal-IGFETs vor Eingang eines Auftrags von einem Benutzer (d.h. jeder IGFET ist frei von jeglicher eingeschriebenen Information) aus acht streifenförmigen Drain-Bereichen 55» die durch Dotieren eines Halbleiterchips eines vorbestimmten Leittyps (z.B« eines N-Typ-Siliziumchips 51) von seiner einen Fläche 52 her mit einem P-Typ-Fremdatom des entgegengesetzten Leittyps in vorbestimmten Abständen gebildet wurden, vier streifenförmigen Source-Bereichen 54, die durch Dotieren des Chips 51 mit dem P-Typ-Fremdatom in den praktisch in der Mitte zwischen je zwei benachbarten Drain-Bereichen 55 gelegenen Bereichen gebildet wurden, sechs streifenförmigen, die Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 schneidenden, elektrisch leitenden Me tall schichten 56, die in vorbestimmten Abständen voneinander auf eine mit etwa 7000 A vergleichsweise dicke SiO2~Schicht 53 aufgedampft wurden, und rechteckigen Elektrodenschichten oder -filmen 57 ausgebildet, welche auf die mit etwa 1200 - 15OO A* vergleichsweise dünne Gate-SiO₂-Isolierschicht 531 in der Weise aufgedampft wurden, daß sie materialeinheitlich von den betreffenden leitenden Metallschichten 56 abgehen. (Gleichzeitig werden, wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein dürfte, Source- und Drain-Elektrodenfilme auf jedem Ende der Source- und Drain-Bereiche 54 bzw. 55 vorgesehen^

Die Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen an den 48 IGFETs 51P und 52P der Matrixanordnung

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entsprechend einem erforderlichen Speicherschema des Dekoders 70 kann somit dadurch erzielt werden, daß ein Fremdatom des gleichen Leittyps wie Source- und Drain-Bereich 54 bzw· 55 in diejenigen aller IGFETs injiziert wird, in welche die Information auf vorstehend beschriebene Weise eingeschrieben werden soll.

Der auf vorstehend beschriebene Weise hergestellte Dekoder 70 kann in an sich bekannter Weise als sog. Dekoder mit drei Binäreingängen und acht Ausgängen arbeiten, wobei die nicht dargestellten Source-Elektrodenfilme an eine an Bezugs- oder positivem Massepotential liegende Klemme angeschlossen sind, während die nicht dargestellten Drain-Elektrodenfilrae über ebenfalls nicht dargestellte, zugeordnete Lastwiderstände an die betreffenden Ausgänge 0_Q bis 0~ und die leitenden Metallschichten 56 über einen oder zwei Umsetzer (nicht dargestellt) an die jeweiligen Eingänge A, Ä~, B, B, C und C angeschlossen sind.

Fig. 8B ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6 durch einen Dekoder 70, der gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 5D) hergestellt worden ist. Bei diesem Dekoder 70 können etwaige Streuströme sicherer verhindert werden, die anderenfalls zwischen Source- und Drain-Bereichen 54 bzw. 55 jedes informationslosen IGFETs 52P auftreten würden. Dieser Dekoder 70 besitzt somit den Vorteil, daß mit ihm ein geringstmöglicher Stromverbrauch und ein Auslesen der gespeicherten Information mit größtmöglicher Genauigkeit gewährleistet werden.

Obgleich der erfindungsgemäße Mikroprogrammspeicher vorstehend in bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen von Einzelheiten möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird«.

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Beispielsweise ist vorstehend nur ein derartiger Mikroprogrammspeicher offenbart worden, bei dem mehrere IGPETs des gleichen Leittyps bzw. Kanaltyps, d.h. des P-Leittyps (N-Leittyp ebenfalls zulässig) in einem monolithischen N-Typ-Halbleitersubstrat 51 (auch P-Typ möglich) ausgebildet sind. Bei der Abwandlung gemäß Fig. 9 ist jedoch eine P-Typ-Grube 512 (P-type well) durch P-Typ-Fremdatomdotierung etwa der halben Fläche eines N-Typ-Halbleitersubstrats 511 ausgebildet, wobei auf dieselbe Weise wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen eine Anzahl von P-Kanal-IGFETs (von denen in Fig. 9 nur zwei IGFETs 51P und 52P dargestellt sind) in Matrixanordnung auf der anderen Hälfte des Substrats 511 vorgesehen und mehrere N-Kanal-IGFETs (von denen in Fig. 9 nur zwei IGFETs 51N und 52N dargestellt sind) in der P-Typ-Grube 512 ausgebildet sind.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind weiterhin die Gate-Elektrodenfilme 57 jeweils an den Zwischenräumen d1 und d2 von den jeweiligen Source- und Drain-Bereichen 54, 55 auf Abstand angeordnet.

Bei der Abwandlung gemäß Fig. 1OA bis 1OC sind dagegen die Gate-Elektrodenfilme 57 wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen in einem Abstand d2 vom einen der beiden betreffenden Source- und Drain-Bereiche 54, 55 (z.B. dem Drain-Bereich 55) angeordnet, während sie den jeweiligen anderen, d.h. den Source-Bereich 54 überlappen.

Ersichtlicherweise kann mit dem Mikroprogrammspeicher gemäß der abgewandelten Ausführungsform von Fig. 9 oder Fig„ 1OA bis 1OC praktisch dieselbe Wirkung erzielt werden wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen.

Die den Teilen der Fig. 5A bis 5C entsprechenden Teile von Fig. 6 bis 1OC sind mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichnet, so daß auf ihre nähere Beschreibung verzichtet werden kann.

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Claims

Patentansprüche

Monolithischer, maskenprogrammierbarer Halbleiter-Mikroprogrammspeicher mit einer Matrixanordnimg von Oberflächen-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Feldeffekttransistoren bzw. FETs, in die noch keine Information eingeschrieben ist, ein Halbleitersubstrat des einen Leittyps, eine Anzahl von in vorbestimmten Abständen im Substrat ausgebildeten, streifenförmigen Source· und Drain-Diffusionsbereichen des gegenüber dem Substrat entgegengesetzten Leittyps, eine Anzahl von die Source- und Drain-Diffusionsbereiche schneidenden, streifenförmigen, elektrisch leitenden Metallschichten, die in vorbestimmten Abständen durch eine erste, vergleichsweise dicke Isolierschicht auf dem Substrat ausgebildet sind, und eine Anzahl von Gate-Elektrodenfilmen umfassen, die jeweils durch eine zweite, dünnere Isolierschicht auf dem Teil des Substrats hindurch ausgebildet sind, welcher zwischen den betreffenden Source- und Drain-Diffusionsbereichen liegt, so daß sich diese materialeinheitlich mit den betreffenden leitenden Metallschichten erstrecken und an mindestens einer Seite in einem vorbestimmten Abstand von den jeweiligen Source- und Drain-Diffusionsbereichen angeordnet sind, und daß Mittel zur Steuerung der Einprägung oder des Fehlens von Informationen an den betreffenden Feldeffekttransistoren in Form eines Fremdatoms des gleichen Leittyps wie Source- und Drain-Diffusionsbereiche vorgesehen sind, wobei dieses Fremdatom in das Substrat über diejenigen freiliegenden Oberflächenabschnitte der zweiten Isolierschicht hindurch implantiert bzw₀ injiziert ist, die jeweils zwischen den Gate-Elektrodenfilmen und den betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen liegen.

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2. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein erstes Substrat des einen Leittyps und ein zweites Substrat umfaßt, das durch Dotierung des ersten Substrats in der Weise gebildet ist, daß es einen gegenüber dem ersten Substrat entgegengesetzten Leittyp besitzt, und daß die Source- und Drain-Diffusionsbereiche erste derartige Bereiche, die durch Dotierung des ersten Substrats mit dem entgegengesetzten Leittyp gebildet sind, sowie zweite derartige Bereiche aufweisen, welche durch Dotierung des zweiten Substrats mit dem entgegengesetzten Leittyp gebildet sind, so daß im Halbleitersubstrat eine Matrixanordnung aus P- und N-Kanal-IGFETs gebildet ist_o
3. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Elektrodenfilme jeweils derart ausgebildet sind, daß ihre beiden Seiten jeweils ein vorbestimmtes Stück auf Abstand von den betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen angeordnet sind.
4. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fremdatom nach einem Ionenimplantation· bzw. -injektionsverfahren in das Halbleitersubstrat injiziert worden ist.
5. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein zweites Fremdatom eines gegenüber Source- und Drain-Diffusionsbereich entgegengesetzten Leittyps über diejenigen restlichen freiliegenden Oberflächenabschnitte der zweiten Isolierschicht, die nicht mit dem erstgenannten Fremdatom dotiert sind, in das Halbleitersubstrat injiziert ist.
6. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fremdatom nach einem Ionen-

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implantations- bzw, -injektionsverfahren in das Halbleitersubstrat injiziert ist.
7. Mikroprogrammspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Source- und Drain-Diffusionsbereiche so ausgebildet sind, daß sich ein Source-Diffusionsbereich zwischen zwei Drain-Diffusionsbereichen befindet, wobei jeder Source-Diffusionsbereich auf zwei Drain-Diffusionsbereiche aufgeteilt bzw₀ diesen gemeinsam zugeordnet ist·
8. Verfahren zur Herstellung eines monolithischen, maskenprogrammierbaren Halbleiter-Mikroprogrammspeichers mit einer Matrixanordnung aus Oberflächen-Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen Feldeffekttransistoren, in die noch keine Information eingeschrieben ist, dadurch hergestellt werden, daß eine Anzahl von streifenförmigen Source- und Drain-Diffusionsbereichen durch Dotieren eines Halbleitersubstrats mit einem Fremdatom des diesem Halbleitersubstrat entgegengesetzten Leittyps gebildet wird, daß eine Anzahl von streifenförmigen, elektrisch leitenden Metallschichten, welche die Source- und Drain-Diffusionsbereiche in vorbestimmten Abständen schneiden, durch eine erste, vergleichsweise dicke Isolierschicht hindurch auf der Oberfläche des Halbleitersubstrat.s ausgebildet wird und daß eine Anzahl von Gate-Elektrodenfilmen über eine zweite, dünnere Isolierschicht auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird, derart, daß sich die einzelnen Gate-Elektrodenfilme einstückig bzw. materialeinheitlich mit den betreffenden leitenden Metallschichten erstrecken und an mindestens einer Seite ein vorbestimmtes Stück von den jeweiligen, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen auf Abstand angeordnet sind, und daß zur Steuerung der Einprä-

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gung oder des Fehlens von Informationen an den einzelnen Feldeffekttransistoren selektiv ein Fremdatom desselben Leittyps wie dem der Source- und Drain-Diffusionsbereiche in das Substrat durch diejenigen freiliegenden Abschnitte der zweiten Isolierschicht hindurch implantiert bzw. injiziert wird, welche sich jeweils zwischen dem Gate-Elektrodenfilm und den betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen befinden.
9, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Injektion des Fremdatoms nach einem Ionenimplantations- bzw. -injektionsverfahren erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Fremdatom eines gegenüber dem Leittyp der Source- und Drain-Diffusionsbereiche entgegengesetzten Leittyps in das Halbleitersubstrat durch diejenigen restlichen freiliegenden Oberflächenabschnitte der zweiten Isolierschicht hindurch injiziert wird, welche sich zwischen den jeweiligen Gate-Elektrodenfilmen der informationslosen Feldeffekttransistoren und den betreffenden, einander zugewandten Source- und Drain-Diffusionsbereichen befinden.

11, Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Injizieren unter Anwendung eines Ionenimplantations- bzw. -injektionsverfahrens erfolgt.

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