專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，特別涉及一種幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法。
一般幕罩式只讀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)中，為人所熟知的是一種并聯(lián)式的罩幕式只讀存儲(chǔ)器(NOR-Type Mask ROM)，其特性在于具有較快的處理速度。在美國(guó)專(zhuān)利第5911106號(hào)中公開(kāi)了一般罩幕式只讀存儲(chǔ)器的制造流程。接下來(lái)以

圖1與圖2A至2D說(shuō)明現(xiàn)有的罩幕式只讀存儲(chǔ)器的制造流程。首先參見(jiàn)圖1，說(shuō)明現(xiàn)有罩幕式只讀存儲(chǔ)器的內(nèi)存組件的上視設(shè)計(jì)圖。在P型硅基底上，于垂直方向上設(shè)置位線(xiàn)(bit lines)6，而字符線(xiàn)(wordlines)8則以平行方式，設(shè)置于位線(xiàn)6的上，成直角相交。字符線(xiàn)8一般為多晶硅化金屬結(jié)構(gòu)(polycide)，為夾層式結(jié)構(gòu)，下層為多晶硅層(polycrystalline silicon layer)，上層則為硅化物層(silicide)。
接著以圖2A至2D詳細(xì)說(shuō)明圖1中的現(xiàn)有NOR-type ROM設(shè)計(jì)的制造流程，其中圖2A至2D所示為圖1的沿4-4’方向的剖面圖。參見(jiàn)圖2A，在P型硅基底1表面上生成氧化物作為墊氧化物層2，接著于墊氧化物層2上沉積一氮化硅層(silicon nitride)3。在氧化硅層3上形成一光阻層4，在光阻層4續(xù)以微影與蝕刻制造流程以露出開(kāi)口并對(duì)應(yīng)于位線(xiàn)6延伸的方向。
接著參見(jiàn)圖2B，以光阻層4為幕罩，選擇性的移除未覆蓋的氮化硅層3以形成開(kāi)口。接著以光阻層4為幕罩，進(jìn)行離子植入，以垂直于基底1的角度將N型雜質(zhì)，如砷(As)，植入硅基底1中，即入射角度為0度角，在各開(kāi)口下形成N型離子植入。
接著參見(jiàn)圖2C，以光阻層4為幕罩，進(jìn)行離子植入，以垂直于基底1的角度將P型雜質(zhì)，如硼(B)，植入硅基底1中，即入射角度為0度角，在各開(kāi)口下形成P型離子植入。而植入能量大于N型離子，使其植入深度大于N型離子，而位于N型離子的下。
當(dāng)光阻層4移除后，以氮化硅層3為幕罩進(jìn)行選擇性的氧化，生成圖2D中的N型離子擴(kuò)散植入?yún)^(qū)6、P型離子擴(kuò)散區(qū)10與其上的場(chǎng)氧化物5。其中，N型離子擴(kuò)散植入?yún)^(qū)6的延伸則作為位線(xiàn)。
接著移除氮化硅層3與墊氧化物層2以露出部分的硅基底1表面，的后于露出的硅基底1表面上形成柵極氧化物層7，如圖2E中所示。接著，在硅基底全部的表面形成一夾層式結(jié)構(gòu)(laminated structute)，包括一下部的多晶硅層(polycrystalline silicon film)與上部的鎢化硅層(tungsten silicide，WSi)。接著在所述夾層式結(jié)構(gòu)上定義圖案，以形成與N型離子擴(kuò)散區(qū)6所定義的位線(xiàn)垂直相交的字符線(xiàn)區(qū)域8。而在字符線(xiàn)8的下與兩位線(xiàn)中所形成的區(qū)域，則為信道(channel)9。
在所述現(xiàn)有的制造方法中，通常形成氮化硅層3以作為氧化制造流程中的幕罩，以避免其下的主動(dòng)區(qū)域(active area)遭到氧化。而當(dāng)氧化制造流程完成后，則需要多一步驟去除作為幕罩的用的氮化硅層3。
再者，在現(xiàn)有的制造方法中，必須利用氮化硅層作為幕罩，先形成場(chǎng)氧化層后，再移除氮化硅層，以接續(xù)生成柵極氧化層。因此，場(chǎng)氧化物層與柵極氧化層需以?xún)刹襟E分別形成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，利用墊氧化物層或墊氧化物/底層抗反射層作為氧化制造流程中的幕罩，以簡(jiǎn)化整體制造流程。
根據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，如幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，包括下列步驟形成一氧化物層于一半導(dǎo)體基底上；于所述氧化物層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對(duì)應(yīng)于位線(xiàn)延伸方向的多個(gè)開(kāi)口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導(dǎo)體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導(dǎo)體基底中，其中所述第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述基底上同時(shí)形成一柵氧化層與一場(chǎng)氧化層；以及沉積一柵極導(dǎo)電層于所述基底上。
上述方法中，還可在所述氧化層與光阻層之間先形成一抗反射層，作為所述光阻層的底部抗反射層(bottom anti-reflective coating，BARC)，以降低多重反射與干涉。而所述氧化層可以為二氧化硅，作為墊氧化物層(pad oxide)。而上述第一型離子可以為N型離子，如砷離子，而第二型離子為P型離子，如硼離子。而上述方法中，第二離子的植入，可以以入射角為0度角植入，或以大于0度角方式進(jìn)行口袋型離子植入。而所述柵極導(dǎo)電層可以為復(fù)晶硅層。
利用本發(fā)明的方法，可以簡(jiǎn)化幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造流程，無(wú)須額外形成作為氧化幕罩的氮化硅層，也因此在氧化制造流程完成后，也可以節(jié)省移除氮化硅層的步驟，使得幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造流程簡(jiǎn)化，增加生產(chǎn)效率并降低成本。另外，利用本發(fā)明的方法，還可一步驟同時(shí)生成場(chǎng)氧化物層與柵極氧化層，增進(jìn)生產(chǎn)效率。
為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖2A至2E所示為現(xiàn)有沿圖1的4-4’方向的并聯(lián)式的罩幕式只讀存儲(chǔ)器制造流程剖面圖。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的一種罩幕式只讀存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的上視圖。
圖4A至4E所示為根據(jù)圖3的4-4’方向的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造流程剖面圖。符號(hào)說(shuō)明1半導(dǎo)體硅基底、2墊氧化物層、3氮化硅層、4光阻層、4-4’縱剖面、5場(chǎng)氧化物、6N型離子擴(kuò)散區(qū)、7柵極氧化物、8字符線(xiàn)、10P型離子擴(kuò)散區(qū)、41半導(dǎo)體硅基底、42墊氧化物層、44光阻層、45場(chǎng)氧化物層、46N型離子擴(kuò)散區(qū)、47柵極氧化物、48字符線(xiàn)、50P型離子擴(kuò)散區(qū)。
第4A至4E圖所示為依照?qǐng)D3中的4-4’方向的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的剖面制造流程。續(xù)以第4A至4E圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施例中的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法。
如圖4A所示，在一半導(dǎo)體P型硅基底上形成一犧牲氧化物層(sacrificial oxide)，如墊氧化物層(pad oxide)42，接著在墊氧化物層42上形成光阻層44，利用微影與蝕刻制造流程，在光阻層44上定義圖案，去除多余的光阻層而形成開(kāi)口對(duì)應(yīng)于位線(xiàn)46延伸方向。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，墊氧化物層42與光阻層44間還可先形成一抗反射層，作為底部抗反射層(Bottom anti-reflective coating，BARC)，用以吸收微影照射光的光強(qiáng)度，降低多重反射與干涉。
接著參見(jiàn)圖4B，以光阻層44為幕罩，進(jìn)行第一型離子植入，以光阻層44所定義的圖案為幕罩，于P型硅基底41上植入N型離子，如植入砷離子(As+)。
接著參見(jiàn)圖4C，仍以光阻圖案為幕罩，進(jìn)行口袋型離子植入(pocketimplant)，植入與第一型離子相反電性的第二型離子于半導(dǎo)體基底41中，如植入P型離子硼(B)，其中，第二型離子的植入垂直深度大于第一型離子。
除了以特定角度進(jìn)行口袋型離子植入外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第二型離子亦可由垂直方向植入基底41中，即入射角為0度角。而第二型離子的植入能量大于第一型離子，使第二型離子的植入深度大于第一型離子。
當(dāng)完成離子植入程序后，則參見(jiàn)圖4D，移除光阻層44與底部抗反射層42。接著移除墊氧化物層42，并進(jìn)行熱氧化制造流程以同時(shí)形成場(chǎng)氧化物層(field oxide)45、柵極氧化物(gate oxide)47、N型離子擴(kuò)散區(qū)46與P型離子擴(kuò)散區(qū)50。由于經(jīng)過(guò)離子植入?yún)^(qū)域的晶格被破壞(amorphorizing)，因此所述區(qū)域氧化速率較高而形成場(chǎng)氧化層45，因此不需預(yù)先生成氮化硅層作為幕罩隔離主動(dòng)區(qū)域。
接著參見(jiàn)圖4E，在半導(dǎo)體硅基底41上形成一柵極導(dǎo)電層48，在柵極導(dǎo)電層48上定義圖案，以形成字符線(xiàn)區(qū)域(word lines)48。其中，此柵極導(dǎo)電層可以為多晶硅層(poly-silicon gate oxide)。
本發(fā)明的特點(diǎn)之一在于利用“墊氧化物層”，或“墊氧化物層/底部抗反射層”的組合，取代現(xiàn)有的“墊氧化物層/氮化硅層”的組合。也因此在完成離子植入后，節(jié)省了移除氮化硅層的步驟。而本發(fā)明的特點(diǎn)之二在于利用單一步驟，同時(shí)生成場(chǎng)氧化層與柵極氧化層，有效簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造流程，不需預(yù)先形成氮化硅層，而直接利用離子植入后的晶格特性改變，在氧化制造流程中，即可同時(shí)形成場(chǎng)氧化層與柵極氧化層，取代以往需先形成場(chǎng)氧化層后，移除作為幕罩的氮化硅層后，才能進(jìn)行柵極氧化層的生成。也因此，有效簡(jiǎn)化了半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的生產(chǎn)流程，有效增進(jìn)生產(chǎn)速率與節(jié)省生產(chǎn)成本。
雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步驟形成一氧化物層于一半導(dǎo)體基底上；于所述氧化物層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對(duì)應(yīng)位線(xiàn)延伸方向的多個(gè)開(kāi)口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導(dǎo)體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導(dǎo)體基底中，所述第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的植入深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述半導(dǎo)體基底上同時(shí)形成一柵氧化層與一場(chǎng)氧化層；以及沉積一柵極導(dǎo)電層于所述半導(dǎo)體基底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，還包括一步驟形成一底部抗反射層于所述氧化物層與所述光阻層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述的氧化物層為二氧化硅的墊氧化物層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為N型離子，所述第二型離子為P型離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為砷離子，而所述第二型離子為硼離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述第二型離子的植入角度為0度角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述的第二型離子的植入為口袋型離子植入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件的制造方法，其特征在于，所述的柵極導(dǎo)電層為復(fù)晶硅層。
9.一種幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步驟依序形成一氧化物層與一底部抗反射層于一半導(dǎo)體基底上；于所述底部抗反射層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對(duì)應(yīng)位線(xiàn)延伸方向的多個(gè)開(kāi)口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導(dǎo)體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導(dǎo)體基底中，所述的第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述半導(dǎo)體基底上同時(shí)形成一柵氧化層與一場(chǎng)氧化層；以及沉積一柵極導(dǎo)電層于所述半導(dǎo)體基底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述氧化物層為二氧化硅的墊氧化物層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為N型離子，所述第二型離子為P型離子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為砷離子，而所述第二型離子為硼離子。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述的第二型離子的植入角度為0度角。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，所述第二型離子的植入角度為口袋型離子植入。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的幕罩式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，具特征在于，所述柵極導(dǎo)電層為復(fù)晶硅層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(幕罩式只讀存儲(chǔ)器)的制造方法，包括下列步驟形成一墊氧化物層與一底部抗反射層于一半導(dǎo)體基底上；于底部抗反射層上形成一光阻層；在光阻層上定義圖案并形成多個(gè)開(kāi)口對(duì)應(yīng)于位線(xiàn)延伸方向；以所述光阻圖案為幕罩，植入砷離子于半導(dǎo)體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入硼離子于所述半導(dǎo)體基底中，且硼離子的植入深度大于砷離子；去除所述光阻、底部抗反射層與墊氧化物層；以熱氧化方式同時(shí)于所述半導(dǎo)體基底上形成一柵氧化層與一場(chǎng)氧化層；以及，沉積一柵極導(dǎo)電層于所述半導(dǎo)體基底上。
文檔編號(hào)H01L21/8239GK1447419SQ0210813
公開(kāi)日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
發(fā)明者張財(cái)福, 朱世鱗, 葉清本 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司