專利名稱：罩幕式只讀存儲器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種罩幕式只讀存儲器(mask read-only memory；MROM)，特別是有關(guān)于一種罩幕式只讀存儲器的布局。
罩幕式只讀存儲器(MROM)是一種最基本的只讀存儲器，其是利用一光罩來決定其記憶單元數(shù)組中的晶體管的連接狀態(tài)或是其啟始電壓，以達(dá)到儲存數(shù)據(jù)的目的。其不需因產(chǎn)品的改變而將其生產(chǎn)制程做大幅的修改，僅需更換程序代碼光罩，因此非常適合大量生產(chǎn)。
如
圖1所示，罩幕式只讀存儲器可分為記憶胞區(qū)10和周邊電路區(qū)11。圖2A是繪示傳統(tǒng)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的排列圖，其等效電路圖如圖2B所示。其記憶胞區(qū)的制造方法，如下所述。
首先，提供P型半導(dǎo)體基底，于基底內(nèi)形成彼此平行排列的埋入式N型摻雜層12，以做為源極/汲極，接著于記憶胞區(qū)形成全面性的抗擊穿(cell anti-punch through)層14，之后于P型半導(dǎo)體基底上形成閘極氧化層和復(fù)晶硅層，再以微影和蝕刻技術(shù)定義復(fù)晶硅層，以形成與埋入式N型摻雜層(即源極/汲極)12垂直的閘極16。之后，于記憶胞區(qū)的閘極16兩側(cè)的基底內(nèi)埋入表面層18。最后以離子布植方式埋入程序代碼(buried code)，而形成程序代碼層20。
圖3A是繪示傳統(tǒng)詳細(xì)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的布局圖及其電流方向，圖中是僅顯示出一閘極36。其中光阻圖案30是用以形成N型摻雜區(qū)31，而埋入式N型摻雜層32則經(jīng)由N型摻雜區(qū)31與接觸窗52電性耦接。因此，在正常的情況下，其電流流向為汲極的接觸窗52、N型摻雜區(qū)31、埋入式N型摻雜層32、閘極層36、埋入式N型摻雜層32、N型摻雜區(qū)31、源極的接觸窗52。若在程序代碼層40以離子布植進(jìn)行埋碼，則將無電流流通，如圖3B所示。
以0.6微米的罩幕式只讀存儲器的技術(shù)為例，光阻圖案30超出操作區(qū)42的延伸量為0.5微米。若使用高曝光產(chǎn)能型光阻來制備光阻圖案30，會導(dǎo)致負(fù)關(guān)鍵尺寸偏差(negative CD bias)，而縮小0.15至0.2微米。機(jī)臺間會導(dǎo)致重疊偏移(overlay shift)約在±0.3微米的范圍。基于以上種種原因以及整個IC制程的側(cè)向擴(kuò)散(lateral diffusion)等因素，會造成N型摻雜區(qū)31與操作區(qū)(operation domain)42產(chǎn)生如圖4所示的漏電流路徑，使得此組件在低電壓(0.8伏特)不正常地動作。
就N型摻雜黃光制程的負(fù)關(guān)鍵尺寸偏差和重疊偏移的問題來看，對0.6微米的MROM而言，若使用具有負(fù)關(guān)鍵尺寸偏差的高曝光產(chǎn)能的光阻，則含產(chǎn)率預(yù)測的晶圓可接受測試(wafer acceptance test；WAT)的重疊接受范圍(overlay window)只有0.23微米；若使用關(guān)鍵尺寸偏差為零的光阻，則其重疊接受范圍至少為0.33微米。因此，N型摻雜層對重疊至操作區(qū)的情況非常敏感。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供另一種布局圖案來改善上述的問題。此外，本發(fā)明提供一種MROM組件的布局圖案，使得在制備過程中，不需考慮N型摻雜層至操作區(qū)的重疊。
因此，本發(fā)明提供一種MROM組件的布局圖案，包括第一埋入式N型摻雜層、第二埋入式N型摻雜層、第一接觸窗、第二接觸窗和閘極。第一埋入式N型摻雜層位于記憶胞區(qū)，且具有第一端和第二端，其第一端延伸至周邊電路區(qū)。第二埋入式N型摻雜層位于記憶胞區(qū)，亦具有第一端和第二端，且其第一端與第一埋入式N型摻雜層的第一端同側(cè)，其第二端與第一埋入式N型摻雜層的第二端同側(cè)，此第二埋入式N型摻雜層的第二端是延伸至周邊電路區(qū)，而第一埋入式N型摻雜層和第二埋入式N型摻雜層彼此互相平行。第一接觸窗位于第一埋入式N型摻雜層的第一端。第二接觸窗位于第二埋入式N型摻雜層的第二端。閘極是垂直于第一和第二埋入式N型摻雜層。
本發(fā)明并提供一種罩幕式只讀存儲器的制造方法，此方法如下所述。于基底表面形成墊氧化層，之后于基底內(nèi)的記憶胞區(qū)及靠近記憶胞區(qū)的周邊電路區(qū)形成彼此平行的埋入式N型摻雜層，其中埋入式N型摻雜層延伸至周邊電路區(qū)的末端是分別對應(yīng)于接觸窗。接著于基底內(nèi)的記憶胞區(qū)的埋入式N型摻雜層下緣形成抗擊穿層。然后剝除墊氧化層，并于基底表面形成閘極氧化層，以及于閘極氧化層上形成彼此平行的閘極，且垂直于埋入式N型摻雜層。繼續(xù)于基底內(nèi)的記憶胞區(qū)形成表面層，最后再以埋入碼方式進(jìn)行填碼。
圖1為罩幕式只讀存儲器的結(jié)構(gòu)；圖2A為傳統(tǒng)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的排列圖；圖2B為圖2A的等效電路圖；圖3A為正常情況下的傳統(tǒng)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的布局圖及其電流方向；圖3B為埋入程序代碼的傳統(tǒng)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的布局圖及其電流方向；圖4為異常情況下的傳統(tǒng)的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)的布局圖及其漏電流產(chǎn)生的路徑；圖5A為本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)無埋入程序代碼的布局圖及其電流方向；圖5B為本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的記憶胞區(qū)有埋入程序代碼的布局圖及其電流方向；圖6至圖12是表示本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的制造方法。
圖號說明10 記憶胞區(qū)11 外圍電路區(qū)12、32、112、208 埋入式N型摻雜層14、212 抗擊穿層16、36、116、216 閘極18、220 表面層20、40、120、234 程序代碼層30 光阻圖案31 N型摻雜區(qū)42、122、242 操作區(qū)
52、132 接觸窗200 基底201 周邊電路區(qū)的N型井區(qū)202 記憶胞區(qū)的P型井區(qū)203 周邊電路區(qū)的P型井區(qū)204 墊氧化層206、210、218、222、228、232 光阻圖案層214 閘極氧化層224 淡摻雜源極/汲極226 間隙壁230 源極/汲極因此，利用本發(fā)明的布局圖所形成的罩幕式只讀存儲器組件，是在預(yù)定的高壓趨動下激活，且不會有漏電流產(chǎn)生。且在整個制備過程中，不需考慮埋入式N型摻雜層至操作區(qū)122的重疊。
圖6至圖12是表示本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的制造方法。請參照圖6，提供基底200，于基底200表面形成一層墊氧化層204后，于周邊電路區(qū)和記憶胞區(qū)的基底200內(nèi)形成P型井區(qū)和N型井區(qū)，其中記憶胞區(qū)的基底200內(nèi)是形成記憶胞區(qū)的P型井區(qū)202。接著于墊氧化層204上形成一層光阻圖案層206，此光阻圖案層206是暴露出內(nèi)存的源極/汲極的預(yù)定區(qū)域。之后，以此光阻圖案層206為罩幕，進(jìn)行離子布植，以于基底200中形成彼此平行排列的埋入式N型摻雜層208，所使用的摻質(zhì)為磷或砷，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。所形成的埋入式N型摻雜層208是延伸至周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203，而預(yù)定形成的接觸窗則位于此埋入式N型摻雜層208的末端。而延伸至周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203的埋入式N型摻雜層208末端亦為NMOS的源極/汲極。
與傳統(tǒng)的布局相較，本發(fā)明的埋入式N型摻雜層208是自記憶胞區(qū)延伸至周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203，而傳統(tǒng)的埋入式N型摻雜層(如圖2A的標(biāo)號12，以及第3圖和圖4的標(biāo)號32)是僅配置于記憶胞區(qū)。
接著請參照圖7，剝除上述的光阻圖案層206后，繼續(xù)于墊氧化層204上形成另一層光阻圖案層210，此光阻圖案層210是暴露出記憶胞區(qū)。之后，以此光阻圖案層210為罩幕，進(jìn)行離子布植，以于基底200中埋入式N型摻雜層208下緣形成全面性的抗擊穿層212，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。
之后，于周邊電路區(qū)和記憶胞區(qū)形成閘極氧化層和閘極，如圖8所示，剝除上述的光阻圖案層210后，去除墊氧化層204，并于基底200表面另形成一層閘極氧化層214，并于閘極氧化層214上形成閘極216，閘極216之間彼此互相平行，且與埋入式N型摻雜層208成垂直排列。閘極氧化層214的形成方法為熱氧化法，所形成的閘極氧化層214于埋入式N型摻雜層208表面是呈較其它區(qū)域為厚的狀況，其原因在于此區(qū)域硅原子排列遭受過離子布植處理，故氧化速度較高，使得此區(qū)域的閘極氧化層214較厚。
接著請同時參照圖9A和圖9B，于基底200上形成光阻圖案層218，其暴露出記憶胞區(qū)。之后以此光阻圖案層218為罩幕，進(jìn)行離子布植，以于記憶胞區(qū)的埋入式N型摻雜層208之間以與閘極216之間形成表面層220，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。此表面層220是用以避免相鄰的位線(即埋入式N型摻雜層208)間的表面漏電流。
經(jīng)過上述的制程處理后，記憶胞區(qū)的組件大致已形成，之后對周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203的部分進(jìn)行源極/汲極的制程，如圖10和圖11所示，以形成NMOS。
請參照圖10，于基底200上形成一層光阻圖案層222，其大致暴露出周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203，然而并不包括靠近記憶胞區(qū)的區(qū)域，因為此區(qū)域的源極/汲極已于制造埋入式N型摻雜層208時即包含于內(nèi)。之后，以此光阻圖案層222為罩幕，進(jìn)行離子布植，以于閘極216兩側(cè)的P型井區(qū)203內(nèi)形成N型的淡摻雜源極/汲極224，所使用的摻質(zhì)為磷或砷，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。
請參照圖11，剝除光阻圖案層222后，于閘極216兩側(cè)形成間隙壁226。接著于基底200上形成一層光阻圖案層228，此光阻圖案層228的圖案是與前一步驟所使用的光阻圖案層222的圖案相同，其大致暴露出周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203，且不包括靠近記憶胞區(qū)的區(qū)域，因為此區(qū)域的源極/汲極已于制造埋入式N型摻雜層208時即包含于內(nèi)。之后，以此光阻圖案層228為罩幕，進(jìn)行離子布植，以于已形成間隙壁226的閘極216兩側(cè)的P型井區(qū)203內(nèi)形成N型的摻雜區(qū)，其與之前所形成N型的淡摻雜源極/汲極224共同構(gòu)成源極/汲極230，所使用的摻質(zhì)為磷或砷，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。
與傳統(tǒng)的布局及制造方法相較，本發(fā)明的埋入式N型摻雜層208包含了靠近記憶胞區(qū)附近的周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203處的源極/汲極，因此在進(jìn)行上述的周邊電路區(qū)的P型井區(qū)203的N型摻雜源極/汲極制程時，即使光阻圖案層222和228發(fā)生關(guān)鍵尺寸偏差和重疊偏移等問題，亦不會影響到操作區(qū)242的正常操作。
最后以埋入碼方式進(jìn)行填碼，如圖12所示，于基底200上形成光阻圖案層232，此光阻圖案層232暴露出記憶胞區(qū)欲形成短路的MOS的區(qū)域，利用離子布植制程形成程序代碼層234，所使用的摻質(zhì)為磷或砷，因為摻質(zhì)的劑量與能量則為習(xí)用，因非關(guān)本發(fā)明的重點(diǎn)，于此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種罩幕式只讀存儲器，可分為一記憶胞區(qū)和一周邊電路區(qū)，至少包括一第一埋入式N型摻雜層，位于該記憶胞區(qū)，且具有一第一端和一第二端，該第一埋入式N型摻雜層的該第一端延伸至該周邊電路區(qū)；一第二埋入式N型摻雜層，位于該記憶胞區(qū)，且具有與該第一埋入式N型摻雜層的該第一端同一側(cè)的一第一端，以及具有與該第一埋入式N型摻雜層的該第二端同一側(cè)的一第二端，該第二埋入式N型摻雜層的該第二端延伸至該周邊電路區(qū)，其中該第一埋入式N型摻雜層和該第二埋入式N型摻雜層互相平行；一第一接觸窗，位于該第一埋入式N型摻雜層的該第一端；一第二接觸窗，位于該第二埋入式N型摻雜層的該第二端；以及一閘極，與該第一和該第二埋入式N型摻雜層垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩幕式只讀存儲器，其特征在于該第一埋入式N型摻雜層的該第一端延伸至該周邊電路區(qū)的一P型井區(qū)，且該第二埋入式N型摻雜層的該第二端延伸至該周邊電路區(qū)的該P(yáng)型井區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩幕式只讀存儲器，其特征在于更包括一抗擊穿層，位于該記憶胞區(qū)的該第一和該第二埋入式N型摻雜層的下緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的罩幕式只讀存儲器，其特征在于該抗擊穿層為P型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罩幕式只讀存儲器，其特征在于更包括一表面層，位于該記憶胞區(qū)的該第一和該第二埋入式N型摻雜層之間，以及該閘極兩側(cè)。
6.一種罩幕式只讀存儲器的制造方法，該罩幕式只讀存儲器可分為一記憶胞區(qū)和一周邊電路區(qū)，該方法至少包括提供一基底；于該基底表面形成一墊氧化層；于該基底內(nèi)的該記憶胞區(qū)及靠近該記憶胞區(qū)的該周邊電路區(qū)形成復(fù)數(shù)個彼此平行的埋入式N型摻雜層，其中該埋入式N型摻雜層延伸至該周邊電路區(qū)的末端是分別對應(yīng)于復(fù)數(shù)個接觸窗；于該基底內(nèi)的該記憶胞區(qū)的該埋入式N型摻雜層下緣形成一抗擊穿層；剝除該墊氧化層；于該基底表面形成一閘極氧化層；于該閘極氧化層上形成復(fù)數(shù)個彼此平行的閘極，且垂直于該埋入式N型摻雜層；于該基底內(nèi)的該記憶胞區(qū)形成一表面層；以及以離子布植的方式埋入程序代碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的罩幕式只讀存儲器的制造方法，其特征在于該埋入式N型摻雜層的末端是延伸至該周邊電路區(qū)的一P型井區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的罩幕式只讀存儲器的制造方法，其特征在于每一埋入式N型摻雜層延伸至該周邊電路區(qū)的末端是對應(yīng)于該周邊電路區(qū)的一NMOS的一源極/汲極。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的罩幕式只讀存儲器的制造方法，其特征在于該埋入式N型摻雜層延伸至該周邊電路區(qū)的末端是為該周邊電路區(qū)的復(fù)數(shù)個源極/汲極的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的罩幕式只讀存儲器的制造方法，其特征在于在進(jìn)行填碼之前，更包括于該基底內(nèi)的該周邊電路區(qū)形成另一部分的源極/汲極。
全文摘要
本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器包括彼此互相平行的第一埋入式N型摻雜層和第二埋入式N型摻雜層、分別與其相對應(yīng)的第一接觸窗和第二接觸窗、以及與其垂直的閘極；其中第一埋入式N型摻雜層的第一端延伸至周邊電路區(qū)，且第一接觸窗配置于此；第二埋入式N型摻雜層的第二端亦延伸至周邊電路區(qū)，且第二接觸窗配置于此；第一埋入式N型摻雜層的第一端與第二埋入式N型摻雜層的第一端同側(cè)，且第一埋入式N型摻雜層的第二端與第二埋入式N型摻雜層的第二端同側(cè)。
文檔編號H01L21/8246GK1459865SQ02119729
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者許榮顯, 曾健庭, 周宏昕, 陳世雄 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司