專利名稱：氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，特別是涉及一種沒(méi)有埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物的不連續(xù)式氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法。


圖1A為傳統(tǒng)氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的剖面圖。圖1A中的襯底10已被植入源極12及漏極14，在襯底10上方還形成有ONO結(jié)構(gòu)，包括底部氧化物層18、頂部氧化物層16和夾在頂部氧化物層16與底部氧化物層18之間的氮化硅層17。然后，在ONO結(jié)構(gòu)之間形成多個(gè)埋入式擴(kuò)散區(qū)(BD)氧化物20，以隔離ONO結(jié)構(gòu)并形成溝道22。在氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)中，每一存儲(chǔ)單元具有雙位元，如圖1A所示。較大區(qū)域(虛線大園圈出的較大范圍)是氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元30，較小的兩個(gè)區(qū)域(虛線小園圈出的較小范圍)是第一位元32及第二位元34。
一般而言，氮化物只讀存儲(chǔ)器元件可分為陣列區(qū)和周邊區(qū)。而傳統(tǒng)的制造方法是先進(jìn)行陣列區(qū)的制作，再進(jìn)行周邊區(qū)的制作。首先，先將ONO層形成于整個(gè)陣列區(qū)，再根據(jù)既定圖案進(jìn)行蝕刻，圖案轉(zhuǎn)移完成后，植入源極/漏極，并形成埋入式漏極。接著進(jìn)行周邊區(qū)的制作，在周邊區(qū)植入離子并構(gòu)成離子阱。然后，去除周邊區(qū)的ONO層，在埋入式漏極的上方形成氧化物，此氧化物即稱為埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物。周邊區(qū)完成氧化后，淀積一層多晶硅以覆蓋住陣列區(qū)的ONO層和埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物。
然而，上述此種傳統(tǒng)制造方法有許多缺點(diǎn)。如圖1B所示，具有多層氧化層的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元有可能存在埋入式擴(kuò)散區(qū)擴(kuò)散的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的制作過(guò)程中，植入磷或砷離子以構(gòu)成源極12和漏極14，并且兩者最初保持距離d。然而，再淀積第二層氧化層于第一層氧化層的上方后，因源極12和漏極14存在擴(kuò)散，而使兩者之間的距離縮短至d′(如虛線12′和14′所示)。同理，再淀積第三層氧化層于第二層氧化層的上方，源極12和漏極14會(huì)再擴(kuò)散，而使兩者之間的距離進(jìn)一步縮短至d″(如虛線12″和14″所示)。由此可知，埋入式擴(kuò)散區(qū)的擴(kuò)散會(huì)使溝道長(zhǎng)度縮短。另外，在淀積多層氧化層之后，ONO層36的一端(靠近側(cè)壁處)很容易發(fā)生水平方向的擴(kuò)散，而形成向上翹起的外觀，如圖1C所示。在此情況下，若最后在ONO層36上方覆蓋多晶硅層24，則氮化硅層(位于ONO層36中間)很有可能會(huì)與多晶硅層接觸，而使氮化物只讀存儲(chǔ)器元件的運(yùn)作可靠性差。并且，對(duì)于需要淀積多層氧化物的氮化物只讀存儲(chǔ)器元件而言，上層氧化層會(huì)因?yàn)橐辉偾逑炊儽?，從而使其品質(zhì)變差。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元包含有陣列區(qū)和周邊區(qū)。首先，提供襯底，并在襯底上形成一層氧化層；接著，在氧化層的上方形成周邊區(qū)的多晶硅層；然后形成圖案化的周邊多晶硅；接著，在陣列區(qū)和周邊區(qū)的襯底上方形成ONO層；然后，在ONO層的上方形成陣列區(qū)的多晶硅層；再形成圖案化的陣列堆迭柵極結(jié)構(gòu)。
以下參照附圖列舉優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明將使上述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚。
圖1B為傳統(tǒng)的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的埋入式擴(kuò)散區(qū)擴(kuò)散的示意圖；圖1C為傳統(tǒng)的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的ONO層水平擴(kuò)張的示意圖；圖2A～圖2F表示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造過(guò)程；及圖3為依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的剖面圖。
參照?qǐng)D2A～圖2F，表示依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造過(guò)程。其中，圖2A～圖2F由斷裂線分成兩半部，一半代表陣列區(qū)，另一半代表周邊區(qū)。
首先，如圖2A所示，在周邊區(qū)和陣列區(qū)的氧化層202上形成多晶硅層204。應(yīng)注意的是，在氧化層202之前所形成的元件，例如襯底、源極/漏極等，均未示于圖中。而且，離子阱已在之前建構(gòu)完畢，并非本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)。另外，埋入式漏極制作過(guò)程是在淀積多晶硅層204于周邊區(qū)的步驟之前進(jìn)行。換句話說(shuō)，最好在淀積氧化層202后，馬上植入源極/漏極。
接著，如圖2B所示，蝕刻周邊區(qū)的多晶硅層204，以形成圖案化的周邊多晶硅204a。并且，去除陣列區(qū)的多晶硅層204和氧化層202。其中，周邊區(qū)的多晶硅層204是以淀積方式或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。其中，形成圖案化的周邊多晶硅204a的詳細(xì)步驟還包括在周邊區(qū)的多晶硅層204上形成圖案化的光阻層；再按照?qǐng)D案化的光阻層蝕刻周邊區(qū)的多晶硅層204；最后，移除圖案化的光阻層。
然后，在氧化層202上方形成ONO層206，如圖2C所示。ONO層206包括底部氧化層208、氮化硅層210及頂部氧化層212。其中，在氧化層202上方形成底部氧化層208時(shí)，也覆蓋住圖案化的周邊多晶硅204a，因此，底部氧化層208，如同再氧化的作用，可保護(hù)圖案化的周邊多晶硅204a。位于底部氧化層208上方的氮化硅層210，可經(jīng)由低壓化學(xué)氣相淀積的方法形成。另外，可經(jīng)由氧化氮化硅、或由高溫淀積、或兩者結(jié)合的方式在氮化硅層210上方形成頂部氧化層212。
接著，在ONO層206的上方淀積一層多晶硅，以形成陣列區(qū)的多晶硅層214，如圖2D所示。其中，該陣列區(qū)的多晶硅層214含有摻雜物，例如磷，且陣列區(qū)的多晶硅層214是以淀積方式或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。再在陣列區(qū)的多晶硅層214上方(未示于圖中)覆蓋一層硅化金屬層，例如硅化鎢(WSix)、硅化鈦(TiSix)、硅化鎳(NiSix)或硅化鈷(CoSix)。特別注意的是，在圖2D～圖2F中，為使說(shuō)明更清楚，僅簡(jiǎn)單地繪示單一層以代表ONO層206。
然后，蝕刻陣列區(qū)的多晶硅層214，以形成圖案化的陣列多晶硅214a，并去除周邊區(qū)的多晶硅層214，如圖2E所示。其中，蝕刻過(guò)程可以被精確控制，而可停在頂部氧化層、氮化硅層、或底部氧化層的上方，視制作需求而定。圖2E中，假設(shè)周邊區(qū)的ONO層206被移除。其中，形成圖案化的陣列多晶硅214a的詳細(xì)步驟還包括在陣列區(qū)的多晶硅層214上形成圖案化的光阻層；再按照?qǐng)D案化的光阻層蝕刻陣列區(qū)的多晶硅層214；最后，移除圖案化的光阻層。
接著，對(duì)圖案化的陣列多晶硅214a進(jìn)行再氧化，而在圖案化的陣列多晶硅214a的外圍產(chǎn)生一層再氧化層216，如圖2F所示。在此步驟，圖案化的陣列多晶硅214a形成時(shí)所造成的小暇疵，可借由再氧化或淀積一層氧化層于其上，而加以修復(fù)。
圖3為依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的剖面圖。首先，襯底300上先形成ONO層302，接著再淀積多晶硅層304；然后，提供一光罩，以蝕刻ONO層302和多晶硅層304，而構(gòu)成堆迭柵極結(jié)構(gòu)；在形成堆迭柵極之后，植入源極12及漏極314；然后進(jìn)行清洗步驟。接著在襯底上方形成氧化層306；再在氧化層306上方淀積多晶硅層316。本發(fā)明的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元不像傳統(tǒng)的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元那樣具有埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物。利用淀積方式或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程在襯底上形成一層氧化薄膜，使氧化物可填滿原先埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物的位置。
根據(jù)以上所述，與傳統(tǒng)制法相比，本發(fā)明的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的頂部氧化層具有較佳的品質(zhì)。并且，由于源極/漏極是在淀積氧化層之后馬上植入，可避免發(fā)生傳統(tǒng)制作過(guò)程中埋入式漏極擴(kuò)散(圖1B)的問(wèn)題，從而能精確地控制溝道的長(zhǎng)度。
再者，與傳統(tǒng)的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元(圖1A)相比，按照本發(fā)明制造的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元雖然仍是不連續(xù)式的，且一個(gè)存儲(chǔ)單元包含兩個(gè)位元，然而，本發(fā)明的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元并沒(méi)有如同傳統(tǒng)氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元所具有的埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物，而是通過(guò)快速高溫處理的熱氧化過(guò)程將氧化薄膜形成于氮化硅層上的方式，用氧化物填滿原先埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物的位置。由于傳統(tǒng)上需以爐管制作過(guò)程形成埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物，本發(fā)明的方法就省略了形成埋入式擴(kuò)散區(qū)氧化物的步驟，從而使元件受熱程度減少。因此，ONO層不會(huì)因過(guò)熱膨脹而形成鳥嘴結(jié)構(gòu)(圖1C)，而解決了傳統(tǒng)制作過(guò)程中氮化硅層與多晶硅層接觸的問(wèn)題。
綜上所述，雖然以優(yōu)選實(shí)施例的方式詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但并非用以限定本發(fā)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作出各種的更動(dòng)與改型，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以后附的權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其中該氮化物只讀存儲(chǔ)器元件包括陣列區(qū)及周邊區(qū)，該制造方法包括以下步驟提供襯底，并在其上形成一層氧化層；在該氧化層的上方形成周邊區(qū)的多晶硅層；形成圖案化的周邊多晶硅；在該陣列區(qū)和該周邊區(qū)的襯底上方形成ONO層；在該ONO層的上方形成陣列區(qū)的多晶硅層；以及形成圖案化的陣列多晶硅。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述周邊區(qū)的多晶硅層是以淀積方式或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述形成該圖案化的周邊多晶硅的步驟包括以下步驟在該周邊區(qū)的多晶硅層上形成圖案化的光阻層；按照該圖案化的光阻層蝕刻該周邊區(qū)的多晶硅層；及移除該圖案化的光阻層。
4.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述ONO層包括頂部氧化層、氮化硅層及底部氧化層。
5.如權(quán)利要求4所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述位于該底部氧化層上方的該氮化硅層是以低壓化學(xué)氣相淀積的方式形成。
6.如權(quán)利要求4所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述位于該氮化硅層上方的該頂部氧化層是以氧化氮化硅、或高溫淀積、或兩者結(jié)合的方式形成。
7.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述陣列區(qū)的多晶硅層是以淀積方式，或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。
8.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述陣列區(qū)的多晶硅層摻雜有磷。
9.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述形成該陣列區(qū)的多晶硅層之后，再在其上方覆蓋一層硅化金屬層。
10.如權(quán)利要求9所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述硅化金屬選自硅化鎢(WSix)、硅化鈦(TiSix)、硅化鎳(NiSix)及硅化鈷(CoSix)所組成的組。
11.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述圖案化的陣列多晶硅進(jìn)一步被再氧化。
12.如權(quán)利要求1所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述形成該圖案化陣列多晶硅的步驟包括以下步驟在該陣列區(qū)的多晶硅層上形成圖案化的光阻層；按照該圖案化的光阻層蝕刻該陣列區(qū)的多晶硅層；及移除該圖案化的光阻層。
13.一種氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其中該氮化物只讀存儲(chǔ)器元件包括陣列區(qū)及周邊區(qū)，并提供襯底，該襯底上至少形成氧化層，且在形成該氧化層之前植入源極/漏極，該制造方法包括以下步驟在該氧化層的上方形成周邊區(qū)的多晶硅層；蝕刻該周邊區(qū)的多晶硅層以形成圖案化的周邊多晶硅；在該陣列區(qū)和該周邊區(qū)的該襯底上方形成ONO層；在該ONO層的上方形成陣列區(qū)的多晶硅層；及蝕刻該陣列區(qū)的多晶硅層以形成圖案化的陣列多晶硅。
14.如權(quán)利要求13所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述周邊區(qū)的多晶硅層是以淀積方式或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。
15.如權(quán)利要求13所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述ONO層包括頂部氧化層、氮化硅層及底部氧化層。
16.如權(quán)利要求15所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述位于該底部氧化層上方的該氮化硅層以低壓化學(xué)氣相淀積的方式形成。
17.如權(quán)利要求15所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述位于該氮化硅層上方的該頂部氧化層是以氧化氮化硅、或高溫淀積、或兩者結(jié)合的方式形成。
18.如權(quán)利要求13所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述陣列區(qū)的多晶硅層是以淀積方式，或快速高溫處理的熱氧化過(guò)程而形成。
19.如權(quán)利要求13所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述陣列區(qū)的多晶硅層摻雜有磷。
20.如權(quán)利要求13所述的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述形成該陣列區(qū)的多晶硅層之后，再在其上方覆蓋一層硅化金屬層。
全文摘要
一種氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法，其中，氮化物只讀存儲(chǔ)器元件包含陣列區(qū)和周邊區(qū)。首先，提供襯底，并在襯底上形成氧化層；接著，在氧化層的上方形成周邊區(qū)的多晶硅層；然后，形成圖案化的周邊多晶硅；接下來(lái)，在陣列區(qū)和周邊區(qū)的襯底上方形成ONO層；隨后在ONO層的上方形成陣列區(qū)的多晶硅層；再形成圖案化的陣列多晶硅。本發(fā)明的氮化物只讀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造方法可解決頂部氧化層的氧化物損失的問(wèn)題，避免氮化硅層與多晶硅層接觸，并減少埋入式漏極擴(kuò)散。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1476081SQ0212789
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者張國(guó)華, 賴二琨 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司