專利名稱：只讀存儲(chǔ)器陣列及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種只讀存儲(chǔ)器(ROM)陣列以及制造該陣列之方法，可以使用在單一半導(dǎo)體圓片上與微處理器形成微控制器，或作為獨(dú)立的存儲(chǔ)器裝置，亦能當(dāng)作任何需要只讀存儲(chǔ)器之電子圓片的一部分。
當(dāng)使用只讀存儲(chǔ)器的電子裝置和器具變成越來(lái)越復(fù)雜，以及為了使其有“使用者親和性”，它們需要更大量的存儲(chǔ)空間，以儲(chǔ)存執(zhí)行程序所必需的軟件，因此，不是會(huì)增加某些特殊圓片上之只讀存儲(chǔ)器數(shù)目，使得圓片的成本提高，尺寸加大而造成利潤(rùn)降低，就是在裝置本身需提供附加的存儲(chǔ)器圓片。
因此，我們需要一種存儲(chǔ)器陣列，其結(jié)構(gòu)可使由各個(gè)金屬氧化物(MOS)晶體管所組成之存儲(chǔ)器單元在陣列上的排列盡可能地緊密，以便在半導(dǎo)體圓片的有限區(qū)域內(nèi)增加數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量。
目前已提出許多嘗試增加只讀存儲(chǔ)器單元密度的解決方案。在1985年5月30日出版之第EP 0109853號(hào)歐洲專利申請(qǐng)中，描述了在有許多連續(xù)擴(kuò)散線(位線)而這些擴(kuò)散線交互被當(dāng)作若干金屬氧化物晶體管源極和漏極區(qū)域之半導(dǎo)體襯底上所形成的金屬氧化物晶體管陣列。在擴(kuò)散線上方形成與擴(kuò)散線絕緣且垂直交叉之多個(gè)傳導(dǎo)字線；每個(gè)傳導(dǎo)字線被用做金屬氧化物晶體管的柵極。因而在存儲(chǔ)器陣列中之每一個(gè)晶體管均形成于具有二個(gè)連續(xù)擴(kuò)散線和單一字線之區(qū)域中而與為每一擴(kuò)散線所形成之位線有單一接點(diǎn)。
為了要減少擴(kuò)散線和傳導(dǎo)(多晶硅)線之間的電容，在擴(kuò)散線上產(chǎn)生一氧化場(chǎng)薄層以隔離擴(kuò)散線和多晶硅線。此外，在相鄰擴(kuò)散線和相鄰多晶硅線之間，一般需要一厚的氧化場(chǎng)層以隔離一存儲(chǔ)器單元與其相鄰的單元，使他們之間的電耦合減到最少。
經(jīng)由程序設(shè)計(jì)，使存儲(chǔ)器陣列中的某些晶體管之閾值電壓增加，所以當(dāng)電壓加在晶體管的柵極時(shí)，有較低閾值電壓的晶體管將會(huì)接通，使其漏極與源極區(qū)域之間導(dǎo)電，顯示出邏輯“1”，但有較高閾值電壓的晶體管將不導(dǎo)電而顯示出邏輯“0”。藉由在形成某一選定晶體管源極與漏極區(qū)域之?dāng)U散線之間的硅區(qū)域植入，及在形成已被植入之選定晶體管柵極區(qū)域之多晶硅線下方植入例如硼離子的雜質(zhì)，而產(chǎn)生所需的閾值電壓。
在1995年9月12日出版之第5,449,633號(hào)美國(guó)專利中，揭露一種可以在P型硅的硅襯底上交互產(chǎn)生金屬虛擬接地(AMG)之只讀存儲(chǔ)器陣列。此陣列包括許多行與許多列所組成的只讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元。金屬虛擬接地只讀存儲(chǔ)器陣列包括許多形成在硅襯底內(nèi)平行且隔開(kāi)之埋入N+型位線。交互且埋入的N+型位線，在陣列的某一片段中之兩個(gè)接觸區(qū)域由金屬導(dǎo)線連接，而界定在只讀存儲(chǔ)器單元矩陣中接觸的漏極位線。在相鄰接觸漏極位線間之每一埋入N+型位線并不接觸，而每一不接觸的位線被分成足夠長(zhǎng)度的片段，而為預(yù)定數(shù)目的只讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元，例如32或64單元，形成分段源極位線，藉此界定在只讀存儲(chǔ)器片段中數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元的一個(gè)行。也就是說(shuō)，第一行只讀記憶體資料儲(chǔ)存格連接于分段源極位線與相鄰最近漏極位線間。而第二行只讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元連接于分段源極位線與相鄰次近的接觸漏極位線間。每個(gè)只讀存儲(chǔ)器片段均由32或64單元所組成，每個(gè)片段與其相鄰片段之間被氧化場(chǎng)區(qū)域所隔離，而由一條片段選擇線來(lái)選擇某一特別只讀存儲(chǔ)器片段將被讀取。在多晶硅傳導(dǎo)線形成于N+型位線上方之前，只讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元用以上所述之方式植入硼離子。
因此，在上述兩種情形中，為了制造只讀存儲(chǔ)器段，需要大量氧化場(chǎng)來(lái)隔離。而此種氧化場(chǎng)隔離區(qū)則為不愿有者，因?yàn)樯裳趸瘓?chǎng)層時(shí)會(huì)使氧化場(chǎng)侵蝕到作用區(qū)而使作用區(qū)變小。為了避免這種情況，作用區(qū)之間必須間距最小，從而限制其密度。
上述第一個(gè)陣列中，因每一位線須連接一導(dǎo)電金屬接觸線，因此在圓片上一定要有相當(dāng)高密度的金屬線。而增高單元之密度將會(huì)增加金屬線的密度，如此在制造上很困難，因?yàn)樗璧恼诒魏臀g刻步驟將需要產(chǎn)生非常細(xì)致的線。
再者，在上述第二個(gè)陣列中，單元之程序設(shè)計(jì)步驟早在制造時(shí)即開(kāi)始，因此，針對(duì)所需之每個(gè)不同程序設(shè)計(jì)，在知道程序后仍然需要大量的制造過(guò)程，因而在知道程序后生產(chǎn)成品所需之時(shí)間仍相當(dāng)長(zhǎng)。
因此，為了生產(chǎn)較高密度的只讀存儲(chǔ)器陣列，最好減少讀取數(shù)據(jù)單元所需金屬接觸線之?dāng)?shù)目及所需氧化場(chǎng)的數(shù)量。
本發(fā)明旨在提供一種只讀存儲(chǔ)器陣列以克服或減少上述先前技術(shù)中之問(wèn)題。
首先，本發(fā)明提供一種形成在硅襯底上之只讀存儲(chǔ)器陣列，制作在襯底上由一個(gè)或數(shù)個(gè)絕緣區(qū)所包圍的單一作用區(qū)內(nèi)，該陣列由一個(gè)或數(shù)個(gè)只讀存儲(chǔ)器庫(kù)所組成，每一只讀存儲(chǔ)器庫(kù)包含多條在硅襯底上相互平行的第一導(dǎo)電型位線，以及許多排列在位線上面且與其垂直之相互平行導(dǎo)電層字線，其中，二相鄰位線的鄰近部分形成一個(gè)數(shù)據(jù)單元晶體管的源極與漏極部分，而在伸于兩相鄰位線之間的字線形成數(shù)據(jù)單元晶體管的柵極；該只讀存儲(chǔ)器陣列更包含與第一導(dǎo)電型相反的第二導(dǎo)電型絕緣區(qū)域，藉植入雜質(zhì)而形成在相鄰數(shù)據(jù)單元晶體管之間；藉由植入技術(shù)，可將選定的數(shù)據(jù)單元晶體管以程序規(guī)劃為通道區(qū)域，該通道區(qū)域位于在被選定的數(shù)據(jù)單元晶體管字線下方的相鄰位線之間。
第一導(dǎo)電型最好是屬于N+型，而第二導(dǎo)電型最好是屬于P+型。
在一實(shí)例中，這些為數(shù)眾多的位線包括第一組及第二組位線，第一組與第二組位線交互置放，而該陣列更包含至少一列接點(diǎn)，第一組的每一位線直接或間接分別耦合到一接點(diǎn)，而第二組的位線可選擇性地耦合到相鄰兩個(gè)接點(diǎn)，這兩個(gè)接點(diǎn)也是第一組相鄰位線所耦合者，第一及第二選擇線延伸在該列位線之上，而平行于字線，以便把將被讀入經(jīng)由一位線從一接點(diǎn)所選定位于兩相鄰接點(diǎn)間一條路徑內(nèi)之晶體管單元及一相鄰位線選擇性地耦合至該相鄰接點(diǎn)。
本發(fā)明之第二方面是提供包含許多對(duì)位線及許多接點(diǎn)的只讀存儲(chǔ)器陣列，各對(duì)之第一位線分別耦合至個(gè)別接點(diǎn)，而各對(duì)之第二位線藉由一條第一選擇線選擇性地耦合到前述相同的個(gè)別接點(diǎn)；一字線大體上垂直于該許多對(duì)位線上面，在一對(duì)位線之間及二相鄰位線對(duì)之間形成晶體管單元；第二選擇線選擇性地耦合相鄰對(duì)的相鄰位線，其中，在一特定對(duì)之第一及第二位線間之晶體管單元可被第一選擇線讀取，該第一選擇線被控制使得該特定對(duì)之第二位線并不耦合至個(gè)別接點(diǎn)而第二選擇線則被控制使得該特定對(duì)之第二位線耦合至相鄰對(duì)之第一位線，以及其中，在第一對(duì)的第二位線及一相鄰對(duì)的第一位線間之晶體管單元，可被第一選擇線讀取，第一選擇線被控制能使第一對(duì)的第二位線分別耦合到相關(guān)接點(diǎn)，而第二選擇線被控制使得第一對(duì)的第二位線并不經(jīng)由第二選擇線耦合到相鄰對(duì)的第一位線。
本發(fā)明之第三方面是提供一種只讀存儲(chǔ)器陣列至少有一列位線，該列位線包含第一組與第二組位線，第一組及第二組位線交互置放，并至少有一列接點(diǎn)，第一組的各位線直接或間接地分別耦合到一接點(diǎn)，而第二組的各位線可選擇性地耦合到二相鄰接點(diǎn)，此等接點(diǎn)即第一組相鄰位線所耦合者；一字線垂直于該列位線之上，并且在二相鄰位線之間形成晶體管單元；第一選擇線與第二選擇線亦延伸在該列位線之上，且平行于字線，以便把將被讀入經(jīng)由一位線從一接點(diǎn)所選定位于兩相鄰接點(diǎn)間一條路徑內(nèi)之晶體管單元及一相鄰位線耦合至該相鄰接點(diǎn)。
根據(jù)一項(xiàng)實(shí)例，第一組位線直接連接到各接點(diǎn)，而第二組位線藉著延伸于第二組位線與該列接點(diǎn)上方之第一選擇線所形成之選定晶體管，選擇性地耦合到接點(diǎn)，第二組的每一位線經(jīng)由選定的晶體管，亦被選擇性地耦合到一相鄰接點(diǎn)，該選定的晶體管，藉由第二選擇線延伸部分，由延伸在第二組位線與一相鄰第一組位線上方之第二選擇線形成于該二線之間。
根據(jù)另一實(shí)例，第一組的位線，藉著延伸于第一組位線及第一列接點(diǎn)上方之第一選擇線所形成之選擇晶體管，選擇性地耦合到第一列接點(diǎn)，而第二組位線藉著延伸于第二組位線及該列接點(diǎn)上方之第一選擇線所形成之選擇晶體管，選擇性地耦合到第一列接點(diǎn)，此陣列更包含第二列接點(diǎn)，第一與第二列之對(duì)應(yīng)接點(diǎn)系電連接而其中第一組位線藉著延伸于第一組位線及第二列接點(diǎn)上方之第二選擇線所形成之選擇晶體管選擇性地耦合到其相對(duì)應(yīng)之第二列接點(diǎn)，而第二組位線藉著延伸于第二組位線及第二列接點(diǎn)上方之第二選擇線所形成之選擇晶體管選擇性地耦合至與對(duì)應(yīng)接點(diǎn)相鄰之第二列接點(diǎn)。
本發(fā)明的第四方面是提供一種在硅襯底上制造只讀存儲(chǔ)器陣列之方法，該方法包含下列步驟提供一個(gè)硅襯底，并且在其中產(chǎn)生至少一個(gè)作用區(qū)，該作用區(qū)與襯底上之其他作用區(qū)相隔離；在襯底內(nèi)的作用區(qū)上形成一光刻膠掩模以界定位線之范圍并經(jīng)由屏蔽植入相當(dāng)高濃度的雜質(zhì)而于襯底內(nèi)形成許多相互平行的第一導(dǎo)電型位線；在位線上方形成垂直于該等位線的多個(gè)平行字線，其方法為生成一層氧化物，并在這層氧化物上淀積一層多晶硅，再將這層多晶硅摻雜到所需的導(dǎo)電性，然后蝕刻這層多晶硅使成為字線在位線和字線之間形成隔離區(qū)，其方法為植入較低能量的雜質(zhì)，使其無(wú)法通過(guò)形成字線之多晶硅所及較低之濃度使其不會(huì)影響形成位線之較高濃度雜質(zhì)；將只讀存儲(chǔ)器陣列中選定的晶體管程序化，其方法為形成一光刻膠掩模而界定該晶體管的字線區(qū)域，通過(guò)該界定區(qū)內(nèi)的多元晶硅植入雜質(zhì)而使選定晶體管產(chǎn)生與未被選定晶體管通道區(qū)傳導(dǎo)性不同之預(yù)定傳體性之通道區(qū)；及在陣列上形成接點(diǎn)及一鈍化區(qū)。
在一較佳實(shí)例中，形成字線的步驟為，首先在氧化物上淀積第一層多晶硅，然后在含有只讀存儲(chǔ)器陣列之作用區(qū)以外的硅襯底上制造其他所需的電子電路，再于摻雜所需的傳導(dǎo)性之前，淀積第二層多晶硅于第一層多晶硅之上。
在選定晶體管程序化步驟之前，最好進(jìn)行在襯底上制造其他所需模塊之步驟。
在一實(shí)例中，對(duì)選擇晶體管程序化的步驟包括摻雜不需要的晶體管，以形成陣列中的隔離區(qū)。
藉由舉例及下列附圖將對(duì)本發(fā)明一實(shí)例加以說(shuō)明

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)器陣列一較佳實(shí)例之配置圖；圖2-10為沿一字線及一位線之截面圖，顯示本發(fā)明較佳實(shí)例存儲(chǔ)器陣列之制作步驟；以及圖11為類似圖1之本發(fā)明另一實(shí)例存儲(chǔ)器陣列之配置圖。
圖1所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)例存儲(chǔ)器陣列5，包括二個(gè)只讀存儲(chǔ)單元庫(kù)6與7。每一個(gè)只讀存儲(chǔ)單元庫(kù)被一列9-1到9-4的接點(diǎn)所分開(kāi)，每一接點(diǎn)均與各自的金屬導(dǎo)線(未顯示)有電接觸。因此，應(yīng)知陣列中可有任何數(shù)目的這種只讀存儲(chǔ)單元庫(kù)。陣列5是被局限在單一硅圓片的作用區(qū)內(nèi)，與其他的作用區(qū)之間以氧化場(chǎng)區(qū)域來(lái)隔離。
參考圖1陣列的第一個(gè)只讀存儲(chǔ)單元庫(kù)6，它是由許多對(duì)相互平行且連續(xù)的N+型擴(kuò)散線1-1和1-2，2-1和2-2，3-1和3-2，4-1和4-2所組成。這些成行的N+型擴(kuò)散線形成只讀存儲(chǔ)器陣列的位線。當(dāng)然，可以增加同樣平行于所示位線之更多位線。垂直于這些位線是由多晶硅所形成的上、下組字線列15-1和15-2，16-1和16-2。上、下組字線列被左選擇致能線11所分開(kāi)。上、下組字線列的數(shù)目可為八或十六列，依外部的邏輯設(shè)計(jì)(未顯示)而定。除左致能選擇線外，亦有右致能選擇線12-1和12-2，與左致能選擇線11共同形成一交換機(jī)制以選擇晶體管31，32-1和32-2在位線的左側(cè)或右側(cè)選擇一只讀存儲(chǔ)單元。左、右致能選擇線都是由多晶硅所制成。
下存儲(chǔ)單元庫(kù)7中，示出左選擇線21、右選擇線22-1和22-2及上、下組字線列25-1和25-2，26-1和26-2。在此下存儲(chǔ)單元庫(kù)7中，左側(cè)位線1-1，2-1，3-1和4-1，每一對(duì)均被連接在中間，而下面的接點(diǎn)列9-1，9-2，9-3和9-4右側(cè)的位線1-3，2-3，3-3和4-3均與之平行，但并不直接連接到各接點(diǎn)。
因整個(gè)陣列是建構(gòu)在單一的作用區(qū)中，因此沒(méi)有用來(lái)隔離的氧化場(chǎng)。為了在位線之間形成必要的隔離，僅需將與N+型位線相反型的雜質(zhì)，例如硼，植入陣列中。此點(diǎn)可藉當(dāng)完成字多晶硅字線和左、右致能選擇線的制造后提供一能開(kāi)啟整個(gè)作用區(qū)的阻光層來(lái)完成。然后以相當(dāng)?shù)偷哪芰?30-40千電子伏特)與相當(dāng)?shù)蛣┝?4×1012cm-2到6×1012cm-2)的硼植入陣列中。以此能量，只有那些沒(méi)有多晶硅的襯底區(qū)域能接受雜質(zhì)，因?yàn)榇艘荒芰坎蛔阋允古痣x子貫穿多晶硅。此外，N+型的位線通常植入劑量為1×1015cm-2到5×1015cm-2的砷，而有效的硼雜質(zhì)是植入在N+型位線之間及多晶硅線之間而形成隔離區(qū)，例如區(qū)域43。因此在字線和位線制造完成之后，藉由在字線和位線之間植入雜質(zhì)而產(chǎn)生隔離區(qū)，字線及位線可較在須有氧化場(chǎng)隔離之先前技術(shù)中有更大之密度。
一只讀存儲(chǔ)單元晶體管40連同延伸在介質(zhì)(未顯示)上方并垂直于位線之多晶硅字線15-1，被置于N+型位線1-1和1-2之間。只讀存儲(chǔ)器碼之程序系藉對(duì)被程序化的晶體管單元41之光刻膠層開(kāi)窗而編入晶體管單元41。一個(gè)與N+型位線相反型的雜質(zhì)，例如硼，經(jīng)由多晶硅字線15-1，以高能量(160-190千電子伏特)與高劑量(1×1014cm-2到2×1014cm-2)植入晶體管單元42。程序設(shè)計(jì)的步驟涉及摻入雜質(zhì)于晶體管單元之柵極以增加其閾值電壓，由左致能選擇線與右致能選擇線形成的無(wú)必要之晶體管單元亦在只讀存儲(chǔ)器碼程序設(shè)計(jì)步驟之同時(shí)加以“程序化”而有摻雜區(qū)域10，以避免在操作過(guò)程中任何不必要的漏電。
在讀取晶體管單元前，位線被預(yù)先充電。讀取單元40時(shí)，字線15-1在高值而其他字線保持在低值。參考位線1-2，單元40在這個(gè)位線的左側(cè)。因此，左致能選擇線11被接通，而右致能選擇線12-1和12-2保持?jǐn)嗦?。連接接點(diǎn)9-1的金屬導(dǎo)線，被耦合到感測(cè)放大器(未顯示)，連接接點(diǎn)9-2的金屬導(dǎo)線接地而其他金屬導(dǎo)線為浮空。如果單元未被程序化，則電流將會(huì)從接點(diǎn)9-1經(jīng)過(guò)位線1-1、單元40、位線1-2，通過(guò)所選擇晶體管31，經(jīng)位線2-1流回接點(diǎn)9-2。如果單元已被程序化，則沒(méi)有電流會(huì)被感測(cè)放大器偵測(cè)到。
同樣地，在讀取單元41時(shí)，字線15-1為高值而其他字線被保持在低值，然后右選擇線12-1和12-2被接通。連接接點(diǎn)9-1的金屬導(dǎo)線，被切換到感測(cè)放大器電路。連接接點(diǎn)9-2的金屬導(dǎo)線接地而其他金屬導(dǎo)線浮空。如果單元未被程序化，則電流將會(huì)從接點(diǎn)9-1，通過(guò)選擇晶體管32-1、位線1-2、單元41及位線2-1而流回接點(diǎn)9-2。如果單元已被程序化，則沒(méi)有電流會(huì)被感測(cè)放大器偵測(cè)到。
顯然，依上述設(shè)計(jì)，每二條位線只需要一條金屬線，所以只讀存儲(chǔ)器陣列可以做到比過(guò)去每一條位線需要一條金屬線的技術(shù)更密集。
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明小型只讀存儲(chǔ)器制造方法的一個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明。圖2到10表示各加工步驟的概略圖，亦詳述如下
先看圖2，加工開(kāi)始自P型硅襯底160。于該硅襯底上生長(zhǎng)一層厚度300-400的氧化墊130，隨后生長(zhǎng)另一層厚度1500-1600的氮化硅135。眾所周知的照相平版印刷術(shù)及蝕刻技術(shù)，被用來(lái)界定有光刻膠200之作用區(qū)，再移除氧化場(chǎng)生長(zhǎng)區(qū)域的氮化硅。因只讀存儲(chǔ)器陣列中并沒(méi)有氧化場(chǎng)，作用區(qū)乃是唯一由氧化場(chǎng)包圍的區(qū)域。當(dāng)氧化場(chǎng)170長(zhǎng)成之后，氮化硅135與氧化墊130皆被移除。
如圖3所示，適當(dāng)?shù)匚g刻光刻膠200，形成了N+型位線光刻膠掩模，以定出101-1到104-3的位線。加入劑量為1×1015cm-2到5×1015cm-2的雜質(zhì)，如砷，藉著犧牲性氧化物131被植入襯底內(nèi)而形成位線?？梢粤私獾氖牵覀?cè)趩我蛔饔脜^(qū)中可增加任何數(shù)目的位線到陣列內(nèi)。圖4所示是一個(gè)沿著位線101-1的截面圖，作用區(qū)為了整個(gè)只讀存儲(chǔ)器陣列與位線，例如101-1而敞開(kāi)，從第一個(gè)單元庫(kù)一直到最后一個(gè)單元庫(kù)。當(dāng)位線形成之后，就把光刻膠200剝除也移除犧牲性氧化物131。
因作用區(qū)的面積很大，因此在氧化柵長(zhǎng)成前，就要將晶圓清潔干凈，以避免瑕疵。此外，在氧化柵生長(zhǎng)的同時(shí)即應(yīng)淀積多晶硅以保護(hù)氧化柵。如圖5所示，厚度100-250的氧化柵150生長(zhǎng)在位線101-1到104-3之上。然后淀積一厚度為500-800的多晶硅薄層126-11。當(dāng)使用在其中埋入只讀存儲(chǔ)器與靜態(tài)可讀寫(xiě)存儲(chǔ)器的微控制器內(nèi)時(shí)，附加模塊，如埋入的接點(diǎn)圖案與蝕刻程序在這個(gè)時(shí)刻執(zhí)行。在完成附加模塊后，即淀積厚度為3200-3500的第二個(gè)多晶硅層126-12，如圖6所示。然后以熟知之方式對(duì)多晶硅加入雜質(zhì)而達(dá)所需的阻力系數(shù)，例如藉由POC13，或植入如砷的雜質(zhì)。進(jìn)行照相平版印刷及蝕刻以界定垂直于N+型位線的字線、左致能選擇線和右致能選擇線。然后剝除光刻膠。
因沒(méi)有氧化場(chǎng)來(lái)隔離N+型位線，須形成一隔離屏蔽打開(kāi)作用區(qū)中整個(gè)只讀存儲(chǔ)器陣列上之光刻膠。植入30-40千電子伏特能量與4×1012cm-2到6×1012cm-2劑量之硼雜質(zhì)。以這種能量的硼不會(huì)貫穿在陣列中有3700-3500厚度的多晶硅字線。所以只有在介于多晶硅字線之間的襯底能接受該雜質(zhì)，如圖7所示。因N+型位線有1×1015cm-2到5×1015cm-2的劑量，所以有效的硼能停留在N+型位線之間的襯底區(qū)域內(nèi)。然后剝除光刻膠。
隨后形成更多屏蔽以界定N+型和P+型源極和漏極區(qū)域。然而，因?yàn)檎麄€(gè)只讀存儲(chǔ)器陣列中并沒(méi)有傳統(tǒng)式晶體管，這些層僅用做周邊電路中之傳統(tǒng)晶體管。
參看圖8，形成一可規(guī)劃陣列程序碼的只讀存儲(chǔ)器圖案屏蔽。舉例來(lái)說(shuō)，程序之規(guī)劃可藉由對(duì)將被程序化單元之光刻膠開(kāi)啟一窗而進(jìn)行。以160-190千電子伏特能量與1×1014cm-2到2×1014cm-2劑量之硼雜質(zhì)，經(jīng)由多晶硅，植入晶體管單元141，143，145和147。如此可提升已被程序化的晶體管單元之閾值電壓達(dá)到一個(gè)高階狀態(tài)，例如5-6V。藉由在其中形成雜質(zhì)區(qū)10，而使用程序編碼屏蔽同時(shí)將未被使用的晶體管(如圖1所示)關(guān)閉。未被程序化的晶體管保持在例如0.7-0.8V的低階狀態(tài)。然后剝除光刻膠。
隨后，藉形成一玻璃層180并用熟知技術(shù)在玻璃層中開(kāi)出電接點(diǎn)而進(jìn)行平面化。然后形成一傳導(dǎo)性金屬層190并制成圖案，如圖9所示。這些金屬線平行于N+型位線。如圖10所示，介于這些金屬線和N+型位線之間的電接點(diǎn)，形成在包含字線125-1到125-2與126-1到126-2，左致能選擇線121與右致能選擇線122-1和122-2之每個(gè)庫(kù)之末端。最后，以熟知方式形成鈍化層(未顯示)。
現(xiàn)在看圖11，圖11顯示本發(fā)明另一實(shí)例存儲(chǔ)器陣列的配線概略圖，與圖1中相似之元件均有相同的參考代號(hào)?？煽闯?，在本實(shí)例中頂部一列接點(diǎn)中僅示出三個(gè)接點(diǎn)9-1，9-2，和9-3，而位線1-1，2-1和3-1并不直接連接到各自的接點(diǎn)。此外，第二列接點(diǎn)中之接點(diǎn)9-1，9-2，9-3和9-4(在圖的中央)與頂部及底部列中之接點(diǎn)相差一條位線。當(dāng)然，如圖1中實(shí)例，每一列的接點(diǎn)9-1是電連接在一起，接點(diǎn)9-2等亦是如此。每一個(gè)接點(diǎn)9-1，9-2，9-3等分別連接至金屬線8-1，8-2，8-3等。
因此，交互放置的位線1-2，2-2和2-3被排列鄰近頂部列中之接點(diǎn)9-1，9-2，9-3，但卻鄰近中央列中之接點(diǎn)9-2，9-3和9-4。右選擇線12延伸在位線與頂部一列接點(diǎn)之上，左選擇線11延伸在位線與中央一列接點(diǎn)之上，而在二者之間形成選擇晶體管。
例如要讀取單元40，使字線15成為高階狀態(tài)。參看位線1-2，晶體管單元40就在位線1-2的左側(cè)，因此，左致能選擇線11被接通，而右致能選擇線斷電。連接接點(diǎn)9-1的金屬導(dǎo)線被耦合至一感測(cè)放大器(未顯示)，連接接點(diǎn)9-2的金屬導(dǎo)線接地而其他金屬導(dǎo)線浮空。如果單元未被程序化，則電流將會(huì)從中央列接點(diǎn)9-1，流經(jīng)由左選擇線11與中央列接點(diǎn)9-1形成之選擇晶體管，經(jīng)過(guò)位線1-1、單元40、位線1-2，再經(jīng)過(guò)由左選擇線11與中央列接點(diǎn)9-2形成之選擇晶體管，而流回接點(diǎn)9-2。如果單元已被程序化，則沒(méi)有電流會(huì)被感測(cè)放大器偵測(cè)到。
同樣地，為了要讀取單元41，使字線15成為高階狀態(tài)。而右致能選擇線12接通。連接接點(diǎn)9-1的金屬導(dǎo)線，被切換到感測(cè)放大電路，連接接點(diǎn)9-2的金屬導(dǎo)線接地而其他金屬導(dǎo)線浮空，如果單元未被程序化，則電流會(huì)從接點(diǎn)9-1流經(jīng)由右選擇線12與頂部列接點(diǎn)9-1形成之選擇晶體管，經(jīng)過(guò)位線1-2、單元41、位線2-1，經(jīng)過(guò)由右選擇線12與頂部列接點(diǎn)9-2形成之選擇晶體管，而流回接點(diǎn)9-2。如果單元已被程序化，則沒(méi)有電流會(huì)被感測(cè)放大器偵測(cè)到。
因此，使用適當(dāng)?shù)倪壿嬰娐房刂七m當(dāng)?shù)倪x擇線，可使為每一所需接點(diǎn)及金屬線讀取之只讀存儲(chǔ)器陣列中的二個(gè)晶體管單元致能。
顯然，在位線和字線制造完成之后，始進(jìn)行程序編寫(xiě)步驟。因此在只讀存儲(chǔ)器碼程序被編入陣列之后完成只讀存儲(chǔ)器陣列所需之制造時(shí)間較之多晶硅字線被制造之前，晶體管單元必須先被程序化所用之時(shí)間為短。尤其在制造完成后發(fā)現(xiàn)只讀存儲(chǔ)器碼有錯(cuò)誤以及新的只讀存儲(chǔ)器碼必須編入與測(cè)試時(shí)，此一制造時(shí)間的縮減顯得特別重要。在過(guò)去，將每個(gè)只讀存儲(chǔ)器碼的新版本編入陣列中時(shí)，為了要制造字線和最后階段的制造程序仍需要相當(dāng)多的步驟。在本發(fā)明上述實(shí)例中，直到位線和字線制妥階段所制造之只讀存儲(chǔ)器陣列的圓片可被儲(chǔ)存以等待可編入陣列之只讀存儲(chǔ)器碼，所余者僅有最后的制造過(guò)程需要完成而已。
應(yīng)知，本發(fā)明雖然僅詳述兩個(gè)實(shí)例，只要未脫離本發(fā)明的范疇，一位熟于此項(xiàng)技術(shù)者可做出各種變化與改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種形成在具有一個(gè)或多個(gè)為一個(gè)或多個(gè)第一隔離區(qū)包圍的作用區(qū)硅襯底上的只讀存儲(chǔ)器陣列，該陣列形成于單一作用區(qū)內(nèi)而由一個(gè)或數(shù)個(gè)只讀存儲(chǔ)器庫(kù)所組成，每一個(gè)只讀存儲(chǔ)器庫(kù)包含多條在硅襯底上由相互平行的第一導(dǎo)電型區(qū)域形成的位線以及許多平行排列在位線上面且與位線垂直的導(dǎo)電層所形成的多條字線，其中相鄰位線的相鄰部分形成一個(gè)數(shù)據(jù)單元晶體管的源極與漏極，而延伸在位線相鄰部分間字線之一部分形成數(shù)據(jù)單元晶體管的柵極，該只讀存儲(chǔ)器陣列更包含與第一導(dǎo)電型相反型的第二導(dǎo)電型隔離區(qū)，此區(qū)系由植入雜質(zhì)而形成在相鄰的數(shù)據(jù)單元晶體管間，其中選定的數(shù)據(jù)單元晶體管藉對(duì)選定的數(shù)據(jù)單元晶體管字線下方相鄰位線間之通道區(qū)植入雜質(zhì)而程序化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的第一導(dǎo)電型是屬于N+型，而第二導(dǎo)電型是屬于P+型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的第二導(dǎo)電型是藉由植入硼離子而形成。
4.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中包圍一個(gè)或數(shù)個(gè)作用區(qū)的第一隔離區(qū)是由氧化場(chǎng)形成。
5.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的字線由多晶硅形成。
6.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中形成字線的多晶硅淀積于生成在字線上方的硅襯底上的氧化柵層上。
7.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的第二型隔離區(qū)是藉由植入硼離子而形成。
8.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中選定的數(shù)據(jù)單元晶體管藉由植入硼離子而被程序化。
9.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中至少有些在陣列中形成的不必要的晶體管被植入硼離子而形成隔離區(qū)。
10.根據(jù)以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的多條位線包括第一組及第二組位線，第一組與第二組位線交互置放，該陣列更包含至少一列接點(diǎn)，每一個(gè)第一組的位線直接或間接分別耦合一接點(diǎn)，而第二組的每一位線選擇性地耦合到第一組相鄰位線所耦合之接點(diǎn)中相鄰的兩個(gè)接點(diǎn)，第一選擇線及第二選擇線延伸在該列位線之上而平行于字線，以便將被讀入經(jīng)由一位線從一接點(diǎn)所選定位于兩相鄰接點(diǎn)間一條路徑內(nèi)之晶體管單元及一相鄰位線選擇性地耦合至該相鄰接點(diǎn)。
11.一種只讀存儲(chǔ)器陣列，包含許多對(duì)位線及許多接點(diǎn)，各對(duì)中之第一位線分別耦合至一接點(diǎn)，而各對(duì)中之第二位線藉由一條第一選擇線選擇性地耦合到相同的各接點(diǎn)，垂直于各對(duì)位線上面之字線在一對(duì)位線之間及相鄰對(duì)的鄰近位線之間均形成晶體管單元，第二選擇線選擇性地耦合到相鄰對(duì)的相鄰位線，其中在一特定對(duì)之第一與第二位線間形成之晶體管單元可被第一選擇線讀取，第一選擇線被控制使得該特定對(duì)之第二位線并不耦合至各接點(diǎn)而第二選擇線則被控制使得該特定對(duì)之第二位線耦合至相鄰對(duì)之第一位線，以及其中，形成在第一對(duì)的第二位線及一相鄰對(duì)的第一位線間之晶體管單元可被第一選擇線讀取，第一選擇線被控制能使第一對(duì)的第二位線耦合到相關(guān)接點(diǎn)，而第二選擇線被控制使得第一對(duì)的第二位線并不經(jīng)由第二選擇線耦合到相鄰的第一位線。
12.一種只讀存儲(chǔ)器陣列，包含至少一個(gè)含有第一組與第二組位線之位線列，第一組及第二組位線交互置放，并包含至少一列接點(diǎn)，每條第一組位線直接或間接分別耦合至一接點(diǎn)，而每條第二組位線選擇性地耦合至第一組相鄰位線耦合之二個(gè)相鄰接點(diǎn)垂直于該列位線之上并且在相鄰位線間形成晶體管單元之一條字線及延伸在該列位線之上且平行于字線之第一與第二選擇線，以便把將被讀入經(jīng)由一位線從一接點(diǎn)所選定位于兩相鄰接點(diǎn)間一條路徑內(nèi)之晶體管單元及一相鄰位線選擇性地耦合至該相鄰接點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的第一組位線直接連接到接點(diǎn)，而第二組的位線經(jīng)由延伸于第二組位線及該列接點(diǎn)上方之第一組位線形成之選擇晶體管選擇性地耦合至接點(diǎn)，每一個(gè)第二組的位線經(jīng)由在在第二組位線與相鄰第一組位線間被伸于其上之第二選擇線所形成之一選擇晶體管選擇性地耦合至一相鄰接點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的只讀存儲(chǔ)器陣列，其中的第一組位線經(jīng)由延伸于第一組位線與第一列接點(diǎn)上方之第一選擇線形成之選擇晶體管，選擇性地耦合到第一列接點(diǎn)，而第二組位線經(jīng)由延伸于第二組位線與該列接點(diǎn)上方之第一選擇線形成之選擇晶體管選擇性地耦合到第一列接點(diǎn)，此陣列更包含了第二列接點(diǎn)而第一與第二列之對(duì)應(yīng)接點(diǎn)電連接于一起，其中第一組的位線經(jīng)由延伸于第一組位線與第二列接點(diǎn)上方的第二選擇線形成之選擇晶體管，選擇性地耦合到其相對(duì)應(yīng)的第二列接點(diǎn)，而第二組位線經(jīng)由延伸于第二組位線與第二列接點(diǎn)上的第二選擇線形成之選擇晶體管，選擇性地耦合到其對(duì)應(yīng)接點(diǎn)鄰近的第二列接點(diǎn)。
15.一種在硅襯底上制造只讀存儲(chǔ)器陣列之方法，該方法的步驟包含提供一個(gè)硅襯底，并且在其中產(chǎn)生至少一個(gè)與襯底上其他作用區(qū)隔離之作用區(qū)在襯底上界定多條位線之作用區(qū)內(nèi)形成一光刻膠掩模而制成平行之第一導(dǎo)電型位線并經(jīng)由屏蔽對(duì)襯底植入高濃度之雜質(zhì)；在位線上方形成垂直于該位線的多個(gè)相互平行的字線，其方法為生長(zhǎng)一層氧化物，并在這層氧化物上淀積一層多晶硅，再將這層多晶硅摻雜到所需導(dǎo)電性，然后蝕刻這層多晶硅使成為字線；在位線和字線之間形成隔離區(qū)，其方法為植入較低能量的雜質(zhì)，使其無(wú)法通過(guò)形成字線之多晶硅且其濃度較低，不會(huì)影響形成位線之較高濃度雜質(zhì)；對(duì)只讀存儲(chǔ)器陣列中選定的晶體管程序化，其方法為形成一光刻膠掩模而定出該選定晶體管的字線區(qū)域，通過(guò)界定區(qū)域的多晶硅植入雜質(zhì)，使該選定晶體管產(chǎn)生通道區(qū)域，其預(yù)定導(dǎo)電性不同于未被選定晶體管通道區(qū)域之導(dǎo)電性；及在陣列中形成接點(diǎn)和鈍化層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的只讀存儲(chǔ)器陣列制造方法，其中形成字線的步驟包括先在氧化物上淀積第一層多晶硅，然后在包含只讀存儲(chǔ)器陣列之作用區(qū)以外的區(qū)域，制造其他電子電路，然后在摻雜到所需導(dǎo)電性之前，淀積第二層多晶硅于第一層多晶硅之上。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的只讀存儲(chǔ)器陣列制造方法，更包括在對(duì)選定晶體管程序化之前，若有需要時(shí)，先進(jìn)行在襯底上制造其他模塊的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15，16，或17的任何一項(xiàng)的只讀存儲(chǔ)器陣列制造方法，其中程序化選定晶體管的步驟包含摻雜陣列中無(wú)必要的晶體管，以形成陣列中的隔離區(qū)。
全文摘要
一種小型只讀存儲(chǔ)器陣列,包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器庫(kù),每個(gè)包含許多成對(duì)的N+型位線、許多在頂端和位線垂直的傳導(dǎo)性字線及平行于字線的左選擇線與右選擇線。晶體管單元系由相互毗連的位線之鄰接部分及伸于其間的字線部分所形成。當(dāng)位線與字線制造完成后,在晶體管單元之間,經(jīng)由植入低能量及低濃度的硼雜質(zhì)于基體而形成絕緣區(qū)。接著,這些晶體管單元再藉由植入較高能量和較高濃度的硼雜質(zhì)而被程序化為通道區(qū)。
文檔編號(hào)H01L27/112GK1188989SQ9711411
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者李梓聰 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司