專利名稱：可擦除可編程只讀存儲器隧穿氧化物單元的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種EEPROM結(jié)構(gòu)，特別涉及一種ETOX單元即可擦除可編程只讀存儲器隧穿氧化物單元(EPROM Tunnel Oxide Cell)的制造方法。
EEPROM(Electrically Erasable programmable ROM；可電擦除可編程只讀存儲器)是電腦和電子產(chǎn)品經(jīng)常使用的存儲器電路，其優(yōu)點(diǎn)是其中所儲存的程序和數(shù)據(jù)，在正常情況下是不會消失的，但若要抹除所述程序和數(shù)據(jù)，則可利用電流導(dǎo)電一段時(shí)間，以前所儲存的數(shù)據(jù)便會消失，接著即可再重新寫入新的程序和數(shù)據(jù)。此外EEPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)刪改時(shí)，可以一位一位(Bit by Bit)的做，這使得EEPROM的功能好比是磁盤驅(qū)動器(Disk Drive)一般，所存入的數(shù)據(jù)并不會因?yàn)殡娏鞯闹袛喽?，且?shù)據(jù)可進(jìn)行多次的存入、讀出、與清除等動作。一種由Intel公司所發(fā)展，稱為快閃(Flash)存儲器，其結(jié)構(gòu)與EEPROM相同，已獲得市場熱烈的回響，快閃存儲器無法進(jìn)行“一位一位”的存儲器清除工作，而是以“一塊一塊”(Block by Block)的方式讓數(shù)據(jù)可以局部修改。


圖1A是俯視圖，表示現(xiàn)有一種ETOX單元的制造流程圖。請參照圖1A、1B與1C，首先，提供一基底10。然后例如使用區(qū)域氧化法(LOCOS)在基底10上形成場氧化層12，藉以限定出元件區(qū)。
然后請參照圖1B與1C，其中，圖1B是從圖1A中AA′方向所得的剖面圖，而圖1C是從圖1A中BB′方向所得的剖面圖。以熱氧化法在基底10的表面形成一柵極氧化層14(Tunnel Oxide)。接著例如以低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積厚度約為1000埃的多晶硅物質(zhì)覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)。接著，形成介電層18覆蓋多晶硅物質(zhì)，其中介電層18的材質(zhì)例如為氧化物/氮化物/氧化物(0NO)層。然后對介電層18與多晶硅物質(zhì)構(gòu)圖，藉以去除覆蓋元件區(qū)的介電層18與多晶硅物質(zhì)，而形成第一多晶硅層16。至此整個(gè)基底結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖1A所示。
然后請參照圖2A與圖2B，其中圖2A與圖2B表示現(xiàn)有ETOX單元的制造流程剖面圖，且圖2A的剖面方向?yàn)锳A′方向，而圖2B的剖面方向?yàn)锽B′方向。使離子注入法，在元件源極區(qū)中注入濃度較濃的離子，而形成埋入式重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)19。
接著，使用熱氧化法，藉由在成長柵極氧化層的同時(shí)，由于源極區(qū)有較濃的離子摻雜，所以源極區(qū)的熱氧化層會較厚。接著，例如以低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積厚度約為3000埃的多晶硅物質(zhì)覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，而形成第二多晶硅層21。以及例如以常壓化學(xué)氣相沉積法，沉積氧化層22覆蓋第二多晶硅層21，此氧化物例如為TEOS氧化物。
然后以傳統(tǒng)的微影及蝕刻技術(shù)對第二多晶硅層21與氧化層22構(gòu)圖，而使得第二多晶硅層21形成一控制柵，并且使蝕刻步驟中止于介電層18。接著，進(jìn)行后續(xù)的自行對準(zhǔn)源極蝕刻步驟，對第一多晶硅層16構(gòu)圖以形成浮置柵，并且在基底10上形成一共源極區(qū)。至此，整個(gè)基底結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖2C所示。在此結(jié)構(gòu)中，介電層18無法完全保護(hù)第一多晶硅層16，而造成數(shù)據(jù)(Data)保存上的問題。目前的快閃存儲器制作工藝多已不使用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，基底10的共源極區(qū)上會形成一溝渠，此溝渠會中斷共源極區(qū)的連接，且造成ETOX單元的功能失常。再者，即使共源極區(qū)仍然有連接，然而蝕刻所產(chǎn)生的受損現(xiàn)象會提高電阻，并且降低ETOX單元在讀寫操作時(shí)的效能。
為了將溝渠的傷害減低，往往必須加深源極區(qū)接面的深度，如此卻使得ETOX單元元件的有效通道長度減短，造成ETOX單元的尺寸難以減小。因此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種ETOX單元的制造方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種ETOX單元的制造方法，包括下列步驟，首先提供一基底，此基底上形成有場氧化層，用以限定出元件區(qū)。然后形成離子注入?yún)^(qū)于元件源極區(qū)中，以形成一柵極氧化層覆蓋基底。接著形成第一多晶硅層覆蓋柵極氧化層。對第一多晶硅層構(gòu)圖。
形成介電層覆蓋第一多晶硅層與暴露出的柵極氧化層。然后形成第二多晶硅層覆蓋介電層。以及形成氧化層覆蓋第二多晶硅層。接著對第二多晶硅層構(gòu)圖以形成控制柵，此時(shí)在源極區(qū)大約暴露出埋入式離子注入?yún)^(qū)上的介電層。接著利用自動對準(zhǔn)蝕刻對介電層與第一多晶硅層構(gòu)圖，藉以使得第一多晶硅層形成浮置柵，并且在基底上形成共源極區(qū)，其中源極區(qū)中長得較厚的柵極氧化層，在自動對準(zhǔn)蝕刻第一多晶硅層時(shí)可用以保護(hù)源極區(qū)中的基底，免于形成溝渠。
本發(fā)明的特征在于柵極氧化層形成之前，先于元件區(qū)中注入濃度較濃的離子，藉以使得后續(xù)生成于源極區(qū)上的柵極氧化層的厚度可以較厚。并且藉以在作自動對準(zhǔn)蝕刻以形成堆疊柵極(Stack-gate)時(shí)，作為源極區(qū)的保護(hù)層之用，以避免源極區(qū)因過度蝕刻而產(chǎn)生溝渠現(xiàn)象。并且避免蝕刻產(chǎn)生的受損現(xiàn)象因提高電阻而造成ETOX單元在讀寫操作時(shí)的效能降低。
所以本發(fā)明在長隧穿氧化層之前，即先于源極區(qū)注入較濃離子，有別于傳統(tǒng)方式在第一多晶硅層構(gòu)圖完才注入，且后者的作法易造成數(shù)據(jù)保存特性不良的問題。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附各圖，作詳細(xì)說明如下，其中圖1A是俯視圖，表示現(xiàn)有ETOX單元的制造流程圖；圖1B是剖面圖，其剖面方向?yàn)閳D1A中AA′方向；圖1C是剖面圖，其剖面方向?yàn)閳D1A中BB′方向；圖2A是剖面圖，表示現(xiàn)有ETOX單元的制造流程圖，其剖面方向?yàn)锳A′方向；圖2B是剖面圖，表示現(xiàn)有ETOX單元的制造流程圖，其剖面方向?yàn)锽B′方向；圖2C是俯視圖，表示現(xiàn)有ETOX單元的制造流程圖；圖3A是俯視圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖；圖3B是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖，其剖面方向?yàn)閳D3A中AA′方向；圖3C是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖，其剖面方向?yàn)閳D3A中BB′方向；圖4A是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖，其剖面方向?yàn)閳D3A中AA′方向；圖4B是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖，其剖面方向?yàn)锽B′方向；圖5A是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖，其剖面方向?yàn)锽B′方向；以及圖5B是剖面圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖。
請參照圖3A，圖3A是俯視圖，表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖。而且，圖3A至圖5表示本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種ETOX單元中免傷害源極的制造流程圖。首先，提供一基底30，然后例如使用區(qū)域氧化法在基底30上形成場氧化層32，藉以限定出元件區(qū)。
請參照圖3B與圖3C，其中圖3B的剖面方向?yàn)锳A′，而圖3C的剖面方向?yàn)锽B′。接著，使用離子注入法，在所述元件區(qū)中注入濃度較濃的離子，而形成埋入式重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)34。然后以熱氧化法形成一柵極氧化層36，覆蓋基底結(jié)構(gòu)的表面。又因?yàn)槁袢胧街負(fù)诫s離子注入?yún)^(qū)34中摻雜有濃度相當(dāng)濃的離子，因此其表面上的柵極氧化層36的厚度會較厚。接著例如以低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積厚度約為1000埃的多晶硅物質(zhì)覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，然后第一次對多晶硅物質(zhì)構(gòu)圖，而形成第一多晶硅層38。
請參照圖4A與圖4B，接著，形成介電層40覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)例如為堆疊的氧化物/氮化物/氧化物(ONO)層。以及例如以低壓化學(xué)氣相沉積法，沉積厚度約為1000埃的多晶硅物質(zhì)覆蓋整個(gè)基底結(jié)構(gòu)，而形成第二多晶硅層42。以及例如以常壓化學(xué)氣相沉積法，沉積氧化層44覆蓋第二多晶硅層42，此氧化物例如為TEOS氧化物。然后以傳統(tǒng)的微影及蝕刻技術(shù)對氧化層44與第二多晶硅層42構(gòu)圖，而使得第二多晶硅層42形成一控制柵，并且使蝕刻步驟中止于介電層40。
請參照圖5A，然后根據(jù)圖4B所示的結(jié)構(gòu)，以氧化層44為掩模，進(jìn)行自行對準(zhǔn)蝕刻法，例如使用高選擇比的干蝕刻法或者是用濕蝕刻法，去除暴露出的介電層40。并且更進(jìn)一步以此蝕刻法，第二次對未被第二多晶硅層42覆蓋的第一多晶硅層38構(gòu)圖，藉以使得第一多晶硅層38形成一浮置柵，并且在基底30上限定出共源極區(qū)。至此，整個(gè)基底結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖5B所示。
而在圖4A所示的剖面結(jié)構(gòu)中，因?yàn)槠渖蠠o第一多晶硅層38，所以本發(fā)明中元件區(qū)上較厚的柵極氧化層36，可避免此自行對準(zhǔn)蝕刻步驟在源極區(qū)中造成溝渠現(xiàn)象。在本發(fā)明中位于埋入式重?fù)诫s離子注入?yún)^(qū)34上的柵極氧化層36，可在蝕刻第一多晶硅層38的步驟中保護(hù)源極區(qū)，以避免源極區(qū)因過度蝕刻而產(chǎn)生溝渠。
接著，進(jìn)行后續(xù)的制作工藝，以完成ETOX單元的制造。然而此后續(xù)的制作工藝，與本發(fā)明的特征無關(guān)，故此處不再贅述。
本發(fā)明的特征系在柵極氧化層36形成之前，先在元件區(qū)中注入濃度較濃的離子，藉以使得后續(xù)生成于源極區(qū)上的柵極氧化層的厚度可以較厚。并且藉以在作自動對準(zhǔn)蝕刻以形成堆疊柵極時(shí)，作為源極區(qū)的保護(hù)層之用，以避免源極區(qū)因過度蝕刻而產(chǎn)生溝渠。并且避免蝕刻產(chǎn)生的受損現(xiàn)象因提高電阻而造成ETOX單元在讀寫操作時(shí)的效能降低。
雖然本發(fā)明已通過一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，然其并非用以限定本發(fā)明，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種可擦除可編程只讀存儲器隧穿氧化物單元的制造方法，包括下列步驟提供一基底，該基底上形成有一場氧化層，用以限定出一元件區(qū)；在基底的所述元件區(qū)中形成一離子注入?yún)^(qū)；形成一柵極氧化層覆蓋所述基底，其中覆蓋所述離子注入?yún)^(qū)的柵極氧化層的厚度較厚；形成一第一多晶硅層覆蓋所述柵極氧化層；對所述第一多晶硅層構(gòu)圖，用以暴露出所述離子注區(qū)上的所述柵極氧化層；形成一介電層覆蓋所述第一多晶硅層與暴露出的所述柵極氧化層；形成一第二多晶硅層覆蓋所述介電層；形成一氧化層覆蓋所述第二多晶硅層；對所述第二多晶硅層構(gòu)圖以形成一控制柵，大約暴露出所述離子注入?yún)^(qū)上的所述介電層；以及對所述介電層與所述第一多晶硅層構(gòu)圖，藉以使得所述第一多晶硅層形成一浮置柵，并且在所述基底上限定出一共源極區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述離子注入?yún)^(qū)的方法包括離子注入法。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述離子注入?yún)^(qū)的方法包括以離子注入法在所述元件區(qū)中注入濃度較濃的離子。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述柵極氧化層的方法包括熱氧化法。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述第一多晶硅層的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
6.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述第二多晶硅層的方法包括低壓化學(xué)氣相沉積法。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中形成所述氧化層的方法包括常壓化學(xué)氣相沉積法。
8.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述柵極氧化層的厚度約為90埃。
9.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述第一多晶硅層的厚度約為1000埃。
10.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述第二多晶硅層的厚度約為1000埃。
11.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述介電層為堆疊的氧化物/氮化物/氧化物結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述氧化層的材質(zhì)為ETOS氧化物。
全文摘要
一種可擦除可編程只讀存儲器隧穿氧化物單元的制造方法，包括下列步驟提供一基底，此基底上有一元件區(qū)。形成離子注入?yún)^(qū)于元件區(qū)中，接著，形成一柵極氧化層于基底上。形成浮置柵、介電層、控制柵與氧化層于基底上。本發(fā)明包括在形成柵極氧化層之前，先于元件區(qū)中注入濃度較濃的離子，藉以使得后續(xù)生成于元件區(qū)上的柵極氧化層的厚度較厚。并且藉以在作自動對準(zhǔn)蝕刻第一多晶硅層以形成共源極區(qū)時(shí)，作為源極區(qū)的保護(hù)層之用。
文檔編號H01L21/8247GK1239825SQ9811522
公開日1999年12月29日 申請日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月24日
發(fā)明者陳志民 申請人:世大積體電路股份有限公司