一種掩膜只讀存儲器的製造方法
2023-09-19 21:02:25
專利名稱：一種掩膜只讀存儲器的製造方法
技術領域：
本發明涉及集成電路製造技術領域，尤其涉及一種掩膜只讀存儲器的製造方法。
背景技術：
掩膜只讀存儲器(MROM) 是半導體存儲器的常見種類之一，其廣泛應用於計算機等電子產品中。掩膜只讀存儲器由存儲單元陣列和外圍邏輯電路組成，存儲單元陣列往往由相互正交的位線和字線構成。外圍邏輯電路往往包括邏輯電晶體等器件。通常，製作掩膜只讀存儲器的工藝流程如下在半導體襯底上形成淺溝道隔離結構；對半導體襯底的外圍電路區進行離子注入工藝形成阱區，對定義為存儲單元區進行離子注入形成位線；沉積柵極物質層，其包括柵氧化層、經過摻雜的多晶矽層、和矽化鎢層；刻蝕所述柵極物質層形成柵極；對外圍電路區的源、漏區域進行淺摻雜離子注入；在柵極兩側形成側牆；對外圍電路區的源、漏區進行重摻雜離子注入；在存儲單元區寫入數據；形成隔離層隔離存儲單元區，外圍電路區繼續進行後續的工藝，比如形成連接孔、形成金屬互聯層等工藝。現有工藝中，由於三層(柵氧化層、多晶矽層和矽化鎢層)的柵極結構厚度較厚，制約了光刻工藝特徵尺寸的進一步縮減；並且，外圍電路區通常包括類型不同的電晶體(如PMOS電晶體和NMOS電晶體)，但是現有工藝是利用沉積工藝在外圍電路區均沉積相同摻雜類型的多晶矽層和矽化鎢層，然後利用刻蝕工藝形成柵極，因而對於不同類型的電晶體而言，其柵極均由柵極保護層以及同樣的摻雜的多晶矽層和矽化鎢層形成，這樣會影響電晶體的功函數和性能；同時，外圍電路區有時在電路設計上需要形成電阻等器件，比較理想的情況時，在外圍電路區上沉積摻雜的多晶矽層和矽化鎢層後，然後在同一步刻蝕工藝同時形成電晶體的柵極和電阻，但由於矽化鎢層阻值較小，利用上述方法形成的電阻的阻值不夠理想。因此，現有的形成掩膜只讀存儲器的工藝與標準的邏輯工藝技術兼容性不佳，制約了掩膜只讀存儲器的應用。
發明內容
本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，所述掩膜只讀存儲器的製造方法利用未經摻雜的柵極物質層來形成柵極，並選擇性在柵極上形成金屬矽化物，這樣的工藝過程與邏輯工藝等有良好的兼容性，克服了由於使用柵氧化層、摻雜的多晶矽、和矽化鎢的柵極對電晶體功函數、特徵尺寸的影響以及不能形成電阻等器件的問題。本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，包括提供襯底，所述襯底包括存儲單元區和外圍電路區；在所述襯底上形成未經摻雜的柵極物質層；刻蝕所述柵極物質層，形成柵極；在所述柵極兩側外圍電路區中形成源/漏極；
在所述襯底上形成介質層；研磨所述介質層,直至暴露出所述柵極；在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物。可選的，刻蝕所述柵極物質層時，在所述外圍電路區還形成了電阻。可選的，在研磨所述介質層的步驟之後、在柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物之前，還包括在所述襯底上形成保護層；
在所述保護層上形成光阻層，並選擇性去除所述柵極上方的光阻層；以所述光阻層作為掩膜，刻蝕所述保護層。可選的，所述保護層的材質為二氧化矽，厚度為100埃 300埃。可選的，所述金屬矽化物的形成過程包括在所述柵極上濺射形成金屬層；進行第一次退火處理，形成金屬矽化物；溼法刻蝕去除未反應的所述金屬層；進行第二次退火處理，降低所述金屬矽化物的阻值。可選的，所述金屬層的材質為鈷、鎳，厚度為80埃 150埃。可選的，所述第一次退火處理的溫度為450°C 550°C，時間為20秒 40秒；所述第二次退火處理的溫度為700°C 800°C，時間為20秒 40秒。可選的，在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物之後，還包括對需要寫入數據O的存儲單元進行重摻雜離子注入；對需要寫入數據I的存儲單元不進行離子注入。可選的，所述柵極物質層包括柵氧化層和多晶矽層，所述柵氧化層的厚度為60埃 100埃，所述多晶矽層的厚度為1800埃 2000埃。可選的，所述介質層的材質為二氧化矽，厚度為10，000埃 15，000埃。可選的，在所述襯底上形成介質層之前，在所述襯底上形成研磨截止層。可選的，所述研磨截止層的材質為氮化矽，厚度為400埃 800埃。本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，所述掩膜只讀存儲器的製造方法利用未經摻雜的柵極物質層形成柵極，在柵極上形成金屬矽化物，解決了由於使用柵氧化層、摻雜的多晶矽、和矽化鎢的柵極對電晶體功函數和特徵尺寸的影響以及不能形成電阻等器件的問題，與標準的邏輯工藝有良好的兼容性。
圖IA為本發明一實施例的掩膜只讀存儲器的製造方法的流程圖；圖IB為本發明另一實施例的掩膜只讀存儲器的製造方法的流程圖；圖2A 2L為本發明另一實施例的掩膜只讀存儲器的製造方法的各步驟的剖面示意圖。
具體實施例方式在背景技術中已經提及，現有的掩膜只讀存儲器的製造方法有著與邏輯工藝不兼容的問題。因而，本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，利用未經摻雜的柵極物質層形成柵極，並且在柵極上形成金屬矽化物，這樣的工藝過程與邏輯工藝等有良好的兼容性，解決了由於使用摻雜的多晶矽和矽化鎢的柵極對電晶體功函數，特徵尺寸的影響以及不能形成電阻等器件的問題。下面將結合附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應所述理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域技術人員來說僅僅是常規工作。 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。請參考圖1A，其為本發明一實施例的掩膜只讀存儲器的製造方法的流程圖，所述方法包括如下步驟步驟S011，提供襯底，所述襯底上包括存儲單元區和外圍電路區；步驟S012，在所述襯底上形成未經摻雜的柵極物質層；步驟S013，刻蝕所述柵極物質層，形成柵極；步驟S014，柵極兩側外圍電路區中形成源/漏極；步驟S015，在所述襯底上形成研磨截止層；步驟S016,在所述研磨截止層上形成介質層；步驟SO17,研磨所述介質層,直至暴露出所述柵極；步驟S018，在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物；步驟S019，於存儲單元區寫入數據。本發明的核心思想在於，利用未經摻雜的柵極物質層形成柵極，只在柵極上形成金屬矽化物，這樣的工藝過程與邏輯工藝等有良好的兼容性，避免了由於使用柵氧化層、摻雜的多晶矽、和矽化鎢的柵極對電晶體功函數，特徵尺寸的影響以及不能形成電阻等器件的問題。根據是否需要在外圍電路區中的電路中形成電阻器件，在步驟S013中，刻蝕所述柵極物質層時可以選擇是否留下對應區域的柵極物質層作為電阻。在需要形成電阻時，參照圖1B，在步驟S017和步驟S018之間還包括以下步驟，以保證在形成金屬矽化物時電阻上未形成金屬矽化物影響阻值步驟S101，在所述襯底上形成保護層；步驟S102，在所述保護層上形成光阻層，選擇性去除所述柵極上方的光阻；步驟S103，以所述光阻層作為掩膜，刻蝕所述保護層。為使以上步驟更為明顯易懂，下面結合一個具體的實施過程，由圖IB和圖2A 圖2L示出，來詳細說明以上製造工藝。第一步如圖2A所示，執行步驟S011，提供包含有存儲單元區222和外圍電路區221的襯底201，在所述襯底201中形成有淺溝道隔離結構202。存儲單元區222上在後續步驟中形成存儲器的數據存儲單元，外圍電路區221在後續步驟中形成外圍邏輯電路。第二步如圖2B所示，對外圍電路區221進行離子注入工藝以分別形成N阱203和P阱204，然後對存儲單元區222進行離子注入形成位線205。第三步如圖2C所示，執行步驟S012在所述襯底201上形成未經摻雜的柵極物質層，包括柵氧化層206和多晶矽層207，無需形成矽化鎢層。通常，可以利用化學氣相沉積的工藝沉積柵氧化層206和多晶矽層207，柵氧化層206厚度為60埃 100埃，多晶矽層207厚度為1800埃 2000埃。第四步如圖2D所示，執行步驟S013，刻蝕所述柵極物質層，形成柵極206。具體 包括用光刻膠定義要刻蝕掉的部位，而後進行刻蝕形成柵極206，然後去除光刻膠。需要說明的是，當外圍電路區221需要形成電阻207 (—般形成於淺溝道隔離結構202上)時，光刻膠保護該部分的柵極物質層不被刻蝕，該部分的柵極物質層形成電阻207。第五步如圖2E所示，執行步驟S014，在柵極兩側外圍電路區中形成源/漏極。具體包括對外圍電路區221要形成源/漏極的區域進行淺摻雜離子注入(LDD)，並在所述柵極206和電阻207兩側形成側牆208 ;然後，在外圍電路區221要形成源漏極的區域進行重慘雜離子注入(NPLUS&PPLUSImp lantat ion)。第六步如圖2F所示，執行步驟S015，優選在所述襯底201上形成研磨截止層
209。本實施例中，研磨截止層209的材質為氮化矽，厚度為400埃 800埃。第七步如圖2G所示，執行步驟S016，在所述研磨截止層209上形成介質層210。本實施例中，介質層210材質為二氧化矽，厚度為10000埃 15000埃。介質層210用以保護除柵極以外的部分在後續的形成金屬矽化物的過程中不被影響。第八步如圖2H所示，執行步驟S017，研磨所述介質層210，直至暴露出所述柵極206。所述研磨截止層209作為此研磨工藝的停止層，以確保研磨終點停止在柵極206上。需要說明的是，如在第四步中沒有形成電阻207，例如圖IA所示的流程圖所對應的實施例中，可直接進行第十二步，在所述柵極206上利用自對準工藝形成金屬矽化物。本實施例中在第四步中在淺溝道隔離結構202上形成了電阻207，因此進行了第九步到第十一步。第九步如圖21所示，執行步驟S101，在所述襯底201上形成保護層211，本實施例中，所述保護層211的材質為二氧化矽，厚度為100埃 300埃。第十步如圖2J所示，執行步驟S102，在所述保護層211上形成光阻層212，並選擇性去除所述柵極206上方的光阻，暴露出柵極上方的保護層211。第十一步如圖2K所示，執行步驟S103，以所述光阻層212作為掩膜，刻蝕所述保護層211，暴露出柵極206。第九步到第十一步是為了在電阻上方形成保護層，以保證在形成金屬矽化物時電阻上不成金屬矽化物影響電阻的阻值。第十二步如圖2L所示，執行步驟S018，在所述柵極206上利用自對準工藝形成金屬矽化物213。具體的，金屬矽化物的形成過程一般包括在柵極上濺射形成金屬層；進行第一次退火處理，形成金屬矽化物；溼法刻蝕去除未反應的所述金屬層；進行第二次退火處理，降低所述金屬矽化物的阻值。一般的，所述金屬層的材質為鈷、鎳，厚度為80埃 150埃。所述第一次退火處理的溫度為XX°C，時間為20秒 40秒；第二次退火處理的溫度為700°C 800°C，時間為20秒 40秒。第十三步參照步驟S019，於存儲單元區222寫入數據。通常，於存儲單元區寫入數據的具體過程為對需要寫入數據O的存儲單元進行重摻雜離子注入；對需要寫入數據I的存儲單元不進行離子注入。
後續還包括形成隔離層隔離存儲單元區，外圍電路區繼續進行後續的工藝，比如形成連接孔、形成金屬互聯層等工藝，由於本發明對這些工藝沒有做改進且為本領域技術人員的公知常識，在此不再贅述。綜上所述，本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，所述方法利用未經摻雜的柵極物質層形成柵極，只在柵極上形成金屬矽化物，對電晶體功函數和光刻工藝的特徵尺寸無不良影響，並能在外圍電路區形成電阻等器件，與邏輯工藝等有良好的兼容性。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種掩膜只讀存儲器的製造方法，包括 提供襯底，所述襯底包括存儲單兀區和外圍電路區； 在所述襯底上形成未經摻雜的柵極物質層； 刻蝕所述柵極物質層，形成柵極； 在所述柵極兩側外圍電路區中形成源/漏極； 在所述襯底上形成介質層； 研磨所述介質層，直至暴露出所述柵極； 在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物。
2.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於刻蝕所述柵極物質層時，在所述外圍電路區還形成了電阻。
3.如權利要求2所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於在研磨所述介質層的步驟之後、在柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物之前，還包括 在所述襯底上形成保護層； 在所述保護層上形成光阻層，並選擇性去除所述柵極上方的光阻層； 以所述光阻層作為掩膜，刻蝕所述保護層。
4.如權利要求3所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述保護層的材質為二氧化矽，厚度為100埃 300埃。
5.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述金屬矽化物的形成過程包括 在所述柵極上濺射形成金屬層； 進行第一次退火處理，形成金屬矽化物； 溼法刻蝕去除未反應的所述金屬層； 進行第二次退火處理，降低所述金屬矽化物的阻值。
6.如權利要求5所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述金屬層的材質為鈷、鎳，厚度為80埃 150埃。
7.如權利要求5所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述第一次退火處理的溫度為450°C 550°C，時間為20秒 40秒；所述第二次退火處理的溫度為700 8000C，時間為20秒 40秒。
8.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物之後，還包括 對需要寫入數據O的存儲單元進行重摻雜離子注入； 對需要寫入數據I的存儲單元不進行離子注入。
9.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述柵極物質層包括柵氧化層和多晶矽層，所述柵氧化層的厚度為60埃 100埃，所述多晶矽層的厚度為1800埃 2000埃。
10.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述介質層的材質為二氧化矽，厚度為10000埃 15000埃。
11.如權利要求I所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於在所述襯底上形成介質層之前，在所述襯底上形成研磨截止層。
12.如權利要求11所述的掩膜只讀存儲器的製造方法，其特徵在於所述研磨截止層的材質為氮化娃，厚度為400埃 800埃。
全文摘要
本發明提供一種掩膜只讀存儲器的製造方法，包括提供襯底，所述襯底上定義有存儲單元區和外圍電路區；在所述襯底上形成未經摻雜的柵極物質層；刻蝕所述柵極物質層，形成柵極；在外圍電路區域進行淺摻雜離子注入；在所述柵極和電阻兩側形成側牆；在外圍電路區域進行重摻雜離子注入；在所述襯底上形成研磨截止層；在所述研磨截止層上形成介質層；研磨所述介質層，直至暴露出所述柵極；在所述柵極上利用自對準工藝形成金屬矽化物；於存儲單元區寫入數據。對電晶體功函數和光刻工藝的特徵尺寸無不良影響，並能在外圍電路區形成電阻等器件，與邏輯工藝等有良好的兼容性。
文檔編號H01L21/8246GK102945831SQ20121050759
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者于濤 申請人:上海宏力半導體製造有限公司