罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法
2023-05-16 06:46:36
專利名稱：罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)的結構與製造方法，且特別是有關於一種罩幕式只讀存儲器(Mask ROM)的結構與製造方法。
一般罩幕式只讀存儲器的結構將復晶矽字符線(Word Line，WL)橫跨於位線(Bit Line，BL)上，而位於字符線下方以及位線間的區域則作為存儲單元的信道區。對部分工藝而言，罩幕式只讀存儲器即以信道中離子植入與否，來儲存二進位數據「0」或「1」。其中，植入離子到指定信道區域的工藝又稱為編碼布植(Coding Implantation)工藝。
請參照
圖1，其為公知一種罩幕式只讀存儲器的俯視示意圖。在圖1中數條平行的字符線102橫跨過數條平行的位線104，並由在選定的存儲單元的信道區域中，即是在圖標的離子植入區塊110的基底中植入離子，以進行程序化步驟，調整啟始電壓，達到控制存儲單元在讀取操作時的開關的目的。
接著請參照圖2，其為公知罩幕式只讀存儲器的剖面示意圖及其程序化方法。在圖2中，基底200上具有複數個由柵極介電層202與柵極導體層204組成的柵極結構206、位於柵極結構206間的基底200中的埋入式位線208以及覆蓋埋入式位線208的絕緣層210。在進行編碼布植工藝時，先利用光罩形成一圖案化的光阻層212，以暴露欲編碼區域。接著，進行摻質植入工藝214，以光阻層212為罩幕，將摻質植入欲編碼區域的底部柵極堆棧結構206下方的基底200中，以進行程序化，將所欲形成的程序代碼編入只讀存儲器中。
由於公知的罩幕式只讀存儲器，在進行編碼布植時，在前段工藝中，選擇性的植入摻質於存儲電晶體信道區，因此罩幕式只讀存儲器在植入摻質後必須再經過許多工藝步驟，才能夠裝箱出貨。這樣的只讀存儲器接單後交貨所需的時間較長，並需要一個專用於編碼的編碼罩幕來進行信道離子植入的步驟。而且，在進行信道離子植入步驟時，若離子植入區塊的位置產生對不準(misalignment)的情形，就會直接影響存儲單元的操作特性，造成只讀存儲器存儲單元內的數據錯誤，導致產品的可靠性變差。
本發明的另一目的為提供一種罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，其可省去一道專用於編碼的編碼罩幕。
本發明的又一目的為提供一種罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，以減少出貨時間。
根據上述目的，本發明提供一種罩幕式只讀存儲器的製造方法，此方法依序於基底上形成一電荷陷入層(例如是氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層)與複數個柵極結構，且任一柵極結構與基底間的電荷陷入層作為一預定編碼區。接著，於柵極結構間的基底中形成複數條位線，並且於基底上形成與柵極結構電連接的複數條字符線。然後，於基底上形成具有編碼窗口的紫外光阻擋層與內層介電層。然後，進行一編碼工藝，以紫外光阻擋層為編碼罩幕，利用紫外光照射基底，以使編碼窗口暴露的柵極結構下方的預定編碼區形成複數個寫入編碼區，再於編碼窗口內形成插塞。
本發明所提出的罩幕式只讀存儲器的製造方法中，以電荷陷入層作為罩幕式只讀存儲器的編碼區域，並且利用具有編碼窗口的紫外光阻擋層作為編碼罩幕，而照射紫外光以進行編碼工藝。由於在內層介電層與紫外光阻擋層中定義形成編碼窗口時，可同時於外圍電路區的內層介電層中定義形成接觸窗，因此編碼窗口的工藝可與接觸窗工藝整合，而能減少一道光罩，降低生產成本。
而且，由於本發明的罩幕式只讀存儲器的工藝可以停止在接觸窗工藝前，等到客戶下單後，再同時進行外圍電路區的接觸窗工藝與存儲單元區的編碼工藝，因此可以減少出貨時間。
本發明提供一種罩幕式只讀存儲器的結構，此結構是由基底、電荷陷入層(例如是氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層)、柵極結構、位線、字符線、紫外光阻擋層、內層介電層與插塞所構成。其中電荷陷入層位於基底上；柵極結構位於電荷陷入層上，且柵極結構與基底間的電荷陷入層作為複數個編碼區；位線位於柵極結構間的基底中；字符線位於柵極結構上，並與柵極結構電連接；紫外光阻擋層覆蓋於基底上；內層介電層位於紫外光阻擋層上；且內層介電層與紫外光阻擋層內包括一插塞。
圖2為公知一種罩幕式只讀存儲器的剖面示意圖及其程序化方法。
圖3A至圖3G為依照本發明實施例的罩幕式只讀存儲器的工藝俯視示意圖。
圖4A至圖4G為依照本發明實施例的罩幕式只讀存儲器的工藝剖面示意圖。
附圖標記說明102、422字符線104、418位線110離子植入區塊200、400基底202、410柵極介電層204柵極導體層206、414、424柵極結構208埋入式位線210、420絕緣層212光阻層214、416摻質植入工藝402存儲單元區404外圍電路區
406隔離結構408複合介電層(電荷陷入層)412導體層414條狀導體層426淡摻雜區428間隙壁430重摻雜區432源極/漏極區434材料層436內層介電層438編碼窗口440接觸窗開口442編碼區444插塞446內聯機首先，請參照圖3A與圖4A，提供一基底400，此基底400例如是半導體矽基底。此基底400可劃分為存儲單元區402以及外圍電路區404。
接著，在此基底400的外圍電路區404中形成多個隔離結構406。此處所示的隔離結構406是一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation，STI)，但在其它情形下也可以是局部區域熱氧化(Local Oxidation，LOCOS)隔離層。
然後，於存儲單元區402形成一層複合介電層408(電荷陷入層)，並且於外圍電路區404形成一層柵極介電層410，複合介電層408例如是一氧化矽/氮化矽/氧化矽(ONO)層。柵極介電層410的材質例如是氧化矽，形成柵極介電層410的方法例如是熱氧化法(Thermal Oxidation)。其中，於存儲單元區402形成一層複合介電層408以及於外圍電路區404形成一柵極介電層410的步驟例如是先形成一層罩幕層(未圖標)覆蓋住存儲單元區402並裸露外圍電路區404，接著於外圍電路區404的基底400上形成柵極介電層410，再移除覆蓋住存儲單元區402的罩幕層。然後，再形成另一層罩幕層(未圖標)覆蓋住外圍電路區404並裸露存儲單元區402，接著於存儲單元區402的基底400上形成一層複合介電層408(電荷陷入層)，再移除覆蓋住外圍電路區404的罩幕層。當然也可以先形成一層罩幕層(未圖標)覆蓋住外圍電路區404並裸露存儲單元區402，接著於存儲單元區402的基底400上形成一層複合介電層408(電荷陷入層)，再移除覆蓋住外圍電路區404的罩幕層。然後，再形成另一層罩幕層(未圖標)覆蓋住存儲單元區402並裸露外圍電路區404，接著於外圍電路區404的基底400上形成柵極介電層410，再移除覆蓋住存儲單元區402的罩幕層。
接著，請參照圖3B與圖4B，於基底400上形成一層導體層412，此導體層412的材質例如是摻雜復晶矽，形成導體層的方法例如是以臨場(In-Situ)摻雜離子的方式，利用化學氣相沉積法於基底400上形成一層摻雜復晶矽層。接著，利用微影蝕刻工藝，圖案化此導體層412以於存儲單元區402形成複數個條狀導體層414。
然後進行一摻質植入工藝416，以條狀導體層414為罩幕，於條狀導體層414所裸露的基底400中形成複數條位線418。而摻質植入工藝416所使用的摻質例如是N型的離子。形成位線418的步驟例如是以離子植入法植入摻質後，進行一快速回火工藝(Rapid Thermal Anneal，RTA)以修復基底400中受損的晶格結構。
接著，請參照圖3C與圖4C，於基底400上形成一層絕緣層420，以填滿條狀導體層414間的間隙，此絕緣層420的材質例如是氧化矽，形成絕緣層420的步驟例如是先以化學氣相沉積法於存儲單元區402形成一層氧化矽層，再進行回蝕(Etching Back)工藝或化學機械研磨工藝(Chemical Mechanical Polishing，CMP)直到暴露條狀導體層414的表面。
然後，於基底400上形成另一層導體層(未圖標)，導體層的材質例如是摻雜復晶矽，形成導體層的方法例如是以臨場摻雜離子的方式，利用化學氣相沉積法於基底400上形成一層摻雜復晶矽層。接著，利用微影蝕刻工藝，圖案化此導體層以於存儲單元區402行成複數個字符線422，再繼續定義條狀導體層414而形成多個柵極結構414，並且於外圍電路區404形成複數個柵極結構424。其中，字符線422與柵極結構414電連接，且字符線422橫跨於位線418上，而一柵極結構414與其下的複合介電層408、上方的字符線422、以及兩側的兩條位線418則構成一存儲單元。
接著，請參照圖3D與圖4D，進行一摻質植入步驟，以外圍電路區404的柵極結構424為罩幕，於柵極結構424兩側的基底400中植入摻質，以形成一淡摻雜區426。
然後，於基底400上形成一層介電層(未圖標)，此介電層的材質例如是氧化矽或氮化矽，形成介電層的方法例如是化學氣相沉積法。接著，移除部分介電層以於外圍電路區404的柵極結構424的側壁形成間隙壁428。移除部分介電層的方法例如是非等向性蝕刻法。
然後，在外圍電路區404中，以間隙壁428與柵極結構424為罩幕，進行一摻質植入步驟，於外圍電路區404的柵極結構424兩側的基底400中植入摻質，以形成一濃摻雜區430。其中淡摻雜區426與濃摻雜區430作為源極/漏極區432。
接著，請參照圖3E與圖4E，於基底400上形成一層材料層434，此材料層434可以防止紫外光穿透而照射到複合介電層408(電荷陷入層)。此材料層包括一化學氣相沉積抗反射層(Chemical VaporDeposition Anti-reflective Coating，CVDARC)，其材質例如是SixNy(OH)z。
然後，於材料層434上形成一層內層介電層436，此內層介電層436的材質例如是以四乙基矽酸酯(Tetra Ethyl Ortho Silicate，TEOS)/臭氧(O3)為反應氣體源，並利用等離子體增強化學氣相沉積法(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)所形成的氧化矽。接著，進行一平坦化工藝而使內層介電層436具有一平坦表面。使內層介電層436平坦化的方法例如是化學機械研磨法或回蝕刻法。
接著，請參照圖3F與圖4F，利用微影蝕刻技術圖案化內層介電層436與材料層434，以於存儲單元區402的欲編碼存儲單元上形成編碼窗開口438(Code Window)，並且於外圍電路區404形成暴露柵極結構424的接觸窗開口440(Contact Window)。
然後，以材料層434為編碼罩幕，利用紫外光照射基底400以進行編碼工藝，使紫外光經由編碼窗開口438照射欲編碼的存儲單元，使電子注入存儲單元的複合介電層408(電荷陷入層)中形成電荷編碼區442，而由此將預定的程序代碼編入罩幕式只讀存儲器中。
接著請參照圖3G與圖4G，於基底400上形成一層導體層(未圖標)，此導體層填滿編碼窗開口438與接觸窗開口440。然後，移除編碼窗開口438與接觸窗開口440以外的多餘導體層以形成插塞444。然後，於基底400上形成另一層導體層(未圖標)，並圖案化此導體層以形成與插塞444電接觸的內聯機446。
依上述的製造方法，可形成本發明所提供的罩幕式只讀存儲器組件的結構。請參照圖4G，以明了本發明所提出的罩幕式只讀存儲器組件的結構，其包括基底400、複合介電層408(電荷陷入層)(例如是氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層)、柵極結構414、位線418、字符線422、可阻擋紫外光的材料層434(例如是化學氣相沉積抗反射層)與內層介電層436。其中複合介電層408位於基底400上；柵極結構414位於複合介電層408上；位線418位於柵極結構414間的基底400中；字符線422位於柵極結構414上，並與柵極結構414電連接；材料層434覆蓋於基底400上；內層介電層436位於材料層434上；且內層介電層436與材料層434內包括插塞444。
依照上述實施例所述，本發明利用氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層(電荷陷入層)經過紫外光照射後，會使電荷會陷入氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層(電荷陷入層)中的原理，以氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層(電荷陷入層)作為罩幕式只讀存儲器的編碼區域，然後於存儲單元區上形成一層能夠防止紫外線穿透的材料層，在進行編碼工藝時，於材料層中形成編碼窗口，直接以材料層作為編碼罩幕，照射紫外光以進行編碼工藝，由存儲單元是否照射到紫外光，而使電荷會陷入氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層(電荷陷入層)中，來儲存二階式位數據「0」或「1」。
由於，本發明直接以可阻擋紫外光的材料層作為編碼罩幕，並將編碼窗口的工藝與接觸窗工藝整合，因此可以減少一道光罩，降低生產成本。
而且，由於在可阻擋紫外光的材料層中形成編碼窗口的工藝可以與外圍電路區的接觸窗工藝整合在一起，所以本發明的罩幕式只讀存儲器的工藝可以停在接觸窗工藝前，等到客戶下單後，同時進行外圍電路區的接觸窗工藝與存儲單元區的編碼工藝，可以減少出貨時間。
雖然本發明已以一實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當以權利要求書為準。
權利要求
1.一種罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為該方法包括於一基底上形成一氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層；於該氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層上形成複數個柵極結構，每一該些柵極結構與該基底間的該氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層分別作為一預定編碼區；於該些柵極結構間的該基底中形成複數條位線；於該基底上形成複數條字符線，且該些字符線與該些柵極結構電連接；於該基底上形成一化學氣相沉積抗反射層；於該化學氣相沉積抗反射層上形成一內層介電層；於該內層介電層與該化學氣相沉積抗反射層中形成複數個編碼窗口，該編碼窗口位於複數個欲寫入的預定編碼區的上方；進行一編碼工藝，以該化學氣相沉積抗反射層為編碼罩幕，利用紫外光照射該基底，以使該些編碼窗口下方的該些預定編碼區形成複數個編碼區；以及於每一該些該編碼窗口內形成一插塞。
2.如權利要求1所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中該化學氣相沉積抗反射層的材質包括SixNy(OH)z。
3.如權利要求1所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於該些柵極結構間的該基底中形成該些位線的步驟後與於該基底上形成該些字符線步驟前，還包括於該些位線上形成一介電層填滿該些柵極結構之間的間隙。
4.如權利要求1所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於該基底中形成該些位線的步驟包括進行一摻質植入步驟，於該些柵極結構間的該基底中植入一摻質；以及進行一回火工藝。
5.一種罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為該結構包括一基底；一氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層，該氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層位於該基底上；複數個柵極，該些柵極位於該氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層上，且該些柵極與該基底間的該氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層作為複數個編碼區；複數條位線，該些位線位於該些柵極之間；一化學氣相沉積抗反射層，該化學氣相沉積抗反射層覆蓋於該基底上；一內層介電層，該內層介電層位於該化學氣相沉積抗反射層上；一插塞，該插塞位於該內層介電層與該化學氣相沉積抗反射層內，且位於一編碼區上方。
6.如權利要求5所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其中該化學氣相沉積抗反射層的材質包括SixNy(OH)z。
7.如權利要求5所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其特徵為其中該些柵極之間還包括一絕緣層。
8.一種罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為該方法包括於一基底上形成一電荷陷入層；於該電荷陷入層上形成複數個柵極結構，每一該些柵極結構與該基底間的該電荷陷入層作為一預定編碼區；於該些柵極結構間的該基底中形成複數條位線；於該基底上形成複數條字符線，且該些字符線與該些柵極結構電連接；於該基底上形成一材料層，該材料層的材質能夠防止紫外光穿透；於該材料層上形成一內層介電層；於該內層介電層與該材料層中形成複數個編碼窗口，該編碼窗口位於複數個欲編碼的預定編碼區的上方；進行一編碼工藝，以該材料層為編碼罩幕，利用紫外光照射該基底，以使該些編碼窗口下方的該些預定編碼區形成複數個編碼區；於每一該些該編碼窗口內形成一插塞。
9.如權利要求8所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於該材料層包括一化學氣相沉積抗反射層。
10.如權利要求9所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於該材料層的材質包括SixNy(OH)z。
11.如權利要求8所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中該電荷陷入層包括一氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層。
12.如權利要求8所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於該些柵極結構之間的該基底中形成該些位線的步驟後與於該基底上形成該些字符線步驟前，還包括於該些位線上形成一絕緣層以填滿該些柵極結構間的間隙。
13.如權利要求8所述的罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵為其中於形成該些位線的步驟包括進行一摻質植入步驟，於該些柵極結構間的該基底中植入一摻質；以及進行一回火工藝。
14.一種罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為該結構包括一基底；一電荷陷入層，該電荷陷入層位於該基底上；複數個柵極結構，該些柵極結構位於該電荷陷入層上，且該些柵極結構與該基底之間的該電荷陷入層作為複數個編碼區；複數條位線，該些位線位於該些柵極結構間；一材料層，其覆蓋於該基底上，該材料層的材質能夠防止紫外光穿透；一內層介電層，該內層介電層位於該材料層上；以及一插塞，該插塞位於該內層介電層與該材料層內，且位於一編碼區上方。
15.如權利要求14所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其中該材料層包括一化學氣相沉積抗反射層。
16.如權利要求15所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其中該化學氣相沉積抗反射層的材質包括SixNy(OH)z。
17.如權利要求14所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其中該些柵極結構之間還包括一介電層。
18.如權利要求14所述的罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵為其中該電荷陷入層包括一氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層。
全文摘要
一種罩幕式只讀存儲器的製造方法，此方法依序於基底上形成一氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層與複數個柵極，且任一柵極與基底之間的氧化矽/氮化矽/氧化矽複合層作為一預定編碼區。接著，於柵極間的基底中形成複數條位線，並且於基底上形成與柵極電連接的複數條字符線。然後，於基底上形成具有編碼窗口的化學氣相沉積抗反射材料層與內層介電層。然後，進行一編碼工藝，以化學氣相沉積抗反射層為編碼罩幕，利用紫外光照射基底，以使編碼窗口暴露的柵極下方的預定編碼區形成複數個寫入編碼區，再於編碼窗口內形成插塞。
文檔編號H01L21/70GK1449028SQ0210845
公開日2003年10月15日 申請日期2002年4月1日 優先權日2002年4月1日
發明者郭東政, 劉建宏, 潘錫樹, 黃守偉 申請人:旺宏電子股份有限公司