雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法
2023-10-17 15:13:59
專利名稱：雙位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罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，且特別是有關於一種雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法。
目前一種雙位罩幕式只讀存儲器已在積極的發展中。雙位罩幕式只讀存儲器顧名思義是一種可於單一存儲單元中儲存二位數據(twobit per cell)的存儲器元件。關於此種存儲器元件的結構說明如下
圖1所示，其為公知一種雙位罩幕式只讀存儲器結構的剖面示意圖。
請參照圖1，公知雙位罩幕式只讀存儲器包括一基底10、一柵極結構16、一雙位編碼區20、一埋入式漏極18、一絕緣層22以及一字符線24。
其中，柵極結構16配置在部分基底10上，且柵極結構16包括一柵極導電層14以及配置在柵極導電層14底下的一柵氧化層12。此外，埋入式漏極18配置在柵極結構16兩側的基底10中。
另外，雙位編碼區20則是配置在柵極結構16兩側邊底下的基底10中。在雙位編碼區20中有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「1」，而在雙位編碼區20中未有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「0」。
絕緣層22配置在埋入式漏極18的上方，用以隔離兩相鄰的柵極結構16。而在柵極結構16上則是配置有字符線24，用以使相同一列的柵極結構16彼此電性連接。
然而，由於公知雙位罩幕式只讀存儲器其埋入式漏極接面與雙位編碼區是相連在一起的，因此非常容易發生接面漏電流(JunctionLeakage)的情形，且容易產生第二位效應(Second Bit Effect)。另外，公知雙位罩幕式只讀存儲器還存在有一問題，就是存儲器元件中的存儲單元容易受到周圍其它存儲單元的幹擾。而由於公知的雙位罩幕式只讀存儲器的存儲單元容易受到周圍其它存儲單元的幹擾且容易產生第二位效應的原因，因此公知存儲器元件的操作裕度(OperationWindow)較小。
本發明的另一目的是提供一種雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，以避免雙位存儲單元會受到周圍其它存儲單元的幹擾。
本發明提出一種雙位罩幕式只讀存儲器的結構，包括一基底、一柵極結構、一雙位編碼區、至少一間隙壁、一埋入式漏極、一摻雜區、一絕緣層以及一字符線。其中，柵極結構配置在部分基底上，且此柵極結構包括一柵極導電層以及一柵氧化層。雙位編碼區配置在柵極結構兩側邊底下的基底中，其中，在雙位編碼區中，有一編碼離子植入者具有一邏輯狀態「1」，而未有編碼離子植入者具有一邏輯狀態「0」。另外，間隙壁則是配置在柵極結構的兩側，而埋入式漏極配置在間隙壁兩側的基底中。摻雜區配置在埋入式漏極與雙位編碼區之間，甚至摻雜區幾乎會將雙位編碼區包圍起來。在本發明中，摻雜區的離子型態與雙位編碼區的離子型態相反，且摻雜區的離子濃度較雙位編碼區的離子濃度高。此外，絕緣層是配置在埋入式漏極的上方，而字符線則是配置在相同一列的柵極結構上。其中，字符線是由一多晶矽層以及配置在多晶矽層表面的一金屬矽化物層所構成。
本發明提出一種雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，此方法首先在一基底上形成一柵極結構，其中此柵極結構包括一柵極導電層以及形成在柵極導電層底下的一柵氧化層。接著，在基底上形成圖案化的一光阻層，暴露出一雙位編碼區，之後以此光阻層為一植入罩幕進行一雙位編碼布植步驟，以在雙位編碼區中植入一編碼離子。繼之，再以此光阻層為罩幕進行一第一離子植入步驟，以在基底中形成一摻雜區，其中摻雜區的離子型態與雙位編碼區的離子型態相反，且摻雜區的離子濃度較雙位編碼區的離子濃度高。然後，將光阻層移除。並且在柵極結構的兩側形成至少一間隙壁。之後，以柵極結構與間隙壁為一離子植入罩幕，進行一第二離子植入步驟，以在間隙壁兩側的基底中形成一埋入式漏極，而形成數個雙位編碼存儲單元。其中每一雙位編碼存儲單元中，有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「1」，而未有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「0」。最後，於埋入式漏極的上方形成一絕緣層，並且在相同一列的柵極結構上形成一字符線。本發明所形成的摻雜區，在歷經後續數次熱工藝之後，會幾乎將雙位編碼包圍起來。
本發明的雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，由於雙位編碼區幾乎被摻雜區所包圍，因此可避免存儲單元之間互相干擾。
本發明的雙位罩幕式只讀存儲器中，由於雙位編碼區幾乎被相反離子型態且濃度較高的摻雜區所包圍，因此通過漏極誘導阻障降低效應(Drain Induced Barrier Lowering)可消除雙位罩幕式只讀存儲器的第二位效應。
本發明的雙位操作的罩幕式只讀存儲器，由於雙位存儲單元之間不會互相干擾，且通過漏極誘導阻障降低效應可消除雙位罩幕式只讀存儲器的第二位效應，因此可提高存儲器元件的操作裕度。
圖2A至圖2E是依照本發明一較佳實施例的雙位罩幕式只讀存儲器的製造流程剖面示意圖。
10、100基底 12、102柵氧化層14、104柵極導電層16、105柵極結構18、124埋入式漏極20雙位編碼區22、126絕緣層24、128字符線106口袋型離子植入步驟108口袋型摻雜區110光阻層112雙位編碼布植步驟114雙位編碼區116、122離子植入步驟118摻雜區120間隙壁請參照圖2A，首先在一基底100上形成一柵極結構105。其中，柵極結構105包括一柵極導電層104以及形成在柵極導電層104底下的一柵氧化層102。在本實施例中，柵極導電層104的材質例如是多晶矽，且柵氧化層102的厚度例如是45埃左右。
接著，進行一口袋型離子植入步驟106，以在柵極結構105兩側的基底100中形成一口袋型摻雜區108。在本實施例中，口袋型摻雜區108中所植入的離子例如是砷離子，口袋型離子植入步驟106的一離子植入劑量例如為1×1013/cm2，口袋型離子植入步驟106的一離子植入能量例如為50KeV，且口袋型離子植入步驟106的一離子植入角度例如為45度。
之後，請參照圖2B，在基底100上形成一圖案化的光阻層110，暴露出一雙位編碼區114。之後，以光阻層110為一植入罩幕進行一雙位編碼布植步驟112，以在雙位編碼區114中植入一編碼離子。在本實施例中，雙位編碼區114中所植入的編碼離子例如是砷離子，且雙位編碼布植步驟112的一離子植入劑量例如為2×1013/cm2，雙位編碼布植步驟112的一離子植入能量例如為50KeV，且雙位編碼布植步驟112的一離子植入角度例如為45度。
在本實施例中，在柵極結構105兩側邊底下的雙位編碼區114中，有編碼離子植入者在後續是作為具有一邏輯狀態「1」的位，而未有編碼離子植入者在後續是作為具有一邏輯狀態「0」的位。而由於在先前步驟中，已有進行口袋型離子植入步驟106，因此，在此未有編碼離子植入的雙位編碼區之處為口袋型摻雜區108。
然後，請參照圖2C，再以光阻層110為一植入罩幕進行一第一離子植入步驟116，以在基底100中形成一摻雜區118。其中，摻雜區118的離子型態是與雙位編碼區114的離子型態相反，且摻雜區118的離子濃度較雙位編碼區114的離子濃度高。在本實施例中，摻雜區118中所植入的離子例如是BF2+離子，且第一離子植入步驟116的一離子植入劑量例如是5×1013/cm2，第一離子植入步驟116的一離子植入能量例如為40KeV。
繼之，請參照圖2D，將光阻層110移除之後，在柵極結構105的兩側形成至少一間隙壁120。其中，間隙壁120的厚度例如是400埃至600埃，較佳的是500埃左右。且間隙壁120的材質可以是氮化矽或氧化矽等介電材質。而形成間隙壁120的方法例如是先在基底100上形成一共形的介電層(未繪示)，之後再回蝕刻此介電層而形成。
之後，請繼續參照圖2D，以間隙壁120與柵極結構105為一植入罩幕進行一第二離子植入步驟122，以在間隙壁120兩側的基底100中形成一埋入式漏極124，而形成數個雙位編碼存儲單元。其中，每一雙位編碼存儲單元中，有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「1」，而未有編碼離子植入的位為一邏輯狀態「0」。在本實施例中，埋入式漏極124中所植入的離子例如是BF2+離子，且第二離子植入步驟122的一離子植入劑量例如是1×1015/cm2，第二離子植入步驟122的一離子植入能量例如是10KeV。
接著，請參照圖2E，在埋入式漏極124的上方形成一絕緣層126，用以隔離相鄰的兩柵極結構105。其中，絕緣層126的材質例如是氧化矽。且形成絕緣層126的方法例如是先在基底100上形成一絕緣材質層(未繪示)，覆蓋住柵極結構105，之後再以一化學機械研磨法或一回蝕刻法移除部分絕緣材質層，直到柵極結構105暴露出來。
之後，在柵極結構105上形成一字符線128，用以使相同一列的柵極結構105彼此電性連接。其中，字符線128的材質例如是多晶矽。另，本發明更包括在多晶矽材質的字符線128表面形成一金屬矽化物層(未繪示)，藉以降低字符線128的電阻值。
值得注意的是，本發明的罩幕式只讀存儲器中的摻雜區118在歷經後續數次熱工藝之後，摻雜區118幾乎會將雙位編碼區114包圍起來。換言之，雙位編碼區114幾乎會被離子型態相反且較高濃度的摻雜區118包圍起來。如此一來，通過漏極誘導阻障降低效應便可以消除雙位罩幕式只讀存儲器的第二位效應，並且可減少存儲單元之間的互相干擾，進而提高元件的操作裕度。
綜合以上所述，本發明具有下列優點1.本發明的雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，可避免存儲單元之間互相干擾。
2.本發明的雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，可消除雙位罩幕式只讀存儲器的第二位效應。
3.本發明的雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，可提高存儲器元件的操作裕度。
權利要求
1.一種雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該結構包括一基底；一柵極結構，配置在部分該基底上；一雙位編碼區，配置在該柵極結構兩側邊底下的該基底中；至少一間隙壁，配置在該柵極結構的兩側；一埋入式漏極，配置在該間隙壁兩側的該基底中；一摻雜區，配置在該埋入式漏極與該雙位編碼區之間的該基底中，其特徵是，該摻雜區的離子型態與該雙位編碼區的離子型態相反，且該摻雜區的離子濃度較該雙位編碼區的離子濃度高；一絕緣層，配置在該埋入式漏極的上方；以及一字符線，配置在該柵極結構的表面上。
2.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該摻雜區是將該雙位編碼區包圍起來。
3.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，更包括一口袋型摻雜區，配置在未有該編碼離子植入的該雙位編碼區中。
4.如權利要求3所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該口袋型摻雜區中所摻雜的離子包括砷離子，且該口袋型摻雜區中所摻雜的劑量為1×1013/cm2。
5.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該雙位編碼區中所植入的離子包括砷離子，且該雙位編碼區所植入的劑量為2×1013/cm2。
6.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該摻雜區中所植入的離子包括BF2+離子，且該摻雜區中所植入的劑量為5×1013/cm2。
7.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該埋入式漏極中所摻雜的離子包括BF2+離子，且該埋入式漏極中所摻雜的劑量為1.5×1015/cm2。
8.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該間隙壁的厚度為400埃至600埃。
9.如權利要求1所述的雙位罩幕式只讀存儲器的結構，其特徵是，該字符線包括一多晶矽層以及在該多晶矽層頂部的一金屬矽化物層。
10.一種雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該方法包括在一基底上形成一柵極結構；在該基底上形成圖案化的一光阻層，暴露出一雙位編碼區；以該光阻層為罩幕進行一雙位編碼布植步驟，以在該雙位編碼區中植入一編碼離子；以該光阻層為罩幕進行一第一離子植入步驟，以在該基底中形成一摻雜區，其中該摻雜區的離子型態與該雙位編碼區的離子型態相反，且該摻雜區的離子濃度較該雙位編碼區的離子濃度高；移除該光阻層；在該柵極結構的側壁形成至少一間隙壁；以該間隙壁與該柵極結構為罩幕，進行一第二離子植入步驟，以在該間隙壁兩側的該基底中形成一埋入式漏極，其中該埋入式漏極與該雙位編碼區之間形成有該摻雜區；在該埋入式漏極的上方形成一絕緣層；以及在該柵極結構上形成一字符線。
11.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，在歷經後續數次熱工藝之後，該摻雜區會將該雙位編碼區包圍起來。
12.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，在形成該柵極結構之後，更包括進行一口袋型離子植入步驟，以在該柵極結構兩側邊底下的該基底中形成一口袋型摻雜區。
13.如權利要求12所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該口袋型摻雜區中所植入的離子包括砷離子，且該口袋型離子植入步驟的一離子植入劑量為1×1013/cm2，該口袋型離子植入步驟的一離子植入能量為50KeV，該口袋型離子植入步驟的一離子植入角度為45度。
14.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該雙位編碼布植步驟所使用的一編碼離子包括砷離子，且該雙位編碼布植步驟的一離子植入劑量為2×1013/cm2，該雙位編碼布植步驟的一離子植入能量為50KeV，該雙位編碼布植步驟的一離子植入角度為45度。
15.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該摻雜區中所植入的離子包括BF2+離子，且該第一離子植入步驟的一離子植入劑量為5×1013/cm2，該第一離子植入步驟的一離子植入能量為40KeV。
16.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該埋入式漏極中所植入的離子包括BF2+離子，且該第二離子植入步驟的一離子植入劑量為1×1015/cm2，該第二離子植入步驟的一離子植入能量為10KeV。
17.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，形成該絕緣層的方法包括在該基底的上方形成一絕緣材質層，覆蓋該柵極結構；以及利用一回蝕刻法或一化學機械研磨法移除部分該絕緣材質層，直到該柵極結構暴露出來。
18.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，該間隙壁的厚度為400埃至600埃。
19.如權利要求10所述的雙位罩幕式只讀存儲器的製造方法，其特徵是，形成該字符線的方法包括在該柵極結構上形成一多晶矽層；以及在該多晶矽層的表面形成一金屬矽化物層。
全文摘要
一種雙位罩幕式只讀存儲器的結構及其製造方法，此結構包括一基底；一柵極結構，配置在部分基底上；一雙位編碼區，配置在柵極結構兩側邊底下的基底中；至少一間隙壁，配置在柵極結構的兩側；一埋入式漏極，配置在間隙壁兩側的基底中；一摻雜區，配置在埋入式漏極與雙位編碼區之間的基底中，其中摻雜區的離子型態與雙位編碼區的離子型態相反，且摻雜區的離子濃度較雙位編碼區的離子濃度高；一絕緣層，配置在埋入式漏極的上方；以及一字符線，配置在相同一列的柵極結構上。
文檔編號H01L21/70GK1477714SQ0213040
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月19日 優先權日2002年8月19日
發明者劉慕義, 範左鴻, 詹光陽, 葉彥宏, 盧道政 申請人:旺宏電子股份有限公司