非挥发性内存装置用的双重间隔器方法

文档序号:6894166阅读:273来源:国知局
专利名称:非挥发性内存装置用的双重间隔器方法
背景技术
本发明的发明领域涉及用于非挥发性内存装置的间隔层的形成程序。尤其是,本发明与在两步骤间隔器沉积(two-step spacer deposition)及蚀刻的方法有关,以便在非挥发性内存装置的核心部位及周边之间形成外观上的差异。并且,本发明与由上述方法产生的非挥发性内存装置有关。
半导体包含有核心部位(core)及周边区域(periphery)。一般而言,内存信息储存在半导体的核心部位进行。另外,一般在核心部位中储存电子电荷。该核心部位包含多个核心部位单元(core cell)。该核心部位单元以一有序矩阵的方式排列,称为核心部位单元矩阵(core cellarray)。各个核心部位单元储存一或多个数据位,以在往后中使用。
一般周边与该核心部位相邻。周边的一项功能为对于某些内存位置辅助正确的电路选择。
一般以分开的多晶硅层的方式储存电荷,此多晶硅与其上下层均绝缘。而且,在另一种储存方式中,将电荷储存在核心部位的一部位中,一般称为氧化物-氮化物-氧化物(ONO)结构。一般氧化物的功能如一绝缘体,而氮化物一般用于储存电荷。该ONO结构的配置方式简化在氮化层中电荷的绝缘,此系因为将氮化层在两个绝缘的氧化层之间的关系。
在一已有技术的方法中,应用一硅晶圆基体于一微芯片的形成程序中。在硅晶圆上,形成或沉积一最底层的氧化层。该最底层的氧化层形成该核心部位区域的ONO结构的最底层。
一般应用相同的方法形成ONO结构的底及上氧化层。有一种方式中,将如Silane的不同的气体,至少包含二氧化氮,流通过一炉子。来自二氧化氮的硅晶圆及氧反应以形成氧化层。在该晶圆及/或氮化层上将氧化层结晶。
夹在两个绝缘的氧化层之间的氮化层以类似该氧化层的方式形成。形成氮化层的一种方法包含使用不同的气体,如Silane,其中至少包含硅,氢及氨以流通过一炉子。来自氨中的硅及氮产生反应以形成在该晶圆上结晶的氮化硅。
核心部位区域基本上具有一ONO结构,而一般系从周边区域中蚀刻掉ONO结构,只留下裸晶硅。然后一般在周边区域的裸晶硅上,于炉子中成长栅氧化物(gate oxide)。
一旦在裸周边区域上长成栅氧化物(gate oxide),可以在栅氧化物上沉积掺杂的多晶硅栅。多晶硅层的掺杂导致在栅氧化层的上方及ONO结构的最上层氧化物中形成多晶硅的”晶种”(seed)。
间隔器形成的已有技术的方法中包含在晶圆的核心部位及周边区域上进行氧化物不可辨识的毯覆式(blanket)沉积。由于此毯覆式沉积方式及在空间之间的多晶硅线的特定结构,该多晶硅线的上方区域与多晶硅线的边缘比较下,所沉积的氧化物较薄。多晶硅线的边缘所沉积的氧化物较厚。例如,当在多晶硅线上沉积氧化物的毯覆位置时,约1000埃的氧化物充填多晶硅线之间的位置,而约2000埃或者是更多的氧化物充填多晶硅线的边缘。当执行约1000埃的间隔器蚀刻时,蚀刻作业将从两条多晶硅线之间的空间中去除约1000埃的厚度。在多晶硅线边缘产生的间隔器将不会完全被去除掉,而仍留下多晶硅线的边缘,此系因为形态上的效应之故。在多晶硅线边缘之间隔器的高度系因为多晶硅线的高度(至第一阶)而定。而从多晶硅线延伸到两多晶硅线之间的空间的总量的间隔器的宽度约为原始间隔器沉积长度的2/3。在沉积洽好大于1000埃的氧化物的例子中,将形成向外延伸入两多晶硅线之间所定位的空间的约600到650埃的氧化物沉积的间隔器。
在某些已有技术的方法中,执行垂直蚀刻以在多晶硅线之间形成间隔器。此蚀刻方式在该多晶硅线及多晶硅线上方之间均匀的去除氧化物。然而由于形态上的效应(topogrsphieal effect),垂直的间隔器蚀刻仍然在多晶硅线的边缘留下相当厚的氧化层。例如,在多晶硅线的边缘沉积约2000埃的氧化物。该间隔器的垂直蚀刻将在多晶硅线的边缘留下厚的氧化层。例如,如果约2000埃的氧化物沉积的多晶硅线的边缘,则间隔器的垂直蚀刻将只有去除约1000埃的氧化物,而在边缘下约1000埃的氧化物。当进行沉积且在蚀刻之前,在将于多晶硅线的边缘形成的该区域的氧化物进行的沉积实际上比在多晶硅线之间的沉积所得到者还要厚。在间隔器蚀刻执行后在多晶硅线的边缘外只有少量的氧化物沉积留在多晶硅线之间。
在植入步骤之前,氧化物间隔器必需动作如多晶硅线。在非挥发性内存装置的内存中,有必要在多晶硅线之间的区域进行掺杂。在多晶硅线之间掺杂硅则形成源极及汲极区域。因此,一般必需加罩或“覆盖”晶圆中的某些区域以防止在这些区域中植入。氧化物间隔器封锁该植入,以避免其太靠近多晶硅线。并非从晶体管区域中“间隔”该植入作业。以蚀刻方式去除该罩,因此可以发生植入的动作。
使用已有技术的方法,非挥发性内存装置的核心部位几乎完全填入氧化物间隔器。在已有技术的方法,沉积氧化物的方式导致多晶硅线的外观上看来犹如这些一起成长者。然后,当执行间隔器蚀刻时,导致在多晶硅线之间的区域几乎没有外露的硅。所以在覆盖两多晶硅线之间的区域的氧化物的出现使得植入的动作更加困难。因此,应用某些已有技术的方法,在核心部位间隔器形成之后,在多晶硅线之间的区域中进行植入作业。

发明内容
本发明系相关于一种半导体装置的改进,及制造此半导体装置的方法。下文中的说明系在于使得熟习本技术者可以制造及使用示范的实施例,且提供专利申请的内容,及其必需要的条件。熟习本技术者了解较佳实施例可作种种不同的修改,而其衍生的一般原理可以应用在其它的实施例。因此本发明并不限于所示的实施例,而是与文中说明的原理及特征的最广的原理及观点相符一致。
依据本发明的一种形态,将第一氧化物层沉积在多晶硅线上。该第一氧化物层覆盖在多晶硅线上的瓦区域(tile area),及多晶硅线之间的区域。此第一氧化物沉积不会填充多晶硅线之间的空间。在第一氧化物沉积后,可以蚀刻核心部位及周边区域而去除一部份的沉积。在与多晶硅线的边缘相邻处形成间隔器。随后,可以植入及掺杂多晶硅线之间的区域。由执行特定的核心部位植入,掺杂或由第一间隔器定义的多晶硅线之间的间隙中的ONO栅氧化物的去除作业而提供核心部位及周边的不同结构。其次,可在该周边及核心部位上沉积第二氧化物间隔。除非周边及核心部位中的任何一个或两者以应用一阻剂加罩,否则在该周边及核心部位上均形成该第二间隔器。由周边电路上的需要定义该第二间隔器的宽度。在沉积第二间隔器后,在核心部位及周边上均执行第二间隔器蚀刻作业,但是依周边上特定需要而设。


图1显示已有技术的在两条多晶硅线的多蚀刻后的非挥发性内存装置的侧视图。
图2表示在第一间隔器沉积后一非依电性内存装置的已有技术的侧视图。
图3表示已有技术的在第一间隔器蚀刻后的非挥发性内存装置。
图4标在本发明实施例的两条多晶硅线之间的氧化物或氮化物间隔器的侧视图。
图5标该第二间隔器蚀刻非挥发性内存装置的一实施例中,该核心部位区域的侧视图。
图6标在间隔器蚀刻非挥发性内存装置的一实施例的核心部位区域的侧视图。
具体实施例方式
图1表示已有技术的多晶硅蚀刻后的非挥发性内存装置1。在基体3上沉积两条多晶硅线。图2显示在两条多晶硅线4之间的区域沉积第一氧化物层12后的非挥发性内存装置1。在图3显示已有技术的在间隔器12’(在图中的上撇号表示在氧化沉积层处所形成的间隔器)的第一间隔器蚀刻执行后的非挥发性内存装置。在植入区域8’中发生植入。如图4所示者,在本发明的一形态中,在多晶硅线4上沉积第一氧化物层12。该氧化物沉积层覆盖在多晶硅线4上方的区域及在多晶硅线4之间的区域x。第一氧化沉积层12不完全填充或填平在多晶硅线4之间的区域x。在氧化沉积层12之后,蚀刻在核心部位24及周边28中的多晶硅线4之间的区域。由此形成间隔器12’。在形成间隔器之后,去除一部份的栅氧化物。随着,在多晶硅线4之间的植入区域20中进行植入或掺杂作业。其次,如图4及图5中所示者,在周边28及核心部位24中沉积第二氧化间隔器13。在第二间隔器沉积后,在周边区域28及核心部位24上进行第二间隔器的蚀刻作业。该周边的掺杂将影响周边28的外观。如图6中所示者,此第二次的蚀刻提供在非挥发性内存装置1的周边28中多晶硅线4之间的区域中几乎不会有任何植入发生。
此现象可以与该非挥发性内存装置1的核心部位24比照,在第二间隔器蚀刻后,仍然有掺杂剂植入在间隔器12’之间及间隔器13’下方的硅中。
第一氧化沉积层12的厚度小于x的一半(1/2x),其中x表示多晶硅线4的边缘16之间的距离。例如,如果两多晶硅线4的边缘16之间的距离约1000埃时,使用小于500埃的间隔器沉积以填充在多晶硅线4的两边缘区域16之间的间隙。
在氧化沉积层12后的某些点上,其厚度比一般的区域澴要小,应用间隔器蚀刻经由在沉积的氧化沉积层12中去除某些部份而在多晶硅线4之间形成一空间。
在所得到的空间20中,可以植入或去除ONO或者是栅氧化物。在发生植入后,执行第二间隔器沉积。第二间隔器沉积13的量端视整个间隔器12’所需要的量而定。例如,间隔器12’沉积时所需要的总量约1000埃,则沉积少于500埃的氧化沉积层12,该第二间隔器沉积层13的量即足以在两个多晶硅线4之间的整个区域中产生1000埃的沉积。
图4表示在间隔器氧化物的第二次沉积13后的非挥发性内存装置1。图5表示在第二间隔器蚀刻后的非挥发性内存装置1的核心部位24的实施例。在两多晶硅线20之间位在该第一间隔器蚀刻后所形成的区域中进行植入或掺杂作业。图6表示在第二间隔器蚀刻后的非挥发性内存装置的周边28的实施例。显然地,在第二间隔器蚀刻后该核心部位区域24缺乏或几乎缺乏氧化物,而一般呈现出图6所示的外表。如果在硅晶圆或基体的植入区域20中蚀刻核心部位24区域的话,则在第一间隔器12’之间仍可以发现氧化物沉积,且一般该核心部位区域具有图5所示的外观。因此,在比照上,周边28不使任何的氧化物遗留在一般以图6所示的第一间隔器12’之间的区域。本发明的方法所制造的非挥发性内存装置的实施例具有可以辨识的核心部位24及周边28区域。
在另一实施例中,集成电路的核心部位24及周边28均有图6所示的电路的外观。在此一实施例中,在核心部位24的植入区域20中及在周边28中产生的植入并不相同。在核心部位24及周边28之间所产生的植入的差异可以由在植入期间在核心部位24及/或周边28中加罩而达到。
在另一实施例中,在执行第一间隔器蚀刻后,另外核心部位24的植入作业。而仅在执行第一及第二氧化物沉积及第二间隔器蚀刻后,才在周边28中进入植入作业。为了在第二间隔器蚀刻后不蚀刻该核心部位24,在第二间隔器蚀刻后应用阻性物质覆盖核心部位24。依据此方式,核心部位24即不接受第二次沉积,也不进行第二间隔器蚀刻作业。所得到的核心部位24具有如图5所示的外观。而该周边具有如图6所示的外观。
在本发明的另一实施例中,在执行第一间隔器蚀刻后进入周边28的植入作业。而只有在执行第一及第二次氧化物沉积且执行第二间隔器蚀刻后才在瓦核心部位(tile core)24中进行植入作业。为了在第二间隔器蚀刻期间蚀刻该周边28,在第二间隔器蚀刻期间,将该周边覆盖上阻性材料。依据此方式,周边28即不接受第二次沉积,也不进行第二次的间隔器蚀刻。所得到的核心部位24具有如图6所示的外观。且周边28具有如图5所示的外观。
上述的说明,例证及效应并不用于限制由本发明权利要求所定义的本发明的精神及观点。当然,虽然文中已应较佳实施例说明本发明,但本领域技术人员需了解可对上述实施例加以更改及变更,而不偏离本发明的精神及观点。例如间隔器的厚度可以改变。因此上文中的详细说明及相关的例证并不用于限制由用于定义本发明的观点的权利要求及其对等的涵意所定义的本发明的范围。
权利要求
1.一种形成间隔器的方法,包含在核心部位的多晶硅线及周边区域沉积氧化物层;在该核心部位及周边区域执行第一间隔器;在核心部位区域的多晶硅线之间所定位的区域施行离子的植入;将第二氧化物层作用在该核心部位及周边区域上;以及在周边区域上执行第二间隔器蚀刻,其中产生核心部位及周边区域,使得两者的外观存在差异。
2.如权利要求1所述的方法,其中的第一氧化物沉积的厚度小于多晶硅线周边之间距离之半。
3.一种由权利要求1所述的方法所制造的非挥发性内存装置。
4.一种由权利要求2所述的方法所制造非挥发性内存装置。
全文摘要
在非挥发内存装置(1)的双重间隔器(two-stepspacer)的制造程序中,先在晶圆基体(3)上沉积一层薄的氧化层(12),而在非挥发性内存装置(1)的核心部位(24)中留下一间隙,使得经由此间隙完成植入及/或达成氧化物-氮化物-氧化物去除作业。在植入后,沉积第二间隔器(13)。在沉积第二间隔器后,执行周边间隔器蚀刻。应用上述说明的方法,形成一间隔器。
文档编号H01L27/088GK1421046SQ01806324
公开日2003年5月28日 申请日期2001年3月12日 优先权日2000年3月17日
发明者杰弗瑞·A·雪德斯, 杜汪·D·帕, 马克·T·拉姆斯拜, 孙禹, A·T·会, M·C·甄 申请人:先进微装置公司
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