专利名称：一种用于防止电荷充电的氮化物只读存储器制作方法
发明的领域本发明系提供一种氮化物只读存储器的制作方法。
背景说明氮化物只读存储器(nitride read only memory，NROM)是一种用来储存数据的半导体元件，由多个存储单元(memory cell)所组成，其中每一存储单元皆包含有MOS晶体管以及氮化硅层。由于氮化硅层具有高度的致密性，因此可使经由MOS晶体管隧穿(tunneling)进入至氮化硅层中的热电子阱(trap)中，以达到储存数据的目的。
请参考
图1至图4，图1至图4为一已知的制作氮化物只读存储器的方法示意图。如图1所示，已知的氮化物只读存储器系制作于硅基底12表面。硅基底12系为P型硅基底且包含有用以储存电荷的存储区(memory array)以及进行逻辑电路控制的周边区(periphery circuit)。已知方法系先于硅基底12表面进行传统的氧化-氮化-氧化(oxide-nitride-oxide，ONO)处理，以形成由底氧化层(bottom oxide)14、氮化硅层16以及上氧化层(top oxide)18所组成的ONO介电层19。然后在ONO介电层19表面形成光致抗蚀剂层20，并进行一黄光处理以及蚀刻处理，以使光致抗蚀剂层20形成一图案，用来定义位线(bit line)的位置。
如图2所示，接下来利用光致抗蚀剂层20作为掩膜(mask)，进行干蚀刻处理以去除未被光致抗蚀剂层20覆盖的上氧化层18以及氮化硅层16，随后再进行离子布植处理22，于硅基底12中形成多个掺杂区24，以作为存储器的位线，或者称为埋藏式漏极(buried drain)。随后将光致抗蚀剂层20完全去除。
如图3所示，利用一热氧化法(thermal oxidation)于位线24上方表面形成一场氧化层26，作为各氮化硅层16之间的隔离。最后如图4所示，再沉积一掺杂多晶硅层28，作为字线。
已知氮化物只读存储器在字线制作完成后，为避免元件在后续的化学沉积处理或蚀刻处理中受到紫外线照射或产生等离子体损坏，因此会形成保护层29覆盖于各字线表面，且各字线的周围侧壁皆形成有间隔层(spacer)27，如图5所示。然而由于保护层29与该氮化物只读存储器的ONO介电层19系直接相接触，所以后续在化学沉积处理或蚀刻处理中受到紫外线照射所产生的部分的游离电子，将会穿过保护层29而进入ONO介电层19中，进而影响该氮化物只读存储器的电性表现。
发明概述因此，本发明的目的在于提供一种改良的氮化物只读存储器(NROM)的制作方法，以避免该氮化物只读存储器于后续处理中受紫外线(UV light)照射或产生等离子体损坏(plasma damage)。
在本发明的最佳实施例中，是先提供表面包含有存储区以及周边区的基底，然后于该基底表面形成由底氧化(bottom oxide)层、氮化硅层以及一上氧化(top oxide)层所构成的氧化-氮化-氧化(oxide-nitride-oxide)(ONO)层。接着于该存储区内的该ONO层表面形成多条纵向排列的位线掩膜(bit line mask)，随后进行第一离子布植处理，以于未被该位线掩膜所覆盖的该基底中形成多条埋藏位线(buried bit line)。在去除该位线掩膜之后，于该ONO层表面上形成多条横向排列并与该多条埋藏位线几近垂直的字线。最后于该基底表面形成牺牲层，并对该牺牲层进行一回蚀刻处理，以于各该字线的周围侧壁形成间隔层(spacer，并于该基底表面依序形成阻绝层以及保护层。
由于本发明制作的氮化物只读存储器表面依序形成有阻绝层以及保护层，因此可以避免该氮化物只读存储器于后续处理中受紫外线(UV light)照射或产生等离子体损坏(plasma damage)，同时该阻绝层更可以有效地隔离该保护层与该氮化物只读存储器的ONO介电层，以避免该保护层与该ONO介电层直接接触，因此能进一步抑制该保护层中的游离电子进入该ONO介电层而影响该氮化物只读存储器的电性表现。
发明的详细说明请参考图6至图10，图6至图10为本发明制作氮化物只读存储器的剖面示意图。如图6所示，本发明的氮化物只读存储器系制作于半导体晶片30的基底32表面，且基底32表面定义有存储区以及周边区。在本发明的较佳实施例中，基底32系为P型硅基底。然而本发明并不限定于此，在本发明的其它实施例中，基底32亦可以为绝缘体上的硅片(silicon-on-insulator，SOI)基底。为了方便说明本发明的重点，图6至图10只显示本发明氮化物只读存储器存储区的剖面。如图6所示，首先于基底32表面形成一厚度约为150至250埃(angstrom，A)的ONO介电层39，ONO介电层39系由一厚度约为50至150埃的底氧化层34、一厚度约为20至150埃的氮化硅层36以及一厚度约为50至150埃的上氧化层38所组成。
接下来进行调整周边区元件启始电压(threshold voltage)的步骤，首先于存储区内的ONO介电层39表面形成掩膜(未显示)，并进行离子布植处理，以调整未被掩膜所覆盖的基底32中的掺质浓度，最后去除该掩膜。随后如图7所示，于ONO介电层39表面形成光致抗蚀剂层40，并进行黄光处理以及蚀刻处理，使光致抗蚀剂层40形成图案，用来定义位线的位置。然后利用光致抗蚀剂层40作为位线掩膜，纵向排列于ONO介电层39表面。接着进行离子布植处理42，利用砷离子(arsenic，As)或其他N型掺杂对未被光致抗蚀剂层40覆盖的基底32进行掺杂，以于基底32中形成多个N型掺杂的掺杂区44，作为存储器的埋藏式位线(buried bit line)。在离子布植处理42中，一典型的砷离子剂量约为每平方厘米1E15至1E16原子(atoms/cm2)植入能量约为20至80KeV，较佳为50KeV。接着进行一温度约为800至1000℃的快速回火处理，以活化植入于基底32中的掺质。随后再将光致抗蚀剂层40完全去除。
如图8所示，再于半导体晶片30表面沉积一掺杂多晶硅层46，作为字线。此字线系横向排列于半导体晶片30表面，并与掺杂区44形成一几近垂直的上下重叠排列关系，如图9所示。
最后如图10所示，图10为沿图9中剖线A-A的剖面图。于基底32表面形成一由氮硅化合物所构成的牺牲层(未显示)，并对该牺牲层进行一回蚀刻处理，直至基底32表面，以于且各该字线的周围侧壁形成一间隔层(spacer)47。最后于基底32表面依序形成一由硅氧化合物所构成的阻绝层48以及一由氮硅化合物所构成的保护层50。保护层50系用来避免该氮化物只读存储器(NROM)于一后续处理中受紫外线(UV light)照射或产生等离子体损坏(plasma damage)，而形成于保护层50与该氮化物只读存储器之间的阻绝层48，则是用来防止保护层50与氮化硅层36相接触，以避免后续在化学沉积处理或蚀刻处理中受到紫外线照射所产生的部分的游离电子穿过保护层50而进入ONO介电层39中，进而影响该氮化物只读存储器(NROM)的电性。
相较于已知的氮化物只读存储器制作方法，本发明系利用一化学气相沉积方式形成一阻绝层，以隔离该保护层与该氮化物只读存储器的ONO介电层，由于该保护层可能在后续的化学沉积处理或蚀刻处理中受到紫外线照射而产生的游离电子，因此该阻绝层可以阻止该保护层内的游离电子进入该ONO介电层，达到避免该氮化物只读存储器于处理中被电荷充电的效果，进而提高该氮化物只读存储器的持耐性(endurance)以及可靠度(reliability)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
图示的简单说明图1至图5为已知制作氮化物只读存储器的方法示意图。
图6至图10为本发明制作氮化物只读存储器的方法示意图。
图示的符号说明12硅基底 14底氧化层16氮化硅层 18上氧化层19ONO介电层20光致抗蚀剂层22离子布植处理 24掺杂区(位线)26场氧化层 27间隔层28掺杂多晶硅层(字线) 29保护层30半导体晶片 32基底34底氧化层 36氮化硅层38上氧化层 39ONO介电层40光致抗蚀剂层(位线掩膜)42离子布值处理44掺杂区(位线)46掺杂多晶硅层(字线)47间隔层48阻绝层50保护层
权利要求
1.一种用于防止电荷充电的氮化物只读存储器(NROM)制作方法，该方法包含有下列步骤提供一基底，且该基底表面包含有存储区以及周边区；于该基底表面形成由底氧化层、氮化硅层以及上氧化层所构成的氧化-氮化-氧化(ONO)层；于该存储区内的该ONO层表面形成多条纵向排列的位线掩膜；进行第一离子布植处理，以于未被该位线掩膜所覆盖的该基底中形成多条埋藏位线；去除该位线掩膜；于该ONO层表面上形成多条横向排列并与该多条埋藏位线几近垂直的字线；于该基底表面形成一牺牲层，并对该牺牲层进行一回蚀刻处理，直至该基底表面以于且各该字线的周围侧壁形成间隔层(spacer)；以及于该基底表面依序形成阻绝层以及保护层。
2.根据权利要求1的方法，其中该方法于形成该多条位线掩膜之前，尚包含有下列步骤至少于该存储区内的该ONO层表面形成掩膜；进行第二离子布植处理，以调整未被该掩膜所覆盖的该基底中的掺质浓度；以及去除该掩膜。
3.根据权利要求1的方法，其中该底氧化层厚度是介于50至150埃(A)，该氮化硅层厚度是介于20至150埃，而该上氧化层厚度是介于50至150埃。
4.根据权利要求1的方法，其中该位线掩膜是由光致抗蚀剂所构成。
5.根据权利要求1的方法，其中该基底是为硅基底或绝缘体上的硅片(SOI)基底。
6.根据权利要求1的方法，其中该牺牲层是由氮硅化合物所构成。
7.根据权利要求1的方法，其中该保护层是用来避免该氮化物只读存储器(NROM)于一后续处理中受紫外线照射或产生等离子体损坏。
8.根据权利要求7的方法，其中该保护层是由氮硅化合物所构成。
9.根据权利要求1的方法，其中该阻绝层用来避免该保护层与该氮化硅层接触导致该氮化物只读存储器于处理中被电荷充电，而影响该氮化物只读存储器(NROM)的电性。
10.根据权利要求9的方法，其中该阻绝层是由硅氧化物所构成。
全文摘要
本发明是提供一种用于防止电荷充电的氮化物只读存储器(nitride readonly memory，NROM)制作方法。该方法是先于包含有存储器区以及周边区的基底表面形成由底氧化(bottom oxide)层、氮化硅层以及上氧化(topoxide)层所构成的ONO(oxide－nitride－oxide)层。接着于该存储器区内的该ONO层表面形成多条纵向排列的位线掩膜(bit line mask)，并利用第一离子布植处理以于未被该位线掩膜所覆盖的该基底中形成多条埋藏位线(buriedbit line)。随后于该ONO层表面上形成多条横向排列并与该多条埋藏位线几近垂直的字线。最后于各该字线的周围侧壁形成间隔层(spacer)，并于该基底表面依序形成阻绝层以及保护层，以防止在半导体处理中该氮化物只读存储器被电荷充电。
文档编号H01L21/8246GK1404141SQ0113290
公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月4日 优先权日2001年9月4日
发明者刘振钦, 宋建龙 申请人:旺宏电子股份有限公司