专利名称：可擦除可编程只读存储器隧穿氧化物单元的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种EEPROM结构，特别涉及一种ETOX单元即可擦除可编程只读存储器隧穿氧化物单元(EPROM Tunnel Oxide Cell)的制造方法。
EEPROM(Electrically Erasable programmable ROM；可电擦除可编程只读存储器)是电脑和电子产品经常使用的存储器电路，其优点是其中所储存的程序和数据，在正常情况下是不会消失的，但若要抹除所述程序和数据，则可利用电流导电一段时间，以前所储存的数据便会消失，接着即可再重新写入新的程序和数据。此外EEPROM进行数据删改时，可以一位一位(Bit by Bit)的做，这使得EEPROM的功能好比是磁盘驱动器(Disk Drive)一般，所存入的数据并不会因为电流的中断而消失，且数据可进行多次的存入、读出、与清除等动作。一种由Intel公司所发展，称为快闪(Flash)存储器，其结构与EEPROM相同，已获得市场热烈的回响，快闪存储器无法进行“一位一位”的存储器清除工作，而是以“一块一块”(Block by Block)的方式让数据可以局部修改。
图1A是俯视图，表示现有一种ETOX单元的制造流程图。请参照图1A、1B与1C，首先，提供一基底10。然后例如使用区域氧化法(LOCOS)在基底10上形成场氧化层12，藉以限定出元件区。
然后请参照图1B与1C，其中，图1B是从图1A中AA′方向所得的剖面图，而图1C是从图1A中BB′方向所得的剖面图。以热氧化法在基底10的表面形成一栅极氧化层14(Tunnel Oxide)。接着例如以低压化学气相沉积法，沉积厚度约为1000埃的多晶硅物质覆盖整个基底结构。接着，形成介电层18覆盖多晶硅物质，其中介电层18的材质例如为氧化物/氮化物/氧化物(0NO)层。然后对介电层18与多晶硅物质构图，藉以去除覆盖元件区的介电层18与多晶硅物质，而形成第一多晶硅层16。至此整个基底结构的俯视图，如图1A所示。
然后请参照图2A与图2B，其中图2A与图2B表示现有ETOX单元的制造流程剖面图，且图2A的剖面方向为AA′方向，而图2B的剖面方向为BB′方向。使离子注入法，在元件源极区中注入浓度较浓的离子，而形成埋入式重掺杂离子注入区19。
接着，使用热氧化法，藉由在成长栅极氧化层的同时，由于源极区有较浓的离子掺杂，所以源极区的热氧化层会较厚。接着，例如以低压化学气相沉积法，沉积厚度约为3000埃的多晶硅物质覆盖整个基底结构，而形成第二多晶硅层21。以及例如以常压化学气相沉积法，沉积氧化层22覆盖第二多晶硅层21，此氧化物例如为TEOS氧化物。
然后以传统的微影及蚀刻技术对第二多晶硅层21与氧化层22构图，而使得第二多晶硅层21形成一控制栅，并且使蚀刻步骤中止于介电层18。接着，进行后续的自行对准源极蚀刻步骤，对第一多晶硅层16构图以形成浮置栅，并且在基底10上形成一共源极区。至此，整个基底结构的俯视图，如图2C所示。在此结构中，介电层18无法完全保护第一多晶硅层16，而造成数据(Data)保存上的问题。目前的快闪存储器制作工艺多已不使用。
在现有技术中，基底10的共源极区上会形成一沟渠，此沟渠会中断共源极区的连接，且造成ETOX单元的功能失常。再者，即使共源极区仍然有连接，然而蚀刻所产生的受损现象会提高电阻，并且降低ETOX单元在读写操作时的效能。
为了将沟渠的伤害减低，往往必须加深源极区接面的深度，如此却使得ETOX单元元件的有效通道长度减短，造成ETOX单元的尺寸难以减小。因此，本发明的主要目的就是提供一种ETOX单元的制造方法，以改善现有技术的缺点。
根据本发明的目的，提供一种ETOX单元的制造方法，包括下列步骤，首先提供一基底，此基底上形成有场氧化层，用以限定出元件区。然后形成离子注入区于元件源极区中，以形成一栅极氧化层覆盖基底。接着形成第一多晶硅层覆盖栅极氧化层。对第一多晶硅层构图。
形成介电层覆盖第一多晶硅层与暴露出的栅极氧化层。然后形成第二多晶硅层覆盖介电层。以及形成氧化层覆盖第二多晶硅层。接着对第二多晶硅层构图以形成控制栅，此时在源极区大约暴露出埋入式离子注入区上的介电层。接着利用自动对准蚀刻对介电层与第一多晶硅层构图，藉以使得第一多晶硅层形成浮置栅，并且在基底上形成共源极区，其中源极区中长得较厚的栅极氧化层，在自动对准蚀刻第一多晶硅层时可用以保护源极区中的基底，免于形成沟渠。
本发明的特征在于栅极氧化层形成之前，先于元件区中注入浓度较浓的离子，藉以使得后续生成于源极区上的栅极氧化层的厚度可以较厚。并且藉以在作自动对准蚀刻以形成堆叠栅极(Stack-gate)时，作为源极区的保护层之用，以避免源极区因过度蚀刻而产生沟渠现象。并且避免蚀刻产生的受损现象因提高电阻而造成ETOX单元在读写操作时的效能降低。
所以本发明在长隧穿氧化层之前，即先于源极区注入较浓离子，有别于传统方式在第一多晶硅层构图完才注入，且后者的作法易造成数据保存特性不良的问题。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下面特举一优选实施例，并配合所附各图，作详细说明如下，其中图1A是俯视图，表示现有ETOX单元的制造流程图；图1B是剖面图，其剖面方向为图1A中AA′方向；图1C是剖面图，其剖面方向为图1A中BB′方向；图2A是剖面图，表示现有ETOX单元的制造流程图，其剖面方向为AA′方向；图2B是剖面图，表示现有ETOX单元的制造流程图，其剖面方向为BB′方向；图2C是俯视图，表示现有ETOX单元的制造流程图；图3A是俯视图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图；图3B是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图，其剖面方向为图3A中AA′方向；图3C是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图，其剖面方向为图3A中BB′方向；图4A是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图，其剖面方向为图3A中AA′方向；图4B是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图，其剖面方向为BB′方向；图5A是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图，其剖面方向为BB′方向；以及图5B是剖面图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图。
请参照图3A，图3A是俯视图，表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图。而且，图3A至图5表示本发明一优选实施例的一种ETOX单元中免伤害源极的制造流程图。首先，提供一基底30，然后例如使用区域氧化法在基底30上形成场氧化层32，藉以限定出元件区。
请参照图3B与图3C，其中图3B的剖面方向为AA′，而图3C的剖面方向为BB′。接着，使用离子注入法，在所述元件区中注入浓度较浓的离子，而形成埋入式重掺杂离子注入区34。然后以热氧化法形成一栅极氧化层36，覆盖基底结构的表面。又因为埋入式重掺杂离子注入区34中掺杂有浓度相当浓的离子，因此其表面上的栅极氧化层36的厚度会较厚。接着例如以低压化学气相沉积法，沉积厚度约为1000埃的多晶硅物质覆盖整个基底结构，然后第一次对多晶硅物质构图，而形成第一多晶硅层38。
请参照图4A与图4B，接着，形成介电层40覆盖整个基底结构，其材质例如为堆叠的氧化物/氮化物/氧化物(ONO)层。以及例如以低压化学气相沉积法，沉积厚度约为1000埃的多晶硅物质覆盖整个基底结构，而形成第二多晶硅层42。以及例如以常压化学气相沉积法，沉积氧化层44覆盖第二多晶硅层42，此氧化物例如为TEOS氧化物。然后以传统的微影及蚀刻技术对氧化层44与第二多晶硅层42构图，而使得第二多晶硅层42形成一控制栅，并且使蚀刻步骤中止于介电层40。
请参照图5A，然后根据图4B所示的结构，以氧化层44为掩模，进行自行对准蚀刻法，例如使用高选择比的干蚀刻法或者是用湿蚀刻法，去除暴露出的介电层40。并且更进一步以此蚀刻法，第二次对未被第二多晶硅层42覆盖的第一多晶硅层38构图，藉以使得第一多晶硅层38形成一浮置栅，并且在基底30上限定出共源极区。至此，整个基底结构的俯视图，如图5B所示。
而在图4A所示的剖面结构中，因为其上无第一多晶硅层38，所以本发明中元件区上较厚的栅极氧化层36，可避免此自行对准蚀刻步骤在源极区中造成沟渠现象。在本发明中位于埋入式重掺杂离子注入区34上的栅极氧化层36，可在蚀刻第一多晶硅层38的步骤中保护源极区，以避免源极区因过度蚀刻而产生沟渠。
接着，进行后续的制作工艺，以完成ETOX单元的制造。然而此后续的制作工艺，与本发明的特征无关，故此处不再赘述。
本发明的特征系在栅极氧化层36形成之前，先在元件区中注入浓度较浓的离子，藉以使得后续生成于源极区上的栅极氧化层的厚度可以较厚。并且藉以在作自动对准蚀刻以形成堆叠栅极时，作为源极区的保护层之用，以避免源极区因过度蚀刻而产生沟渠。并且避免蚀刻产生的受损现象因提高电阻而造成ETOX单元在读写操作时的效能降低。
虽然本发明已通过一优选实施例进行了说明，然其并非用以限定本发明，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可作出各种改进。
权利要求
1.一种可擦除可编程只读存储器隧穿氧化物单元的制造方法，包括下列步骤提供一基底，该基底上形成有一场氧化层，用以限定出一元件区；在基底的所述元件区中形成一离子注入区；形成一栅极氧化层覆盖所述基底，其中覆盖所述离子注入区的栅极氧化层的厚度较厚；形成一第一多晶硅层覆盖所述栅极氧化层；对所述第一多晶硅层构图，用以暴露出所述离子注区上的所述栅极氧化层；形成一介电层覆盖所述第一多晶硅层与暴露出的所述栅极氧化层；形成一第二多晶硅层覆盖所述介电层；形成一氧化层覆盖所述第二多晶硅层；对所述第二多晶硅层构图以形成一控制栅，大约暴露出所述离子注入区上的所述介电层；以及对所述介电层与所述第一多晶硅层构图，藉以使得所述第一多晶硅层形成一浮置栅，并且在所述基底上限定出一共源极区。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述离子注入区的方法包括离子注入法。
3.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述离子注入区的方法包括以离子注入法在所述元件区中注入浓度较浓的离子。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述栅极氧化层的方法包括热氧化法。
5.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述第一多晶硅层的方法包括低压化学气相沉积法。
6.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述第二多晶硅层的方法包括低压化学气相沉积法。
7.如权利要求1所述的制造方法，其中形成所述氧化层的方法包括常压化学气相沉积法。
8.如权利要求1所述的制造方法，其中所述栅极氧化层的厚度约为90埃。
9.如权利要求1所述的制造方法，其中所述第一多晶硅层的厚度约为1000埃。
10.如权利要求1所述的制造方法，其中所述第二多晶硅层的厚度约为1000埃。
11.如权利要求1所述的制造方法，其中所述介电层为堆叠的氧化物/氮化物/氧化物结构。
12.如权利要求1所述的制造方法，其中所述氧化层的材质为ETOS氧化物。
全文摘要
一种可擦除可编程只读存储器隧穿氧化物单元的制造方法，包括下列步骤提供一基底，此基底上有一元件区。形成离子注入区于元件区中，接着，形成一栅极氧化层于基底上。形成浮置栅、介电层、控制栅与氧化层于基底上。本发明包括在形成栅极氧化层之前，先于元件区中注入浓度较浓的离子，藉以使得后续生成于元件区上的栅极氧化层的厚度较厚。并且藉以在作自动对准蚀刻第一多晶硅层以形成共源极区时，作为源极区的保护层之用。
文档编号H01L21/8247GK1239825SQ9811522
公开日1999年12月29日 申请日期1998年6月24日 优先权日1998年6月24日
发明者陈志民 申请人:世大积体电路股份有限公司