專利名稱：P型氮化硅只讀存儲器器件的初始化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體內(nèi)存器件的初始化方法，且特別是有關(guān)于一種P型氮化硅只讀存儲器(Silicon Nitride Read Only Memory，NROM)器件的初始化方法。
典型的閃存以摻雜的復(fù)晶硅制作浮柵(Floating Gate)與控制柵極(Control Gate)。當(dāng)內(nèi)存進行程序化(Program)時，適當(dāng)?shù)某绦蚧碾妷悍謩e加到源極區(qū)、漏極區(qū)與控制柵極上，電子將由源極區(qū)經(jīng)由信道(Channel)流向漏極區(qū)。在此過程中，將有部分的電子會穿過復(fù)晶硅浮柵層下方的遂穿氧化層(Tunneling Oxide)，進入并且會均勻分布于整個復(fù)晶硅浮柵層之中，此種電子穿越遂穿氧化層進入復(fù)晶硅浮柵層的現(xiàn)象，稱為穿隧效應(yīng)(Tunneling Effect)。穿隧效應(yīng)可以分成兩種情況，一種稱為信道熱電子注入(Channel Hot-Electron Injection)，另一種稱為Fowler-Nordheim穿隧(F-N Tunneling)。通常閃存是以信道熱電子程序化，并且通過源極旁邊或信道區(qū)域以Fowler-Nordheim遂穿抹除。但是，若復(fù)晶硅浮柵層下方的隧穿氧化層有缺陷(Weak Point)存在，則容易造成器件的漏電流，影響器件的可靠度。
為了解決閃存器件漏電流的問題，目前公知的一種方法是利用一電荷陷入層取代多晶硅浮柵，電荷陷入層的材質(zhì)例如是氮化硅。而形成一種由氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)復(fù)合層所構(gòu)成的堆棧式(Stacked)柵極結(jié)構(gòu)的EEPROM。因為電荷陷入層的材質(zhì)為氮化硅而作為只讀式內(nèi)存的浮柵，所以此種EEPROM也稱為氮化硅只讀存儲器(NROM)。因為，氮化硅層具有抓住電荷的效果，所以射入氮化硅浮柵之中的電子并不會均勻分布于整個氮化硅浮柵之中，而是以高斯分布的方式集中于氮化硅浮柵的局部區(qū)域上。由于射入于氮化硅浮柵的電子僅集中于局部的區(qū)域，因此，對于隧穿氧化層其缺陷的敏感度較小，器件漏電流的現(xiàn)象較不易發(fā)生。
以氮化硅層作為浮柵的另一項優(yōu)點是，在器件程序化時，電子僅會在接近源極或漏極上方的信道局部性地儲存。因此，在進行程序化時，可以分別對堆棧式柵極兩端的源極/漏極區(qū)以及控制柵極施加電壓，而在接近于另一端源極/漏極區(qū)的氮化硅浮柵中產(chǎn)生高斯分布的電子。故而，憑借改變控制柵極與其兩側(cè)的源極/漏極區(qū)所施加電壓，可以在單一的浮柵之中存在兩群具有高斯分布的電子、單一群具有高斯分布的電子或是不存在電子。因此，此種以氮化硅材質(zhì)做為浮柵的閃存，可以在單一的存儲單元之中寫入四種狀態(tài)，為一種單一存儲單元二位(1 cell 2bit)的閃存。
請參照

圖1，其為繪示公知一種氮化硅只讀存儲器器件的結(jié)構(gòu)。此氮化硅只讀存儲器器件包括有一基底100，在此基底100上具有氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)102(ONO)，其組成依序為遂穿氧化層104、氮化硅層106、與上氧化硅介電層108。在氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)102上方形成例如為多晶硅層的一柵極導(dǎo)體層110。在氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)102兩側(cè)的基底中具有源極區(qū)112與漏極區(qū)114。在氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)102下方且位于源極區(qū)112與漏極區(qū)114之間具有一信道區(qū)116。此外，在氧化硅/氮化硅/氧化硅層結(jié)構(gòu)102兩側(cè)下方與源極區(qū)112、漏極區(qū)114相鄰處還包括有局部植入?yún)^(qū)(PocketImplant)118。
在公知的氮化硅只讀存儲器器件中，其源極區(qū)112與漏極區(qū)114通常為相同的摻雜型態(tài)，例如是P型離子摻雜或N型離子摻雜。因此，P型氮化硅只讀存儲器的源極區(qū)112與漏極區(qū)114是植入P型離子而形成P型離子摻雜型態(tài)。柵極導(dǎo)體層110則可為P型離子摻雜型態(tài)或N型離子摻雜型態(tài)。而局部植入?yún)^(qū)(Pocket Implant)118則植入與源極區(qū)112、漏極區(qū)114不同摻雜型態(tài)的N型離子，以增加PN接合的濃度，而提升電場。
在一般的氮化硅只讀存儲器的制作工藝中，由于制作工藝環(huán)境的影響，例如使用電漿(Plasma)等將會使基底產(chǎn)生電子、電洞，而產(chǎn)生的部分電子120會存入氮化硅層106使只讀存儲器器件形成不均勻的程序化(Program)，且存入內(nèi)存器件的氮化硅層106的電子120量并不一致，會造成每一器件的初始狀態(tài)不一樣。此外，存入氮化硅層106的電子120極難消除，因而造成首次使用上的困難。為了解決上述問題，一般僅是在制作工藝中極力避免電子120注入氮化硅層106中，并沒有良好的初始化方法。
本發(fā)明提供一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化方法，包括在P型氮化硅只讀存儲器器件制作完成后，以紫外光源均勻照射，使P型氮化硅只讀存儲器器件的氮化硅層中均勻分布電子陷入(EleetronTrap)，而使器件均勻的保持在低起始電壓(Low|Vt|)的狀態(tài)下，使每一器件達到初始化的效果。
本發(fā)明的主要特征在于P型氮化硅只讀存儲器器件制作完成后，主動將器件以紫外光源照射，則不論制作工藝狀況如何，器件皆可達到統(tǒng)一的起始電壓Vt值。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖2其為繪示本發(fā)明所公開P型氮化硅只讀存儲器的初始化方法示意圖。標(biāo)號說明
100、200基底102、202氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)結(jié)構(gòu)104、204遂穿氧化層106、206氮化硅層108、208氧化硅介電層 110、210柵極導(dǎo)體層112、212源極區(qū)114、214漏極區(qū)116、216信道區(qū)118、218局部植入?yún)^(qū)120、222電子 220紫外光請參照圖2，首先，提供一P型氮化硅只讀存儲器器件，此P型氮化硅只讀存儲器器件是由基底200、位于此基底200上具有由遂穿氧化層204、氮化硅層206與氧化硅介電層208所構(gòu)成的氧化硅/氮化硅/氧化硅結(jié)構(gòu)202(ONO)、在此ONO結(jié)構(gòu)202上具有例如是多晶硅層的柵極導(dǎo)體層210、位于ONO結(jié)構(gòu)202兩側(cè)基底中的源極區(qū)212與漏極區(qū)214、在ONO結(jié)構(gòu)202下方且位于源極區(qū)212與漏極區(qū)214間的信道區(qū)216以及在ONO結(jié)構(gòu)202兩側(cè)下方與源極區(qū)212和漏極區(qū)214相鄰的局部植入?yún)^(qū)218(Pocket Implant)所構(gòu)成。其中，源極區(qū)214與漏極區(qū)216是植入P型離子而形成P型離子摻雜型態(tài)。而局部植入?yún)^(qū)218則是植入與源極區(qū)212、漏極區(qū)214不同摻雜型態(tài)的N型離子。氮化硅層206是作為P型氮化硅只讀存儲器器件的浮柵，而柵極導(dǎo)體層210是作為控制柵極。柵極導(dǎo)體層210可為植入P型離子而形成P型離子摻雜型態(tài)或自然摻雜(In-suit Doping)N型離子而形成N型離子摻雜型態(tài)，局部植入?yún)^(qū)218有時也可以省略。
接著，以紫外光220均勻照射P型氮化硅只讀存儲器器件。其中紫外光220的波長例如是100毫微米(nm)至500毫微米(nm)左右，能量密度例如是1毫瓦特/平方公分(mW/cm2)至15毫瓦特/平方公分(mW/cm2)左右，照射時間例如是5分鐘(min)至50分鐘(min)左右。
當(dāng)紫外光220照射整個P型氮化硅只讀存儲器器件時，紫外光220的能量會使基底200產(chǎn)生電子222與電洞，當(dāng)能量高達一定程度后，基底200中的電子222就會越過下氧化層204存入氮化硅層206中，而均勻分布于氮化硅層206中，形成電子陷入，使器件均勻程序化在低起始電壓(Low|Vt|)的狀態(tài)下。因此，不論制作工藝狀況如何，使用紫外光照射器件后，可使每一器件達到統(tǒng)一的起始電壓Vt值，而達到器件初始化的效果。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點在于P型氮化硅只讀存儲器器件制作完成后，主動以紫外光源照射P型氮化硅只讀存儲器器件，使電子陷入均勻分布于P型氮化硅只讀存儲器器件的氮化硅層中，則不論制作工藝狀況如何，使器件均勻程序化至低起始電壓(Low|Vt|)的狀態(tài)下，而達到器件初始化的效果。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于該方法包括提供一P型氮化硅只讀存儲器器件，該P型氮化硅只讀存儲器器件是以一氮化硅層作為一浮柵；以紫外光均勻照射該P型氮化硅只讀存儲器器件，使電子陷入均勻分布于該P型氮化硅只讀存儲器器件的該氮化硅層中，使該P型氮化硅只讀存儲器器件均勻程序化至低起始電壓的狀態(tài)下，而達到器件初始化的效果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的波長包括100毫微米(nm)至500毫微米(nm)左右。
3.如權(quán)利要求1所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的能量密度包括1毫瓦特/平方公分(mW/cm2)至15毫瓦特/平方公分(mW/cm2)左右。
4.如權(quán)利要求1所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的照射時間包括5分鐘至50分鐘左右。
5.一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于該方法包括提供一P型氮化硅只讀存儲器器件，該P型氮化硅只讀存儲器器件是以一氮化硅層作為一浮柵；供給一能量至該P型氮化硅只讀存儲器器件上，使電子陷入均勻分布于該P型氮化硅只讀存儲器器件的該氮化硅層之中，而使器件程序化至低起始電壓的狀態(tài)下，而達到器件初始化的效果。
6.如權(quán)利要求5所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中供給該能量至該P型氮化硅只讀存儲器器件的方法包括照射紫外光。
7.如權(quán)利要求6所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的波長包括100毫微米(nm)至500毫微米(nm)左右。
8.如權(quán)利要求6所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的能量密度包括1毫瓦特/平方公分(mW/cm2)至15毫瓦特/平方公分(mW/cm2)左右。
9.如權(quán)利要求6所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該紫外光的照射時間包括5分鐘至50分鐘左右。
10.如權(quán)利要求5所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中供給的該能量的能量密度包括1毫瓦特/平方公分(mW/cm2)至15毫瓦特/平方公分(mW/cm2)左右。
11.如權(quán)利要求5所述的一種P型氮化硅只讀存儲器的初始化的方法，其特征在于其中該能量的供給時間包括5分鐘至50分鐘左右。
全文摘要
一種P型氮化硅只讀存儲器器件的初始化方法，此方法為提供一P型氮化硅只讀存儲器器件后，以紫外光均勻照射該P型氮化硅只讀存儲器器件，使電子陷入均勻分布于該P型氮化硅只讀存儲器器件的一氮化硅層中而使該P型氮化硅只讀存儲器器件均勻程序化至低起始電壓(Low|Vt|)的狀態(tài)下，而達到器件初始化的效果。
文檔編號H01L21/70GK1450630SQ0210596
公開日2003年10月22日 申請日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者劉建宏, 黃守偉, 潘錫樹 申請人:旺宏電子股份有限公司