專利名稱：可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非揮發(fā)性只讀存儲(chǔ)器的制造過程，更具體地說，涉及一種可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(Self-aligned Silicide，SALICIDE)的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器(Mask Read Only Memory，MROM)的制造方法。
其中，屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)是多晶硅字符線(word line，WL)橫跨在位線(bit line，BL)的上方，存儲(chǔ)單元的信道區(qū)域則位于字符線所覆蓋的下方與位線之間的區(qū)域，以便于程序化階段選擇性地將離子植入到信道區(qū)域的表面來改變信道區(qū)域離子的量和分布，藉以調(diào)整臨界電壓，并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。
然而，當(dāng)內(nèi)存的生產(chǎn)進(jìn)入到深次微米(deep sub-micron)制程，且集成電路的積集度愈來愈高，組件的尺寸愈來愈小，為了降低組件串接間的電阻值、減少金屬接觸數(shù)目及增加后續(xù)連接導(dǎo)線布局(Layout)的方便性，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)的使用已逐漸廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體制程中。但是，傳統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)無法適用于制造屏蔽式只讀存儲(chǔ)器，其主要原因是在硅基底內(nèi)的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物區(qū)域會(huì)造成所有埋入式(BN+)位線短路，而影響到MOS晶體管間的操作與電性，使組件無法正常運(yùn)作。
有鑒于此，本發(fā)明是針對(duì)上述缺失，提出一種結(jié)合高效能邏輯晶體管與平面存儲(chǔ)單元(flat cell)只讀存儲(chǔ)器且可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法。
本發(fā)明中可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其分為外圍區(qū)域及存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域；在該基底上依序形成一柵極氧化層與一多晶硅層；定義該多晶硅層，并形成多個(gè)多晶硅柵極；在該等多晶硅柵極的側(cè)壁上形成多個(gè)側(cè)壁間隙物；利用該多晶硅柵極及該側(cè)壁間隙物為屏蔽，對(duì)基底進(jìn)行離子摻雜，形成一埋入位線；在該基底上覆蓋一氧化層；對(duì)該氧化層進(jìn)行回蝕刻，在外圍區(qū)域的側(cè)壁間隙物外側(cè)形成氧化物間隙壁，并在該存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域的相鄰側(cè)壁間隙物之間形成氧化物間隙壁而覆蓋住露出的基底；在該存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域上形成一圖案化光阻，以覆蓋住該區(qū)域上的各組件；去除外圍區(qū)域的氧化物間隙壁，而后移去光阻；以及利用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)，在該外圍區(qū)域及存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域的多晶硅柵極上方形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物。
另外，所述形成側(cè)壁間隙物的步驟，還包括在基底上形成一氮化硅或氧化硅層；以及利用非等向性蝕刻進(jìn)行回蝕刻，以形成側(cè)壁間隙物。
另外，所述形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟，還包括
在基底表面形成一金屬層；進(jìn)行高溫加熱處理，使該金屬層與多晶硅柵極及外圍區(qū)域露出該基底產(chǎn)生硅化反應(yīng)，形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成金屬硅化物；以及去除未反應(yīng)成硅化金屬的金屬層部分。
本發(fā)明中可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法是結(jié)合高效能邏輯晶體管與平面存儲(chǔ)單元只讀存儲(chǔ)器數(shù)組，且在組件積集度增加且不影響存儲(chǔ)單元晶體管的操作與電性的前提下，具有降低組件串接電阻值、減少金屬接觸窗數(shù)目及增加后續(xù)連接導(dǎo)線布局方便性等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到縮小整個(gè)組件面積的功效。


圖1至圖8是本發(fā)明在制作屏蔽式只讀存儲(chǔ)器時(shí)各步驟中存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
如圖1至圖8所示，本發(fā)明中可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法包括有下列步驟首先，如圖1所示，本發(fā)明提供一通常為硅晶圓的半導(dǎo)體基底10，該半導(dǎo)體基底10分為存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12及外圍區(qū)域14；再在該半導(dǎo)體基底10的表面形成一柵極氧化層16，并利用化學(xué)氣相沉積法形成有一多晶硅層，以一圖案化光阻為屏蔽利用傳統(tǒng)的微影及蝕刻制程定義該多晶硅層，在存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12及外圍區(qū)域14分別形成多條平行的多晶硅柵極18、18’。
接著，在半導(dǎo)體基底10上沉積一介電層，以覆蓋住多晶硅柵極18、18’與柵極氧化層16所露出的表面，再對(duì)介電層進(jìn)行非等向性蝕刻，由于覆蓋在多晶硅柵極18、18’上的介電層有略為突起的區(qū)域，則在進(jìn)行蝕刻時(shí)，將使得大部分介電層都被蝕刻去除，僅留下位于該多晶硅柵極18、18’兩側(cè)壁的部分介電層，從而形成側(cè)壁間隙物20、20’，如圖2所示。其中，該介電層的材質(zhì)為氮化硅、氧化硅或其它同等介電材料，以構(gòu)成側(cè)壁間隙物20、20’。
再以該已定義的多晶硅柵極18及側(cè)壁間隙物20為屏蔽，利用離子植入法對(duì)半導(dǎo)體基底10進(jìn)行N+離子摻雜，將N+摻質(zhì)的摻雜離子植入到露出的半導(dǎo)體基底10中，使其在相鄰的多晶硅柵極18之間的半導(dǎo)體基底10中形成埋入式摻雜區(qū)(buried diffusion layer)，如圖3所示，以作為埋入位線22。
如圖4所示，在半導(dǎo)體基底10上沉積一氧化層24，使氧化層24覆蓋住多晶硅柵極18、18’、側(cè)壁間隙物20、20’及露出的柵極氧化層16表面。
然后，利用非等向性蝕刻制程對(duì)氧化層24進(jìn)行回蝕刻(etch back)，以在外圍區(qū)域14的側(cè)壁間隙物20’的外側(cè)壁形成氧化物間隙壁26，如圖5所示，同時(shí)在存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12的相鄰側(cè)壁間隙物20之間形成氧化物間隙壁28，并覆蓋住露出半導(dǎo)體基底10的柵極氧化層16，使氧化物間隙壁28完全覆蓋住埋入位線22。
如圖6所示，在該存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域上形成一圖案化光阻30，以覆蓋住存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12上的各組件；再以圖案化光阻30為屏蔽，使用濕蝕刻技術(shù)去除外圍區(qū)域14的氧化物間隙壁26，如圖7所示，完成后移除圖案化光阻30。
由于在屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12內(nèi)埋入的位線22已被氧化物間隙壁28完全覆蓋而無暴露，所以可利用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)，如圖8所示，在外圍區(qū)域14及存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域12的多晶硅柵極18、18’與外圍區(qū)域14露出部分半導(dǎo)體基底10上方形成有自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物32。
上述形成該自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物32的步驟還包括下列步驟
在半導(dǎo)體基底表面先濺鍍形成一鈦金屬層，其厚度介于100～200埃()之間；再進(jìn)行高溫快速加熱過程，使該鈦金屬層與多晶硅柵極及外圍區(qū)域露出部分的半導(dǎo)體基底產(chǎn)生硅化反應(yīng)而形成硅化鈦(TiSi2)，而自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成金屬硅化物；而未參與反應(yīng)或反應(yīng)后剩余的鈦金屬將以濕蝕刻的方式選擇性地加以去除，而后在多晶硅柵極與外圍區(qū)域露出的半導(dǎo)體基底上形成如圖8所示的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物結(jié)構(gòu)。且該金屬層的材質(zhì)除了可以是鈦金屬之外，也可以是鈷、鎳、鈀或鉑等其它金屬。
本發(fā)明是采用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)來制作屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，不但可以在多晶硅柵極表面制作低電阻值的金屬硅化物(TiSi2)，而且整個(gè)過程并不需要經(jīng)過微影，也連帶可減少金屬接觸窗數(shù)目，增加后續(xù)連接導(dǎo)線布局的方便性，進(jìn)而達(dá)到縮小整個(gè)組件擺列面積的功效。
因此，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)利用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程會(huì)造成所有埋入式位線短路的缺失，提出一種可結(jié)合高效能邏輯晶體管與平面存儲(chǔ)單元只讀存儲(chǔ)器數(shù)組，并可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其是利用一較厚的間隙物覆蓋位于多晶硅柵極間的主動(dòng)區(qū)域，使其在制作自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物期間，不會(huì)暴露出半導(dǎo)體基底的主動(dòng)區(qū)域而僅露出多晶硅柵極而已，以利進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程，以便在組件積集度增加且不影響存儲(chǔ)單元晶體管的操作與電性的前提下，使自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物制程可適用于屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制程，而不會(huì)發(fā)生傳統(tǒng)的短路問題。
以上所述的實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作出有均等變化或修飾，仍應(yīng)落入本發(fā)明的專利范圍。
權(quán)利要求
1.一種可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其分為外圍區(qū)域及存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域；在該基底上依序形成一柵極氧化層與一多晶硅層；定義該多晶硅層，并形成多個(gè)多晶硅柵極；在該等多晶硅柵極的側(cè)壁上形成多個(gè)側(cè)壁間隙物；利用該多晶硅柵極及該側(cè)壁間隙物為屏蔽，對(duì)基底進(jìn)行離子摻雜，形成一埋入位線；在該基底上覆蓋一氧化層；對(duì)該氧化層進(jìn)行回蝕刻，在外圍區(qū)域的側(cè)壁間隙物外側(cè)形成氧化物間隙壁，并在該存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域的相鄰側(cè)壁間隙物之間形成氧化物間隙壁而覆蓋住露出的基底；在該存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域上形成一圖案化光阻，以覆蓋住該區(qū)域上的各組件；去除外圍區(qū)域的氧化物間隙壁，而后移去光阻；以及利用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)，在該外圍區(qū)域及存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域的多晶硅柵極上方形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述側(cè)壁間隙物的材質(zhì)為氮化硅或氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述去除外圍區(qū)域的氧化物間隙壁是使用濕蝕刻法來完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述形成側(cè)壁間隙物的步驟，更包括在基底上形成一氮化硅或氧化硅層；以及利用非等向性蝕刻進(jìn)行回蝕刻，以形成側(cè)壁間隙物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述定義多晶硅層是以一圖案化光阻為屏蔽，蝕刻該多晶硅層而形成多晶硅柵極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述進(jìn)行離子摻雜的步驟，是將該摻雜離子植入到露出的基底中，形成埋入式位線，且該摻雜的離子為N+摻質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的步驟，還包括在基底表面形成一金屬層；進(jìn)行高溫加熱處理，使該金屬層與多晶硅柵極及外圍區(qū)域露出該基底產(chǎn)生硅化反應(yīng)，形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)形成金屬硅化物；以及去除未反應(yīng)成硅化金屬的金屬層部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述金屬層的材質(zhì)可以是鈦、鈷、鎳、鈀及鉑所組成的混合物，也可以是鈦金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述進(jìn)行高溫加熱處理是以快速加熱制程來完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于所述去除未反應(yīng)金屬層的步驟是利用濕蝕刻的方式來選擇性地去除。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種可應(yīng)用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物的屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制造方法，其是在一半導(dǎo)體基底上依序形成一柵極氧化層、已定義的多個(gè)多晶硅柵極及側(cè)壁間隙物，并對(duì)基底進(jìn)行離子摻雜形成埋入位線；接著在半導(dǎo)體基底的存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域的多晶硅柵極形成較厚的間隙壁，使其覆蓋住存儲(chǔ)單元數(shù)組區(qū)域內(nèi)露出的基底，并藉此結(jié)構(gòu)保護(hù)主動(dòng)區(qū)域，如此即可將自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)應(yīng)用在屏蔽式只讀存儲(chǔ)器的制程中，進(jìn)而在該等多晶硅柵極上方直接形成自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1472798SQ02127430
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者張有志, 葉雙鳳 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司