專(zhuān)利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一種半導(dǎo)體裝置，這種半導(dǎo)體裝置具有一主動(dòng)區(qū)及一金屬化層，這個(gè)金屬化層至少由第一金屬平面及介于主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間的連接線所構(gòu)成，其中金屬化層的至少一金屬平面系埋在一金屬間電介質(zhì)內(nèi)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中會(huì)以紫外線進(jìn)行曝光，以形成金屬平面的結(jié)構(gòu)。此外在形成其它的涂層時(shí)還會(huì)產(chǎn)生會(huì)發(fā)射紫外線的等離子。紫外線會(huì)使半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的功能受到不良的影響。經(jīng)過(guò)一種溫度約450℃的加熱處理程序，可以修復(fù)這種由紫外線造成的缺陷。
但是在形對(duì)第酪金屬平面后就不適合再用加熱處理的方式來(lái)修復(fù)半慧體裝置的晶體結(jié)構(gòu)缺陷，這是因?yàn)榻饘倨矫娴牟牧蠒?huì)因?yàn)榧訜崽幚淼母邷囟軗p的關(guān)系。這種情況同樣會(huì)發(fā)生在NROM記憶胞元上。
B.Eitan et al.在”NROMA Novel Localized Trapping，2-BitNonvolatile Memory Cell”(Electron Device Letters 21，543-545(2000))中提出一種記憶胞元，在這種記憶胞元的半導(dǎo)體主體或半導(dǎo)體層內(nèi)會(huì)由彼此間隔一定間距的摻雜區(qū)形成源極區(qū)及漏極區(qū)。在半導(dǎo)體材料的頂端有一條字線，這條字線的作用是通過(guò)位于源極區(qū)及漏極區(qū)之間的一信道區(qū)作為柵電極。位于半導(dǎo)體材料及柵電極之間有一作為柵極介質(zhì)材料及記憶介質(zhì)的記憶層，這個(gè)記憶層是由一層氧化物、一層氮化物、然后再加上一層氧化物依序堆棧而成。這個(gè)記憶層位于信道區(qū)之上，并與源極區(qū)及漏極區(qū)相鄰。為了使字線在此區(qū)域外亦與摻雜的源極區(qū)及漏極區(qū)絕緣，故在摻雜區(qū)及字線之間設(shè)置有氧化物區(qū)，構(gòu)成此氧化物區(qū)的氧化物可經(jīng)由對(duì)半導(dǎo)體材料加熱氧化或是其它方式產(chǎn)生。
US 6 133 095提出一種在硅材料內(nèi)形成源極區(qū)及漏極區(qū)的擴(kuò)散區(qū)的方法，利用這種方法可以制造出一種類(lèi)似于前面描述過(guò)的由Eitan提出的記憶胞元結(jié)構(gòu)。這種方法首先是利用適當(dāng)?shù)难谀ぜ夹g(shù)以離子將記憶胞元的氮化物層封住，這些離子只會(huì)滲入氮化物層內(nèi)應(yīng)形成一位于源極區(qū)(及/或漏極區(qū))及位于上方之字線之間作為位線氧化物的一層厚氧化物層的區(qū)域，這樣氮化物層在這些位置就會(huì)有許多孔洞。接著通過(guò)多孔的氮化硅層將多孔的氮化物層及位于其下方的硅基材部分氧化，這樣就產(chǎn)生了氮氧化硅及/或二氧化硅。這個(gè)由半導(dǎo)體材料經(jīng)氧化形成的厚氧化物層位于摻雜區(qū)(作為形成源極區(qū)、漏極區(qū)、以及位線之用)及位于上方的字線之間。
這種記憶胞元的結(jié)構(gòu)的一缺點(diǎn)是在制造過(guò)程中位線氧化物的厚度必須受到精確的控制。另外一缺點(diǎn)是加熱氧化會(huì)導(dǎo)致?lián)诫s材料自摻雜區(qū)向外擴(kuò)散，而到目前為止只能以放大記憶胞元尺寸的方式來(lái)補(bǔ)償摻雜材料自摻雜區(qū)向外擴(kuò)散造成的不良影響。
平面NROM記憶胞元是一種較容易制造、尺寸較小、而且公差也比較小的NROM記憶胞元，而且也不需要另外再進(jìn)行一形成位線氧化物用的氧化步驟。作為記憶層用的氧化物-氮化物-氧化物層(ONO層)系以不變的厚度被設(shè)置在半導(dǎo)體材料上，因此這個(gè)ONO層不只是構(gòu)成柵極介質(zhì)材料，同時(shí)亦構(gòu)成位線與字線及/或柵電極之間的絕緣層。
在加上其它涂層時(shí)，這種平面NROM記憶胞元的制造過(guò)程和其它的半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程一樣都會(huì)用到等離子加工步驟。此種等離子加工步驟及形成金屬結(jié)構(gòu)用的曝光步驟都會(huì)產(chǎn)生高能量的紫外線。在制造過(guò)程中，這些紫外線會(huì)造成固定的載流子以統(tǒng)計(jì)學(xué)的均勻方式分布在ONO層的氮化物層。
這種載流子的缺點(diǎn)是會(huì)造成NOM記憶胞元之胞元晶體管的起始動(dòng)作電壓升高。為了將起始動(dòng)作電壓降低到可以接受的程度，必須將這些載流子去移開(kāi)及/或消除。由于這些載流子是以統(tǒng)計(jì)學(xué)的均勻方式分布在氮化物層，因此無(wú)法進(jìn)行局部作用的電子消除。只有加熱NOM記憶胞元才能夠產(chǎn)生這些電子。但問(wèn)題是通常必須加熱所到NOM記憶胞元的金屬化層無(wú)法承受的溫度。因此必須在形成金屬化層之前進(jìn)行這個(gè)加熱處理的步驟。但如此一來(lái)就無(wú)法經(jīng)由另外一加熱步驟將此次加熱后被帶入氮化層內(nèi)的電子去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種簡(jiǎn)單的方法以防止紫外線造成半導(dǎo)體裝置的晶體結(jié)構(gòu)缺陷及/或在加熱后的制造過(guò)程中產(chǎn)生固定載流子的累積。
經(jīng)由本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體裝置，以及一種制造這種半導(dǎo)體裝置的方法，即可完成上述的任務(wù)。本發(fā)明提出的半導(dǎo)體裝置具有一主動(dòng)區(qū)及一金屬化層，這個(gè)金屬化層至少由第一金屬平面及介于主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間的連接線所構(gòu)成，其中金屬化層的至少一金屬平面系埋在一金屬間電介質(zhì)內(nèi)，而且在金屬化層內(nèi)有一紫外線保護(hù)平面。
如果以金屬材料來(lái)制作本發(fā)明的紫外線保護(hù)平面，則因其平面造型可以適應(yīng)在其之前或之后加上去的金屬平面的電學(xué)性質(zhì)，所以這些金屬平面的電學(xué)特性不會(huì)受到不利的影響。金屬制的紫外線保護(hù)平面系設(shè)置在主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間，也可以設(shè)置在兩個(gè)先后加上去的金屬平面之間。為了與后面加上去的金屬平面絕緣，因此將紫外線保護(hù)平面埋入金屬間電介質(zhì)內(nèi)。
本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式系以不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料作為制作紫外線保護(hù)平面的材料。這種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是，由于這種材料與電絕緣，因此不會(huì)對(duì)金屬平面的電學(xué)特性造成任何影響，所以金屬平面內(nèi)奄路設(shè)計(jì)及紫外線保護(hù)平面本身的電路設(shè)計(jì)都沒(méi)有必要與平面造型配合。
以下材料均為不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料1.氮氧化硅2.氮化硅3.未摻雜的硅除前面提及的實(shí)施方式外，使用不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料還可以引導(dǎo)出其它的有利的實(shí)施方式。
紫外線保護(hù)平面系直接設(shè)置在主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間。在本發(fā)明的另外一種有利的實(shí)施方式中，位于金屬平面之間的金屬間電介質(zhì)系由前面提及的不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料所構(gòu)成。
本發(fā)明的另外一種實(shí)施方式是將不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的紫外線保護(hù)平面設(shè)置在兩個(gè)相鄰的金屬平面之間。


以下配合圖式及實(shí)際的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明第1圖第一種實(shí)施方式的示意圖。
第2圖第二種實(shí)施方式的示意圖。
第3圖第三種實(shí)施方式的示意圖。
第4圖對(duì)具有紫外線保護(hù)平面及沒(méi)有紫外線保護(hù)平面的NROM記憶胞元以紫外線照射的測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
第1圖顯示一由主動(dòng)區(qū)(3)及金屬化層(4)構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置。主動(dòng)區(qū)(3)分為位線(1)及字線(2)兩個(gè)部分。金屬化層(4)具有至少一金屬平面(5)及金屬間電介質(zhì)(11)，若是具有數(shù)個(gè)金屬平面(5)，則這些金屬平面(5)系以層狀方式堆棧在一起，并被位于其間的金屬間電介質(zhì)(11)與電絕緣。
在位線(1)及金屬平面(5)之間設(shè)有連接線(8)，即所謂的”Vias”。在制造過(guò)程中半導(dǎo)體裝置是從主動(dòng)區(qū)(3)開(kāi)始由下往上構(gòu)筑。因此在主動(dòng)區(qū)(3)構(gòu)筑完成后，接著就進(jìn)行加熱步驟，將被紫外線固定位的載流子消除及/或從記憶層移開(kāi)。
由于在接下來(lái)的步驟中將使半導(dǎo)體裝置曝露在高能量的紫外線照射下，因此最好盡早將紫外線保護(hù)平面裝設(shè)上去。在第1圖顯示的第一種實(shí)施方式及第2圖顯示的第二種實(shí)施方式中，紫外線保護(hù)平面(10)都是作為金屬化層(4)的第一層。第1圖顯示的第一種實(shí)施方式及第2圖顯示的第二種實(shí)施方式的區(qū)別是，第1圖顯示的第一種實(shí)施方式本身具有專(zhuān)屬的紫外線保護(hù)平面(10)，而第2圖顯示的第二種實(shí)施方式則是以金屬間電介質(zhì)(11)作為其紫外線保護(hù)平面(10)。
在第3圖顯示的第三種實(shí)施方式中，紫外線保護(hù)平面(10)系設(shè)置在兩個(gè)相鄰的金屬平面(5)之間。
從第4圖顯示的測(cè)試結(jié)果可以看出具有紫外線保護(hù)平面(10)及沒(méi)有紫外線保護(hù)平面的NROM記憶胞元受到紫外線照射后的差異以紫外線照射約15分鐘后，沒(méi)有紫外線保護(hù)平面的NROM記憶胞元的起始動(dòng)作電壓(12)大約升高1.4伏特，而具有本發(fā)明之紫外線保護(hù)平面(10)的NROM記憶胞元(1)即使在以紫外線照射30分鐘后，起始動(dòng)作電壓(12)也沒(méi)有升高。
雖然前面系以應(yīng)用于NROM記憶胞元的制造為例說(shuō)明本發(fā)明的紫外線保護(hù)平面。但是本發(fā)明的應(yīng)用范圍絕非僅限于此種實(shí)施方式。原則上只要是紫外線照射會(huì)對(duì)半導(dǎo)體組件造成不利影響的所有半導(dǎo)體制程均屬于本發(fā)明的基本構(gòu)想的應(yīng)用范圍。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 位線2 字線3 主動(dòng)區(qū)4 金屬化層5 金屬平面8 主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間的連接線(Vias)9 兩個(gè)金屬平面之間的連接線(Vias)10 紫外線保護(hù)平面11 金屬間電介質(zhì)12 起始動(dòng)作電壓
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，此種半導(dǎo)體裝置具有一主動(dòng)區(qū)(3)及一金屬化層(4)，這個(gè)金屬化層(4)至少由第一金屬平面(5)及介于主動(dòng)區(qū)(3)及金屬化層(4)之間的連接線(8)所構(gòu)成，其中該至少一金屬平面(5)系埋在一金屬間電介質(zhì)(11)內(nèi)，這種半導(dǎo)體裝置的特征為金屬化層內(nèi)(4)有一紫外線保護(hù)平面(10)。
2.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)系以金屬制成，且其平面造型可以適應(yīng)金屬平面(5)的電學(xué)性質(zhì)。
3.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第2項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)位于主動(dòng)區(qū)(3)及金屬化層(4)之間，且紫外線保護(hù)平面(10)系埋在金屬間電介質(zhì)(11)內(nèi)。
4.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)系以不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料制成。
5.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第4項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)系以氮氧化硅制成。
6.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第4項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)系以氮化硅制成。
7.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第4項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)系以未摻雜的硅制成。
8.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第4-6任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)位于主動(dòng)區(qū)(3)及金屬化層(4)之間。
9.如前述申請(qǐng)專(zhuān)利范圍任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為金屬間電介質(zhì)(11)的金屬平面(5)至少有一系由不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料所構(gòu)成。
10.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第4-8任一項(xiàng)的半導(dǎo)體裝置，其特征為紫外線保護(hù)平面(10)位于兩個(gè)相鄰的金屬平面(5)之間。
11.一種制造如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1-10任一項(xiàng)之半導(dǎo)體裝置的方法，其特征為在加上金屬平面(5)之前或之時(shí)，將一金屬制或不導(dǎo)電且紫外線無(wú)法穿透的材料制的紫外線保護(hù)平面(10)設(shè)置在金屬化層(4)之前或之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明包括一種半導(dǎo)體裝置，以及一種制造這種半導(dǎo)體裝置的方法，本發(fā)明提出的半導(dǎo)體裝置具有一主動(dòng)區(qū)及一金屬化層，這個(gè)金屬化層至少由第一金屬平面及介于主動(dòng)區(qū)及金屬化層之間的連接線所構(gòu)成，其中金屬化層的至少一金屬平面系埋在一金屬間電介質(zhì)內(nèi)，而且在金屬化層內(nèi)有一紫外線保護(hù)平面。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1471165SQ0314548
公開(kāi)日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者M·沃格特, V·波爾伊, S·里伊德?tīng)? E·S·馮卡米恩斯基, , M 沃格特, 馮卡米恩斯基, 戀露 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司