專利名稱：金氧半導(dǎo)體電晶體以及記憶體元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制造方法，特別是涉及一種金氧半導(dǎo)體電晶體(電晶體即晶體管，以下均稱為電晶體)以及記憶體元件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)今電腦微處理器(Microprocessor)的功能愈來(lái)愈強(qiáng)，軟件所進(jìn)行的程式與運(yùn)算也愈來(lái)愈龐大。因此，記憶體(即存儲(chǔ)器，內(nèi)存，存儲(chǔ)介質(zhì)，以下均稱為記憶體)的制作技術(shù)已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重要的技術(shù)之一。
一般來(lái)說(shuō)，記憶體可依其儲(chǔ)存資料(即數(shù)據(jù)，以下均稱為資料)的型態(tài)而分為揮發(fā)性記憶體與非揮發(fā)性記憶體。以非揮發(fā)性記憶體來(lái)說(shuō)，其并不會(huì)因電源供應(yīng)的中斷而使得儲(chǔ)存于其中的資料完全被消除，因此常被用來(lái)儲(chǔ)存電腦的開(kāi)機(jī)系統(tǒng)資料等等。
目前的記憶體技術(shù)正在逐漸朝向提高積集度以及縮小元件尺寸的方向發(fā)展。然而，在逐漸縮小晶片(晶片即為芯片，以下均稱為晶片)上的記憶體元件的同時(shí)，卻會(huì)因其通道長(zhǎng)度的縮小而引起短通道效應(yīng)(ShortChannel Effects)，造成元件無(wú)法正常運(yùn)作。所以通常在縮小通道長(zhǎng)度的同時(shí)，必須增加通道中的摻質(zhì)，以抑止短通道效應(yīng)的發(fā)生。但是，通道中若摻入過(guò)多的摻質(zhì)，又會(huì)引發(fā)另一個(gè)漏電流(leakage current)的問(wèn)題。
而且，為了提高積集度，在制程中必須盡可能地縮小每一記憶胞間的距離。然而，現(xiàn)有技術(shù)通常是以微影/蝕刻制程來(lái)定義出每一個(gè)記憶胞的位置，但是因微影制程極限的限制，記憶胞間的距離將受限于微影制程所允許的范圍之內(nèi)。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件以及記憶體元件的制造方法在結(jié)構(gòu)與制造上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決半導(dǎo)體元件以及記憶體元件的制造方法存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒(méi)有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。
有鑒于上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件以及記憶體元件的制造方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及其專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的金氧半導(dǎo)體電晶體以及記憶體元件的制造方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件以及記憶體元件的制造方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有的記憶體元件的制造方法存在的缺陷，而提供一種新的記憶體元件的制造方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其增加通道區(qū)的長(zhǎng)度而可提升記憶胞陣列中的記憶胞的密度，進(jìn)而可以提高元件的效能，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件的制造方法存在的缺陷，而提供一種新的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其可以解決元件積集度增加后所導(dǎo)致的短通道效應(yīng)以及位元線阻值過(guò)高的問(wèn)題，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其包括以下步驟在一基底上形成一圖案化膜層，以暴露出部分的該基底；進(jìn)行一區(qū)域氧化制程，以在該圖案化膜層所暴露出的部分該基底上形成一區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該圖案化膜層，以暴露出該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的部分該基底；在該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的該基底中分別形成一源極區(qū)以及一汲極區(qū)；移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在該源極區(qū)與該汲極區(qū)之間形成一凹陷區(qū)域；在該基底上形成一閘絕緣層；以及在該凹陷區(qū)域上方的該閘絕緣層上形成一閘極。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中在形成該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)之后以及移除該圖案化膜層之前，更包括在該基底上方形成一犧牲層，其中該犧牲層是暴露出部分的該圖案化膜層且覆蓋住該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中所述的犧牲層與該圖案化膜層之間具有蝕刻選擇性。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中所述的圖案化膜層的材質(zhì)包括氮化硅，該犧牲層的材質(zhì)包括氧化硅。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中所述的形成該犧牲層的方法包括以下步驟在該基底上形成一犧牲材質(zhì)層，覆蓋住該圖案化膜層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；以及移除部分的該犧牲材質(zhì)層，以使部分的該圖案化膜層暴露出來(lái)。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中所述的形成該源極區(qū)以及該汲極區(qū)包括以下步驟以該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為為植入罩幕，進(jìn)行一深離子植入制程，以在該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的該基底中分別形成一深摻雜區(qū)；移除部分的該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，以增加該基板被暴露出的面積；以及進(jìn)行一淺離子植入制程，以在每一該些深摻雜區(qū)的一例分別形成一淺摻雜區(qū)。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中在形成該閘絕緣層之后以及形成該閘極之前，更包括依序在該閘絕緣層上形成一氮化硅層以及一阻障層。
前述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其中在該基底上形成該圖案化膜層之前，更包括在該基底上形成一墊氧化層，且移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)時(shí)更包括將該墊氧化層移除。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種記憶體元件的制造方法，其包括以下步驟提供一基底，且該基底上已形成有多數(shù)個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，以將該基底區(qū)分為一記憶胞陣列區(qū)以及一周邊電路區(qū)；在該基底上形成一圖案化膜層，其是暴露出位于該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分的該基底；進(jìn)行一區(qū)域氧化制程，以在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)被暴露出的該基底中形成多數(shù)個(gè)區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該圖案化膜層，以暴露出部分的該基底；在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)所暴露出的部分該基底中形成多數(shù)條埋入式位元線；移除該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在該記憶胞陣列區(qū)的該基底中形成多數(shù)個(gè)凹陷區(qū)域；在該基底上以及該些凹陷區(qū)域內(nèi)形成一閘絕緣層；在該閘絕緣層上形成一導(dǎo)體層；圖案化該導(dǎo)體層，以在該記憶胞陣列區(qū)中定義出多數(shù)條字元線，并且在該周邊電路區(qū)中定義出至少一閘極結(jié)構(gòu)；以及在該閘極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成一源極/汲極區(qū)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的記憶體元件的制造方法，其中在形成該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)之后以及移除該圖案化膜層之前，更包括在該基底上方形成一犧牲層，其中該犧牲層是暴露出該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分該圖案化膜層并覆蓋住該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的犧牲層與該圖案化膜層之間具有蝕刻選擇性。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的圖案化膜層的材質(zhì)包括氮化硅，該犧牲層的材質(zhì)包括氧化硅。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的形成該犧牲層的方法包括以下步驟在該基底上形成一犧牲材質(zhì)層，覆蓋住該圖案化膜層以及該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該周邊電路區(qū)內(nèi)的該犧牲材質(zhì)層；以及移除該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分的該犧牲材質(zhì)層，以使該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分該圖案化膜層暴露出來(lái)。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的形成該埋入式位元線的步驟包括以下步驟在該基底上形成一圖案化光阻層，以覆蓋住該基底的該周邊電路區(qū)；以該圖案化光阻層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為植入罩幕，進(jìn)行一離子植入制程；以及移除該圖案化光阻層。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的形成該埋入式位元線的步驟包括以下步驟在該基底上形成一圖案化光阻層，以覆蓋住該基底的該周邊電路區(qū)；以該圖案化光阻層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為為植入罩幕，進(jìn)行一深離子植入制程，以在該基底中形成多數(shù)個(gè)深摻雜區(qū)；移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)的部分厚度，以增加該基板被暴露出的面積；進(jìn)行一淺離子植入制程，以在各該些深摻雜區(qū)的兩側(cè)形成一淺摻雜區(qū)；以及移除該圖案化光阻層。
前述的記憶體元件的制造方法，其中在形成該閘絕緣層之后及形成該導(dǎo)體層之前，更包括在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的該閘絕緣層上依序形成一氮化硅層以及一阻障層。
前述的記憶體元件的制造方法，其中在該基底上形成該圖案化膜層之前，更包括在該基底上形成一墊氧化層，且移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)時(shí)更包括將該墊氧化層移除。
前述的記憶體元件的制造方法，其中所述的基底上的該些隔離結(jié)構(gòu)包括區(qū)域氧化隔離結(jié)構(gòu)或是淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明提出一種金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，此方法是先在基板上形成圖案化膜層，接著再進(jìn)行區(qū)域氧化(Local Oxidation，簡(jiǎn)稱LOCOS)制程，以便于在圖案化膜層所暴露出的基底中形成區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。接著再移除圖案化膜層，以暴露出部分的基底。之后，在被暴露出的基底中形成源極區(qū)與汲極區(qū)。然后再移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在源極區(qū)與汲極區(qū)之間的基底上形成多個(gè)凹陷區(qū)域。接著在基底上形成閘絕緣層，之后再在凹陷區(qū)域上方的閘絕緣層上形成閘極。
由此可知，本發(fā)明的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，是先在基板上形成圖案化膜層，以定義出欲形成源極/汲極區(qū)的位置。接著在圖案化膜層所暴露出的基底上形成多個(gè)區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，以定義出通道區(qū)的位置。然后移除圖案化膜層，再以區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)為罩幕而在基底中形成源極/汲極區(qū)。然后再移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而使基底上自然形成多個(gè)凹陷區(qū)域。接著在基底上形成閘絕緣層，再在凹陷區(qū)域上方的閘絕緣層上形成閘極。由于凹陷形的通道區(qū)具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，因此可避免金氧半導(dǎo)體電晶體發(fā)生短通道效應(yīng)。
本發(fā)明還提出一種記憶體元件的制造方法，此方法是先提供一基底，且此基底上已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，以將基底區(qū)分為記憶胞陣列區(qū)以及周邊電路區(qū)。接著在基底上形成圖案化膜層，以暴露出記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分基底。之后再進(jìn)行區(qū)域氧化制程，而在記憶胞陣列區(qū)內(nèi)被暴露出的基底中形成區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。然后移除圖案化膜層，以暴露出部分之基底。之后，在記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)所暴露出的部分基底中形成埋入式位元線。然后再移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在基底中形成多個(gè)凹陷區(qū)域。接著，在基底及凹陷區(qū)域上形成閘絕緣層，再在閘絕緣層上形成導(dǎo)體層。之后，圖案化導(dǎo)體層以在記憶胞陣列區(qū)內(nèi)定義出多條字元線，并在周邊電路區(qū)內(nèi)定義出至少一閘極結(jié)構(gòu)。然后，在閘極結(jié)構(gòu)之兩側(cè)的基底中形成源極/汲極區(qū)。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明是利用區(qū)域氧化法而在基底上形成具有特殊形狀的區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，使得在進(jìn)行移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)的步驟后，基底中可以形成凹陷區(qū)域。且由于源極區(qū)與汲極區(qū)是配置在凹陷區(qū)域的兩側(cè)，因此凹陷區(qū)域下方的基底在靠近表面處即成為半導(dǎo)體元件的通道區(qū)。由此可知，本發(fā)明是在一定的間距中，形成非直線形的通道區(qū)，以增加通道區(qū)的長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明可以有效地解決現(xiàn)有習(xí)知的半導(dǎo)體元件因提高積集度而導(dǎo)致短通道效應(yīng)的問(wèn)題。
綜上所述，本發(fā)明的記憶體元件的制造方法，可提升記憶胞陣列中的記憶胞的密度，進(jìn)而可以提高元件的效能。本發(fā)明的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，可以解決元件積集度增加后所導(dǎo)致的短通道效應(yīng)以及位元線阻值過(guò)高的問(wèn)題。本發(fā)明具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類方法中未見(jiàn)有類似的方法公開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論方法上或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件以及記憶體元件的制造方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下特舉出多個(gè)較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1A至圖1H是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種記憶體元件的制造流程及結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2A至圖2B是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中的一種記憶體元件的犧牲層的制造流程及結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例中的一種只讀記憶體元件的剖面示意圖。
100基底102隔離結(jié)構(gòu)104a記憶胞陣列區(qū) 104b周邊電路區(qū)106墊氧化層108膜層
108a第一圖案化膜層108b第二圖案化膜層110區(qū)域氧化結(jié)構(gòu) 112犧牲層112a犧牲材質(zhì)層116、117光阻層120埋入式位元線 120a深摻雜區(qū)120b淺摻雜區(qū) 122閘絕緣層123氮化硅層(氮化矽層) 124導(dǎo)體層124a字元線124b閘極結(jié)構(gòu)125阻障層 126源極/汲極區(qū)127、132通道區(qū)130凹陷區(qū)域140記憶胞陣列具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的金氧半導(dǎo)體電晶體以及記憶體元件的制造方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
本發(fā)明的制程是以區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)來(lái)定義出凹陷型通道區(qū)的位置，以便于增加半導(dǎo)體元件的通道區(qū)的長(zhǎng)度。下述實(shí)施例將以記憶體元件為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的制程。值得注意的是，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他金氧半導(dǎo)體電晶體的制程中，所以熟習(xí)此技藝者應(yīng)該知道，下述實(shí)施例僅是用以說(shuō)明本發(fā)明，而并非用以限定本發(fā)明。
圖1A至圖1H是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種記憶體元件的制造方法的流程就結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
請(qǐng)參閱圖1A所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例的記憶體元件的制造方法，其包括以下步驟首先，在基底100上形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)102，以在基底100上定義出記憶胞陣列區(qū)104a以及周邊電路區(qū)104b。其中，隔離結(jié)構(gòu)102例如是區(qū)域氧化隔離結(jié)構(gòu)或是淺溝渠隔離(Shallow Trench Insulator，STI)結(jié)構(gòu)，而本實(shí)施例的隔離結(jié)構(gòu)102是以區(qū)域氧化隔離結(jié)構(gòu)為例做說(shuō)明。接著，在基底100上形成膜層108，其材質(zhì)例如是氮化硅。而且，在一較佳實(shí)施例中，形成膜層108之前還可以先在基底100上形成一層墊氧化層106，用以保護(hù)基底100的表面，使基底100表面在后續(xù)制程(例如是蝕刻制程)中不易受到損壞。
請(qǐng)參閱圖1B所示，對(duì)膜層108進(jìn)行圖案化，以形成圖案化膜層108a與圖案化膜層108b。其中，圖案化膜層108a是位于記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)，而圖案化膜層108b則是位于周邊電路區(qū)104b內(nèi)。在本實(shí)施例中，圖案化膜層108的方法例如是進(jìn)行微影制程以及蝕刻制程。此外，在另一實(shí)施例中，覆蓋在周邊電路區(qū)104b內(nèi)的圖案化膜層108b也可以是與記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)圖案化膜層108a分別由不同的膜層所形成，此處是以較簡(jiǎn)單的制程為例做說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖1C所示，進(jìn)行區(qū)域氧化法，以在圖案化膜層108a所暴露出的基底100上形成多個(gè)區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110。特別的是，區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110是用以在后續(xù)制程中定義出記憶胞的通道區(qū)(圖中未示)。而且，在一實(shí)施例中，在基底100上形成區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110之后，更包括在基底100、圖案化膜層108a以及圖案化膜層108b上形成犧牲層112，且該犧牲層112是暴露出圖案化膜層108b以及部分的圖案化膜層108a，如圖1C所示。
犧牲層112的形成方法，例如是先在基底100上以化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)法形成一層犧牲材質(zhì)層112a(如圖2A所示)，其材質(zhì)例如是與圖案化膜層108a及圖案化膜層108b的材質(zhì)之間具有蝕刻選擇性。在本實(shí)施例中，圖案化膜層108a及圖案化膜層108b的材質(zhì)例如是氮化硅，而犧牲材質(zhì)層112a的材質(zhì)例如是氧化硅。然后，以例如是微影制程在圖案化膜層108a上形成光阻層116(如圖2B所示)，并以光阻層116為罩幕而進(jìn)行蝕刻制程，以移除位于圖案化膜層108b上的部分犧牲材質(zhì)層112a。在此蝕刻制程中，其例如是以圖案化膜層108b作為蝕刻終止層(etch stop layer)來(lái)蝕刻犧牲材質(zhì)層112a。之后再移除光阻層116，并進(jìn)行蝕刻制程以回蝕圖案化膜層108a上的部分犧牲材質(zhì)層112a，以形成犧牲層112。
當(dāng)然，本發(fā)明并不限定犧牲層112的形成方法即為圖2A至圖2B所示的流程，熟習(xí)此技藝者可以依照本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)而利用其他制程來(lái)形成犧牲層112，惟其亦落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
請(qǐng)接著參閱圖1D所示，移除圖案化膜層108a與圖案化膜層108b，以暴露出部分的基底100，而此步驟例如是藉由一蝕刻制程來(lái)完成。值得注意的是，在此實(shí)施例中，倘若圖案化膜層108a上配置有犧牲層112，則在此蝕刻制程中由于圖案化膜層108a的蝕刻速率例如是大于犧牲層112的蝕刻速率，因此當(dāng)圖案化膜層108a與第二圖案化膜層108b完全被移除之后，仍會(huì)有部分的犧牲層112存在于區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110上，如圖1D所示。
請(qǐng)參閱圖1E所示，在基底100上的周邊電路區(qū)104b內(nèi)形成光阻層117以覆蓋住基底100的周邊電路區(qū)104b。接著再以區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110為罩幕進(jìn)行一深離子植入制程，而在記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)所暴露出的基底100中形成深摻雜區(qū)(deep doping area)120a。
接著請(qǐng)參閱圖1F所示，再次移除部分的犧牲層112與區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110，以暴露出記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)的更多部分的基底100。之后，再以此時(shí)的區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110及其上的犧牲層112為罩幕進(jìn)行一淺離子植入制程，而在深摻雜區(qū)120a的兩側(cè)形成淺摻雜區(qū)(shallow doping area)120b。此時(shí)，該深摻雜區(qū)120a與淺摻雜區(qū)120b即構(gòu)成記憶體元件的埋入式位元線120。其中，該深摻雜區(qū)120a與淺摻雜區(qū)120b的摻雜深度則是取決于植入制程中所使用的離子束的能量。在形成深摻雜區(qū)120a與淺摻雜區(qū)120b之后，即可移除光阻層117。
請(qǐng)參閱圖1G所示，進(jìn)行一蝕刻制程，以移除基板100上所殘留的所有膜層，其例如是犧牲層112以及區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110。值得注意的是，在一較佳實(shí)施例中，若基底100上形成有墊氧化層106，則周邊電路區(qū)104b內(nèi)的墊氧化層106亦會(huì)在此蝕刻制程中與犧牲層112及區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110同時(shí)被移除。而在區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)110被移除之后，基底100上即會(huì)形成多個(gè)凹陷區(qū)域130。之后，在基底100上及凹陷區(qū)域130內(nèi)依序形成閘絕緣層122及導(dǎo)體層124。其中，導(dǎo)體層124例如是填滿凹陷區(qū)域130。在本實(shí)施例中，導(dǎo)體層124例如是多晶硅層，而閘絕緣層122的材質(zhì)例如是氧化硅，且閘絕緣層122的形成方法例如是熱氧化(thermal oxidation)法，而導(dǎo)體層124的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
請(qǐng)參閱圖1H所示，圖案化導(dǎo)體層124與閘絕緣層122，以在周邊電路區(qū)104b內(nèi)形成電路元件的閘極結(jié)構(gòu)124b，并同時(shí)在記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)形成記憶體元件的字元線(word line)124a。此時(shí)，即完成記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)的記憶胞陣列140。其中，兩個(gè)相鄰的埋入式位元線120之間的凹陷區(qū)域130下方的區(qū)域132即為記憶胞的通道區(qū)。之后再在閘極結(jié)構(gòu)124b兩側(cè)的基底100中形成源極/汲極區(qū)126，而后續(xù)制程則同于現(xiàn)有的記憶體元件的制程，熟習(xí)此技藝者可以了解其詳細(xì)技術(shù)，此處不再贅述。
熟習(xí)此技藝者應(yīng)該知道，在形成閘極結(jié)構(gòu)124b以及源極/汲極區(qū)126的制程中，必需在記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)的導(dǎo)體層124上形成一層罩幕層(圖中未示)，以保護(hù)記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)的膜層在此步驟中不受影響。特別值得注意的是，周邊電路區(qū)104b內(nèi)的電路元件的通道區(qū)127與源極/汲極區(qū)126的形成方法，可以是一般常用的MOS制程，也可以應(yīng)用本發(fā)明的制程。也就是說(shuō)，源極/汲極區(qū)126的形成方法可以是與埋入式位元線120的形成方法相同，而通道區(qū)127的形成方法則例如是與通道區(qū)132的形成方法相同。
此外，在形成導(dǎo)體層124之后與圖案化導(dǎo)體層124與閘絕緣層122之前，還可以先在導(dǎo)體層124上形成一層頂蓋層(capping layer)或是可降低導(dǎo)體層的阻值的金屬硅化物層(silicide layer)(圖中未示)，本發(fā)明并未對(duì)其加以限定，熟習(xí)此技藝者可自行依實(shí)際制程所需來(lái)決定。
本發(fā)明亦可應(yīng)用在氮化硅只讀記憶體元件的制程中。以下將舉一實(shí)施例并配合

如下。
圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例中一種只讀記憶體元件的剖面示意圖。請(qǐng)參閱圖3所示，依照上述實(shí)施例的說(shuō)明而在基底100上形成閘絕緣層122之后，先依序在閘絕緣層122上形成氮化硅層123以及阻障層(barrierlayer)125，然后再在阻障層125上形成導(dǎo)體層124。其中，阻障層125的材質(zhì)例如是氧化硅，因此閘絕緣層122、氮化硅層123以及阻障層125即構(gòu)成氮化硅只讀記憶體元件中的ONO(氧化硅/氮化硅/氧化硅)堆迭結(jié)構(gòu)。接著再進(jìn)行導(dǎo)體層124的圖案化制程，以在記憶胞陣列區(qū)104a內(nèi)形成字元線124a，并在周邊電路區(qū)104b內(nèi)形成閘極結(jié)構(gòu)224，此時(shí)即完成了氮化硅記憶胞陣列240。之后，在閘極結(jié)構(gòu)224兩側(cè)的基底100中形成源極/汲極區(qū)126，而后續(xù)制程即同于目前的記憶體元件的制程。
由于在積集度較高的半導(dǎo)體元件中，是需要寬度較小的源極/汲極區(qū)(即是記憶體元件中的位元線)與長(zhǎng)度較長(zhǎng)的通道區(qū)，且由上述說(shuō)明可知，本發(fā)明是以圖案化膜層來(lái)定義出源極/汲極區(qū)的位置，而圖案化膜層的圖案間的區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)則是用以定義通道區(qū)的位置。也就是說(shuō)，本發(fā)明是先定義出尺寸較小的源極/汲極區(qū)的位置(也就是圖案化膜層的圖案的位置)，之后再形成區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)以定義出通道區(qū)的位置。因此，本發(fā)明可避免現(xiàn)有習(xí)知以微影/蝕刻制程來(lái)定義出通道區(qū)的位置時(shí)，通道區(qū)的尺寸將受限于微影制程所能允許的范圍的問(wèn)題。所以本發(fā)明能夠以較簡(jiǎn)單的制程來(lái)提高積集度，以節(jié)省制程成本。
而且，本發(fā)明更利用區(qū)域氧化法而在基底上形成具有特殊形狀的區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，使得在進(jìn)行移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)的步驟后，基底上可以自然形成凹陷區(qū)域。且由于源極/汲極區(qū)是配置在凹陷區(qū)域的兩側(cè)，因此凹陷區(qū)域下方的基底在靠近表面處即成為元件的通道區(qū)。由此可知，本發(fā)明是在一定的間距中形成非直線形的通道區(qū)，以增加通道區(qū)的長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明可有效地解決現(xiàn)有習(xí)知半導(dǎo)體體元件因提高積集度而導(dǎo)致短通道效應(yīng)的問(wèn)題。
此外，在形成本發(fā)明的源極/汲極區(qū)的步驟中，是先后進(jìn)行一深離子植入制程與一淺離子植入制程，因此本發(fā)明可降低源極/汲極區(qū)的阻值。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其包括以下步驟在一基底上形成一圖案化膜層，以暴露出部分的該基底；進(jìn)行一區(qū)域氧化制程，以在該圖案化膜層所暴露出的部分該基底上形成一區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該圖案化膜層，以暴露出該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的部分該基底；在該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的該基底中分別形成一源極區(qū)以及一汲極區(qū)；移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在該源極區(qū)與該汲極區(qū)之間形成一凹陷區(qū)域；在該基底上形成一閘絕緣層；以及在該凹陷區(qū)域上方的該閘絕緣層上形成一閘極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中在形成該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)之后以及移除該圖案化膜層之前，更包括在該基底上方形成一犧牲層，其中該犧牲層是暴露出部分的該圖案化膜層且覆蓋住該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中所述的犧牲層與該圖案化膜層之間具有蝕刻選擇性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中所述的圖案化膜層的材質(zhì)包括氮化硅，該犧牲層的材質(zhì)包括氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中所述的形成該犧牲層的方法包括以下步驟在該基底上形成一犧牲材質(zhì)層，覆蓋住該圖案化膜層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；以及移除部分的該犧牲材質(zhì)層，以使部分的該圖案化膜層暴露出來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中所述的形成該源極區(qū)以及該汲極區(qū)包括以下步驟以該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為為植入罩幕，進(jìn)行一深離子植入制程，以在該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)二側(cè)的該基底中分別形成一深摻雜區(qū)；移除部分的該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，以增加該基板被暴露出的面積；以及進(jìn)行一淺離子植入制程，以在每一該些深摻雜區(qū)的一側(cè)分別形成一淺摻雜區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中在形成該閘絕緣層之后以及形成該閘極之前，更包括依序在該閘絕緣層上形成一氮化硅層以及一阻障層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法，其特征在于其中在該基底上形成該圖案化膜層之前，更包括在該基底上形成一墊氧化層，且移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)時(shí)更包括將該墊氧化層移除。
9.一種記憶體元件的制造方法，其特征在于其包括以下步驟提供一基底，且該基底上已形成有多數(shù)個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，以將該基底區(qū)分為一記憶胞陣列區(qū)以及一周邊電路區(qū)；在該基底上形成一圖案化膜層，其是暴露出位于該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分的該基底；進(jìn)行一區(qū)域氧化制程，以在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)被暴露出的該基底中形成多數(shù)個(gè)區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該圖案化膜層，以暴露出部分的該基底；在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)所暴露出的部分該基底中形成多數(shù)條埋入式位元線；移除該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而在該記憶胞陣列區(qū)的該基底中形成多數(shù)個(gè)凹陷區(qū)域；在該基底上以及該些凹陷區(qū)域內(nèi)形成一閘絕緣層；在該閘絕緣層上形成一導(dǎo)體層；圖案化該導(dǎo)體層，以在該記憶胞陣列區(qū)中定義出多數(shù)條字元線，并且在該周邊電路區(qū)中定義出至少一閘極結(jié)構(gòu)；以及在該閘極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成一源極/汲極區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中在形成該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)之后以及移除該圖案化膜層之前，更包括在該基底上方形成一犧牲層，其中該犧牲層是暴露出該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分該圖案化膜層并覆蓋住該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的犧牲層與該圖案化膜層之間具有蝕刻選擇性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的圖案化膜層的材質(zhì)包括氮化硅，該犧牲層的材質(zhì)包括氧化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的形成該犧牲層的方法包括以下步驟在該基底上形成一犧牲材質(zhì)層，覆蓋住該圖案化膜層以及該些區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)；移除該周邊電路區(qū)內(nèi)的該犧牲材質(zhì)層；以及移除該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分的該犧牲材質(zhì)層，以使該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的部分該圖案化膜層暴露出來(lái)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的形成該埋入式位元線的步驟包括以下步驟在該基底上形成一圖案化光阻層，以覆蓋住該基底的該周邊電路區(qū)；以該圖案化光阻層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為植入罩幕，進(jìn)行一離子植入制程；以及移除該圖案化光阻層。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的形成該埋入式位元線的步驟包括以下步驟在該基底上形成一圖案化光阻層，以覆蓋住該基底的該周邊電路區(qū)；以該圖案化光阻層以及該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)作為為植入罩幕，進(jìn)行一深離子植入制程，以在該基底中形成多數(shù)個(gè)深摻雜區(qū)；移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)的部分厚度，以增加該基板被暴露出的面積；進(jìn)行一淺離子植入制程，以在各該些深摻雜區(qū)的兩側(cè)形成一淺摻雜區(qū)；以及移除該圖案化光阻層。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中在形成該閘絕緣層之后及形成該導(dǎo)體層之前，更包括在該記憶胞陣列區(qū)內(nèi)的該閘絕緣層上依序形成一氮化硅層以及一阻障層。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中在該基底上形成該圖案化膜層之前，更包括在該基底上形成一墊氧化層，且移除該區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)時(shí)更包括將該墊氧化層移除。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的記憶體元件的制造方法，其特征在于其中所述的基底上的該些隔離結(jié)構(gòu)包括區(qū)域氧化隔離結(jié)構(gòu)或是淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種金氧半導(dǎo)體電晶體以及記憶體元件的制造方法。該金氧半導(dǎo)體電晶體的制造方法是先在基板上形成圖案化膜層，以定義出欲形成源極/汲極區(qū)的位置。接著在圖案化膜層所暴露出的基底上形成多個(gè)區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，以定義出通道區(qū)的位置。然后移除圖案化膜層，再以區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)為罩幕而在基底中形成源極/汲極區(qū)。然后再移除區(qū)域氧化結(jié)構(gòu)，而使基底上自然形成多個(gè)凹陷區(qū)域。接著在基底上形成閘絕緣層，再在凹陷區(qū)域上方的閘絕緣層上形成閘極。由于凹陷形的通道區(qū)具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，因此可避免金氧半導(dǎo)體電晶體發(fā)生短通道效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1707763SQ200410048108
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者黃仲仁 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司