專利名稱：形成記憶胞及周邊電路的方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種形成半導體元件的方法，且特別是有關于一種形成記憶胞與同時形成記憶胞及周邊電路的方法。
背景技術：
記憶體元件是半導體中的重要元件之一，其是用來儲存電子資料。一般來說，不需要藉由周邊電源供應即可儲存電子資料的記憶體元件是稱為非揮發(fā)性記憶體(Non-Volatile Memory)元件。
目前常見的非揮發(fā)性記憶體包括可抹除可程式化的唯讀記憶體(Erasable Programmable ROMs，EPROMs)、可電除可程式化的唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable ROMs，EEPROMs)以及快閃(Flash)記憶體。這些記憶體皆可藉由通道熱電子(Channel Hot Electron，CHE)注入或Fowler-Nordheim(F-N)穿隧的場發(fā)射機制(Field Emissionmechanism)來進行操作。
以快閃記憶元件為例，其是包括位于半導體基底上的堆疊式柵極結構，此堆疊式柵極結構是由一層穿隧氧化層、位于穿隧氧化層上的多晶硅的浮置柵極、浮置柵極上的多晶硅的控制柵極，以及位于浮置柵極與控制柵極間的多晶硅間介電層(Interpoly Dielectric)。
在最近的非揮發(fā)性記憶體的發(fā)展中，已出現(xiàn)一種具有定域化捕捉電荷的元件(Localized Trapped Charge Device)，此元件是稱為氮化物唯讀記憶體。由于氮化物唯讀記憶體元件具有很多的優(yōu)點，因此其性能已超越以浮置柵極為主且將電荷儲存于具有導電性的浮置柵極中的記憶體元件。
圖1A-1C繪示習知形成氮化物唯讀記憶體的記憶胞的制造流程剖面圖，而圖1D則是圖1C的局部放大圖，用來說明習知氮化物唯讀記憶體的缺點。
請參閱圖1A，首先提供一基底100，然后于基底100上形成氧化硅/氮化硅/氧化硅層(oxide/nitride/oxide layer，簡稱ONO層)110，其是由厚度差不多的頂氧化層112、氮化層114與底氧化層116所構成。
接著，請參閱圖1B，去除部分ONO層110，以在基底100定義出通道區(qū)120，之后，在通道區(qū)120間的基底100內(nèi)植入雜質(zhì)130。
然后，請參閱圖1C，在通道區(qū)120間用熱氧化制程形成埋入式汲極氧化層(Buried Drain Oxide，簡稱BDOX)140，使雜質(zhì)130被趨入基底100而形成埋入式位元線150。最后，在基底100及ONO層110上形成與埋入式位元線150垂直的字元線160，即形成習知氮化物唯讀記憶體的記憶胞。
然而，上述制程會造成以下缺點，請參閱圖1D，其是圖1C的D部分的放大圖。
1、由于ONO層110中的氮化硅層與氧化硅層的厚度比會影響埋入式汲極氧化層140的鳥嘴(Bird’s Beak)142長度，且其影響的情況通常是隨著氮化硅層與氧化硅層的厚度比愈大，鳥嘴142長度會愈短。然而，在形成埋入式汲極氧化層140時，因為ONO層100的氧化層112、116與氮化層114的厚度差異不大，而使兩者的厚度比約等于1，所以導致埋入式汲極氧化層140的鳥嘴142長度無法縮小，而對元件小型化發(fā)展造成阻礙。
2、在形成埋入式汲極氧化層140時，埋入式汲極氧化層140會大幅向上隆起，因而使ONO層110的底氧化層112因應力而損傷。
3、在通道區(qū)120間的基底100內(nèi)植入雜質(zhì)130(如圖1B所示)后，若欲進行袋狀植入，則需利用傾斜離子植入制程將其它雜質(zhì)植入基底100中，如此將會對已形成的ONO層110的氮化硅層114造成損傷。
4、在形成埋入式汲極氧化層140后，因ONO層110向上翹起，所以ONO層110的氮化層114可能會露出而與形成的字元線160接觸進而導通，使整體元件的可靠度大為降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種形成記憶胞的方法，可改善傳統(tǒng)如埋入式位元線氧化層的記憶胞間隔離層的鳥嘴長度，以符合元件朝小型化發(fā)展的趨勢。
本發(fā)明的再一目的是提供一種形成記憶胞及周邊電路的方法，可配合周邊電路區(qū)的制程，制作出較習知可靠度更高的記憶胞。
本發(fā)明提出一種形成記憶胞的方法，此方法是提供一基底，在基底上形成一襯墊層，在襯墊層上形成一罩幕層，以便在基底定義多個通道區(qū)，再在這些通道區(qū)間的基底中植入多個雜質(zhì)，然后在這些通道區(qū)間的基底上形成多個記憶胞間隔離層，使雜質(zhì)被往下趨入基底內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域。之后，去除罩幕層及襯墊層，再在基底上形成一儲電材料層，以及在儲電材料層上形成多條字元線。
本發(fā)明再提出一種形成記憶胞及周邊電路的方法，包括提供一基底，此基底具有一周邊電路區(qū)及一記憶胞區(qū)，在基底上形成一襯墊層，在襯墊層上形成一罩幕層，以便在記憶胞區(qū)定義多個主動區(qū)域。之后，在主動區(qū)域間的基底上形成多個場氧化層，然后，在基底上定義多個通道區(qū)，再在通道區(qū)間的基底內(nèi)植入雜質(zhì)。然后，在通道區(qū)間的基底上形成多個記憶胞間隔離層，使雜質(zhì)被往下趨入基底內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域，之后，去除罩幕層及襯墊層，再在記憶胞區(qū)的基底上形成一儲電材料層，以及在基底及儲電材料層上形成多條字元線。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述的襯墊層的厚度范圍例如為100-250埃，罩幕層的厚度范圍例如為1000-2000埃。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述雜質(zhì)例如包括硼或砷。另外，上述記憶胞間隔離層例如氧化層。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述的罩幕層的厚度與襯墊層的厚度的比例例如為152。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述在通道區(qū)間的基底內(nèi)所植入雜質(zhì)的步驟后，進一步可包括進行袋狀植入。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述所形成的字元線可與埋入式擴散區(qū)域互相垂直。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，其中在基底上形成儲電材料層的方法包括在基底上形成一底氧化層，而形成底氧化層的方法包括內(nèi)部蒸氣產(chǎn)生氧化反應(In Situ Steam Generation；簡稱ISSG)，然后在底氧化層上形成一氮化層，以及在氮化層上形成一頂氧化層，而形成頂氧化層的方法包括高溫氧化制程(High TemperatureOxidation；簡稱HTO)或網(wǎng)狀電漿陣列(Slot Plane Antenna；簡稱SPA)，其中網(wǎng)狀電漿陣列是一種利用網(wǎng)狀的陣列來均勻地產(chǎn)生電漿去形成氧化層，而這種制程的溫度通常較爐管的溫度低。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞或形成記憶胞及周邊電路的方法，上述的在通道區(qū)間形成多個記憶胞間隔離層的方法，例如包括進行一熱氧化制程，依照本發(fā)明的較佳實施例所述形成記憶胞及周邊電路的方法，上述的在主動區(qū)間的該基底上形成多個場氧化層的方法，例如包括進行一熱氧化制程。
本發(fā)明在通道區(qū)間的基底內(nèi)進行植入雜質(zhì)的步驟后，即可進行袋狀植入，因此時尚未形成儲電材料層，故不會有傳統(tǒng)在靠近位元線的儲電材料層邊緣因利用傾斜離子植入制程來做袋狀植入，而對已形成的儲電材料層的罩幕層有所損傷的情形。
本發(fā)明的記憶胞間隔離層是于形成儲電材料層前即植入形成，因此不會有因形成記憶胞間隔離層會大幅向上隆起的應力而迫使在記憶胞間隔離層邊緣的儲電材料層翹起，甚至損傷儲電材料層的底氧化硅層。
本發(fā)明因采用記憶胞間隔離層的結構，記憶胞間隔離層是于形成儲電材料層前即植入形成，故不會有因儲電材料層的翹起，暴露出儲電材料層的罩幕層進而與字元線導通的情形發(fā)生，提升整體元件的可靠度。
本發(fā)明因采用先形成記憶胞間隔離層的方法，因此可以利用形成場氧化層時的罩幕層，同樣做為形成記憶胞間隔離層的罩幕，且由于罩幕層的厚度通常比襯墊層的厚度來得厚，故可減短記憶胞間隔離層的鳥嘴長度。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1A-1C繪示為習知形成氮化物唯讀記憶體的記憶胞的制造流程剖面圖m而圖1D則是圖1C的局部放大圖。
圖2A-2C是依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種形成記憶胞的制造流程剖面圖。
圖3A-3C是依照本發(fā)明的另一較佳實施例的一種形成記憶胞及周邊電路的制造流程剖面圖。
100、200基底110ONO層112、301頂氧化層114、302氮化層116、303底氧化層120、222通道區(qū)130、212雜質(zhì)140埋入式汲極氧化層150埋入式位元線 160、310字元線202周邊電路區(qū) 204記憶胞區(qū)210襯墊層 220罩幕層224記憶胞間隔離層 226埋入式擴散區(qū)域242主動區(qū)域 244場氧化層300儲電材料層具體實施方式
圖2A-2C是依照本發(fā)明的一較佳實施例的一種形成記憶胞的制造流程剖面圖。
請先參閱圖2A，提供一基底200，之后再于基底200上形成一襯墊層210，其例如是墊氧化層。接著，在襯墊層210上形成一罩幕層220，以便在基底200中定義多個通道區(qū)222，其中罩幕層220的材質(zhì)為介電材料，如氮化硅。于一實例中，襯墊層210的厚度范圍例如為100-250埃，較佳為200埃，而罩幕層220的厚度范圍則例如為1000-2000埃，較佳為1500埃。因此，舉例來說，罩幕層220的厚度與襯墊層210的厚度的比例約為15∶2。接著，在這些通道區(qū)222間的基底200中植入雜質(zhì)212，其例如是硼或砷。此外，在植入雜質(zhì)212后，可選擇利用傾斜離子植入制程，以進行袋狀植入(本圖中未表示)。
隨后，請參閱圖2B，以襯墊層210及罩幕層220為罩幕，在通道區(qū)222間的基底200上形成多個記憶胞間隔離層224，同時使雜質(zhì)212(請見圖2A)往下趨入基底200內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域226。而上述的記憶胞間隔離層224可以是氧化層、埋入式位元線氧化層或者埋入式汲極氧化層(Buried Drain Oxide，簡稱BDOX)等，而埋入式擴散區(qū)域226則可當作埋入式位元線(bit line)。
接著，請參閱圖2C，去除罩幕層220，并一并將襯墊層210移除。之后，在基底200上形成一儲電材料層300，此儲電材料層300例如是由氧化硅/氮化硅/氧化硅所構成，也可以是任何可以用來捕捉或儲存電荷的材料。且與本實施例中，形成儲電材料層300的方法例如是在基底200上先形成一底氧化層303，再在底氧化層303上形成一氮化層302，之后在氮化層302上形成一頂氧化層303。此外，當記憶胞之間的距離逐漸縮減時，為避免先形成的埋入式擴散區(qū)域226受高溫制程的影響，所以形成底氧化層303的方法可選擇較低溫的內(nèi)部蒸氣產(chǎn)生氧化反應(ISSG)，而形成頂氧化層303的方法則同樣可選擇較低溫的高溫氧化制程(HTO)或網(wǎng)狀電漿陣列(SPA)。之后，在儲電材料層300上形成多條字元線310，而上述所形成的字元線310可與埋入式擴散區(qū)域226垂直。
圖3A-3C是依照本發(fā)明的另一較佳實施例的一種形成記憶胞及周邊電路的制造流程剖面圖，其中采用與上一實施例相同標號的元件代表相同或類似的元件。
請先參閱圖3A，提供一基底200，此基底200具有一周邊電路區(qū)202及一記憶胞區(qū)204。然后，在基底200上先形成一襯墊層210，其材質(zhì)例如是氧化硅。再于襯墊層210上形成一罩幕層220，以便定義多個主動區(qū)域242。其中，罩幕層220的材質(zhì)例如是氮化硅。而襯墊層210的厚度范圍例如為100-250埃，較佳為200埃，罩幕層220的厚度范圍例如為1000-2000埃，較佳為1500埃。因此，罩幕層220的厚度與襯墊層210的厚度的比例約為15∶2。接著，以罩幕層220做為罩幕，在這些主動區(qū)域242間的基底200上形成多個場氧化層244，其中形成場氧化層244的方法例如包括進行一熱氧化制程。在主動區(qū)域242間的基底200上形成場氧化層244后，在基底200上再利用罩幕層220在該記憶胞區(qū)204定義多個通道區(qū)222。隨后，在通道區(qū)222間的基底200內(nèi)植入雜質(zhì)212，其例如包括硼或砷。另外，在植入雜質(zhì)212后，可選擇利用傾斜離子植入制程，進一步進行袋狀植入(本圖中未表示)。
接著，請參閱圖3B，以形成場氧化層244的罩幕層220做為罩幕，利用如熱氧化制程的方式在通道區(qū)222間的基底200上形成多個記憶胞間隔離層224，且使雜質(zhì)212(請見圖3A)被往下趨入基底200內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域226。而上述的記憶胞間隔離層224可以是氧化層、埋入式位元線氧化層或埋入式汲極氧化層，而埋入式擴散區(qū)域226則可當作埋入式位元線。
然后，請參閱圖3C，將襯墊層210及罩幕層220先完全去除，再在記憶胞區(qū)204的基底200上形成一儲電材料層300，其制程例如是先在基底200上依序形成一底氧化層303、一氮化層302與一頂氧化層303，再將記憶胞區(qū)204以外的儲電材料層300去除。而為避免先形成的埋入式擴散區(qū)域226受高溫制程的影響，所以形成底氧化層303的方法可選擇較低溫的內(nèi)部蒸氣產(chǎn)生氧化反應，形成頂氧化層303的方法則同樣可選擇較低溫的高溫氧化制程或網(wǎng)狀電漿陣列。之后，在基底200及儲電材料層300上形成多條字元線310，這些字元線310的形成例如是先在基底200及儲電材料層300上覆蓋一層導體層，再圖案化這層導體層，以形成數(shù)條字元線310，而字元線310例如是與埋入式擴散區(qū)域226互相垂直。此時，留在周邊電路區(qū)202的前述導體層則可作為柵極等元件。
綜上所述，在本發(fā)明至少具有下面的特點1、本發(fā)明的形成記憶胞間隔離層的方法，是利用形成場氧化層時的罩幕層及襯墊層做為其形成時的罩幕，所以可藉由罩幕層的厚度比襯墊層的厚度來得厚的特征，減小記憶胞間隔離層的鳥嘴長度。
2、本發(fā)明的記憶胞間隔離層是于形成儲電材料層前即形成記憶胞間隔離層，因此不會有傳統(tǒng)上因形成記憶胞間隔離層時大幅向上隆起的應力，而迫使在記憶胞間隔離層邊緣的儲電材料層翹起，甚至損傷儲電材料層的底氧化硅層的情形發(fā)生。
3、本發(fā)明是于形成儲電材料層前在通道區(qū)間的基底內(nèi)進行植入雜質(zhì)的步驟，所以就算要在植入雜質(zhì)之后進行袋狀植入，也不會對接近位元線邊緣的儲電材料層的氮化層造成損傷。
4、本發(fā)明的記憶胞間隔離層記憶胞結構因為不會暴露出儲電材料層的罩幕層，所以不會有字元線與罩幕層導通的情形發(fā)生，進而提升記憶元件的可靠度。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種形成記憶胞的方法，其特征在于其包括以下步驟提供一基底；在該基底上形成一襯墊層；在該襯墊層上形成一罩幕層，以便在該基底中定義多個通道區(qū)；在該些通道區(qū)間的該基底中植入多個雜質(zhì)；在該些通道區(qū)間的該基底上形成多個記憶胞間隔離層，使該些雜質(zhì)往下趨入該基底內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域；去除該罩幕層及該襯墊層；在該基底上形成一儲電材料層覆蓋該基底及該些記憶胞間隔離層；以及在該儲電材料層上形成多條字元線。
2.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底上形成該些記憶胞間隔離層的步驟包括進行一熱氧化制程。
3.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中該些記憶胞間隔離層包括氧化層、埋入式位元線氧化層或埋入式汲極氧化層。
4.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中該罩幕層的材質(zhì)包括氮化硅，而該襯墊層的材質(zhì)包括氧化硅。
5.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底內(nèi)所植入的該些雜質(zhì)包括硼或砷。
6.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底內(nèi)所植入該些雜質(zhì)的步驟后，進一步包括進行袋狀植入。
7.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中在該儲電材料層上形成該些字元線的步驟包括形成與該些埋入式擴散區(qū)域垂直的該些字元線。
8.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中該些埋入式擴散區(qū)域包括埋入式位元線。
9.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中該儲電材料層是由氧化硅/氮化硅/氧化硅所構成。
10.根據(jù)權利要求1所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中在該基底上形成該儲電材料層的方法包括在該基底上形成一底氧化層；在該底氧化層上形成一氮化層；以及在該氮化層上形成一頂氧化層。
11.根據(jù)權利要求10所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中形成該底氧化層的方法包括內(nèi)部蒸氣產(chǎn)生氧化反應。
12.根據(jù)權利要求10所述的形成記憶胞的方法，其特征在于其中形成該頂氧化層的方法包括高溫氧化制程或網(wǎng)狀電漿陣列。
13.一種形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其包括提供一基底，該基底具有一周邊電路區(qū)及一記憶胞區(qū)；在該基底上形成一襯墊層；在該襯墊層上形成一罩幕層，以便定義多個主動區(qū)域；在該些主動區(qū)域間的該基底上形成多個場氧化層；在該基底上再利用該罩幕層，定義多個通道區(qū)；在該些通道區(qū)間的該基底內(nèi)所植入多個雜質(zhì)；在該些通道區(qū)間的該基底上形成多個記憶胞間隔離層，使該些雜質(zhì)往下趨入該基底內(nèi)，形成多條埋入式擴散區(qū)域；去除該罩幕層及該襯墊層；在該記憶胞區(qū)的該基底上形成一儲電材料層；以及在該基底及該儲電材料層上形成多條字元線。
14.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該些主動區(qū)間的該基底上形成該些場氧化層的步驟包括進行一熱氧化制程。
15.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底上形成該些記憶胞間隔離層的方法包括進行一熱氧化制程。
16.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中該些記憶胞間隔離層包括氧化層、埋入式位元線氧化層或埋入式汲極氧化層。
17.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中該罩幕層的材質(zhì)包括氮化硅，而該襯墊層的材質(zhì)包括氧化硅。
18.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底內(nèi)所植入的該些雜質(zhì)包括硼或砷。
19.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該些通道區(qū)間的該基底內(nèi)植入該些雜質(zhì)的步驟后，進一步包括進行袋狀植入。
20.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中該些埋入式擴散區(qū)域包括埋入式位元線。
21.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該基底及該儲電材料層上形成該些字元線的步驟包括形成與該些埋入式擴散區(qū)域垂直的該些字元線。
22.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中該儲電材料層是由氧化硅/氮化硅/氧化硅所構成。
23.根據(jù)權利要求13所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中在該基底上形成該儲電材料層的方法包括在該基底上形成一底氧化層；在該底氧化層上形成一氮化層；以及在該氮化層上形成一頂氧化層。
24.根據(jù)權利要求23所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中形成該底氧化層的方法包括內(nèi)部蒸氣產(chǎn)生氧化反應。
25.根據(jù)權利要求23所述的形成記憶胞及周邊電路的方法，其特征在于其中形成該頂氧化層的方法包括高溫氧化制程或網(wǎng)狀電漿陣列。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種形成記憶胞及周邊電路的方法，是先提供一基底，此基底具有周邊電路區(qū)及記憶胞區(qū)。然后，在基底上依序形成襯墊層和罩幕層，以便在記憶胞區(qū)定義數(shù)個通道區(qū)，再在周邊電路區(qū)定義主動區(qū)。之后，在主動區(qū)間形成場氧化層，并在通道區(qū)間的基底中植入雜質(zhì)，接著在通道區(qū)間形成記憶胞間隔離層，且雜質(zhì)往下趨入形成埋入式擴散區(qū)域。接著，去除罩幕層及襯墊層，而后在記憶胞區(qū)的基底上形成儲電材料層以及字元線。本發(fā)明因為先進行記憶胞間隔離層與埋入式擴散區(qū)域的制作，再形成儲電材料層，所以可提升元件可靠度。
文檔編號H01L21/70GK1929113SQ20051009832
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權日2005年9月7日
發(fā)明者金鍾五, 劉承杰 申請人:旺宏電子股份有限公司