專利名稱：制造高密度掩膜型只讀存儲(chǔ)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種制造半導(dǎo)體內(nèi)存組件的方法，特別是有關(guān)于一種制造高密度掩膜型只讀存儲(chǔ)器的方法。
只讀存儲(chǔ)器(ROM)組件廣泛地用于微處理器系統(tǒng)中，半導(dǎo)體集成電路即使在電源關(guān)閉后仍能永久儲(chǔ)存信息。ROM組件特別適合應(yīng)用于需要有相同數(shù)據(jù)的大量組件或儲(chǔ)存重復(fù)使用的數(shù)據(jù)，此應(yīng)用的實(shí)例為個(gè)人計(jì)算機(jī)的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。集成電路制造商依據(jù)客戶的規(guī)格，ROM組件將二位信號儲(chǔ)存為典型地程序化為制程一部份的主動(dòng)組件數(shù)組。
傳統(tǒng)的掩膜ROM組件包括NOR型與NAND型，NOR型ROM是由并聯(lián)連接存儲(chǔ)晶體管的源極及汲極來形成，或者，串聯(lián)連接存儲(chǔ)晶體管的源極及汲極來形成NAND型ROM。
如至

圖1至3所示，傳統(tǒng)的平面單元式掩膜ROM的制造是先以摻雜P-型雜質(zhì)于一半導(dǎo)體硅基座10，構(gòu)成源/汲極區(qū)的埋入位線11是由植入N-型雜質(zhì)至此基座的多平行條型區(qū)來形成。然后閘氧化層12形成于基座10之上，此閘氧化層通常是由熱氧化法形成的氧化硅，接著形成與埋入位線11垂直的閘電極13，其構(gòu)成掩膜ROM組件的存儲(chǔ)數(shù)組的字符線，在傳統(tǒng)的編碼過程需要一光阻層14來覆蓋基座10的表面，而曝露出編碼的開口。然后雜質(zhì)離子被植入于選定的存儲(chǔ)單元的暴露通道區(qū)。
此存儲(chǔ)單元晶體管的通道區(qū)位于字符線下的每兩相鄰位線間的基座區(qū)，此存儲(chǔ)單元晶體管被編碼為阻隔或?qū)щ姡?或0的數(shù)據(jù)位可被定義為其中的一狀態(tài)。如果一單元被植入P-型雜質(zhì)，此單元?jiǎng)t被設(shè)定為有高臨界電壓以有效地設(shè)定此存儲(chǔ)單元為永久OFF狀態(tài)來代表例如0的二進(jìn)制儲(chǔ)存。未被植入雜質(zhì)的單元?jiǎng)t具有低臨界電壓以有效地設(shè)定此存儲(chǔ)單元為永久ON狀態(tài)來代表例如1的二進(jìn)制儲(chǔ)存。
由于半導(dǎo)體組件制造商致力于改善性能與降低成本的結(jié)果，ROM組件的大小持續(xù)縮小而ROM組件的密度日漸提高，因?yàn)樵趦上噜徫痪€間的空間降低造成因P-型植入而產(chǎn)生的漏電流及字符線寄生電容更加有害。
丘恩等人(Chung et al.)的美國專利第5,504,030號解決這些問題的方法是采用液相沉積法來形成厚編碼的氧化物層，丘恩等人在半導(dǎo)體基座上產(chǎn)生永久OFF單元。然而，液相沉積法不容易被集成至互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)制程中。
赫素(Hsu)的美國專利第5,480,823號揭示使用厚氧化物來正常產(chǎn)生OFF單元，赫素教導(dǎo)成長一后氧化物層于由顯影及后續(xù)硅氮化物層蝕刻所形成的基座區(qū)域上。然而，以此模式成長此厚氧化物會(huì)在埋入位線邊緣產(chǎn)生″鳥嘴″效應(yīng)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以容易集成于標(biāo)準(zhǔn)CMOS制程的制造高密度掩膜型只讀存儲(chǔ)器的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面的制造掩膜型可編程ROM的方法，其特點(diǎn)是，它包括以下的步驟在半導(dǎo)體基座上形成厚度超過約1000的氧化物層上形成一第一掩膜層及圖案化所述第一掩膜層來形成位線，移除位線內(nèi)的氧化物層區(qū)來曝露所述半導(dǎo)體基座，離子植入會(huì)增加導(dǎo)電率的摻質(zhì)至所述曝露的基座來形成埋入位區(qū)域，移除所述第一掩膜層及形成一第二掩膜層，印出編碼圖案及形成暴露位線間的部分基座的編碼開口，移除所述第二掩膜層，在編碼開口內(nèi)成長一閘氧化物層，在氧化物層、埋入位線區(qū)、閘氧化物的剩余區(qū)域上沉積一導(dǎo)電層，以及形成構(gòu)成此掩膜ROM字符線的數(shù)個(gè)導(dǎo)電閘結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的制造掩膜型可編程ROM的方法，其可集成至CMOS制程，它包括以下的步驟在P型半導(dǎo)體基座上成長厚度超過約1000的氧化物層，在此氧化物層上沉積第一掩膜層及形成位線圖案，移除第一掩膜層區(qū)來形成位線，移除在位線內(nèi)的氧化物層區(qū)來曝露半導(dǎo)體基座，離子植入可增加導(dǎo)電率摻雜物至前述的曝露基座來形成埋入位區(qū)域，移除第一掩膜層、形成第二掩膜層及圖案化第二掩膜層來形成半導(dǎo)體基座的編碼開口暴露區(qū)，移除第二掩膜層，在編碼開口內(nèi)成長閘氧化物層，沉積復(fù)晶硅層，與位線垂直且構(gòu)成形成此掩膜型ROM的字符線的數(shù)個(gè)復(fù)晶硅閘電極。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是現(xiàn)有ROM組件的俯視圖；圖2是沿著圖1II-II線的現(xiàn)有ROM組件的橫切面圖；圖3是沿著圖1III-III線的現(xiàn)有ROM組件另一橫切面圖；圖4A是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例制造的掩膜型只讀存儲(chǔ)器(ROM)單元的示意俯視圖。
圖4B是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例在所述單元區(qū)形成厚氧化層及印出位線圖案步驟的示意橫截面圖5是沿著圖4A的A-A線的橫截面圖，圖中示意說明蝕刻位線區(qū)上氧化物層與植入N+雜質(zhì)以形成埋入位線的步驟；圖6是沿圖4A的A-A現(xiàn)的橫切面圖，圖中示意說明印出編碼圖案和蝕刻掉編碼區(qū)內(nèi)的氧化物層。
圖7是沿著圖4A的A-A線的橫截面圖，圖中示意說明成長閘氧化物的步驟；圖8A是沿著圖4A的A-A線的橫截面圖，圖中示意說明沉積與圖案化復(fù)晶硅閘電極的步驟；圖8B是沿著圖4A的B-B線的橫截面圖，圖中示意說明沉積與圖案化復(fù)晶硅閘電極的步驟。
如圖4B所示，沉積一厚度最少1000的氧化層(TOX)21于P型硅半導(dǎo)體基座23之上，此TOX層厚度約為100閘氧化層厚度的十倍。假使TOX層厚度與氧化層厚度的差異不夠大，將難以分辨被程序化為1與0的數(shù)據(jù)位。厚氧化層可以熱成長或以如低壓氣相沉積的傳統(tǒng)技術(shù)來沉積，以此方式形成連續(xù)的厚氧化層可避免氧化層的橫向成長，以及后續(xù)的″鳥嘴″的形成，例如，因?yàn)榇搜趸瘜映砷L于整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，故一閘氧化層可避免在存儲(chǔ)區(qū)形成″鳥嘴″，因此，″鳥嘴″將只在此內(nèi)存的邊界形成。同樣地，以低壓化學(xué)氣相沉淀(CVD)法形成連續(xù)厚氧化層也可避免″鳥嘴″的形成。
光阻層(PR)25接著被涂至厚氧化層21表面，并以傳統(tǒng)照相制板方法圖案化來形成多平行條型開口27，以形成作為此存儲(chǔ)單元晶體管的源/汲極區(qū)的位線29。
接著，請參閱圖4A、圖4B與圖5，在位線區(qū)內(nèi)的氧化層被蝕刻掉以露出下面的基座，較佳是采用傳統(tǒng)的非等向性蝕刻技術(shù)，如反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)，此光阻層可作為N+雜質(zhì)如砷或磷的離子植入的掩膜，砷雜質(zhì)可在60至120keV下，以5×1014至5×1015的劑量植入，磷雜質(zhì)可在30至70keV下，以5×1014至5×1015的劑量植入，如圖5所示，于基座暴露區(qū)以植入方式所形成的N+區(qū)29形成此ROM組件的埋入位線。
在移除第一光阻層后，第二光阻層被鋪上，并被圖案化來曝露構(gòu)成一般ON單元通道區(qū)的基座區(qū)，利用照相制板技術(shù)在此光阻層形成編碼開口41，如圖6所示。編碼開口選擇性地曝露基座表面，允許在曝露表面的薄閘氧化層33后續(xù)形成。傳統(tǒng)技術(shù)被用來成長閘氧化層，其厚度端視所使用的方法。此閘氧化層的形成顯示于圖7。如圖7所示，閘氧化層的厚度較BN+區(qū)厚，這是因?yàn)楸粨饺牍璧妮^快速氧化率造成較高摻質(zhì)密度，因而產(chǎn)生較厚氧化層。
以現(xiàn)有技術(shù)所知的溶劑來移除所述光阻層。
如圖8A、圖8B所示，字符線結(jié)構(gòu)是由在厚氧化物與門氧化層的剩余部份沉積一復(fù)晶硅35層來形成，所述復(fù)晶硅的沉積可以低壓化學(xué)氣相沉積法或任何已知技術(shù)來形成約2000至4000的厚度。接著利用照相制板技術(shù)來形成構(gòu)成掩膜型ROM組件存儲(chǔ)數(shù)組字符線的數(shù)個(gè)閘電極43。
在所得的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樵谕ǖ绤^(qū)域的圖案化厚氧化物37，所以O(shè)FF狀態(tài)單元有高臨界電壓，這些單元不管字符線電壓是高或低，都將維持在OFF狀態(tài)，具有編碼開口的單元有正常厚度的閘氧化物39，具有正常厚度的閘氧化物的單元在字符線電壓為高時(shí)可被設(shè)定為ON狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種制造掩膜型可編程只讀存儲(chǔ)器的方法，其特征在于，它包括下列步驟在一半導(dǎo)體基座上形成一氧化層；在所述氧化物層上形成一第一掩膜層及圖案化所述第一掩膜層以形成位線；移除在所述位線內(nèi)的所述氧化物層區(qū)以曝露所述半導(dǎo)體基座；離子植入可增加導(dǎo)電率的摻質(zhì)至所述曝露基座以形成埋入位線；移除所述第一掩膜層及形成一第二掩膜層；印出一編碼圖案及形成暴露所述位線間所述基座部分的編碼開口；移除所述第二掩膜層；在所述編碼開口內(nèi)成長一閘氧化物層；在所述氧化物層、所述埋入位區(qū)及所述閘氧化物的剩余區(qū)域上沉積一導(dǎo)電層；以及形成構(gòu)成此掩膜型只讀存儲(chǔ)器(ROM)字符線的數(shù)個(gè)導(dǎo)電閘結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體基座為P-型基座。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述氧化層是以沉積形成的。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述氧化物層的厚度超過1000。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述掩膜層是光阻層，并以照相制板技術(shù)來移除所述掩膜層區(qū)以形成所述位線。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，移除在位線區(qū)內(nèi)的所述氧化物層來曝露所述半導(dǎo)體基座是以反應(yīng)性離子蝕刻來實(shí)現(xiàn)的。
7.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述可增加導(dǎo)電率的摻質(zhì)為在30keV至120keV能量下植入的N-型雜質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，照相制板技術(shù)被用來形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電閘結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電層包括一復(fù)晶硅層。
10.一種集成至互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體制程的制造掩膜型可編程只讀存儲(chǔ)器的方法，其特征在于，它包括以下步驟在一P-型半導(dǎo)體基座上成長一氧化層；在所述氧化物層上沉積第一掩膜層；移除所述第一掩膜層區(qū)來形成位線區(qū)；移除在位線區(qū)內(nèi)的所述氧化物層區(qū)來曝露所述半導(dǎo)體基座；離子植入可增加導(dǎo)電率的摻質(zhì)至所述曝露基座以形成埋入位線；移除所述第一掩膜層；形成一第二掩膜層及圖案化所述第二掩膜層來形成所述半導(dǎo)體基座的編碼開口暴露區(qū)域；移除所述第二掩膜層；在所述編碼開口內(nèi)形成閘氧化物；沉積一復(fù)晶硅層；以及形成與所述位線垂直且構(gòu)成所述掩膜只讀存儲(chǔ)器的字符線的數(shù)個(gè)復(fù)晶硅閘電極。
11.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述氧化層為一場氧化層。
12.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述氧化層是以熱成長形成的。
13.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述氧化層的厚度超過1000。
14.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，形成數(shù)個(gè)復(fù)晶硅閘電極的步驟還包括在所述厚氧化層與閘氧化層的剩余部份上沉積一復(fù)晶硅層；以及圖案化所述復(fù)晶硅層來形成與所述位線垂直且構(gòu)成所述掩膜型只讀存儲(chǔ)器的字符線的數(shù)個(gè)復(fù)晶硅閘電極。
15.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述可增加導(dǎo)電率的摻質(zhì)為在30keV至120keV能量下植入的N-型雜質(zhì)。
全文摘要
一種制造高密度掩膜型只讀存儲(chǔ)器組件的方法,此方法包括:在一半導(dǎo)體基座上形成一厚氧化物層,移除一部份的所述厚氧化物層,離子植入摻質(zhì)來形成埋入位線,圖案化來形成編碼開口,在此編碼開口內(nèi)形成一閘氧化物,以及形成構(gòu)成所述掩膜型只讀存儲(chǔ)器字符線的數(shù)個(gè)導(dǎo)電閘結(jié)構(gòu)。它是利用一厚閘氧化物來形成非可編程單元,并且可容易地被集成至標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體制程中。
文檔編號H01L21/70GK1381882SQ0111663
公開日2002年11月27日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者蕭建銘 申請人:華邦電子股份有限公司