專利名稱：非易失性rom及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種非易失性ROM ( NROM )，更具體而言， 涉及一種NROM及其制造方法，其中可以減少工藝步驟并且可以 增加線容限(line margin )。
背景技術(shù)：
NROM是一種已知的電荷存儲(chǔ)于介電層中的NROM器件。 圖1是傳統(tǒng)的NROM的截面圖。
NROM形成在具有第一導(dǎo)電型的硅襯底l上。具有不同于第一 導(dǎo)電型(N+位線)的第二導(dǎo)電型(N+位線)的第一和第二區(qū)域2 和3彼此遠(yuǎn)離隔開。第一區(qū)域2通過(guò)溝道區(qū)4與第二區(qū)域3分開。
氧化硅或二氧化硅的位線氧化物層5形成在溝道區(qū)4上。介電 材料6布置在位線氧化物層5上。絕緣層7布置在介電材料6上。 位線氧化物層5、介電層6和絕緣層7共同稱作"ONO層5-7"。
多晶硅柵極8布置在絕緣層7上。因此，通過(guò)位線氧化物層5 使介電材料6與溝道區(qū)4分開并絕緣。通過(guò)絕緣層7使多晶硅柵極8 與介電材料6分開并絕緣?？傊ㄟ^(guò)ONO層5-7使多晶珪柵極8 與溝道區(qū)4分開并絕緣。
NROM是能夠?qū)?位信息存儲(chǔ)在單元內(nèi)的雙密度非易失性存儲(chǔ) 單元。多晶硅層8用作柵極，并控制第一區(qū)域2和第二區(qū)域3之間 的電流通過(guò)信道區(qū)4。
為了對(duì)位之一進(jìn)行編程，多晶柵極8具有增加的正電壓。第一 區(qū)域2保持接地或接近于地面，并且第二區(qū)域3具有增加的正電壓。 來(lái)自第一區(qū)域2的電子朝向第二區(qū)域3加速iiA溝道區(qū)4，并這些電子根據(jù)熱溝道電子注入機(jī)制通過(guò)位線氧化物層5被注入，并且在介 電材料6處在介電層6的區(qū)域9附近被捕獲。由于由氮化硅形成的 介電層6絕緣，因此電荷被捕獲在區(qū)域9處。
為了對(duì)其它位進(jìn)行編程，多晶硅層8具有增加的正電壓。第二 區(qū)域3保持接地或接近地面，并且第一區(qū)域2具有增加的正電壓。 來(lái)自第二區(qū)域3的電子朝向第一區(qū)域2加速ii^溝道區(qū)4，并且這些 電子根據(jù)熱溝道電子注入機(jī)制通過(guò)位線氧化物層5被注入，并且被 捕獲在介電材料6的區(qū)域10處。由于介電層6絕緣，因此電荷被捕 獲在區(qū)域10處。
為了使單元結(jié)構(gòu)中的字線柵極(word line gate)和N+位線絕緣， 上文的NROM在N+位線區(qū)需要厚的絕緣層(氧化物層)。由于鳥嘴 (bird's bead)現(xiàn)象，對(duì)絕緣層生長(zhǎng)的需JH吏得阻礙了器件的高度集 成。
此外，在傳統(tǒng)工藝中，在通過(guò)離子注入過(guò)程形成N+位線后，沉 積ONO層5-7以形成圖案，然后實(shí)施氧化過(guò)程，以形成用于4吏字線 柵極和結(jié)絕緣的氧化物層5。此后，沉積并圖案化用作柵極的材料。 在這種情況下，由于N+位線擴(kuò)散和由用于形成氧化物層5的氧化過(guò) 程引起的鳥嘴現(xiàn)象，因此高度集成變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明解決了上述問(wèn)題，并且披露了 NROM及其制造方 法，其中蝕刻形成在半導(dǎo)體襯底上的介電層和柵極導(dǎo)電層以形成圖 案，然后在暴露的半導(dǎo)體襯底上實(shí)施離子注入過(guò)程以形成結(jié)區(qū)，使 得在沒(méi)有絕緣層的情況下，可以使柵極導(dǎo)電層和結(jié)區(qū)彼此絕緣，并 且在對(duì)角方向上兩次形成接觸，增加線容限。
才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了包括多個(gè)^fr極圖案、多個(gè)結(jié)區(qū)、 第一接觸塞、第二接觸塞、第一金屬線和第二金屬線的NROM。多 個(gè)柵極圖案中的每一個(gè)具有順序堆疊在半導(dǎo)體襯底上的介電層和柵 極導(dǎo)電層。使多個(gè)結(jié)區(qū)與多個(gè)柵極圖案之間的有源區(qū)域中的柵極導(dǎo) 電層隔開。第一接觸塞分別連接多個(gè)結(jié)區(qū)的對(duì)角方向的第一結(jié)區(qū)，
其中所述第 一接觸塞不彼此相鄰。第二接觸塞分別連接除多個(gè)結(jié)區(qū) 的第一結(jié)區(qū)之外的對(duì)角方向的第二結(jié)區(qū)，其中第二接觸塞不彼此相 鄰。第一金屬線連接在對(duì)角方向上彼此相鄰的第一接觸塞。第二金 屬線連接在對(duì)角方向上彼此相鄰的第二金屬塞。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造NROM的方法，包 括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成溝槽并用絕緣層填充該溝槽以形 成隔離結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)域中形成介電層，在包括介電 層的整個(gè)表面上形成柵極導(dǎo)電層，以及在字線方向蝕刻?hào)艠O導(dǎo)電層 以形成暴露半導(dǎo)體襯底的特定區(qū)域的柵極圖案，在包括柵極圖案的 整個(gè)表面上形成絕緣層，蝕刻絕緣層以使該絕緣層在對(duì)角方向上彼 此不相鄰，形成第一接觸塞，形成第一金屬線以連接第一接觸塞， 蝕刻沒(méi)有形成第一接觸塞的絕緣層，形成第二接觸塞，以及形成第 二金屬線以連接第二接觸塞。


圖1是傳統(tǒng)的NROM的截面圖；和
圖2至圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的NROM的截面圖和布置圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
圖2至圖10是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制造NROM的方 法的截面圖和布置圖。
參照?qǐng)D2,通過(guò)蝕刻過(guò)程在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成溝槽101。絕 緣層形成在包括溝槽101的半導(dǎo)體襯底上。然后，實(shí)施平坦化過(guò)程 以形成隔離結(jié)構(gòu)102。
參照?qǐng)D3，第一氧化物層103、氮化物層104和第二氧化物層105 順序形成在包括隔離結(jié)構(gòu)102的半導(dǎo)體襯底上。實(shí)施蝕刻過(guò)程，以 使第一氧化物層103、氮化物層104和第二氧化層105保留在有源區(qū) 域，即不形成隔離結(jié)構(gòu)102的區(qū)域，構(gòu)成介電層106。柵極導(dǎo)電層 107形成在隔離結(jié)構(gòu)102和介電層106上。柵極導(dǎo)電層107可以由多晶硅層形成。隔離層具有由第一氧化物層、氮化物層和第二氧化物
層構(gòu)成的ONO (氧化物-氮化物-氧化物)結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D4A和圖4B,通過(guò)使用蝕刻掩模的蝕刻過(guò)程來(lái)蝕刻?hào)艠O 導(dǎo)電層107，以使它們具有垂直于隔離結(jié)構(gòu)102的圖案。然后在暴露 的半導(dǎo)體襯底100上實(shí)施離子注入過(guò)程以形成結(jié)區(qū)108。因此，形成 結(jié)區(qū)108和柵極導(dǎo)電層107，并且介電層106介于二者之間，并且結(jié) 區(qū)108形成在柵極導(dǎo)電層107被蝕刻掉的區(qū)域內(nèi)。因此，不形成用 于電隔離結(jié)區(qū)108和柵極導(dǎo)電層107的絕緣層。
參照?qǐng)D5，隔離物109形成在柵極導(dǎo)電層107和介電層106的側(cè) 壁上。然后，絕緣層110形成在包括隔離物109和柵極導(dǎo)電層107 的半導(dǎo)體襯底的上。
參照?qǐng)D6A，實(shí)施蝕刻過(guò)程，以使結(jié)區(qū)108部分暴露，以形成接 觸孔。暴露的結(jié)區(qū)108在位線和字線的方向上不彼此相鄰。用接觸 材料填充接觸孔以形成第一接觸塞112。
圖6B是實(shí)施與圖6A中相同過(guò)程的器件的布置圖。
參照?qǐng)D6B，形成第一接觸塞112,在所述接觸塞之間插入一個(gè) 結(jié)區(qū)108。也就是說(shuō)，第一接觸塞112形成為菱形。
參照?qǐng)D7,在對(duì)角方向上形成連接第一接觸塞U2的第一金屬線 114。換句話說(shuō)，第一金屬線114連接相鄰位線的對(duì)角方向的第一接 觸塞112。因此，當(dāng)?shù)谝唤饘倬€114在對(duì)角方向形成時(shí)，與當(dāng)?shù)谝唤?屬線114在位線方向形成時(shí)相比，可以增加線的長(zhǎng)度，從而增大加 工容限。
參照?qǐng)D8A和圖8B，實(shí)施用于暴露未暴露的結(jié)區(qū)108的蝕刻過(guò) 程，以形成接觸孔。掩埋接觸孔以形成第二接觸塞113。就是說(shuō)，第 二接觸塞113形成為菱形。
參照?qǐng)D9A和圖9B,在對(duì)角方向上形成連接第二接觸塞113的 第二金屬線U5。也就是說(shuō)，第二金屬線115連接相鄰位線的對(duì)角方 向上的第二接觸塞113。因此，由于第二金屬線115在對(duì)角方向形成， 因此與當(dāng)?shù)诙饘倬€115在位線方向形成時(shí)相比，可以增加線的長(zhǎng)度，從而可以增加加工容限。然后形成用于連接第一金屬線114和 第二金屬線115的第三接觸塞116和117。
參照?qǐng)D10,在位線方向形成用于連揍接觸塞116和117的第三 金屬線118和第四金屬線119。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，蝕刻形成在半導(dǎo)體襯底上的介電層和 柵極導(dǎo)電層以形成圖案。然后在暴露的半導(dǎo)體襯底上實(shí)施離子注入 過(guò)程以形成結(jié)區(qū)。因此，在沒(méi)有絕緣層的情況下，可以使柵極導(dǎo)電 層和結(jié)區(qū)彼此隔離，并且在對(duì)角方向上兩次形成接觸。因此可以增 加線容限。
雖然已參照具體實(shí)施方案對(duì)前述描述進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解， 在不背離本發(fā)明和所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和更改。
權(quán)利要求
1.一種非易失性ROM(NROM)，包含多個(gè)柵極圖案，其中介電層和柵極導(dǎo)電層堆疊在半導(dǎo)體襯底上；在所述多個(gè)柵極圖案之間的有源區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)第一和第二結(jié)區(qū)；多個(gè)第一接觸塞，所述多個(gè)第一接觸塞分別連接對(duì)角方向的多個(gè)所述第一結(jié)區(qū)并且彼此不相鄰；多個(gè)第二接觸塞，所述多個(gè)第二接觸塞分別連接對(duì)角方向的多個(gè)所述第二結(jié)區(qū)并且彼此不相鄰；連接在對(duì)角方向上彼此相鄰的所述第一接觸塞的多個(gè)第一金屬線；和連接在對(duì)角方向上彼此相鄰的所述第二接觸塞的多個(gè)第二金屬線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的NROM,其中所述柵極導(dǎo)電層由多晶硅層 形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的NROM，其中所述介電層具有由第一氧化 物層、氮化物層和第二氧化物層構(gòu)成的ONO (氧化物-氮化物-氧 化物)結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的NROM，其中所述第一接觸塞為菱形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的NROM，其中所述第二接觸塞為菱形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的NROM，還包含形成在所述多個(gè)柵極圖案 的側(cè)壁上的隔離物'
7. —種制造NROM的方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)體村底上形成隔離結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)域中形成介電層； 在包括所述介電層的所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極導(dǎo)電層； 蝕刻所述柵極導(dǎo)電層和所述介電層以形成柵極圖案； 在所述柵極圖案之間的所述半導(dǎo)體襯底的所述有源區(qū)域中形 成第一和第二結(jié)；在包括所述柵極圖案的所述半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層； 蝕刻在對(duì)角方向上彼此不相鄰的所述絕緣層，以形成連接所述 第一結(jié)的第一接觸塞；形成第一金屬線以連接所述第一接觸塞； 蝕刻在所述第一接觸塞之間的彼此不相鄰的所述絕緣層，以 形成連接所述第二結(jié)的第二接觸塞；和形成第二金屬線以連接所述第二接觸塞。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括在形成所述第一和第二結(jié)區(qū) 后在所述柵極圖案的側(cè)壁上形成隔離物的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括以下步驟 在形成所述第二金屬線后，形成第三接觸塞以連接所述第一和第二金屬線；和形成第三金屬線以連接所述第三接觸塞。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括以下步驟 在包括所述隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化物層、氮化物層和第二氧化物層；和蝕刻所述第一氧化物層、所述氮化物層和所述第二氧化物層 以保留在所述半導(dǎo)體襯底的所述有源區(qū)域中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述柵極導(dǎo)電層由多晶硅層形 成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述第一接觸塞為菱形。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述第二接觸塞為菱形。
全文摘要
一種包括多個(gè)柵極圖案、多個(gè)結(jié)區(qū)、第一接觸塞、第二接觸塞、第一金屬線和第二金屬線的NROM。所述多個(gè)柵極圖案中的每一個(gè)具有順序堆疊在半導(dǎo)體襯底上的介電層和柵極導(dǎo)電層。使所述多個(gè)結(jié)區(qū)與所述多個(gè)柵極圖案之間的有源區(qū)域中的柵極導(dǎo)電層隔離。所述第一接觸塞分別連接所述多個(gè)結(jié)區(qū)的對(duì)角方向的第一結(jié)區(qū)。所述第二接觸塞分別連接除第一結(jié)區(qū)外的對(duì)角方向的第二結(jié)區(qū)。所述第一金屬線連接在對(duì)角方向上彼此相鄰的第一接觸塞。所述第二金屬線連接在對(duì)角方向彼此相鄰的第二接觸塞。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101197378SQ200710105269
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者金基錫 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司