專利名稱：掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體離子注入時(shí)的掩模設(shè)計(jì)，特別是涉及掩模式只讀存儲(chǔ)器(Mask ROM)的程序化方法。
光刻(photolithography)可以說整個(gè)半導(dǎo)體工藝中，極舉足輕重的步驟之一。凡是各層薄膜的圖案、或是雜質(zhì)區(qū)域的決定，都是得由光刻步驟來決定。因此在光刻工藝上的能力，往往可代表一工廠的工藝能力。
光刻工藝的基本原理在于圖案的轉(zhuǎn)移。首先是在晶片(wafer)上覆上一層光刻膠，光刻膠為一種感光材料，可因受到光線曝照而改變其化學(xué)性質(zhì)。而后，將來自于光源的平行光線，經(jīng)過一以玻璃為主體的光掩模(mask)，曝照于該光刻膠層上。因?yàn)楣庋谀Ｉ嫌袌D案(不透光)，因此將使得光線經(jīng)過光掩模之后，也會(huì)有與光掩模相同的圖形，這便使光刻膠層得以進(jìn)行選擇性的感光。于是光掩模上的圖形便也得以被“轉(zhuǎn)移”至光刻膠層上，再經(jīng)顯影后便可將光刻膠層所轉(zhuǎn)移的潛在圖形給顯現(xiàn)出來。
不過由于光刻工藝是要將光掩模上的圖案移轉(zhuǎn)至光刻膠之上，光刻膠需具備一定的厚度，為了使圖案能完全且精確的轉(zhuǎn)移至光刻膠之上，如

圖1，晶片11上覆有一光刻膠層13，光線12也需使光刻膠的表面a及底部b皆能被曝光。理論上，我們只要取得一聚焦深度及曝光參數(shù)，便可以將所有的圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠上。然而，實(shí)際上由于光線本身的干涉、反射、繞射等問題，不同的圖案會(huì)有不同的曝光參數(shù)。
圖2a為一只有中央有圖形的光掩模，其曝光后的圖形如圖2c所示，為一“島形”(island)圖案。若欲使該島形圖案完全曝光，其曝光參數(shù)為圖3中島形制造窗口31(island windoW)。換言之，若欲使該島形圖案完全曝光顯現(xiàn)于光刻膠上，曝光參數(shù)必需是調(diào)至該島形制造窗口31中。
圖2b為一四周皆有圖案，只有中央沒有圖形的光掩模，其曝光后的圖形如圖2d所示，為一“洞形”(hole)圖案。若欲使該洞形圖案完全曝光，其曝光參數(shù)為圖3中洞形制造窗口32(hole window)。同理，若欲使該洞形圖案完全曝光顯現(xiàn)于光刻膠上，曝光參數(shù)必需是調(diào)至該洞形制造窗口32中。
假設(shè)今有一光掩模，如圖4所示，為一同時(shí)有島形圖案及洞形圖案的光掩模A40，此時(shí)唯一能使該光掩模A40完全曝光的制造窗口，便只剩下島形制造窗口31和洞形制造窗口32間的交錯(cuò)窗口33而已。
理論上，只要有一個(gè)窗口存在，便可以將程序參數(shù)調(diào)整至該窗口內(nèi)以完成曝光過程。然而實(shí)際上，由于晶片本身的不平坦，光刻膠底層的性質(zhì)，曝光機(jī)本身的些微隨機(jī)性，一旦制造窗口縮小至如該交錯(cuò)窗口33般小時(shí)，實(shí)際上往往得花費(fèi)很多精力和時(shí)間才能將工藝參數(shù)調(diào)至一理想的數(shù)值。因此，對(duì)于此種同時(shí)有島形圖案及洞形圖案的光掩模而言，一種能增大制造窗口的方法為工業(yè)界所需要。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以增大制造窗口的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種利用增大的制造窗口實(shí)現(xiàn)掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法。
本發(fā)明是利用(A或B)與(A或B′)=A的原理(B′=1-B)，先令B及B′為一“0”、“1”交錯(cuò)，十分平均的程序碼，如此經(jīng)與A程序碼相或之后，便可得到兩組也十分均勻的程序碼。而后再取此兩組程序碼的與，而得回A程序碼。
于是為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，首先將一掩模A的A程序碼，與一B轉(zhuǎn)譯碼取或后得到一C程序碼。再將此A程序碼與該B轉(zhuǎn)譯碼的反轉(zhuǎn)碼B′(inversion code)取或而得到D程序碼。其中B轉(zhuǎn)譯碼為一“1”，“0”交錯(cuò)的程序碼。而后以此C程序碼和D程序碼分別作出C掩模及D掩模，利用C掩模和D掩模分別作兩次曝光，而得到與單獨(dú)使用A掩模相同的結(jié)果。
另外，本發(fā)明還提供在上述作出C掩模及D掩模后，取一晶片，利用C掩模及D掩模分別作兩次曝光的一種掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法。所述晶片其上已預(yù)先完成存入數(shù)據(jù)的掩模式只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1為一光刻膠曝光示意圖；圖2a為一島形光掩模；圖2b為一洞形光掩模；圖2c為一經(jīng)島形光掩模光刻后所得的島形光刻膠；圖2d為一經(jīng)洞形光掩模光刻后所得的洞形光刻膠；
圖3為曝光時(shí)的制造窗口；圖4為一同時(shí)具有島形圖案及洞形圖案的A光掩模；圖5為一只讀存儲(chǔ)器ROM的集成電路圖；圖6為A光掩模與B光掩?；蚝笏玫腃光掩模；圖7為A光掩模與B′光掩?；蚝笏玫腄光掩模。
光刻膠基本上分為正片及負(fù)片兩種，其基本的原理則是相同，為了說明方便起見，以下皆以正片為例。
如圖5所示，為一只讀存儲(chǔ)器ROM的集成電路圖，其存儲(chǔ)器的部分，基本上是由一成排的位線51(bit lines)及字線52(Word lines)所組成。將數(shù)據(jù)存入該只讀存儲(chǔ)器的方法非常直接，每一個(gè)位址的存儲(chǔ)單元，也就是該字線及該位線交錯(cuò)的地方，被制作成一N-MOS，因此其初始的讀出值為“1”。當(dāng)要在某一位址存的存儲(chǔ)單元入“0”時(shí)，只需注入硼離子將該區(qū)原本的電性中和掉，使之不能被導(dǎo)通，就能使該位址的存儲(chǔ)單元的值為“0”。如圖5所示的離子注入?yún)^(qū)53。該區(qū)由于注入硼離子，因此未來在位址(1，3)上的值就會(huì)是“0”，其他則為“1”。換言之，在輸入只讀存儲(chǔ)器的存值時(shí)，必需制作一光掩模，在位址(1，3)上開孔，而將其他部位遮覆住，而使硼離子只被注入特定區(qū)域。
當(dāng)一程序碼A為00001111010010110000111100001111時(shí)，其掩模(mask)的形狀將會(huì)如圖4所示，其中程序碼為“0”處，如41處為不具圖案，以使其對(duì)應(yīng)的光刻膠得以被曝光后去除，使硼離子可被注入而中和電性，是可得到一“0”的信號(hào)。反之，如程序碼為“1”，則需保留光刻膠，是以在光掩模上會(huì)有圖案，如42處。
今取一轉(zhuǎn)譯碼B為其反轉(zhuǎn)碼B′為10101010 0101010101010101 1010101010101010 0101010101010101 10101010
令程序碼C=(A或B)，則C為10101111010111111010111101011111由該程序碼C所得的光掩模C60如圖6所示。
令D=(A或B′)，則D為01011111111011010101111110101111由該程序碼D所得的光掩模D70如圖7所示。
由圖6及圖7中可見，原本在圖4中所示的該光掩模A40，已被轉(zhuǎn)換為兩組圖案十分平均的該光掩模C60及該光掩模D70。在該光掩模C60及該光掩模D70之中，由于都只有洞形圖案，因此在曝光參數(shù)上，便可得到圖3中該洞形曝光窗口32。由于原先該光掩模A40所使用的該交錯(cuò)制造窗口33為該洞形曝光窗口32與集該島形制造窗口31所得，因此該洞形曝光窗口32必然大于等于該交錯(cuò)制造窗口33。所以，本發(fā)明的目的已被達(dá)成，所剩者，則是在于證明可由該光掩模C60和該光掩模D70得到原值，也就是該光掩模A40，該證明過程如下對(duì)C=(A或B)D=(A或B′)B′=1-BC與D=(A或B)與(A或B′)=[A與(A或B′)]或[B與(A或B′)]=AA或AB′或AB或BB′=A或AB′或AB=A(1或B′或B)=A(1)=A因此，可證明該光掩模C60和該光掩模D70的與可得回與該光掩模A40相同的結(jié)果。若直接觀察該光掩模C60和該光掩模D70，可發(fā)現(xiàn)若分別使用該二光掩模來進(jìn)行兩次曝光，會(huì)被光線所照射到的部分的總合，是與該光掩模A40相同的，因此該光掩模C60和該光掩模D70兩者相加的效果是等同于光掩模A40的。
于是，一種掩模式只讀存儲(chǔ)器程序化的制造為首先將一隨機(jī)的程序碼A經(jīng)轉(zhuǎn)譯碼B和B′分別轉(zhuǎn)換為程序碼C及程序碼D，轉(zhuǎn)譯碼B的特征為其乃“0”，“1”交錯(cuò)的程序碼。接著，分別利用該程序碼C及該程序碼D制作一光掩模C及一光掩模D。而后，將光刻膠涂布于晶片上，該晶片上已預(yù)先完成存入數(shù)據(jù)的掩模式只讀存儲(chǔ)器(Mask ROM)，將光刻膠經(jīng)軟烤步驟以固定于晶片上。取該光掩模C進(jìn)行第一次曝光，再取該光掩模D進(jìn)行第二次曝光，而后進(jìn)行顯影及離子注入工藝，于是便完成將該隨機(jī)的程序碼A存入該掩模式只讀存儲(chǔ)器的工作。
本發(fā)明的另一實(shí)施例為首先將一隨機(jī)的程序碼A經(jīng)轉(zhuǎn)譯碼B和B′分別轉(zhuǎn)換為程序碼C及程序碼D。轉(zhuǎn)譯碼B的特征為其乃“0”，“1”交錯(cuò)的程序碼。接著，分別利用該程序碼C及該程序碼D制作一光掩模C及一光掩模D。而后，將光刻膠涂布于晶片上，該晶片上已預(yù)先完成存入數(shù)據(jù)的掩模式只讀存儲(chǔ)器(Mask ROM)。將光刻膠經(jīng)軟烤步驟以固定于晶片上。取該光掩模C進(jìn)行第一次曝光，隨之進(jìn)行顯像及離子注入工藝。而后，再以該光掩模D進(jìn)行第二次光刻工藝，以進(jìn)行第二次離子注入工藝。于是便完成將該隨機(jī)的程序碼A存入該掩模式只讀存儲(chǔ)器的工作。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所界定范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1．一種增大制造窗口的方法，該方法包含如下步驟(1)取一A掩模；(2)將該A掩模的圖形轉(zhuǎn)為一程序碼A；(3)設(shè)一轉(zhuǎn)譯碼B，該轉(zhuǎn)譯碼B為“0”，“1”交錯(cuò)的程序碼；(4)將該程序碼A與該轉(zhuǎn)譯碼B，互取或，而得到一程序碼C；(5)將該程序碼A與該轉(zhuǎn)譯碼B的反轉(zhuǎn)碼B′(inversion code)，互取或，而得到程序碼D；(6)依該程序碼C制作出一C掩模；(7)依該程序碼D制作出一D掩模；(8)利用該C掩模和該D掩模的與，得到與單獨(dú)使用該A掩模相同的曝光結(jié)果；由此，利用上述步驟，得以得到兩組圖案平均的該C掩模及該D掩模，以增大制造窗口。
2．如權(quán)利要求1所述的增大制造窗口的方法，其中該A掩模為一同時(shí)有島形圖案及洞形圖案的隨機(jī)掩模。
3．如權(quán)利要求1所述的增大制造窗口的方法，其中該轉(zhuǎn)譯碼B為01010101…；10101010…；；。
4．如權(quán)利要求1所述的增大制造窗口的方法，其中該轉(zhuǎn)譯碼B為10101010…；01010101…；；。
5．如權(quán)利要求1所述的增大制造窗口的方法，其中該C掩模為一以洞形圖案為主的光掩模。
6．如權(quán)利要求1所述的增大制造窗口的方法，其中該D掩模為一以洞形圖案為主的光掩模。
7．一種掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，該方法包含以下步驟(1)取一隨機(jī)的程序碼A；(2)設(shè)一轉(zhuǎn)譯碼B，該轉(zhuǎn)譯碼B為“0”，“1”交錯(cuò)的程序碼；(3)將該程序碼A與該轉(zhuǎn)譯碼B，互取或，而得到一程序碼C；(4)將該程序碼A與該轉(zhuǎn)譯碼B的反轉(zhuǎn)碼B′(inversion code)，互取或，而得到程序碼D；(5)依該程序碼C制作出一C掩模；(6)依該程序碼D制作出一D掩模；(7)取一晶片，該晶片上已預(yù)先完成存入數(shù)據(jù)的掩模式只讀存儲(chǔ)器(MaskROM)的存儲(chǔ)單元；(8)取該光掩模C及該光掩模D，以進(jìn)行兩次曝光顯影及離子注入工藝，于是便完成將該隨機(jī)的程序碼A存入該掩模式只讀存儲(chǔ)器的工作。
8．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中該A掩模為一同時(shí)有島形圖案及洞形圖案的隨機(jī)掩模。
9．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中該轉(zhuǎn)譯碼B為01010101…；10101010…；；。
10．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中該轉(zhuǎn)譯碼B為10101010…；01010101…；；。
11．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中該C掩模為一以洞形圖案為主的光掩模。
12．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中該D掩模為一以洞形圖案為主的光掩模。
13．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中步驟(8)為a．在該晶片上涂覆一光刻膠罩；b．取該光掩模C進(jìn)行第一次曝光；c．取該光掩模D進(jìn)行第二次曝光；d．對(duì)該晶片上的該光刻膠層進(jìn)行顯像工藝；e．進(jìn)行離子注入工藝。
14．如權(quán)利要求7所述的掩模式只讀存儲(chǔ)器的程序化方法，其中步驟(8)進(jìn)一步包括如下步驟f．在該晶片上涂覆一第一光刻膠層；g．取該光掩模C進(jìn)行第一次曝光；h．對(duì)該晶片上的該第一光刻膠層進(jìn)行第一次顯像及第一次離子注入工藝；i．洗去該第一光刻膠層；j．在該晶片上涂覆第二光刻膠層；k．取該光掩模D進(jìn)行第二次曝光；l．對(duì)該晶片上的該第二光刻膠層進(jìn)行第二次顯像及第二次離子注入工藝。
全文摘要
一種有較大制造窗口的掩模式只讀式存儲(chǔ)器的程序化方法,其特征在于將原本用于離子注入程序化方法的程序掩模A,利用邏輯運(yùn)算的原理一分為兩個(gè)圖案極為平均的C掩模及D掩模,而后以此C掩模及D掩模的與來取代原來的A掩模,由于C掩模及D掩模的與等于原程序掩模A,因此程序化后所得的結(jié)果,仍然等同于單獨(dú)于使用A掩模,而由于C掩模及D掩棋本身圖案的平均性;因此對(duì)于調(diào)整曝光時(shí)的參數(shù)而言,便能有較單獨(dú)使用A掩模時(shí)更大的制造窗口,且增加制造上的成功率。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1286494SQ9911819
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1999年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者汪炳穎, 張瑞欽, 楊俊儀, 林春榮, 王明宗 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司