專利名稱：不連續(xù)的氮化物只讀存儲器存儲單元的結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種氮化物只讀存儲器(NROM)存儲單元的結構，且特別是關于一種以自對準過程(self-aligned process)制作的不連續(xù)的NROM存儲單元。
NROM的主要特性在于它是屬于雙比特存儲單元，而雙比特存儲單元具有多重閾值電壓電平，每2個閾值電壓電平一起儲存不同比特，且其他閾值電壓電平將存儲一比特在存儲單元的一側。其中，NROM存儲單元的制作方法及一般結構見于許多文獻及參考資料中。
請參照

圖1，表示出一般NROM存儲單元的剖面圖。首先，提供一襯底10，并植入源極12及漏極14于襯底10。接著，在襯底10上形成ONO結構，包括一個上氧化物層16及一個下氧化物層18之間夾著一個氮化物層17。然后，在ONO結構之間形成多個埋入式擴散區(qū)(BD)氧化物20，以形成通道22而隔離相鄰近的ONO結構。在NROM存儲單元的結構中，每個存儲單元具有雙比特，如圖1所示。較大區(qū)域(圖中較大虛線所圈出的范圍)表示單個NROM存儲單元30，而較小的二個區(qū)域(圖中較小虛線所圈出的范圍)表示第一比特32及第二比特34。
在NROM存儲單元30中，氮化物層17提供可寫入存儲單元中的電荷保持機制。在一般狀況下，電子是在存儲單元寫入期間被導入氮化物層17，然而，被引進氮化物層17的電子陷入氮化物而無法自由移動，而空穴是在存儲單元擦除期間被導入氮化物層17以中和或結合電子。
另外，根據(jù)熱電子注入現(xiàn)象，一些熱電子會穿透下氧化物層18，并集中在氮化物層17，特別是當下氧化物層18的厚度很薄時，由于熱電子所產生的局部電荷，將使通電后通道22的部分閾值電壓高于通道22其他部分的閾值電壓。當存儲單元進行寫入操作時，會出現(xiàn)局部電荷并且升高的閾值電壓將禁止存儲單元進入導通狀態(tài)。在一般狀態(tài)下，即局部電荷沒有出現(xiàn)時，讀取電壓能夠克服通道22的閾值電壓，而使通道22可以導通。
此外，利用照相平板印刷(photolitthography)的幾個步驟所制造的傳統(tǒng)NROM存儲單元具有一些缺陷。例如，植入物及比特不容易在正確的位置形成而被移位，導致NROM的效能大大地降低。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種不連續(xù)的NROM存儲單元，至少包括一個襯底；第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極，形成在襯底上，其中ONO疊層柵極是由氮化物層夾在兩氧化物層之間所組成的；一個氧化層，形成在襯底上以覆蓋第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極；一個多晶硅層，形成在氧化層上；以及源極/漏極，形成在襯底內且靠近第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特以較佳實施例并結合附圖作詳細說明。
圖3A～3F表示本發(fā)明的實施例二的以自對準過程制造的不連續(xù)的NROM存儲單元的制作方法；以及圖3G表示本發(fā)明實施例二的不連續(xù)的NROM存儲單元的剖面圖。
實施例一制造NROM存儲單元的方法一圖2A～2F表示本發(fā)明的實施例一的以自對準過程制造不連續(xù)的NROM存儲單元的制造方法。首先，在圖2A中提供襯底210，并形成ONO層于襯底210上。其中ONO層包括下氧化物層218、氮化物層217及上氧化物層216。下氧化物層218形成在襯底210上，又稱為隧道氧化物層(tunneling oxide layer)，而氮化物層217形成在下氧化物層218上，而上氧化物層216形成在氮化物層217上。接著，在上氧化物層216上形成圖形的光阻層(patterned PR)219。
其中，下氧化物層218的厚度約在50?！?50范圍之間，且較佳地約為70。氮化物層217的厚度約在20～150范圍之間。由于上氧化物層216將于后續(xù)制作中被去除，所以，上氧化物層216的厚度沒有特別限制。另外，ONO層各層厚度是獨立而無相互關聯(lián)的，且可依其實際應用而改變厚度范圍。
接著，根據(jù)圖形的光阻層219蝕刻上氧化物層216。保留被圖形的光阻層219覆蓋的上氧化物層216，而去除其他未被覆蓋的上氧化物層216。之后，去除圖形的光阻層219，如圖2B所示。
然后，如圖2C所示，將一薄膜均勻沉積在上氧化物層216及部分氮化物層217上。再利用非等向蝕刻程序蝕刻部分的薄膜，以在不連續(xù)的上氧化物層216的兩側形成間隔221。其中，薄膜可以是不同于氮化物的任何物質，例如氧化物或多晶硅。值得注意的是，間隔221的底部寬度為事先設定值d。
接著，以自對準過程植入源極/漏極222，植入雜質例如是N型摻雜物磷或砷離子，或P型摻雜物硼(B)或氟化硼離子(BF2+)。
然后，順序去除上氧化物層216和氮化物層217，如圖2D所示。蝕刻后，磷或砷離子，或P型摻雜物硼(B)或氟化硼離子(BF2+)。
然后，順序去除上氧化物層216和氮化物層217，如圖2D所示。蝕刻后，未被間隔221覆蓋的氮化物層217則被去除，其它被間隔221覆蓋的氮化物層217則留在下氧化物層218上。接著，去除間隔221。再根據(jù)殘留的氮化物層217去除下氧化物層218，如圖2E所示。
至此步驟，襯底210上已形成由氮化物層217和下氧化物層218組成的多個疊層柵極。接著，如圖2F所示，在襯底210上形成氧化層226以填充相鄰疊層柵極之間的空隙并覆蓋氮化物層217。
接著，在氧化層226上覆蓋多晶硅層228以作為字線(wordline)。其中，多晶硅層228可以是非晶硅或摻雜多晶硅，其中多晶硅層是可摻雜磷或砷離子。另外，在某些特殊過程中，可在多晶硅層228上再沉積一層硅化鎢(WSix)(未示于圖2F中)，以完成不連續(xù)的NROM存儲單元的制作。
實施例一中NROM存儲單元的結構圖2G表示本發(fā)明實施例一的不連續(xù)的NROM存儲單元的剖面圖。在襯底210植入源極/漏極222。而襯底210上所形成的狹窄疊層柵極為ONO結構，包括上氧化物層216，下氧化物層218，中間夾著氮化物層217。氧化層226將ONO結構分隔，而形成不連續(xù)的NROM存儲單元結構。氧化層226上方還覆蓋多晶硅層228。圖2G中，較大區(qū)域(圖中大圈的范圍)表示一個NROM存儲單元230，而較小的二個區(qū)域寬度為d(圖中小圈的范圍)表示第一比特232及第二比特233。另外，源極/漏極222是以自對準方式植入，而且之后的步驟也以自對準方式進行。因此，源極/漏極222和ONO層的相關位置可容易并準確地控制。
實施例二制造NROM存儲單元的方法二圖3A～3F表示本發(fā)明的實施例二的以自對準過程制作不連續(xù)的NROM存儲單元的制造方法。其中，實施例二與實施例一的制造方法大致相同，僅在部分步驟做些許修正或改進。
圖3A是與圖2A相同。圖3A中，在襯底310上形成ONO層，其中，ONO層包括上氧化物層316、氮化物層317及下氧化物層(隧道氧化層)318。接著，利用照相平板印刷制作，在上氧化物層316上形成圖形的光阻層(PR)319。同樣的，ONO層的各層厚度是獨立而無相互關聯(lián)，且可依其實際應用改變厚度范圍。
根據(jù)圖形的光阻層319蝕刻上氧化物層316。接著，以自對準過程植入源極/漏極322。源極/漏極322例如是硼(B)或氟化硼離子(BF2+)。然后，削去(de-scummed)部份的圖形光阻層319，以裸露出具有預定寬度d的上氧化物層316，如圖3B所示。
然后，根據(jù)削去后的圖形光阻層319蝕刻上氧化物層316。再去除圖形光阻層319，如圖3C所示。
接著，將一薄膜均勻沉積在上氧化物層316及部分氮化物層317上方，如圖3D所示。再以非等向蝕刻程序對薄膜進行蝕刻，以在不連續(xù)上氧化物層316的兩側形成間隔321。其中薄膜可以是任何不同于氮化物的物質。此外，間隔321的底部寬度控制在預定值d。
然后，去除不連續(xù)的上氧化物層316，使間隔321裸露于氮化物層317上。再根據(jù)間隔321蝕刻氮化物層317，使未被間隔321覆蓋的氮化物層317被去除，其它被間隔321覆蓋的氮化物層317則留在下氧化物層318上。接著，將間隔321去除，如圖3E所示。再根據(jù)殘留的氮化物層317對下氧化物層318進行去除，以形成多個疊層柵極。
然后，在襯底310上形成氧化層326以覆蓋ONO疊層柵極。接著，在氧化層326上方覆蓋多晶硅層328，如圖3F所示。
實施例二中NROM存儲單元的結構圖3G表示本發(fā)明實施例二的不連續(xù)的NROM存儲單元的剖面圖。在襯底310處植入源極/漏極322。而在襯底310上也有多個狹窄疊層柵極，此疊層柵極為ONO結構，包括上氧化物層316，下氧化物層318，中間夾著氮化物層317。氧化層326將ONO結構分隔，而形成不連續(xù)的NROM存儲單元結構。在氧化層326上方也覆蓋多晶硅層328。圖3G中，較大區(qū)域(圖中大圈的范圍)是表示一個NROM存儲單元330，且較小的二個區(qū)域寬度為d(圖中小圈的范圍)是表示第一比特332及第二比特333。另外，源極/漏極322是以自對準方式植入，而且之后的步驟也以自對準方式進行。因此，源極/漏極322和ONO層的相關位置可容易并準確地控制。
綜上所述，雖然本發(fā)明但是以較佳實施例描述了，但是它并非用以限定本發(fā)明，任何本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作出各種變更與改進，因此本發(fā)明的保護范圍是以本申請的權利要求書的范圍所限定的。
權利要求
1.一種不連續(xù)的氮化物只讀存儲器的存儲單元的結構，至少包括一個襯底；形成在該襯底上的多個ONO疊層柵極，其中該ONO疊層柵極是由氮化物層夾在兩氧化物層之間所組成的；氧化層，形成在該襯底上以覆蓋該ONO疊層柵極；多晶硅層，形成在該氧化層上；以及多個源極/漏極，形成在該襯底內且靠近該些ONO疊層柵極。
2.根據(jù)權利要求1所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的ONO疊層柵極是由上氧化物層，氮化物層以及下氧化物層所組成的。
3.根據(jù)權利要求2所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的氮化物層的厚度在20?！?50之間。
4.根據(jù)權利要求2所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的下氧化物層的厚度在50?！?50之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的下氧化物層的厚度較佳地約為70。
6.根據(jù)權利要求1所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的多晶硅層摻雜磷或砷離子。
7.根據(jù)權利要求1所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的源極/漏極為P型摻雜物。
8.根據(jù)權利要求7所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的P型摻雜物是含有硼或氟化硼離子。
9.根據(jù)權利要求1所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的源極/漏極為N型摻雜物。
10.根據(jù)權利要求9所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的N型摻雜物是合有磷或砷離子。
11.一種不連續(xù)的氮化物只讀存儲器的存儲單元，至少包括一個襯底；形成在該襯底上的第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極，其中該ONO疊層柵極是由氮化物層夾在兩氧化物層之間所組成的；氧化層，形成在該襯底上以覆蓋該第一ONO疊層柵極和該第二ONO疊層柵極；多晶硅層，形成在該氧化層上；以及源極/漏極，形成在該襯底內且靠近該第一ONO疊層柵極和該第二ONO疊層柵極。
12.根據(jù)權利要求11所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的ONO疊層柵極是由上氧化物層，氮化物層以及下氧化物層所組成的。
13.根據(jù)權利要求11所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的多晶硅層摻雜磷或砷離子。
14.根據(jù)權利要求11所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的第一比特和一第二比特分別位于該第一ONO疊層柵極和該第二ONO疊層柵極。
15.根據(jù)權利要求12所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的氮化物層的厚度在20～150之間。
16.根據(jù)權利要求12所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的下氧化物層的厚度在50?！?50之間。
17.根據(jù)權利要求11所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的源極/漏極為P型摻雜物。
18.根據(jù)權利要求17所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的P型摻雜物是含有硼或氟化硼離子。
19.根據(jù)權利要求17所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的源極/漏極為N型摻雜物。
20.根據(jù)權利要求19所述的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構，其特征在于所述的N型摻雜物是合有磷或砷離子。
全文摘要
不連續(xù)的氮化物只讀存儲器(NROM)的存儲單元，至少包括襯底；第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極，形成在襯底上，其中ONO疊層柵極是由一氮化物層夾在兩氧化物層之間所組成；氧化層，形成在襯底上以覆蓋第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極；多晶硅層，形成在氧化層上；以及源極/漏極，形成在襯底內且靠近第一ONO疊層柵極和第二ONO疊層柵極。本發(fā)明的不連續(xù)的NROM存儲單元的結構可以解決電子被誘捕進入氮化物層的難題，并且可準確地控制源極/漏極和ONO層的相關位置。
文檔編號H01L27/112GK1467855SQ0214118
公開日2004年1月14日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權日2002年7月9日
發(fā)明者張國華, 賴二琨 申請人:旺宏電子股份有限公司