專利名稱：半導體存儲元件的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體存儲元件的制造方法，特別涉及一種幕罩式只讀存儲器的制造方法。
一般幕罩式只讀存儲器的設計中，為人所熟知的是一種并聯式的罩幕式只讀存儲器(NOR-Type Mask ROM)，其特性在于具有較快的處理速度。在美國專利第5911106號中公開了一般罩幕式只讀存儲器的制造流程。接下來以
圖1與圖2A至2D說明現有的罩幕式只讀存儲器的制造流程。首先參見圖1，說明現有罩幕式只讀存儲器的內存組件的上視設計圖。在P型硅基底上，于垂直方向上設置位線(bit lines)6，而字符線(wordlines)8則以平行方式，設置于位線6的上，成直角相交。字符線8一般為多晶硅化金屬結構(polycide)，為夾層式結構，下層為多晶硅層(polycrystalline silicon layer)，上層則為硅化物層(silicide)。
接著以圖2A至2D詳細說明圖1中的現有NOR-type ROM設計的制造流程，其中圖2A至2D所示為圖1的沿4-4’方向的剖面圖。參見圖2A，在P型硅基底1表面上生成氧化物作為墊氧化物層2，接著于墊氧化物層2上沉積一氮化硅層(silicon nitride)3。在氧化硅層3上形成一光阻層4，在光阻層4續以微影與蝕刻制造流程以露出開口并對應于位線6延伸的方向。
接著參見圖2B，以光阻層4為幕罩，選擇性的移除未覆蓋的氮化硅層3以形成開口。接著以光阻層4為幕罩，進行離子植入，以垂直于基底1的角度將N型雜質，如砷(As)，植入硅基底1中，即入射角度為0度角，在各開口下形成N型離子植入。
接著參見圖2C，以光阻層4為幕罩，進行離子植入，以垂直于基底1的角度將P型雜質，如硼(B)，植入硅基底1中，即入射角度為0度角，在各開口下形成P型離子植入。而植入能量大于N型離子，使其植入深度大于N型離子，而位于N型離子的下。
當光阻層4移除后，以氮化硅層3為幕罩進行選擇性的氧化，生成圖2D中的N型離子擴散植入區6、P型離子擴散區10與其上的場氧化物5。其中，N型離子擴散植入區6的延伸則作為位線。
接著移除氮化硅層3與墊氧化物層2以露出部分的硅基底1表面，的后于露出的硅基底1表面上形成柵極氧化物層7，如圖2E中所示。接著，在硅基底全部的表面形成一夾層式結構(laminated structute)，包括一下部的多晶硅層(polycrystalline silicon film)與上部的鎢化硅層(tungsten silicide，WSi)。接著在所述夾層式結構上定義圖案，以形成與N型離子擴散區6所定義的位線垂直相交的字符線區域8。而在字符線8的下與兩位線中所形成的區域，則為信道(channel)9。
在所述現有的制造方法中，通常形成氮化硅層3以作為氧化制造流程中的幕罩，以避免其下的主動區域(active area)遭到氧化。而當氧化制造流程完成后，則需要多一步驟去除作為幕罩的用的氮化硅層3。
再者，在現有的制造方法中，必須利用氮化硅層作為幕罩，先形成場氧化層后，再移除氮化硅層，以接續生成柵極氧化層。因此，場氧化物層與柵極氧化層需以兩步驟分別形成。
本發明的另一個目的在于提供一種幕罩式只讀存儲器的制造方法，利用墊氧化物層或墊氧化物/底層抗反射層作為氧化制造流程中的幕罩，以簡化整體制造流程。
根據本發明的一種半導體存儲元件的制造方法，如幕罩式只讀存儲器的制造方法，包括下列步驟形成一氧化物層于一半導體基底上；于所述氧化物層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對應于位線延伸方向的多個開口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導體基底中，其中所述第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述基底上同時形成一柵氧化層與一場氧化層；以及沉積一柵極導電層于所述基底上。
上述方法中，還可在所述氧化層與光阻層之間先形成一抗反射層，作為所述光阻層的底部抗反射層(bottom anti-reflective coating，BARC)，以降低多重反射與干涉。而所述氧化層可以為二氧化硅，作為墊氧化物層(pad oxide)。而上述第一型離子可以為N型離子，如砷離子，而第二型離子為P型離子，如硼離子。而上述方法中，第二離子的植入，可以以入射角為0度角植入，或以大于0度角方式進行口袋型離子植入。而所述柵極導電層可以為復晶硅層。
利用本發明的方法，可以簡化幕罩式只讀存儲器的制造流程，無須額外形成作為氧化幕罩的氮化硅層，也因此在氧化制造流程完成后，也可以節省移除氮化硅層的步驟，使得幕罩式只讀存儲器的制造流程簡化，增加生產效率并降低成本。另外，利用本發明的方法，還可一步驟同時生成場氧化物層與柵極氧化層，增進生產效率。
為了讓本發明的上述目的、特征、及優點能更明顯易懂，以下配合附圖，作詳細說明如下。
圖2A至2E所示為現有沿圖1的4-4’方向的并聯式的罩幕式只讀存儲器制造流程剖面圖。
圖3所示為根據本發明的一實施例中的一種罩幕式只讀存儲器設計的上視圖。
圖4A至4E所示為根據圖3的4-4’方向的幕罩式只讀存儲器的制造流程剖面圖。符號說明1半導體硅基底、2墊氧化物層、3氮化硅層、4光阻層、4-4’縱剖面、5場氧化物、6N型離子擴散區、7柵極氧化物、8字符線、10P型離子擴散區、41半導體硅基底、42墊氧化物層、44光阻層、45場氧化物層、46N型離子擴散區、47柵極氧化物、48字符線、50P型離子擴散區。
第4A至4E圖所示為依照圖3中的4-4’方向的幕罩式只讀存儲器的剖面制造流程。續以第4A至4E圖，詳細說明本發明的一實施例中的幕罩式只讀存儲器的制造方法。
如圖4A所示，在一半導體P型硅基底上形成一犧牲氧化物層(sacrificial oxide)，如墊氧化物層(pad oxide)42，接著在墊氧化物層42上形成光阻層44，利用微影與蝕刻制造流程，在光阻層44上定義圖案，去除多余的光阻層而形成開口對應于位線46延伸方向。
在本發明的另一實施例中，墊氧化物層42與光阻層44間還可先形成一抗反射層，作為底部抗反射層(Bottom anti-reflective coating，BARC)，用以吸收微影照射光的光強度，降低多重反射與干涉。
接著參見圖4B，以光阻層44為幕罩，進行第一型離子植入，以光阻層44所定義的圖案為幕罩，于P型硅基底41上植入N型離子，如植入砷離子(As+)。
接著參見圖4C，仍以光阻圖案為幕罩，進行口袋型離子植入(pocketimplant)，植入與第一型離子相反電性的第二型離子于半導體基底41中，如植入P型離子硼(B)，其中，第二型離子的植入垂直深度大于第一型離子。
除了以特定角度進行口袋型離子植入外，在本發明的另一實施例中，第二型離子亦可由垂直方向植入基底41中，即入射角為0度角。而第二型離子的植入能量大于第一型離子，使第二型離子的植入深度大于第一型離子。
當完成離子植入程序后，則參見圖4D，移除光阻層44與底部抗反射層42。接著移除墊氧化物層42，并進行熱氧化制造流程以同時形成場氧化物層(field oxide)45、柵極氧化物(gate oxide)47、N型離子擴散區46與P型離子擴散區50。由于經過離子植入區域的晶格被破壞(amorphorizing)，因此所述區域氧化速率較高而形成場氧化層45，因此不需預先生成氮化硅層作為幕罩隔離主動區域。
接著參見圖4E，在半導體硅基底41上形成一柵極導電層48，在柵極導電層48上定義圖案，以形成字符線區域(word lines)48。其中，此柵極導電層可以為多晶硅層(poly-silicon gate oxide)。
本發明的特點之一在于利用“墊氧化物層”，或“墊氧化物層/底部抗反射層”的組合，取代現有的“墊氧化物層/氮化硅層”的組合。也因此在完成離子植入后，節省了移除氮化硅層的步驟。而本發明的特點之二在于利用單一步驟，同時生成場氧化層與柵極氧化層，有效簡化生產步驟。
本發明的優點在于簡化幕罩式只讀存儲器的制造流程，不需預先形成氮化硅層，而直接利用離子植入后的晶格特性改變，在氧化制造流程中，即可同時形成場氧化層與柵極氧化層，取代以往需先形成場氧化層后，移除作為幕罩的氮化硅層后，才能進行柵極氧化層的生成。也因此，有效簡化了半導體存儲元件的生產流程，有效增進生產速率與節省生產成本。
雖然本發明以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明的保護范圍以權利要求為準。
權利要求
1.一種半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步驟形成一氧化物層于一半導體基底上；于所述氧化物層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對應位線延伸方向的多個開口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導體基底中，所述第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的植入深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述半導體基底上同時形成一柵氧化層與一場氧化層；以及沉積一柵極導電層于所述半導體基底上。
2.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，還包括一步驟形成一底部抗反射層于所述氧化物層與所述光阻層之間。
3.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述的氧化物層為二氧化硅的墊氧化物層。
4.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為N型離子，所述第二型離子為P型離子。
5.根據權利要求4所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為砷離子，而所述第二型離子為硼離子。
6.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述第二型離子的植入角度為0度角。
7.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述的第二型離子的植入為口袋型離子植入。
8.根據權利要求1所述的半導體存儲元件的制造方法，其特征在于，所述的柵極導電層為復晶硅層。
9.一種幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步驟依序形成一氧化物層與一底部抗反射層于一半導體基底上；于所述底部抗反射層上形成一光阻層；在所述光阻層上定義圖案并形成對應位線延伸方向的多個開口；以所述光阻圖案為幕罩，植入第一型離子于所述半導體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入第二型離子于所述半導體基底中，所述的第一型離子與所述第二型離子具有相反的電性，且所述第二型離子的深度大于第一型離子；去除所述光阻圖案與所述氧化物層；以熱氧化方式于所述半導體基底上同時形成一柵氧化層與一場氧化層；以及沉積一柵極導電層于所述半導體基底上。
10.根據權利要求9所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述氧化物層為二氧化硅的墊氧化物層。
11.根據權利要求9所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為N型離子，所述第二型離子為P型離子。
12.根據權利要求11所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述第一型離子為砷離子，而所述第二型離子為硼離子。
13.根據權利要求9所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述的第二型離子的植入角度為0度角。
14.根據權利要求9所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，所述第二型離子的植入角度為口袋型離子植入。
15.根據權利要求9所述的幕罩式只讀存儲器的制造方法，具特征在于，所述柵極導電層為復晶硅層。
全文摘要
本發明涉及一種半導體存儲器(幕罩式只讀存儲器)的制造方法，包括下列步驟形成一墊氧化物層與一底部抗反射層于一半導體基底上；于底部抗反射層上形成一光阻層；在光阻層上定義圖案并形成多個開口對應于位線延伸方向；以所述光阻圖案為幕罩，植入砷離子于半導體基底中；以所述光阻圖案為幕罩，植入硼離子于所述半導體基底中，且硼離子的植入深度大于砷離子；去除所述光阻、底部抗反射層與墊氧化物層；以熱氧化方式同時于所述半導體基底上形成一柵氧化層與一場氧化層；以及，沉積一柵極導電層于所述半導體基底上。
文檔編號H01L21/8239GK1447419SQ0210813
公開日2003年10月8日 申請日期2002年3月27日 優先權日2002年3月27日
發明者張財福, 朱世鱗, 葉清本 申請人:旺宏電子股份有限公司