光罩式只讀存儲器的結構及制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及光罩式只讀存儲器的結構及制造方 法。
【背景技術】
[0002] 只讀存儲器（Read-Only Memory)是一種只能讀取資料的存儲器。這種存儲器的 數據是在生產的時候寫入的。在制造過程中，將資料以一特制光罩（mask)燒錄于線路中， 所以有時又稱為"光罩式只讀存儲器"（mask ROM)。實際上它很像⑶光盤的原理，在半導 體的光刻工藝過程中寫入了數據狀態。
[0003] 這種光罩式只讀存儲器的數據在寫入后是不能更改的，所以數據不可能丟失，而 且它的制造成本非常低，因此，在不需要數據更新的設備中，Mask ROM被非常廣泛的使用。
[0004] 傳統的光罩式只讀存儲器，為了盡可能實現高的器件密度，器件的柵極和源漏都 是長條形、一條一條相互間隔的，柵極和源漏極之間相互垂直，如圖1所示。由于追求高密 度，代表溝道長度的源漏之間的距離總是能做小則做小。
[0005] 光罩式只讀存儲器的器件單元是一個N型MOSFET (NM0S器件），如圖2所示，溝道 為P型的阱，源漏及多晶硅柵為N型摻雜。信息"0"代碼寫入的方法是在器件形成之后，通 過一道額外的P型離子注入來提高器件的閾值電壓（VT)，即使得該器件單元的溝道具有額 外的溝道摻雜，最終具有更高的溝道摻雜濃度。由于這道注入必須穿過多晶硅柵極，因此需 要的注入能量較大，注入過程中的雜質損失較多。因此，高閾值電壓的器件均一性較差，導 致信息"〇"與"1"之間的空間變小。此外，代碼的寫入也需要一張額外的光罩和一步單獨 的光刻與離子注入工藝，因此工藝成本相對較高。
【發明內容】
[0006] 本發明要解決的技術問題之一是提供一種光罩式只讀存儲器的制造方法，它工藝 均一性好，成本低。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明的光罩式只讀存儲器的制造方法，步驟包括：
[0008] 1)用現有工藝在硅襯底有源區上形成淺隔離槽，并進行P阱注入；
[0009] 2)涂布N型埋源漏光阻，曝光，進行砷離子或磷離子注入，形成N型埋源漏；
[0010] 3)形成多晶硅柵和第一隔離側墻，淀積氮化硅介質層，并回刻形成第二隔離側 墻；
[0011] 4)對NMOS進行源漏注入，同時對信息單元"1"的區域進行N型摻雜；
[0012] 5)對PMOS進行源漏注入，同時對信息單元"0"的區域進行P型摻雜；
[0013] 6)在多晶硅柵上面形成金屬硅化物，完成光罩式只讀存儲器的制作。
[0014] 本發明要解決的技術問題之二是提供用上述方法制造的光罩式只讀存儲器的結 構，其信息單元"〇"的區域的多晶硅柵與信息單元"1"的區域的多晶硅柵的摻雜類型相反。
[0015] 所述信息單元"1"的區域的多晶硅柵為N型摻雜，信息單元"0"的區域的多晶硅 柵為P型摻雜。
[0016] 本發明通過改進光罩式只讀存儲器的代碼寫入方法及器件結構，使信息單元"1" 仍然采用N型的多晶硅柵極(它的閾值電壓低，在工作電壓下單元器件導通)，而信息單元 "0"采用P型的多晶硅柵極，由于N型與P型多晶硅柵極的器件閾值電壓相差只有約1. 12 電子伏特，并且這個差值穩定，使得信息"〇"的寫入得以實現，并保證了器件的工藝均一性， 降低了器件的制造成本。
【附圖說明】
[0017] 圖1是傳統光罩式只讀存儲器俯視圖。
[0018] 圖2是傳統光罩式只讀存儲器沿沿柵極方向的剖面圖。其中，金屬硅化物未示出。
[0019] 圖3~圖12是本發明實施例的光罩式只讀存儲器的制造工藝流程示意圖。其中， 圖3~圖7是沿N型埋源漏方向的剖面圖，圖8~圖10是沿柵極方向的剖面圖；圖11是本 發明最終制造的光罩式只讀存儲器沿柵極方向的剖面圖；圖12是本發明最終制造的光罩 式只讀存儲器沿N型埋源漏方向的剖面圖。
[0020] 圖13是本發明制造的光罩式只讀存儲器的信息單元"1"（N型多晶硅柵）和"0" (P型多晶硅柵）的輸入特性曲線。兩者的閾值電壓之差約為1. 12電子伏特。
【具體實施方式】
[0021] 為對本發明的技術內容、特點與功效有更具體的了解，現結合附圖，詳述如下：
[0022] 本發明的光罩式只讀存儲器的制造方法，其具體工藝步驟如下：
[0023] 步驟1，在硅襯底的有源區上形成淺隔離槽，以隔離光罩式只讀存儲器區域與外圍 電路，如圖3所示。
[0024] 步驟2,在光罩式只讀存儲器的有源區進行P阱注入，形成P阱內的有源區，如圖4 所示（B圖為本步驟完成后的俯視圖)。
[0025] 步驟3,涂布N型埋源漏光阻，曝光，然后進行一次能量較小的高劑量砷離子或者 磷離子注入，形成N型埋源漏，如圖5所示。
[0026] 本步砷離子或磷離子注入的注入能量為50~90keV，注入劑量為5. 8el4~ 6. Iel5個/cm2，注入角度為0度傾斜。
[0027] 步驟4,形成多晶硅柵和第一隔離側墻，然后淀積厚度為1500~3000A的氮化硅介 質層，如圖6所示。
[0028] 步驟5,對氮化硅介質層進行回刻，形成第二隔離側墻，如圖7所示。
[0029] 第二隔離側墻將多晶硅柵之間的空間完全填充，這樣可以避免NMOS和PMOS源漏 注入時注入到光罩式只讀存儲器的N型埋源漏上，同時也保證了金屬硅化物只在多晶硅柵 上形成，而不會在N型埋源漏上形成。
[0030] 步驟6,在對NMOS進行源漏注入的同時，對光罩式只讀存儲器的信息單元" 1"的區 域也進行N型摻雜，在該區域的多晶硅柵上注入高濃度的N型雜質，如圖8所示。
[0031] 本步注入砷離子，注入能量為21~48keV，注入劑量為8el4~4. 2el5個/cm2。
[0032] 步驟7,在對PMOS進行源漏注入的同時，對光罩式只讀存儲器的信息單元"0"的區 域也進行P型摻雜，在該區域的多晶硅柵上注入高濃度的P型雜質，如圖9所示。
[0033] 本步注入硼離子，注入能量為5~15keV，注入劑量為7. 3el4~5. 2el5個/cm2。
[0034] 本步完成后，光罩式只讀存儲器的N型器件具有了 P型的多晶硅柵(信息單元"0"） 和N型的多晶硅柵(信息單元" 1")，如圖10所示。
[0035] 步驟8,在N型多晶硅柵和P型多晶硅柵上面形成金屬硅化物，實現柵極的電極連 接。最終形成的光罩式只讀存儲器的結構如圖11、12所示。
【主權項】
1. 光罩式只讀存儲器的制造方法，其特征在于，步驟包括： 1) 用現有工藝在硅襯底有源區上形成淺隔離槽，并進行P阱注入； 2) 涂布N型埋源漏光阻，曝光，進行砷離子或磷離子注入，形成N型埋源漏； 3) 形成多晶硅柵和第一隔離側墻，淀積氮化硅介質層，并回刻形成第二隔離側墻； 4) 對NMOS進行源漏注入，同時對信息單元" 1"的區域進行N型摻雜； 5) 對PMOS進行源漏注入，同時對信息單元"0"的區域進行P型摻雜； 6) 在多晶硅柵上面形成金屬硅化物，完成光罩式只讀存儲器的制作。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)，注入能量為50~90keV，注入劑 量為5. 8el4~6. Iel5個/cm2,注入角度為0度傾斜。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)，注入雜質為砷，注入能量為21~ 48keV，注入劑量為8el4~4. 2el5個/cm2。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)，注入雜質為硼，注入能量為5~ 15keV，注入劑量為 7. 3el4 ~5. 2el5 個/cm2。
5. 用權利要求1至4任何一項所述方法制造的光罩式只讀存儲器的結構，其特征在于， 信息單元"〇"的區域的多晶硅柵與信息單元"1"的區域的多晶硅柵的摻雜類型相反。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，信息單元" 1"的區域的多晶硅柵為N型摻 雜，信息單元"〇"的區域的多晶硅柵為P型摻雜。
【專利摘要】本發明公開了一種光罩式只讀存儲器的制造方法，步驟包括：1）形成淺隔離槽，進行P阱注入；2）形成N型埋源漏；3）形成多晶硅柵、第一隔離側墻和第二隔離側墻；4）對NMOS進行源漏注入，同時對信息單元“1”的區域進行N型摻雜；5）對PMOS進行源漏注入，同時對信息單元“0”的區域進行P型摻雜；6）在多晶硅柵上形成金屬硅化物，完成光罩式只讀存儲器的制作。本發明通過改變光罩式只讀存儲器的代碼寫入方法及器件結構，讓信息單元“1”采用N型多晶硅柵，信息單元“0”采用P型多晶硅柵，由于N型與P型多晶硅柵的閾值電壓只相差約1.12eV，且該差值穩定，從而使得信息“0”的寫入得以實現，并保證了器件均一性。
【IPC分類】H01L27-112, H01L21-8246
【公開號】CN104752354
【申請號】CN201310727957
【發明人】劉冬華, 錢文生
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月25日