專利名稱：非揮發(fā)性存儲器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種非揮發(fā)性存儲器及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種罩幕式只讀存儲器(Mask ROM)及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般罩幕式只讀存儲器的結(jié)構(gòu)包括數(shù)條位線(Bit Line，BL)以及橫跨于位線上的數(shù)條多晶硅字符線(Word Line，WL)。而位于字符線下方以及兩相鄰位線之間的區(qū)域則是存儲單元的通道區(qū)。對某些罩幕式只讀存儲器而言，其程序化之方法系利用于通道中植入離子與否，來儲存數(shù)據(jù)“0”或“1”。而此種將離子植入于特定的通道區(qū)域的工藝又稱為編碼布植工藝。
通常罩幕式只讀存儲器的編碼布植工藝，是首先利用一光罩將形成于基底上的光阻層圖案化，而暴露欲編碼布植區(qū)。接著，再以此圖案化的光阻層為罩幕進(jìn)行一離子植入工藝，以將離子植入于預(yù)定編碼布植區(qū)中。然而，罩幕式只讀存儲器的編碼布植工藝中用來作為編碼罩幕的光罩，通常會因電路設(shè)計(jì)的需求而在同一光罩上形成單一(Isolated)圖案區(qū)與密集(Dense)圖案區(qū)。然而，在進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)移的曝光步驟時(shí)，由于單一圖案區(qū)的曝光的光強(qiáng)度較密集圖案區(qū)的曝光的光強(qiáng)度為弱，因此容易使密集圖案區(qū)與單一圖案區(qū)中的曝光圖案因?yàn)楣鈱W(xué)鄰近效應(yīng)(Optical Proximity Effect，OPE)，而使關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏差。如此，將會使得罩幕式只讀存儲器的編碼布植區(qū)的尺寸不一致，甚至使得罩幕式只讀存儲器在進(jìn)行通道離子植入步驟時(shí)產(chǎn)生離子植入的位置發(fā)生對準(zhǔn)失誤(Misalignment)的現(xiàn)象，進(jìn)而造成只讀存儲器存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
公知方法中，為了解決罩幕式只讀存儲器的編碼罩幕的密集圖案區(qū)與單一圖案區(qū)的曝光圖案的關(guān)鍵尺寸不一致的問題，大多是利用光學(xué)鄰近校正法(Optical Proximity Correction，OPC)或是相移式光罩(Phase Shift Mask，PSM)技術(shù)等等。其中，光學(xué)鄰近校正法是利用輔助圖案的設(shè)計(jì)以消除鄰近效應(yīng)所造成的關(guān)鍵尺寸偏差現(xiàn)象。然而，此種方式必須設(shè)計(jì)具有特殊圖案的光罩。因此，其除了光罩制作較為費(fèi)時(shí)之外，更提高了制造光罩的困難度與制造成本。此外，在光罩制造完成之后，要進(jìn)行光罩圖案的缺陷改良(Debug)也極為不易。
另外，在公知方法中，倘若編碼布植工藝所使用的編碼罩幕有對準(zhǔn)失誤或是關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏差的問題時(shí)，亦會使原先預(yù)定植入于通道區(qū)中的編碼離子擴(kuò)散至埋入式位線中。如此，將使得埋入式位線中的離子濃度改變，而使得埋入式位線的電流不足。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種罩幕式只讀存儲器及其制造方法，以避免公知方法容易發(fā)生編碼離子擴(kuò)散至埋入式位線中，而導(dǎo)致埋入式位線的電流不足的問題。
本發(fā)明的再一目的就是在提供一種罩幕式只讀存儲器及其制造方法，以克服公知利用編碼布植工藝以進(jìn)行存儲器元件的編碼之后，會有單一圖案區(qū)與密集圖案區(qū)的編碼布植區(qū)關(guān)鍵尺寸不一致的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種罩幕式只讀存儲器及其制造方法，在不需光學(xué)鄰近校正法以及相移式光罩技術(shù)的前提下，便能精確的將罩幕式只讀存儲器完成編碼，借以降低制作成本。
本發(fā)明提出一種非揮發(fā)性存儲器的制造方法，此方法是首先在一基底上形成一長條狀的堆棧層，其中此長條狀的堆棧層是由一柵介電層、一導(dǎo)電層以及一頂蓋層所構(gòu)成。接著，在長條狀的堆棧層兩側(cè)的基底中形成一埋入式位線。之后，以垂直于埋入式位線的方向圖案化長條狀的堆棧層，以形成數(shù)個(gè)塊狀堆棧層。接著，在基底上形成一介電層，其中此介電層暴露出塊狀堆棧層的頂蓋層。隨后，在介電層上形成一編碼罩幕層，其中編碼罩幕層具有一單一圖案區(qū)的開口以及一密集圖案區(qū)的開口，其暴露出部分塊狀堆棧層的頂蓋層。而單一圖案區(qū)的開口與密集圖案區(qū)的開口因光學(xué)鄰近效應(yīng)而存在有關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏差的情形。繼之，以編碼罩幕層為一蝕刻罩幕，移除被編碼罩幕層暴露出的部分塊狀堆棧層的頂蓋層，而使頂蓋層底下的導(dǎo)電層裸露出來，其中移除部分塊狀堆棧層的頂蓋層的方法是利用一非等向蝕刻法。在本發(fā)明中，雖然編碼罩幕層中的開口關(guān)鍵尺寸不一致，但由于非等向蝕刻工藝可以順利的將部分塊狀堆棧層的頂蓋層移除，因此，編碼罩幕層中開口的關(guān)鍵尺寸不一致并不會對本發(fā)明的存儲器元件造成影響。甚至此非等向蝕刻工藝可以不需完全將頂蓋層移除，而僅需使部分塊狀堆棧層的導(dǎo)電層裸露出，以使其能與后續(xù)所形成的字符線電性連接即可。之后，移除編碼罩幕層，并且在介電層上形成一字符線，以使相同一列的塊狀堆棧層串接起來，而構(gòu)成數(shù)個(gè)編碼存儲單元。其中，所形成的編碼存儲單元中，字符線與其導(dǎo)電層有導(dǎo)通者具有一第一數(shù)據(jù)狀態(tài)，而字符線與其導(dǎo)電層未導(dǎo)通者具有一第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
本發(fā)明提出一種非揮發(fā)性存儲器，其包括一基底、一埋入式位線、數(shù)個(gè)第一堆棧層、數(shù)個(gè)第二堆棧層、一介電層以及一字符線。其中，埋入式位線配置在基底中。第一堆棧層配置在部分基底的表面上，其中每一第一堆棧層具有一頂蓋層、一導(dǎo)電層以及一柵介電層。另外，第二堆棧層配置在部分基底的表面上，其中每一第二堆棧層具有導(dǎo)電層以與柵介電層。介電層配置在的基底上，用以使第一堆棧層以及第二堆棧層之間彼此電性隔離。而字符線配置在介電層上，用以使相同一列的第一堆棧層以及第二堆棧層串接起來，而構(gòu)成多個(gè)編碼存儲單元，其中在這些編碼存儲單元中，具有第一堆棧層者具有一第一數(shù)據(jù)狀態(tài)，而具有第二堆棧層者具有一第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
由于本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的編碼方式，是利用字符線與導(dǎo)電層之間導(dǎo)通與否來對存儲器元件作編碼，而并非使用傳統(tǒng)的編碼布植工藝，因此可避免公知因編碼罩幕層的單一圖案區(qū)與密集圖案區(qū)的關(guān)鍵尺寸不一致，而造成存儲器元件中編碼布植區(qū)尺寸不一致的問題。
另外，本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的結(jié)構(gòu)及其制造方法，由于其編碼的方法并非使用傳統(tǒng)編碼布植工藝，因此可避免公知方法中會有編碼離子擴(kuò)散至埋入式位線中，而造成埋入式位線電流不足的問題。
再者，由于本發(fā)明是利用兩組線/間距圖案的光罩設(shè)計(jì)以形成塊狀堆棧層，因此可使輕易的控制塊狀堆棧層的尺寸縮小至0.12微米左右。換言之，利用本發(fā)明的方法可以使所形成的存儲器元件的關(guān)鍵尺寸縮小至0.12微米左右。
再者，本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的結(jié)構(gòu)及其制造方法，由于其編碼的過程中不需利用復(fù)雜的光學(xué)鄰近校正法或相移式光罩技術(shù)，因此可大幅降低制作成本。


圖1A至圖1F是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的罩幕式只讀存儲器的制造流程剖面示意圖；以及圖2是圖1D的俯視示意圖。
100基底101、101a、101b、101c堆棧層102、102a、102b、102c柵介電層104、104a、104b、104c導(dǎo)電層(柵極)106、106a、106b、106c頂蓋層108埋入式位線110介電層
112編碼罩幕層114、116、118開口120字符線具體實(shí)施方式
圖1A至圖1F所示，其為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的罩幕式只讀存儲器的制造流程剖面示意圖；圖2是圖1D的俯視示意圖。
首先，請參照圖1A，在一基底100上形成一長條狀堆棧層101，其中長條狀堆棧層101是由一柵介電層102、一導(dǎo)電層104以及一頂蓋層106所構(gòu)成。在本實(shí)施例中，基底100例如是一P型硅基底，柵介電層102例如是一柵氧化層，導(dǎo)電層104例如是一多晶硅層，而頂蓋層106例如是一氧化硅層。另外，形成長條狀堆棧層101的方法例如是先于基底100上依序形成一薄氧化層、一多晶硅層以及一氧化硅層之后，再利用一微影蝕刻法將其圖案化而形成。
接著，以長條狀堆棧層101為一植入罩幕進(jìn)行一離子植入步驟，以在長條狀堆棧層101兩側(cè)的基底100中形成一埋入式位線108，其中埋入式位線108例如是一N型摻雜區(qū)。由于埋入式位線108以長條狀堆棧層101作為植入罩幕而形成的，因此埋入式位線108與長條狀堆棧層101之間為自行對準(zhǔn)。
之后，請參照圖1B，以垂直于埋入式位線108的方向圖案化長條狀堆棧層101，而形成數(shù)個(gè)塊狀堆棧層101a、101b、101c。其中，圖案化長條狀堆棧層101的方法例如是進(jìn)行一微影蝕刻工藝。在此微影蝕刻工藝中，可以僅圖案化頂蓋層106以及導(dǎo)電層104，亦可以將頂蓋層106、導(dǎo)電層104以與柵介電層102都圖案化，而形成由頂蓋層106a、106b、106c、導(dǎo)電層104a、104b、104c以與柵介電層102a、102b、102c(或102)所構(gòu)成的塊狀堆棧層101a、101b、101c。其中，塊狀堆棧層101a、101b、101c中的導(dǎo)電層104a、104b、104c是作為一柵極之用。
特別值得一提的是，本發(fā)明的數(shù)個(gè)塊狀堆棧層101a、101b、101c是利用兩組線/間距圖案的光罩設(shè)計(jì)而定義出的，因此本發(fā)明僅需使用248的曝光光源，就可以輕易的使塊狀塊狀堆棧層101a、101b、101c的尺寸縮小至0.12微米左右。
請參照圖1C，在基底100上形成一介電層110，且介電層110暴露出塊狀堆棧層101a、101b、101c的頂蓋層106a、106b、106c。其中，形成介電層110的方法例如是先在基底100上沉積一介電層(未繪示)，覆蓋塊狀堆棧層101a、101b、101c，之后利用一回蝕刻法或一化學(xué)機(jī)械研磨法移除部分介電層，直到塊狀堆棧層101a、101b、101c的頂蓋層106a、106b、106c暴露出來。另外，介電層110與頂蓋層106a、106b、106c之間具有一蝕刻選擇比，也就是，介電層110的蝕刻速率需小于頂蓋層106a、106b、106c的蝕刻速率。因此，倘若頂蓋層106a、106b、106c的材質(zhì)為氧化硅，則介電層110的材質(zhì)可以選擇氮化硅。
之后，請參照圖1D，在介電層110上形成一編碼罩幕層112，其中編碼罩幕層112具有一密集圖案區(qū)的開口114與一單一圖案區(qū)的開口116，且開口114、116暴露出塊狀堆棧層101a、101b的頂蓋層106a、106b，而塊狀堆棧層101c的頂蓋層106c則被編碼罩幕層112覆蓋住，其俯視圖如圖2所示。在形成編碼罩幕層112的微影工藝中，由于單一圖案區(qū)的曝光的光強(qiáng)度較密集圖案區(qū)的曝光的光強(qiáng)度為弱，因此密集圖案區(qū)的開口114與單一圖案區(qū)的開口116因?yàn)楣鈱W(xué)鄰近效應(yīng)之故，會有關(guān)鍵尺寸會產(chǎn)生偏差的情形，因而開口尺寸會不一致。
之后，以編碼罩幕層112為一蝕刻罩幕進(jìn)行一蝕刻步驟，以移除被暴露出的頂蓋層106a、106b。其中，移除頂蓋層106a的方法例如是進(jìn)行一非等向蝕刻工藝，此等向蝕刻工藝可以是一干式蝕刻工藝(蝕刻反應(yīng)物為氣體)或是一濕式蝕刻工藝(蝕刻反應(yīng)物為液體)。在本實(shí)施例中，非等向蝕刻工藝中所使用的蝕刻反應(yīng)物例如是緩沖氧化硅蝕刻液(BOE)或是氫氟酸(HF)等等。
在此，雖然編碼罩幕層112的開口114、116存在有關(guān)鍵尺寸不一致的問題，但是由于本發(fā)明的存儲器的編碼方式并非使用編碼布植工藝，而是使用非等向蝕刻工藝移除頂蓋層106a、106b，以達(dá)到編碼目的。因此，編碼罩幕層112的開口114、116尺寸并不會對本發(fā)明的存儲器元件的編碼有不良的影響。
另外，值得一提的是，即使單一圖案區(qū)的開口116所暴露出頂蓋層106b可能未完全被暴露出，但由于移除開口116中的頂蓋層106b的方法是利用非等向蝕刻法，因此仍可以將開口116中的頂蓋層106b移除。在此，即使開口116中的頂蓋層106b未完全移除，只要塊狀堆棧層101b的部分導(dǎo)電層104b有裸露出來，而可以與后續(xù)所形成的字符線電性連接即可。
此外，編碼罩幕層112的密集圖案區(qū)的開口114可能除了暴露出的塊狀堆棧層101a的頂蓋層106a之外，還暴露出塊狀堆棧層101a周圍的介電層110，但因頂蓋層106a與介電層110之間具有一蝕刻選擇比，因此即使密集圖案區(qū)的開口114暴露出塊狀堆棧層101a周圍的介電層110，此蝕刻工藝仍僅會移除頂蓋層106a，而不會將介電層110一并移除。
之后，請參照圖1E，移除編碼罩幕層112，暴露出介電層110。在上述蝕刻工藝完成之后，塊狀推疊層110a、110b的頂蓋層106a、106b已被移除。在圖1E中可看見，在蝕刻工藝中頂蓋層106a、106b有被移除之處形成開口118，而開口118暴露出塊狀堆棧層110a、110b的導(dǎo)電層104a、104b。
繼之，請參照圖1F，在介電層110上形成字符線120，以將相同一列的塊狀堆棧層101a、101c(或101b、101c)串接起來，而構(gòu)成多個(gè)編碼存儲單元。其中，所形成的編碼存儲單元中，字符線120與其導(dǎo)電層(柵極)104a、104b有導(dǎo)通者(具有塊狀堆棧層101a、101b者)具有一第一數(shù)據(jù)狀態(tài)，而字符線120與其導(dǎo)電層(柵極)104c未導(dǎo)通者(具有塊狀堆棧層101c者)具有一第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
因此，本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲器包括一基底100、一埋入式位線108、數(shù)個(gè)第一堆棧層101c、數(shù)個(gè)第二堆棧層101a、101b、一介電層110以及一字符線120。
其中，埋入式位線108配置在基底100中。第一堆棧層101c配置在部分基底100的表面上，其中每一第一堆棧層101c具有一頂蓋層106c、一導(dǎo)電層104c以及一柵介電層102c。另外，第二堆棧層101a、101b配置在部分基底100的表面上，其中每一第二堆棧層101a、101b具有導(dǎo)電層104a、104b以與柵介電層102a、102b。介電層110配置在的基底100上，用以使第一堆棧層101c以及第二堆棧層101a、101b之間彼此電性隔離。而字符線120配置在介電層110上，用以使相同一列的第一堆棧層101c以及第二堆棧層101b(或第一堆棧層101c以及第二堆棧層101a)串接起來，而構(gòu)成多個(gè)編碼存儲單元，其中在這些編碼存儲單元中具有第一堆棧層101c者具有一第一數(shù)據(jù)狀態(tài)，而具有第二堆棧層101a、101b者具有一第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
由于本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器的編碼方式，是利用字符線與導(dǎo)電層(柵極)之間導(dǎo)通與否來對存儲器元件作編碼，而并非使用傳統(tǒng)的編碼布植工藝，因此可避免公知因編碼罩幕層的單一圖案區(qū)與密集圖案區(qū)的關(guān)鍵尺寸不一致，而造成存儲器元件中編碼布植區(qū)尺寸不一致的問題。
另外，本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器及其制造方法，由于其編碼的方法并非使用傳統(tǒng)編碼布植工藝，因此可避免公知方法中會有編碼離子擴(kuò)散至埋入式位線中，而造成埋入式位線電流不足的問題。
再者，由于本發(fā)明利用兩組線/間距圖案的光罩設(shè)計(jì)以形成塊狀介電層，因此可使輕易的控制塊狀介電層的尺寸縮小至0.12微米左右。換言之，利用本發(fā)明的方法可以使所形成的存儲器元件的關(guān)鍵尺寸縮小至0.12微米左右。
再者，本發(fā)明的罩幕式只讀存儲器及其制造方法，由于其編碼的過程中不需利用復(fù)雜的光學(xué)鄰近校正法或相移式光罩技術(shù)，因此可大幅降低制作成本。
權(quán)利要求
1.一種非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該方法包括在一基底上形成一長條狀的堆棧層，其中該長條狀的堆棧層是由一柵介電層、一導(dǎo)電層以及一頂蓋層所構(gòu)成；在該長條狀的堆棧層兩側(cè)的該基底中形成一埋入式位線；圖案化該長條狀的堆棧層，以形成多個(gè)塊狀堆棧層；在該基底上形成一介電層，該介電層暴露出該些塊狀堆棧層的該頂蓋層；移除部分該些塊狀堆棧層的該頂蓋層，而使部分該些塊狀堆棧層的該導(dǎo)電層暴露出來；以及在該介電層上形成一字符線，以使相同一列的該些塊狀堆棧層串接起來。
2.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該頂蓋層的蝕刻速度大于該介電層的蝕刻速率。
3.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該頂蓋層的材質(zhì)包括氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該介電層的材質(zhì)包括氮化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該字符線的材質(zhì)包括一金屬材質(zhì)或多晶硅。
6.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該導(dǎo)電層的材質(zhì)包括多晶硅。
7.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，形成該埋入式位線的方法是利用該長條狀堆棧層作為一植入罩幕進(jìn)行一離子植入步驟而形成。
8.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，移除部分該些塊狀堆棧層的該頂蓋層的方法包括在該介電層上形成一編碼罩幕層，暴露出部分該些塊狀堆棧層的該頂蓋層；以及進(jìn)行一非等向蝕刻工藝，移除部分該些塊狀堆棧層的該頂蓋層。
9.如權(quán)利要求8所述的非揮發(fā)性存儲器的制造方法，其特征是，該非等向蝕刻法包括一濕式蝕刻法或一干式蝕刻法。
10.一種非揮發(fā)性存儲器，其特征是，該存儲器包括一基底；一埋入式位線，配置在該基底中；多個(gè)第一堆棧層，配置在部分該基底的表面上，其中每一該些第一堆棧層具有一頂蓋層、一導(dǎo)電層以及一柵介電層；多個(gè)第二堆棧層，配置在部分該基底的表面上，其中每一該些第二堆棧層具有該導(dǎo)電層以及該柵介電層；一介電層，配置在該基底上，其使該些第一堆棧層以及該些第二堆棧層彼此電性隔離；以及一字符線，配置在該介電層上，其使相同一列的該些第一堆棧層以及該些第二堆棧層串接起來，而構(gòu)成多個(gè)編碼存儲單元，其中該些編碼存儲單元中具有該些第一堆棧層者具有一第一數(shù)據(jù)狀態(tài)，而具有該些第二堆棧層者具有一第二數(shù)據(jù)狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的非揮發(fā)性存儲器，其特征是，該頂蓋層的材質(zhì)包括氧化硅。
12.如權(quán)利要求10所述的非揮發(fā)性存儲器，其特征是，該介電層的材質(zhì)包括氮化硅。
13.如權(quán)利要求10所述的非揮發(fā)性存儲器，其特征是，該字符線的材質(zhì)包括一金屬材質(zhì)或多晶硅。
14.如權(quán)利要求10所述的非揮發(fā)性存儲器，其特征是，該導(dǎo)電層的材質(zhì)包括多晶硅。
全文摘要
一種非揮發(fā)性存儲器及其制造方法，此方法首先在一基底上形成一長條狀的堆棧層，其中長條狀的堆棧層是由一柵介電層、一導(dǎo)電層以及一頂蓋層所構(gòu)成。接著在長條狀的堆棧層兩側(cè)的基底中形成一埋入式位線。之后圖案化長條狀的堆棧層，以形成數(shù)個(gè)塊狀堆棧層。然后在基底上形成一介電層，且介電層暴露出塊狀堆棧層的頂蓋層。繼之，移除部分塊狀堆棧層的頂蓋層，而使部分塊狀堆棧層的導(dǎo)電層暴露出來。然后在介電層上形成一字符線，以使相同一列的塊狀堆棧層串接起來。
文檔編號H01L21/8246GK1514486SQ02160088
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者張慶裕 申請人:旺宏電子股份有限公司