專利名稱：氮化物只讀存儲器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種氮化物只讀存儲器的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件的制造工藝的精度也在不斷提高?，F(xiàn)在 半導(dǎo)體集成電路的精密度已達(dá)到深亞微米尺寸，這使得半導(dǎo)體器件的集成度和制造工藝的 復(fù)雜程度也較過去大大增加。圖1所示為一種氮化硅只讀存儲器(NROM nitride read only memory)的部分平 面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該NROM包括多個存儲單元區(qū)(cell area)100。每個存儲單元 區(qū)100中，由相互正交的字線WL (Word Line) 110和位線BL(BitLine) 120構(gòu)成存儲單元陣 列。相鄰的存儲單元區(qū)100之間通過淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI) 130進(jìn)行隔離。通常，位線BL 120是通過離子注入工藝而埋設(shè)于半導(dǎo)體襯底之中的；字線WL 110則是通過柵極工藝而形 成的柵極陣列；STI 130通過開槽、填充、研磨等工藝步驟而形成，其中所采用的填充物是 絕緣材料，可以是氧化物，例如氧化硅。請結(jié)合參見圖2A至圖2E，其所示為現(xiàn)有技術(shù)中制造氮化硅只讀存儲器的方法各 步驟的截面結(jié)構(gòu)示意圖，包括以下步驟首先，如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底10，其包括存儲單元區(qū)100和用于隔離相鄰存 儲單元區(qū)100的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)130，并在半導(dǎo)體襯底10上形成0N0 (氧化硅-氮化硅-氧 化硅)層140。接著，如圖2B所示，在儲存單元區(qū)100進(jìn)行離子注入，一般注入硼離子，形成阱區(qū) 160，而后在半導(dǎo)體襯底10中通過離子注入形成多個雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，并對雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行增 速氧化，從而形成多條位線BL 120 ；當(dāng)然在進(jìn)行離子注入前要利用掩膜定義離子注入?yún)^(qū)， 增速氧化可以利用一定溫度與時間的熱處理來實現(xiàn)，這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技 術(shù)，在此不再贅述。完成了位線BL120的制作，便可以進(jìn)一步進(jìn)行柵極結(jié)構(gòu)即字線WL 110 的制作，具體形成過程如下如圖2C，在0N0 (氧化硅-氮化硅-氧化硅)層140上通過氧化硅、氮化硅刻蝕，去 除STI 130表面的0N0層，而保留存儲單元區(qū)100的0N0層140作為存儲單元區(qū)100的柵 極介質(zhì)層，并在0N0層140上形成多晶硅層，再利用掩膜進(jìn)行刻蝕，于存儲單元區(qū)100上形 成柵極陣列110。由于隨著工藝精度的提高，NROM集成度不斷提升，線寬不斷縮小，使得阱區(qū)160中 的摻雜離子量也隨之降低，特別在氮化硅只讀存儲器中，與STI 130相鄰的阱區(qū)160中摻雜 的硼離子容易溶在STI 130的填充物一氧化物中，并被氧化物吸收，這就會降低存儲單元 區(qū)100的阱區(qū)160中摻雜硼離子的濃度，容易使存儲單元區(qū)100中的存儲單元(晶體管) 發(fā)生源極和漏極的穿通(pimchthrough)問題。為了防止存儲單元區(qū)100中的晶體管發(fā)生源極和漏極的穿通(pimchthrough)問 題，如圖2D，現(xiàn)有技術(shù)中在存儲單元區(qū)100表面形成掩膜170作為阻擋層，覆蓋在存儲單元區(qū)100的柵極陣列110上，露出存儲單元區(qū)100臨近于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI 130的邊緣部 分，并對其進(jìn)行防穿透注入(APTimplantation, Anti-Punch Through implantation),對與 STI 130相鄰的阱區(qū)部分注入硼離子，以增加硼離子的濃度。接著，如圖2E所示，去除掩膜170，對存儲單元區(qū)100進(jìn)行化學(xué)氣相沉積和蝕刻形 成柵極側(cè)墻190，用于隔離相鄰的晶體管柵極。由上可知，現(xiàn)有技術(shù)在補(bǔ)充阱中的摻雜離子硼離子時，需要增加一層掩膜來定義 離子注入的區(qū)域，由于掩模操作工藝復(fù)雜且掩膜的制造費(fèi)用非常高昂，同時會帶來與前層 對不準(zhǔn)而出現(xiàn)注入不對稱的問題，因此，這就大大提高了制造成本和時間，降低生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，在補(bǔ)充摻雜離子注入增強(qiáng)氮化物只讀存儲器邊緣存 儲單元晶體管防穿通性能時，容易出現(xiàn)離子注入不對稱，操作工藝復(fù)雜，成本高昂，效率低 下等技術(shù)問題。有鑒于此，本發(fā)明提供一種氮化物只讀存儲器的制造方法，包括提供一形成有隔離結(jié)構(gòu)的襯底，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離相鄰的存儲單元區(qū)；在所述襯底上沉積介電層；通過離子注入在襯底表面下方對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成阱區(qū)，并在所述阱區(qū) 中形成位線；在所述介電層上沉積多晶硅層，通過刻蝕多晶硅層和介電層，在襯底表面對應(yīng)于 存儲單元區(qū)的區(qū)域形成柵極陣列；在所述柵極陣列的各柵極的側(cè)壁上形成側(cè)墻，相鄰柵極的側(cè)墻相互連接；以傾斜角度對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū)部分進(jìn)行離子注入。進(jìn)一步的，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述阱區(qū)的注入離子為硼離子。進(jìn)一步的，所述介電層包括依次疊設(shè)的氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層。進(jìn)一步的，所述側(cè)墻為三層疊加結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，包括依次疊設(shè)的氧化硅層、氮化硅層 和氧化硅層。進(jìn)一步的，所述對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū)部分進(jìn)行離子注入的方向與垂直方 向夾角為20度至30度，注入能量為20keV至25keV。進(jìn)一步的，所述柵極的寬度為50至lOOnm。進(jìn)一步的，所述側(cè)墻的寬度為80至150nm。本發(fā)明提供的氮化物只讀存儲器的制造方法，通過將增強(qiáng)防穿通的摻雜離子注入 步驟調(diào)整到側(cè)墻形成之后，由于存儲區(qū)域的中間部分都被側(cè)墻介質(zhì)(氧化硅/氮化硅/氧 化硅)填滿，可以擋住注入的摻雜離子，而不需要另外做一道掩膜層，由此能夠減少一層掩 膜的使用，大大降低費(fèi)用和時間，同時可以避免掩膜對不準(zhǔn)的問題。此外，對于摻雜離子注 入的能量和角度，只需在原有注入條件的基礎(chǔ)上稍作調(diào)整即可，其可操作性強(qiáng)，實施方便。 因此，本發(fā)明提供的制造方法在起到晶體管防穿通作用的同時，能夠增強(qiáng)注入穩(wěn)定性，簡化 工藝流程，節(jié)約制造成本，提高生產(chǎn)效率。


圖1所示為一種氮化硅只讀存儲器的部分平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A至圖2E所示為現(xiàn)有技術(shù)中制造氮化硅只讀存儲器的方法各步驟的截面結(jié)構(gòu) 示意圖；圖3所示為本發(fā)明一實施例提供的氮化硅只讀存儲器的制造方法流程圖；圖4A至圖4E所示為本發(fā)明一實施例制造氮化硅只讀存儲器的方法各步驟的截面 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，給出較佳實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn) 一步說明。請參見圖3，其所示為本發(fā)明一實施例提供的氮化硅只讀存儲器的制造方法流程 圖。該制造方法包括以下步驟S310:提供一形成有隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離相鄰的存儲 單元區(qū)；S320 在所述襯底上沉積介電層；S330 通過離子注入在所述襯底表面下方對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成阱區(qū)，并 在所述阱區(qū)中形成位線；S340 在所述介電層上沉積多晶硅層，通過刻蝕多晶硅層和介電層，在襯底表面對 應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成柵極陣列；S350:在所述柵極陣列的各柵極的側(cè)壁上形成側(cè)墻，且相鄰柵極的側(cè)墻相互連 接；S360 以傾斜角度對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū)部分進(jìn)行離子注入。為了更加清楚的闡釋本發(fā)明，請結(jié)合圖4A至圖4E。首先，如圖4A所示，提供半導(dǎo)體襯底20，其包括存儲單元區(qū)200和用于隔離相鄰存 儲單元區(qū)200的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI 230，接著在半導(dǎo)體襯底20上形成介電層，于本實施例 中，所述介電層為ONO (氧化硅-氮化硅-氧化硅)層240。接著，如圖4B所示，在儲存單元區(qū)200進(jìn)行離子注入，一般注入硼離子，形成阱區(qū) 260，而后在半導(dǎo)體襯底20的阱區(qū)260中通過離子注入形成多個雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)，并對雜質(zhì)擴(kuò)散 區(qū)進(jìn)行增速氧化，從而形成多條位線BL 220 ；當(dāng)然在進(jìn)行離子注入前要利用掩膜定義離子 注入?yún)^(qū)，增速氧化可以利用一定溫度與時間的熱處理來實現(xiàn)，這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員所 熟知的技術(shù)，在此不再贅述。完成了位線BL 220的制作，便可以進(jìn)一步進(jìn)行柵極結(jié)構(gòu)即字 線WL 210的制作，具體形成過程如下如圖4C，在ONO (氧化硅-氮化硅-氧化硅)層240上通過氧化硅、氮化硅刻蝕， 去除STI 230上方的ONO層，而保留存儲單元區(qū)200的ONO層240為存儲單元區(qū)200的柵 極介質(zhì)層，并在ONO層240上形成多晶硅層，并通過刻蝕于存儲單元區(qū)200上形成柵極陣列 210。在本實施例中，柵極陣列210的柵極的寬度為50至lOOnm。
接著，如圖4D所示，對存儲單元區(qū)200進(jìn)行化學(xué)氣相沉積和刻蝕形成柵極側(cè)墻 290，用于隔離相鄰的晶體管柵極。在本實施例中，所述側(cè)墻290為三層疊加結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，包 括依次疊設(shè)的氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層，側(cè)墻290寬度為80至150nm。接著，如圖4E，為了防止儲單元區(qū)200中的晶體管發(fā)生源極和漏極的穿通(punch through)現(xiàn)象，以側(cè)墻290作為阻擋層，用于遮蔽存儲單元區(qū)200上的柵極陣列210， 并以傾斜的角度向相鄰于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI 230的阱區(qū)部分進(jìn)行防穿透注入(APT implantation, Anti-Punch Through implantation)，對講區(qū) 260 注入碩j]離子。在本實施例中，為了保證注入的準(zhǔn)確性，所述摻雜離子傾斜注入的方向與垂直方 向夾角20度至30度，注入能量為20keV至25keV，分別從兩個方向?qū)ΨQ注入，可以同時達(dá)到 精確要求和數(shù)量要求，而不再需要掩膜來定義離子注入的區(qū)域。綜上所述，本發(fā)明實施例提供的制造方法通過將增強(qiáng)防穿通的摻雜離子注入步驟 調(diào)整到側(cè)墻形成之后，由于存儲單元區(qū)的中間部分都被側(cè)墻介質(zhì)(氧化硅/氮化硅/氧化 硅)填滿，可以擋住注入的摻雜離子，而不需要另外做一道掩膜層，可以減少一層掩膜的使 用，大大降低費(fèi)用和時間，同時可以避免掩膜對不準(zhǔn)的問題。此外，新的注入條件只需改變 摻雜離子注入的能量和角度，即可彌補(bǔ)阱中摻雜離子的濃度。因此，本發(fā)明提供的制造方 法在增強(qiáng)晶體管防穿通性能的前提下，增加了注入穩(wěn)定性，簡化了工藝流程，節(jié)約了制造成 本，提高了生產(chǎn)效率。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù) 領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此 本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種氮化物只讀存儲器的制造方法，包括提供一形成有隔離結(jié)構(gòu)的襯底，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離相鄰的存儲單元區(qū)；在所述襯底上沉積介電層；通過離子注入在襯底表面下方對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成阱區(qū)，并在所述阱區(qū)中形成位線；在所述介電層上沉積多晶硅層，通過刻蝕多晶硅層和介電層，在襯底表面對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成柵極陣列；在所述柵極陣列的各柵極的側(cè)壁上形成側(cè)墻，相鄰柵極的側(cè)墻相互連接；以傾斜角度對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū)部分進(jìn)行離子注入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述阱區(qū)的注入離子為硼離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述介電層包括依次疊設(shè)的氧化硅 層、氮化硅層和氧化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述側(cè)墻為三層疊加結(jié)構(gòu)的側(cè)墻，包 括依次疊設(shè)的氧化硅層、氮化硅層和氧化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū) 部分進(jìn)行離子注入的方向與垂直方向夾角為20度至30度，注入能量為20keV至25keV。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述柵極的寬度為50至lOOnm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述側(cè)墻的寬度為80至150nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化物只讀存儲器的制造方法，包括提供一形成有隔離結(jié)構(gòu)的襯底，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離相鄰的存儲單元區(qū)；在所述襯底上沉積介電層；通過離子注入在襯底表面下方對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成阱區(qū)，并在所述阱區(qū)中形成位線；在所述介電層上沉積多晶硅層，通過刻蝕多晶硅層和介電層，在襯底表面對應(yīng)于存儲單元區(qū)的區(qū)域形成柵極陣列；在所述柵極陣列的各柵極的側(cè)壁上形成側(cè)墻，相鄰柵極的側(cè)墻相互連接；以傾斜角度對相鄰于所述隔離結(jié)構(gòu)的阱區(qū)部分進(jìn)行離子注入。該制造方法通過自對準(zhǔn)的防穿透注入，能夠節(jié)省掩膜過程，降低費(fèi)用，而且可以避免由于掩膜而帶來的與前層掩膜對不準(zhǔn)的問題，防止出現(xiàn)注入不對稱的現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/265GK101930948SQ20091005352
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者李志國, 王培仁, 蒙飛, 衣冠君, 閆鋒 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司