專利名稱：制造快速電子可擦可編程只讀存儲(chǔ)器的源/漏結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及在CMOS快速EEP-ROM中生產(chǎn)源/漏(“S/D”)結(jié)構(gòu)的一種方法。
通常電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器器件(“EEPROMS”)是眾所周知的。隨著對(duì)高密度EEPROM器件需求的日益增加，新的制造工藝與制造技術(shù)發(fā)展的同時(shí)被用于制造這些器件。但是，這些制造變化，又帶來(lái)新問(wèn)題。
一個(gè)用來(lái)容納更高密度器件的新的制造技術(shù)是減小離子注入能量。由于更微小的器件尺寸要求注入能減小從而允許增加EEP-ROM器件密度和減小器件區(qū)域之間絕緣和導(dǎo)電材料的厚度，在高密度器件使用高注入能時(shí)，就可能破壞這種薄的隔離區(qū)，從而導(dǎo)致器件的質(zhì)量下降或失效。另外，一種用來(lái)制造高密度的EEPROM器件的新的制造技術(shù)是自校準(zhǔn)硅化物(self-aligned silicide(Sali-cide))技術(shù)。自校準(zhǔn)硅化物技術(shù)用來(lái)制造高密度EEPROM器件以防止源/漏和柵區(qū)的接觸電阻和表面電阻波增大的問(wèn)題的發(fā)生、接觸電阻和表面電阻是隨著半導(dǎo)體器件的接觸尺寸的減小(例如，在高密度情況下)而增加。有關(guān)自校準(zhǔn)硅化物技術(shù)的進(jìn)一步信息，可查閱題為“為形成半導(dǎo)體器件的自校準(zhǔn)硅化物過(guò)程以及因而形成器件”的美國(guó)專利號(hào)5,001,082和題為“為形成摻雜硅結(jié)的低表面電阻的自校準(zhǔn)硅化物過(guò)程(工藝)的美國(guó)專利號(hào)4,663,191，這兩個(gè)專利在此要結(jié)合起來(lái)用作參考。
在制造高密度EEPROM器件中的離子注入能的減小和自校準(zhǔn)硅化物的利用在被嵌入的CMOS技術(shù)EEPROM器件的源/漏結(jié)中產(chǎn)生泄漏問(wèn)題。因此，所需要的是一種用于在制造EEPROM器件中能克服源/漏結(jié)的泄漏問(wèn)題的使用自校準(zhǔn)硅化物之類技術(shù)的方法。但是，這一方法必須不會(huì)導(dǎo)致諸如降低EEPROM的特性和過(guò)高的制造成本等任何不希望的副作用。
為達(dá)到上述要求和根據(jù)本發(fā)明之目的，如在此具體說(shuō)明那樣，發(fā)明了本發(fā)明的這一方法。本發(fā)明的這種方法克服了在自校準(zhǔn)硅化的(或類似加工的)EEPROM器件中的源/漏極泄漏問(wèn)題。本發(fā)明包括一個(gè)執(zhí)行漏洗(drainwash)注入的步驟，以便將一個(gè)PN結(jié)的已暴露的部分定位在一個(gè)鄰近區(qū)的氧化物的下面，這樣便于消除此暴露部分。實(shí)行漏洗這一步驟最好是在該區(qū)的氧化物被腐蝕之后進(jìn)行。實(shí)行漏洗這一步驟最好在進(jìn)行自校準(zhǔn)硅化物等工藝之前完成。
如


，本發(fā)明的上述特性及優(yōu)點(diǎn)在對(duì)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例更具體說(shuō)明之后將更加明顯，此外圖1是一個(gè)用于EEPROM器件的典型的浮動(dòng)?xùn)沤Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2A是一個(gè)EEPROM器件的源/漏結(jié)構(gòu)的離子注入步驟的示意圖；圖2B是一個(gè)已注入的EEPROM器件的源/漏結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2C是一個(gè)EEPROM器件的源/漏結(jié)構(gòu)的隔離層腐蝕步驟示意圖；
圖2D是一個(gè)在EEPROM器件的源/漏結(jié)構(gòu)的隔離層腐蝕步驟之后的被腐蝕的場(chǎng)氧化物的示意圖；圖2E是一個(gè)被腐蝕的EEPROM器件已自校準(zhǔn)硅化了的源/漏結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的EEPROM器件的被腐蝕的源/漏結(jié)構(gòu)的漏洗步驟示意圖；圖3B是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的EEPROM器件的已進(jìn)行漏洗的源/漏結(jié)構(gòu)示意圖；圖3C是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的EEPROM器件的已自校準(zhǔn)硅化過(guò)的、已漏洗并腐蝕的源/漏結(jié)構(gòu)示意圖。
現(xiàn)在一種本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例將參考這些示意圖進(jìn)行說(shuō)明，圖中，相同的參考號(hào)碼表示相同的或基本類似的元件。在這些圖形中，每一個(gè)參考號(hào)碼中最左端的數(shù)字與首次使用該參考號(hào)碼的圖相對(duì)應(yīng)。當(dāng)對(duì)具體步驟、配置和布局進(jìn)行討論時(shí)，就可理解，這種做法只是以說(shuō)明為目的。本領(lǐng)域有關(guān)技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的原則和范圍的情況下，其他步驟、配置和布局也可使用。
研究本發(fā)明的這種方法是為了克服在電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(“EEPROM”)器件中的源/漏結(jié)構(gòu)的泄漏問(wèn)題。改變EEPROM制造工藝以適應(yīng)增大的器件密度(例如，在使用自校準(zhǔn)硅化(Sali-cide”)技術(shù)的同時(shí)減小離子注入能量)，器件密度的增大在與EEP-ROM器件的擦除電極相連接的結(jié)的周圍就會(huì)產(chǎn)生電子泄漏。因此，為提供清除該器件所必須的電壓變得困難起來(lái)。
圖1是敘述分離柵的EEPROM的典型柵結(jié)構(gòu)。雖然面的討論涉及這種具體結(jié)構(gòu)，但熟悉該半導(dǎo)體技術(shù)的人會(huì)認(rèn)識(shí)到，這種討論涉及的也適用于使用其他柵結(jié)構(gòu)(例如疊層?xùn)臙EPROM器件)的EEPROM器件。該分離柵結(jié)構(gòu)包括一個(gè)存貯器柵極102和一個(gè)浮動(dòng)?xùn)艠O104。溝道氧化物材料108設(shè)在浮動(dòng)?xùn)?04和一個(gè)源(或漏)區(qū)域106之間。源(或漏)區(qū)106被置于一個(gè)硅基片107中。就圖1所述的這些區(qū)域的代表性尺寸來(lái)說(shuō)，這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)尺寸都取決于整個(gè)EEPROM器件尺寸。包括圖1所示的結(jié)構(gòu)元件的材料對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的熟練技術(shù)人員應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的。
在源(或漏)極106的離子注入期間，注入束110如圖1所示必須引向該源(或漏)極區(qū)域106。由于該分離柵結(jié)構(gòu)尺寸的緣故，有些注入離子可以穿過(guò)浮動(dòng)?xùn)?04和源(或漏)區(qū)106之間的薄溝道氧化物層108。這是因?yàn)樵撓喈?dāng)薄的浮動(dòng)?xùn)?04不能阻止產(chǎn)生足夠高的電子注能量的離子劑量(dose)的穿透。因此，當(dāng)該注入能量增加時(shí)，穿過(guò)該場(chǎng)柵104并因此穿過(guò)薄溝道氧化物層108的離子數(shù)量將增加。這種離子電流可以破壞該溝道氧化物108。
為防止損壞薄的溝道氧化物層108可采取的一個(gè)步驟就是減小離子注入能。通過(guò)減小離子注入能，就可以消除流經(jīng)該薄溝道氧化物薄層108并最終破壞此隧道氧化物薄層的電流。離子注入能的減小也可有助于避免破壞配置在存儲(chǔ)器柵極102和浮動(dòng)?xùn)艠O104之間以及/或在存儲(chǔ)器柵極102和浮動(dòng)?xùn)艠O104周圍其他相當(dāng)薄的氧化物和/或氮化物(未具體示出)層。但是，隨著離子注入能的減小，在存儲(chǔ)器柵極102和浮動(dòng)?xùn)艠O104下面所形成的源(或漏)區(qū)106的深度也將減小。減小這個(gè)(源/或漏)106區(qū)域深度可能會(huì)使其本身在進(jìn)一步制造生產(chǎn)期間產(chǎn)生問(wèn)題。本發(fā)明的這一方法就是旨在解決這些有關(guān)問(wèn)題。
如以上所討論的，通過(guò)減小離子注入能來(lái)避免破壞氧化物108，所注入的基片區(qū)(例如，源/漏106)的深度(或厚度)被減小。當(dāng)自校準(zhǔn)硅化技術(shù)等以后用來(lái)在所注入的基片區(qū)(例如，在以后生產(chǎn)工藝過(guò)程中)上面形成一個(gè)金屬化層時(shí)這種深度的減小將變得特別困難。
表1敘述一般用來(lái)制造EEPROM的源/漏(“S/D”)區(qū)的主要工藝步驟。
表1步驟1 存儲(chǔ)柵圖案形成步驟2 輕微摻雜的漏(極)注入(無(wú)掩模)步驟3 源/漏注入(砷)步驟4 隔離層構(gòu)成步驟5 自校準(zhǔn)硅化物等的構(gòu)成參照表1和圖2，就能理解EEPROM源/漏的構(gòu)成。表1(圖2中未示出)中的步驟2和4是在EEPROM器件中的存儲(chǔ)器之外用來(lái)制造CMOS晶體管的常規(guī)工藝之一部分。表1的步驟3中的砷的S/D注入已在圖2A中敘述。如圖2A和2B所示，S/D(源/漏)注入是通過(guò)使用一種砷劑量(arsenic dose)206進(jìn)行摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如，一種p型導(dǎo)電率基片202上(以下稱“p型”)形成一種n型導(dǎo)電率區(qū)域208(以下稱“n型”)。n型區(qū)208的深度與該離子注入束(離子注)能量成比例，并且靠近場(chǎng)氧化物204(靠近“鳥(niǎo)喙”區(qū)205)就逐漸減小，一個(gè)用來(lái)在典型的EEPROM器件中形成n型區(qū)208的常用的注入劑量大約為3×1015原子/cm2，能量大約為120×103電子伏特(120keV)的能量。但是，如以上所討論的，隨著器件尺寸的減小，砷劑量注入能也必須減小以避免溝道氧化物被破壞(見(jiàn)圖1)。一個(gè)用來(lái)在高密度EEPROM中形成n型區(qū)208的典型的被減小的注入劑量約為3×1015原子/厘米2，并具有約60×103電子伏特(60keV)的能量。通過(guò)將注入能從約為120keV減小到約為60keV，就會(huì)避免對(duì)該溝道氧化物的破壞。但是，n型區(qū)208的深度同樣也會(huì)減小。
接下來(lái)，圖2C和2D是描述在隔離層腐蝕后顯示場(chǎng)氧化物的表1中第4步驟的結(jié)果。隔離層是在第2步驟所列舉的輕微摻雜的漏(“LDD”)結(jié)構(gòu)的部分，此步驟用來(lái)在存貯器以外制造常規(guī)CMOS晶體管。在隔離層腐蝕過(guò)程中的過(guò)量腐蝕步驟期間，將出現(xiàn)場(chǎng)氧化物減少。如圖2C所示，此腐蝕步驟將減小場(chǎng)氧化物204的高度(從厚度210到厚度212)。參照?qǐng)D2D，該腐蝕步驟的作用在鳥(niǎo)喙區(qū)205特別明顯。因?yàn)橛捎跍p小了離子注入能，該n型區(qū)208的深度被減小，在隔離層腐蝕之后，在鳥(niǎo)喙區(qū)205中的pn結(jié)(202/208)的一部分214可能被曝露。
因此，當(dāng)對(duì)該器件執(zhí)行表1的第5步驟(自校準(zhǔn)硅化等)時(shí)，一個(gè)短路(區(qū)域)218可能與PN結(jié)(202/208)并行產(chǎn)生。這可以參照?qǐng)D2E就明白。在圖2E中，自校準(zhǔn)硅化工藝過(guò)程等在靠近場(chǎng)氧化物204附近的pn結(jié)(202/208)上面產(chǎn)生一個(gè)金屬層216的結(jié)構(gòu)(例如，鈦硅化物“TiSi2”)。因此，pn結(jié)(202/208)被暴露部分214將被一個(gè)導(dǎo)電金屬層所覆蓋。這就產(chǎn)生與pn結(jié)(202/208)并行流過(guò)的電流的路徑從而短路了該pn結(jié)。
為改善這一短路狀況，才研制出本發(fā)明的方法。本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例是通過(guò)表2所述的工藝步驟來(lái)概述的。
表2步驟1 存儲(chǔ)柵圖案形成步驟2 LDD注入(無(wú)掩模)步驟3 源/漏注入(砷)步驟4 隔離層構(gòu)成步驟5 漏洗注入步驟6 自校準(zhǔn)硅化物之類等構(gòu)成在一實(shí)施例中，本發(fā)明的工藝步驟1～4與表1的步驟1～4所表示的(以及如圖2A～2D所述)常規(guī)生產(chǎn)工藝的步驟相同。本工藝的變化發(fā)生在“新”的步驟5，在這一步驟，在自校準(zhǔn)硅化等之前進(jìn)行一種漏洗注入步驟。此漏洗注入本質(zhì)上是在鄰近的場(chǎng)氧化物204被腐蝕之后對(duì)PN結(jié)(202/208)的n型區(qū)實(shí)行再摻雜。重要的是要注意，該漏洗注入在制造工藝中不需要附加的步驟。更確切地說(shuō)，該漏洗注入可以通過(guò)在制造該器件的后續(xù)工藝中，在隔離層形成后(如，步驟4)，在任何適當(dāng)?shù)膿诫s步驟期間使n型區(qū)208暴露來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為簡(jiǎn)化本發(fā)明的整個(gè)討論，將討論或示出加工半導(dǎo)體器件時(shí)無(wú)掩模的工藝。
一種進(jìn)行漏洗注入的優(yōu)先方法可以參照表2和圖3來(lái)說(shuō)明。參照?qǐng)D3A和3B，該漏極注入步驟是通過(guò)在場(chǎng)氧化物204被腐蝕之后實(shí)行一種砷(離子)注入的方法來(lái)完成的。雖然，砷用于這一優(yōu)先實(shí)施例，但對(duì)于精通該半導(dǎo)體技術(shù)的人將懂得任何適當(dāng)?shù)膎型注入劑量(摻雜物)都可以替代。這個(gè)漏洗注入步驟進(jìn)一步加深pn結(jié)(202/208)的n型區(qū)208的深度，這樣使得該pn結(jié)(202/208)被暴露部分214被推進(jìn)到在鄰近場(chǎng)氧化物204下面的一個(gè)區(qū)域304。這個(gè)漏洗注入步驟的劑量比率可以在大約1×1014原子/厘米2和1×1015原子/厘米2之間。有關(guān)的劑量(摻雜質(zhì))能量可能在大約20×103電子—伏特和120×103電子—伏特之間。對(duì)于該漏洗注入步驟的一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選摻雜劑量率和能量大約為3×1015原子/厘米3能量大約為80×103電子—伏特(80keV)。
參照表2的步驟6和圖3C，當(dāng)在pn結(jié)(202/208)的上面形成自校準(zhǔn)硅化物(例如TiSi2)時(shí)就不再有與該結(jié)平行的電流路徑。這是因?yàn)樽孕?zhǔn)硅化物216在區(qū)域308中的場(chǎng)氧化物204處終止并且雜質(zhì)不會(huì)擴(kuò)展到pn結(jié)(202/208)位于鄰近氧化物204下面的位置310中。因此，通過(guò)在腐蝕場(chǎng)氧化物204之后，并在自校準(zhǔn)硅化等工藝之前加深n型區(qū)208來(lái)消除該pn結(jié)的并行短路狀況。
雖然參照本發(fā)明的一種優(yōu)先實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地表示和說(shuō)明，對(duì)于精通此技術(shù)的人會(huì)懂得在不脫離本發(fā)明的精神和范圍，可以在形式和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明作各種改變。
權(quán)利要求
1.一種避免具有pn結(jié)的基底表面的pn結(jié)電短路的方法，其中pn結(jié)的一部分通過(guò)腐蝕位于靠近該pn結(jié)的場(chǎng)氧化物而被暴露，該方法包括進(jìn)行一種漏洗注入步驟，以便使該pn結(jié)的暴露部分定位在該場(chǎng)氧化物下面以消除此暴露部分。
2.一種制造半導(dǎo)體的器件中的源/漏結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟(1)提供一種基片；(2)在所述的基片上形成一種pn結(jié)；(3)在所述的部分pn結(jié)上面形成一種場(chǎng)氧化物；(4)腐蝕所述場(chǎng)氧化物，其中所述腐蝕步驟使鄰近于該基片表面的部分pn結(jié)被暴露；(5)實(shí)行一種漏洗注入使得所述pn結(jié)的暴露部在所述的場(chǎng)氧化物下面以消除所述的pn結(jié)的所述表面暴露；以及(6)在鄰近所述場(chǎng)氧化物層的部分基片上形成一個(gè)導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求2的所述方法，其中步驟5是在所述步驟4之后進(jìn)行。
4.一個(gè)制造電可擦可編程只讀存貯器中的源/漏結(jié)構(gòu)的方法包括進(jìn)行漏洗注入的步驟以將pn結(jié)的暴露部分定位于一個(gè)鄰近的場(chǎng)氧化物下面以便消除該暴露部分。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中進(jìn)行漏洗注入的步驟還包括在鄰近的氧化物隔離層被形成并腐蝕之后進(jìn)行漏洗注入的步驟。
6.如權(quán)利要求4的方法，其中進(jìn)行漏洗注入的步驟還包括在所述的源/漏結(jié)構(gòu)被自校準(zhǔn)硅化之前進(jìn)行漏洗注入步驟。
7.如權(quán)利要求4方法，其中進(jìn)行漏洗注入步驟的摻雜劑量率大約在1×1014原子/厘米2和1×1016原子/厘米2之間。
8.如權(quán)利要求4方法，其中進(jìn)行漏洗注入步驟的雜質(zhì)劑量的能量大約為20×103電子—伏特和120×103電子—伏特之間。
9.如權(quán)利要求4方法，其中進(jìn)行漏洗注入步驟的摻雜劑量大約為3×1015原子/厘米2能量約為80×103電子—伏特(80keV)。
全文摘要
一種方法被提供用來(lái)避免鄰近于基片表面的pn結(jié)短路(漏電)。該方法包括實(shí)行漏洗注入。該漏洗注入用來(lái)驅(qū)動(dòng)(激勵(lì))有鄰近場(chǎng)氧化物下面的pn結(jié)。該漏洗注入是在自校準(zhǔn)硅化等步驟之前進(jìn)行的。
文檔編號(hào)H01L29/792GK1131818SQ95120269
公開(kāi)日1996年9月25日 申請(qǐng)日期1995年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月28日
發(fā)明者理查德·威廉姆·格雷戈?duì)?申請(qǐng)人:美國(guó)電報(bào)電話公司