CN1287462C - 非挥发性只读存储器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种非挥发性只读存储器，其结构有一字线形成于一基底上，而字线包括一金属层与一多晶硅线，另外有一捕捉层位于字线与基底之间，以及有一形成于基底上的多晶硅保护线，且此多晶硅保护线电性连接至字线与位于基底的接地掺杂区，其中，多晶硅保护线的阻值高于字线。
Description
技术领域
本发明是有关于一种只读存储器及其制造方法，而且特别有关于一种非挥发性只读存储器及其制造方法。
背景技术
目前非挥发性只读存储器的作法是在基底上先形成一捕捉层(Trapping Layer)，捕捉层的材质是由氧化硅/氮化硅/氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，简称ONO)复合层所构成的堆栈式(Stacked)结构，以此种材质作为捕捉层的只读存储器称为氮化硅只读存储器(Nitride Read Only Memory，简称NROM)。然后，再于此氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层上形成多晶硅栅极，最后在氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层两侧的基底中形成源极区与漏极区。
在非挥发性氮化硅只读存储器(NROM)的制造过程中所使用的电浆会使得电荷沿着金属移动，发生所泛称的天线效应(AntennaEffect)，当瞬间的电荷不平衡，将使得电荷被打入氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层之中造成程序化的现象(Programming Effect)，进而导致启始电压(Threshold Voltage)过高的问题。一般启始电压的分布由0.3V～0.9V，其差异甚大。
公知解决天线效应所造成的程序化问题的方法，在基底中形成与字线电性连接的二极管。当瞬间的电荷达到一定值则通过电崩溃的方式将电荷释放。然而，当电压小于二极管的崩溃电压时，电荷仍可能陷入于氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层之中，而造成组件被程序化的问题。而且采用此种方式，会降低输入的电压，而影响写入的速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种非挥发性只读存储器及其制造方法，以防止电浆造成内存的损害。
本发明的再一目的是提供一种非挥发性只读存储器及其制造方法，可避免瞬间的电荷不平衡，使得电荷被打入氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层之中造成程序化的现象。
本发明的另一目的是提供一种非挥发性只读存储器及其制造方法，以避免启始电压过高。
本发明的又一目的是提供一种非挥发性只读存储器及其制造方法，可防止公知为了解决天线效应所造成的程序化问题，而导致的输入电压降低，进而影响写入速度的缺点。
根据上述与其它目的，本发明提出一种非挥发性只读存储器，其结构有一字线形成于一基底上，而字线包括一金属层与一多晶硅线，另外有一捕捉层位于字线与基底之间，以及有一形成于基底上的多晶硅保护线，且此多晶硅保护线电性连接至字线与位于基底的接地掺杂区，其中，多晶硅保护线的阻值高于字线。
本发明另外提出一种非挥发性只读存储器的制造方法，于一基底中形成一非挥发性只读存储单元，再于基底上形成一多晶硅保护线，此一多晶硅保护线与非挥发性只读存储单元的字线连接，且其阻值高于字线。然后，于基底中形成一接地掺杂区，再于基底上形成一接触窗，而此接触窗连接接地掺杂区与多晶硅保护线。接着，于基底上形成一金属互连线。当所有制作工艺结束后，施加一高电流，以烧断多晶硅保护线。
本发明另外提出一种非挥发性只读存储器的制造方法，提供一具有一隔离区域的基底，然后于基底上形成一层捕捉层。接着，于基底上依序形成一多晶硅层与一硅化金属层。随后图案化上述各层，以形成非挥发性只读存储器的字线(Word Line)与其下的多晶硅线，使部分多晶硅线的厚度降低，以于隔离区域上方形成一多晶硅保护线。之后，于基底上形成一介电层覆盖上述各组件。随后在介电层中分别形成一个连接至金属硅化层与一个连接至基底中的接地掺杂区域的接触窗。当所有制作工艺结束后，施加一高电流，以烧断多晶硅保护线。
本发明主要提供一种电性连接基底及字线的多晶硅保护线的制作方法，可将制作工艺中所产生的电荷导入基底中，避免对非挥发性只读存储器所使用的氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)捕捉层造成损伤或造成程序化的现象。在制造完成后可以利用高电流将此多晶硅保护线烧断，使内存组件可以正常运作。因此，瞬间不平衡的电荷可以由基底流走，以避免捕捉氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)层所造成的启始电压过高的问题。
由于多晶硅保护线的阻值高于字线，因此，当制作工艺结束之后(Fab-Out)，可以使用高电流将多晶硅保护线烧断。因此，本发明的组件在进行操作时，并不会降低输入的电压而使得写入的速度变慢。
附图说明
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明。
图1A至图1E是依照本发明的第一实施例一种非挥发性只读存储器的制造流程剖面图；
图2A与图2B显示本发明的第二实施例一种非挥发性只读存储器形成多晶硅硅化金属字线的制造流程上视图与剖面图；
图3A与图3B是依照本发明的第二实施例一种非挥发性只读存储器形成一多晶硅保护层的制造流程上视图与剖面图；
图4A与图4B是依照本发明的第二实施例一种非挥发性只读存储器互连线的制造流程上视图与剖面图。
标号说明：
100，200：基底 102：非挥发性只读存储单元
104，204：捕捉层 105a：多晶硅层
105b：金属层 106，208：字线
108，202：隔离区域 110，206a：多晶硅保护线
112，214：接地掺杂区 114，216：介电层
116，218a，218b：接触窗 118，220：金属互连线
120，212：部位 206：多晶硅线
210：光刻胶
具体实施方式
为了防止于制作非挥发性只读存储器(Nitride Read OnlyMemory，简称NROM)期间，因电浆所造成的天线效应(AntennaEffect)，因此本发明提供一种非挥发性只读存储器的制造方法。
图1A至图1E是依照本发明的第一实施例一种非挥发性只读存储器的制造流程剖面图。
请参照图1A，于一基底100中形成一非挥发性只读存储单元102，而非挥发性只读存储单元102包括一层捕捉层(TrappingLayer)104与其上的字线106，其中捕捉层104的材质例如是由氧化硅/氮化硅/氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，简称ONO)复合层所构成的堆栈式(Stacked)结构，以此种材质作为捕捉层104的只读存储器称为氮化硅只读存储器(Nitride Read Only Memory，简称NROM)，而字线106包括一多晶硅线105a与一金属层105b，而金属层105b的材质例如是硅化钨(WSix)。而于基底100上还包括一个用以区隔存储单元区与周边电路区的隔离区域108，譬如场氧化层。
接着，请参照图1B，于基底100上形成一多晶硅保护线110，此一多晶硅保护线110与非挥发性只读存储单元102的字线106连接，且其阻值高于字线106的阻值，也就是多晶硅保护线110的阻值高于字线106的多晶硅线105a的阻值。此外，多晶硅保护线110经过隔离区域108延伸至周边电路区。
然后，请参照图1C，于基底100的周边电路区中形成一接地掺杂区112，且至少部分多晶硅保护线110位于接地掺杂区112上。
接着，请参照图1D，于基底100上形成一层介电层114，再于介电层114中形成一接触窗116，而此接触窗116连接接地掺杂区112与多晶硅保护线110。
最后，请参照图1E，于基底100上形成一金属互连线118。待完成所有制作工艺后，施加一高电流，以烧断多晶硅保护线110，而从其烧断部位120隔离开存储单元区与周边电路区。因此，具有本发明的多晶硅保护线110的组件在操作时，并不会降低输入的电压而使得写入的速度变慢。
第二实施例
本发明的第二实施例提供另一种非挥发性只读存储器的制造方法，如图2A、图2B、图3A、图3B、图4A与图4B所示。
请参照图2A与图2B，提供具有如场氧化层的隔离区域202的基底200，然后于基底200上形成一层捕捉层204，其中捕捉层204的材质例如是由氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层所构成的堆栈式结构。接着，于基底200上依序形成一多晶硅层与一硅化金属层。随后图案化上述各层，以形成非挥发性只读存储器的字线(Word Line)208与其下的多晶硅线206，其中，位于隔离区域202上方的多晶硅线206与字线208的图案尺寸较其它部位小，而字线208的材质例如硅化钨(WSix)。
然后，请参照图3A与图3B，于基底200上形成一图案化光刻胶210，其中部分位于隔离区域202上方的字线208被暴露出来。接着，以光刻胶210为蚀刻罩幕，去除暴露出的字线208，并持续蚀刻其下的多晶硅线206，使隔离区域202上方的部分多晶硅线206的厚度降低，以于部位212形成一多晶硅保护线206a。
最后，请参照图4A与图4B，去除光刻胶210，再于基底200中形成一掺杂区域214。然后，于基底200上形成一介电层216覆盖上述各组件，并于介电层216中分别形成一个连接至字线208与一个连接至基底200中的掺杂区域214的接触窗218a与218b。之后，再进行后续互连线制作工艺，例如于介电层216上形成一连接接触窗218a的金属互连线220。当所有制作工艺结束后，施加一高电流，以烧断多晶硅保护线206a，而通常烧断部位多晶硅保护线206a最窄的部位212。
因此，本发明的特征包括：
1.本发明利用电性连接基底及字线的多晶硅保护线，在含有电浆的后续制作工艺中，虽属于高压的环境，但所产生的电荷量少，因此，瞬间不平衡的电荷可以经过此一多晶硅保护线流向基底，故能避免对非挥发性内存所使用的氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)复合层造成损伤或程序化，而导致启始电压(Threshold Voltage)过高的问题。
2.本发明通过多晶硅保护线以避免对非挥发性只读存储器的捕捉层造成损伤或造成程序化的现象。而且，在制造完成后可以利用高电流将此多晶硅保护线烧断，使内存组件可以正常运作。
3.本发明的多晶硅保护线的阻值因为高于字线，因此当制作工艺结束之后(Fab-Out)，可使用高电流将多晶硅保护线烧断。因此，具有本发明的多晶硅保护线的组件在操作时，并不会降低输入的电压而使得写入的速度变慢。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。
Claims (17)
1、一种非挥发性只读存储器，其结构包括：
一字线形成于一基底上，该字线包括一金属层与一多晶硅线；
一捕捉层位于该字线与该基底之间；
一多晶硅保护线形成于该基底上，且电性连接该字线以及位于该基底的一接地掺杂区，
其中，该多晶硅保护线的阻值高于该字线。
2、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该多晶硅保护线的阻值高于该字线的多晶硅线的阻值。
3、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该多晶硅保护线通过一接触窗与该接地掺杂区连接。
4、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该捕捉层包括氧化硅/氮化硅/氧化硅复合层。
5、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该金属层的材质包括硅化钨。
6、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该多晶硅保护线位于该基底的一隔离区域上。
7、如权利要求6所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中该隔离区域包括场氧化层。
8、如权利要求1所述的非挥发性只读存储器，其特征在于：其中至少部分该多晶硅保护线位于该接地掺杂区上。
9、一种非挥发性只读存储器的制造方法，包括：
于一基底中形成一非挥发性只读存储单元；
于该基底上形成一多晶硅保护线，该多晶硅保护线与该非挥发性只读存储器的一字线连接，且其阻值高于该字线；
于该基底中形成一接地掺杂区；
于该基底上形成一接触窗，该接触窗连接该接地掺杂区与该多晶硅保护线；以及
施加一高电流，以烧断该多晶硅保护线。
10、如权利要求9所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中该多晶硅保护线位于该基底的一隔离区域上。
11、如权利要求9所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中至少部分该多晶硅保护线形成于该接地掺杂区上。
12、一种非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：该方法包括：
提供一基底，该基底具有一隔离区域；
在该基底上形成一捕捉层；
在该基底上形成一多晶硅层；
在该多晶硅层上形成一硅化金属层；
图案化该捕捉层、该多晶硅层与该硅化金属层，以形成一字线与一多晶硅线，其中位于该隔离区域上方的该多晶硅线与该字线的图案尺寸较其它部位小；
去除该隔离区域上方的该字线以及部分该多晶硅线，以形成一多晶硅保护线，其中该多晶硅保护线的厚度较该多晶硅线的厚度薄；
在该基底中形成一接地掺杂区域；
在该基底上形成一第一接触窗，该第一接触窗连接该接地掺杂区域与该多晶硅保护线；
在该基底上形成一第二接触窗，该第二接触窗连接该字线；以及
施加一高电流，以烧断该多晶硅保护线。
13、如权利要求12所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中该捕捉层包括氧化硅/氮化硅/氧化硅复合层。
14、如权利要求12所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于；其中该硅化金属层的材质包括硅化钨。
15、如权利要求12所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中去除该隔离区域上方的该字线以及部分该多晶硅线的该步骤，包括：
于该基底上形成一图案化光阻层，使位于该隔离区域上方的部分该字线暴露出来；
以该图案化光阻层作为蚀刻罩幕，蚀刻去除暴露出的该字线；
持续蚀刻位于该字线下的该多晶硅线，使该隔离区域上方的部分该多晶硅线的厚度降低；
去除该图案化光阻层。
16、如权利要求12所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中该隔离区域包括场氧化层。
17、如权利要求12所述的非挥发性只读存储器的制造方法，其特征在于：其中至少部分该多晶硅保护线形成于该掺杂区域上。
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