TW466757B - Nonvolatile memory device and method for fabricating the same - Google Patents

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A7 B7 466757 7080pif.doc/008 i、發明說明（(） 本發明是有關於一種半導體記憶元件’且特別是有關 於一種非揮發性記憶體元件及其製造方法，可以縮小晶片 的尺寸並簡化形成共同源極線的製程。 通常，半導體記憶元件會被區分爲兩個主要的種類， 換句話說揮發性記憶體元件可以抹除掉已儲存的資料，再 重新儲存新的資料，而非揮發性記憶體元件則會永久的保 留儲存的資料。 揮發性記憶體元件包括一種RAM(隨機存取記憶體）， 可以讀寫資料，而非揮發性記憶體元件包括一種ROM(唯 讀記憶體）、EPROM(可抹除可程式唯讀記憶體）、以及 RRPROM(電性可抹除可程式唯讀記憶體）。 在非揮發性記憶體元件中，ROM —旦儲存資料就不可 能被重新程式化，而EPROM與EEPROM則可以抹除掉儲 存的資料然後重新程式化，EPROM與EEPROM在程式化 資料上的操作是一樣的，但是在抹存的資料上是不一樣 的，特別的是EPROM是利用紫外線抹除儲存的資料，而 EEPROM是利用電力進行抹除。 當多個非揮發性記憶體元件排列形成一個陣列時，非 揮發性記憶體元件的源極可以被連接在一起以增加積集 度，因此有許多硏究致力於開發連接非揮發性記憶體元件 源極的方法。 現有一種習知的非揮發性記憶體元件及其製造方法參 照圖示敘述於下。 第1圖繪示爲一種習知的非揮發性記憶體元件的記憶 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---------'f 經齊郎1曰慧財產局員X-消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSXA4規格（210 X 297公釐） A7 B7 466757 7080pif,doc/008 五、發明說明（v) 胞陣列之平面圖；第2a圖繪示爲第1圖之習知非揮發性 記憶體元件的結構沿線段1_;[之剖面圖；而第2b圖繪示爲 爲第1圖之習知非揮發性記憶體元件的結構沿線段II_II之 剖面圖。 如第1圖、第2a圖與第2b圖所示，習知的非揮發性 記憶體元件包括定義出多個主動區與一個場區的半導體基 底10，在場區上有一層場氧化層11，主動區係對準於一 個方向。 多個隧穿氧化層12與浮置閘13再一個預定的圖案中 被安置在每一個主動區上，內多晶矽介電層14與控制閘 線路15則被安置在垂直於主動區的方向，並覆蓋在浮置 閘13上方。 因爲在後續步驟中於共同源極離子植入區中形成接觸 導線的一個區域需要較大的邊緣，所以形成的控制閘線路 會向外彎曲。 隧穿氧化層12、浮置閘13、內晶矽介電層14與控制 閘線路15的結構在其兩側會有側壁19a形成，在控制閘 線路15內側端會形成共同源極離子植入區域，此端的側 壁19a會被部分移除。 在由兩個，也就是第一與第二控制閘線路15均組成的 每一對均對準的狀態中，在半導體基底10中的汲極區會 位於第一與第二控制閘線路I5的外側，而共同源極離子 植入區域21會形成在位於第一與第二控制閘線路15之間 的半導體基底10中。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------I----裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --SJ· m齊邛皆瘘讨查笱員二消費乂 D咋fl印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466757 7080pif.doc/008 A7 __B7_ 五、發明說明（3 ) 請參照第1圖，參考編號22與23分別表示汲極線與 源極線，汲極線22係對準一主動區，以連接到位於此主 動區上方之汲極區，源極線23係對準連接到共同源極離 子植入區21的主動區。 請參照第3a圖與第4a圖，其繪示說明上述非揮發性 記憶體元件的製作流程。 在半導體基底10的場區上形成一層場氧化層11，定 義出主動區與場區，第一氧化層與第一多晶矽層係沿著半 導體基底10的每一個主動區的方向沈積。 第二氧化層與第二多晶矽層則利用化學氣相沈積法 (CVD)沈積在半導體基底10的整個表面上，在第二多晶矽 層上塗佈一層光感層，然後沿著垂直主動區的方向定義， 而後利甩定義後的光感層作爲一個罩幕，對第二多晶矽 層、第二氧化層、第一多晶矽層與第一氧化層進行非等向 性蝕刻。 透過上述如第3a圖與第4a圖所示的步驟，隧穿氧化 層12與浮置閘13會以垂直的圖案形成於半導體基底10 的一部份主動區上。另外，內多晶矽介電層14與控制閘 線路也會沿著垂直於主動區的方向形成，而覆蓋浮置閘 13，然後再將光感層移除掉。 接著，請參照第3b圖與第4b圖，在半導體基底10的 整個表面上沈積一層第一光感層16，利用曝光與顯影的步 驟分別定義第一光感層16，藉以暴露出半導體基底10中 欲形成汲極區的一部份主動區。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —--------L-i -裝--------訂-----1——r' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 466757 7080pif.doc/008 五、發明說明（4 ) 利用定義的第一光感層16作爲罩幕，將第一導電態離 子植入到欲形成汲極區的部分，藉以形成汲極區18。 利用傾斜的離子植入方法，將第二導電態離子植入到 相鄰於汲極區的浮置閘13的底部部分，藉以形成環（halo) 離子區域17，然後移除第一光感層16。 如第3c圖與第4c圖所示，在半導體基底10的整個表 面上覆蓋一層絕緣層19。 如第3d圖與第4d圖所示，對絕緣層19進行非等向性 蝕刻，以在隧穿氧化層12、浮置閘13、內晶矽介電層14 與控制閘15之兩側形成側壁19a。 如第3e圖與第4e圖所示，在半導體基底10的整個表 面上塗佈一層第二光感層20，接著利用曝光與顯影的步驟 選擇性的定義第二光感層20，藉以暴露位於控制閘線路之 間的場氧化層11與主動區。 利用定義後的第二光感層20作爲罩幕，對場氧化層Π 與側壁19a進行非等向性蝕刻，以暴露出位於控制閘線路 W之間的半導體基底10，此時會有半導體基底10的主動 區表面受到蝕刻的問題產生。 在爲了形成共同源極離子植入區，而利用第二光感層 20與側壁19a爲罩幕蝕刻場氧化層11的製程，可以視爲 一種自動對準源極的乾蝕刻製程。 第一導電態離子會被注入到暴露在控制閘線路15之間 的半導體基底10中，以在沿著控制閘線路15之間的一個 方向形成共同源極離子植入區21。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 請 先 閱 讀 背 意 事 訂 經齊邠*?曰慧財4咼員X.消費合作fi印製 痤齊部皆慧財產"員L消費合阼法印製 46675 7 7080pif.doc/008 A7 .____B7^______ 五、發明說明（t ) 但是，習知的非揮發性記憶體元件及其製造方法會具 有下列問題。 首先，當移除場氧化層時，也就是當進行自動對準源 極乾蝕刻製程已形成共同源極離子植入區時，半導體基底 可能會被蝕刻到，而減少半導體元件操作時的可靠度。 其次是假如在自動對準源極的乾蝕刻製程以後，離子 被植入到半導體基底損失的部分，則無法輕易的控制源極 區的濃度。 再者，主動區的側壁會在自動對準源極的乾蝕刻製程 中損失，因此控制閘線路與內多晶矽介電層可能會受到損 害。 有鑑於此，本發明的目的之一在於解決上述問題及保 留習知之優點。 本發明之另一目的在於提供一種非揮發性記憶體元件 與其製造方法，可以增加半導體元件的積集度，簡化形成 共同源極線的製程，並改進元件操作的可靠度^ 本發明的其他優點，目的與特徵將會進一步的說明於 下，透過實施例與申請專利範圍的說明，熟習此技藝者可 輕易了解本發明之優點與目的，並可根據本發明實施例的 說明實施本發明。 爲達到本發明上述及其他目的，提供一種非揮發性記 憶體兀件’包括一個半導體基底，其中沿著一個方向定義 出第一與第二主動區；利用一個預定的圖案將第一閘極絕 緣層與浮置閘沈積在第一與第二主動區上；第二閘極絕緣 8 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（2J0 X 297公釐） — Ik------—丨i -裝！—訂-----參 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 座齊艰皆_讨轰苟員1-消費咋： 466757 A7 7080pif.doc/008 __B7___ 五、發明說明（6 ) 層與控制閘線路則沿著垂直於第一與第二主動區的一個方 向，覆蓋在浮置閘上方；在控制閘線路一側的第一與第二 主動區中形成有第一摻雜區；在控制閘線路另一側的第一 與第二主動區中則形成有第二摻雜區；第一接觸窗插塞與 第一摻雜區接觸；而在半導體基底上控制閘線路的另一側 形成有一條共同導線，以連接第一與第二主動區的第二摻 雜區。 根據本發明之製作非揮發性記憶體元件的方法包括下 列步驟：在半導體基底上沿著一個方向定義出第一與第二 主動區；以一個預定圖案沈積第一閘極絕緣層與浮置閘於 第一與第二主動區上方，並沿著垂直第一與第二主動區的 一個方向，沈積第二閘極絕緣層與控制閘覆蓋在浮置閘上 方；在控制閘線路一側的第一與第二主動區中形成第一摻 雜區；在控制閘線路另一側的第一與第二主動區中形成第 二摻雜區；在包括第一與第二摻雜區的半導體基底的整個 表面上形成一層緩衝絕緣層；形成第一內層介電層於半導 體基底上，而在第一摻雜區中形成第一接觸窗開口，並利 用連接與暴露位於第一與第二主動區中的第二摻雜區，形 成線狀的接觸窗開口；在暴露於第一接觸窗與線狀接觸窗 中的第一與第二摻雜區中植入離子，以形成第三摻雜區； 自第一接觸窗開口與線狀接觸窗開口中移除緩衝絕緣層； 以及在第一接觸窗開口中形成第一接觸窗插塞，並在線狀 接觸窗開口中形成一條共同導線。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----I----Li'·裝--------訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經齊郎知曰慧財4局員1-消費合泎社印製 4 6 675 7 7080pif.doc/008 A7 ___B7_ 五、發明說明（） 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 圖式之簡單說明： 第1圖繪示爲一種習知的非揮發性記憶體元件的記憶 胞陣列之平面圖； 第2a圖繪示爲第1圖之習知非揮發性記憶體元件的結 構沿線段I-Ι之剖面圖； 第2b圖繪示爲第1圖之習知非揮發性記憶體元件的結 構沿線段ΙΙ-Π之剖面圖； 第3a圖至第3f圖爲沿著第1圖之線段I-Ι繪示之習知 非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖； 第4a圖至第4f圖爲沿著第1圖之線段II-II繪示之習 知非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖； 第5圖繪示爲依照本發明所示之非揮發性記憶體元件 之記憶胞陣列平面圖； 第6a圖爲沿著本發明第5圖之線段III-III所繪示之非 揮發性記憶體元件結構剖面圖； 第6b圖爲沿著本發明第5圖之線段IV-IV所繪示之非 揮發性記憶體元件結構剖面圖； 第6c圖爲沿著本發明第5圖之線段V-V所繪示之非揮 發性記憶體元件結構剖面圖； 第7a圖至第7i圖爲沿著第5圖線段III-III所繪示之本 發明的一種非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖；以及 第8a圖至第8i圖爲沿著第5圖線段IV-IV所繪示之本 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------ί 裝 -----^訂-----1 —--'r' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 466757 7080pif.doc/008 五、發明說明（客） 發明的一種非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖。 圖示標記說明： 10,30 基底 11, 31 場氧化層 12, 32 隧穿氧化層 13, 33 浮置閘 14,34 內多晶矽介電層 15, 35 控制閘線路 19a, 42a 側壁 21, 41, 46b 源極區 22, 50a 汲極線 23, 50b 源極線 16, 20, 37, 40, 45 光感層 18,39,46a 汲極區 17, 38 環狀離子區 19, 42 絕緣層 36 蓋絕緣層 43 緩衝氮化層 44, 48 內層介電層 47a, 49a, 49b 插塞 47 鎢層 實施例 本發明之較佳實施例將配合圖示說明於下。 第5圖繪示爲依照本發明所示之非揮發性記憶體元件 之記憶胞陣列平面圖；第6a圖爲沿著本發明第5圖之線 段III-III所繪示之非揮發性記憶體兀件結構剖面圖，第6b 圖爲沿著本發明第5圖之線段IV-IV所繪示之非揮發性記 憶體元件結構剖面圖；而第6c圖爲沿著本發明第5圖之 線段V-V所繪示之非揮發性記憶體元件結構剖面圖。 請參照第5圖與第6a至6c圖，本發明之非揮發性記 憶體元件包括定義出主動區與場區之半導體基底30 ’在場 區上有一層場氧化層31，複數個主動區對準於一個方向。 在主動區上沈積有具預定圖案的隧穿氧化層32與浮置 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） I-----I! -ii. 裝.--I--II 訂-!--— II 貧、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邨智慧財產局員1·消費合作社印製 46675 7 7080pif.doc/008 A7 B7 經齊郎智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（q ) 閘33，內多晶矽介電層34與控制閘線路35與蓋絕緣層36 則以垂直於主動區的方向沈積在場氧化層31與浮置閘33 上。 在隧穿氧化層32、浮置閘33、內多晶矽介電層34、 控制閘線路35與蓋絕緣層36的兩側形成側壁42a，在蓋 絕緣層36上有一層厚度約爲50〜500埃的緩衝氮化層43。 形成多對由兩個，也就是第一與第二控制閘線路，組 成之控制閘線路35，以下將針對一對控制閘線路說明。 在由第一與第二控制閘線路35組成的對之外部的主動 區中形成有汲極；而在位於第一與第二閘極線路35之間 的主動區中則形成有源極區。 每一個汲極區包括一個低濃度汲極區39與一個高濃度 汲極區46a，低濃度汲極區39係形成在位於第一與第二控 制閘線路35對的外側之半導體基底30中，並位於側壁42a 下方；而高濃度汲極區46a比低濃度汲極區39更深，且 延伸到半導體基底30位於隧穿氧化層32下方的下部區域 中。 低濃度環離子區38則形成在低濃度汲極區39的兩側。 每一源極區包括一個低濃度源極區41與一個高濃度源 極區46b，低濃度源極區41係形成在位於第一與第二控制 閘線路35之間的半導體基底3〇中，而高濃度源極區46b 比低濃度源極區41更深，並延伸到半導體基底3〇位於隧 穿氧化層32下方的下部區域中。 形成第一內層介電層44,在每—個低濃度汲極區39 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 閲 讀 背 意 事 再（ 填 I裝 頁 訂 4 6 675 7 7080pif.doc/008 A7 ___B7 五、發明說明（P ) 中形成第一接觸窗開口，並在垂直主動區的〜個方向上形 成線狀的接觸窗開口，藉以暴露出位於第一與第二控制聞 線路之間的場氧化層31與主動區（源極區）。 第一接觸窗開口與線狀接觸窗開口係利用側壁42a與 緩衝氮化層43，以自動對準接觸窗開口製程形成。 提供鎢插塞47a埋入第一內層介電層44中的每一個第 一接觸窗開口與線狀接觸窗開口中。 在半導體基底30上（源極區與場氧化層31)的鶴插塞 47a會連接位於第一與第二控制閘線路之間的低濃度源極 區41以作爲一個共同源極線。 形成第二內層介電層48,在第一主動區中的低濃度汲 極區39上之鎢插塞47a中形成第二接觸窗開口，並在第 二主動區中的第一與第二控制閘線路35之間的部分共同 源極線中形成一個第三接觸窗開口。 在第二接觸窗開口中塡入接觸窗插塞49a，而在第三 接觸窗開口中塡入接觸窗插塞49b，在第二內層介電層48 上方以及在同一個主動區上方的第二接觸窗開口中的接觸 窗插塞49a上形成汲極線50a，藉以對準主動區，而在第 二屆第層48上與第三接觸窗開口的接觸窗插塞49b上則 形成有源極線50b，藉以對準相對應的主動區，汲極線50a 與源極線50b係形成在不同的主動區上方。 上述的非揮發性記憶體元件的架構包括兩個主動區、 沈積在主動區上方具有預定圖案的隧穿氧化層32與浮置 閘33、以垂直於主動區方向，沈積在主動區的浮置閛33 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） — —— — — — — — — — — CI - — — It — — — «— — — lit — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 466757 7080pif.doc/008 五、發明說明（（丨） 上方的內多晶矽介電層34與控制閘線路35、形成在控制 閘線路35 —側的主動區中的汲極區、形成在控制閘線路35 另一側的主動區中的源極區、以及安置在控制閘線路35 另一側以連接該主動區之源極區，並形成在汲極區中的鶴 插塞47a。 沿著一個方向連接源極區的鎢插塞47a係作爲一個共 同源極線。 根據本發明一較佳實施例的一種非揮發性記憶體元件 的製作方法將參照圖示說明於下。 第7a圖至第7i圖爲沿著第5圖線段III-III所繪示之本 發明的一種非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖；而 第8a圖至第8i圖爲沿著第5圖線段IV_IV所繪示之本發明 的一種非揮發性記憶體元件之製作流程剖面圖。 請參照第7a圖與第8a圖，在定義出主動區與場區的 半導體基底30的場區上形成場氧化層31，其中主動區係 沿著一個方向排列。 接著，雖然沒有在圖不中繪示出來，但其製作方式係 利用熱氧化法或化學氣相沈積法（CVD)形成一層第一·氧化 層於半導體基底30的整個表面上，然後在第一氧化層上 沈積一層第一多晶砂層，在第〜多晶砂層上塗佈一層光感 層，然後沿著平行於主動區的方向進行定義光感層，以定 義過的光感層爲罩幕’對第一多晶砂層與第一氧化層進行 非等向性蝕刻，使第一多晶矽層與第一氧化層變成一線， 然後將光感層移除。 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------'f 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂---------Φ 經濟邸智慧財產局員工消費合作社印製 經齊郎t慧財查局員X消費合作ii印製 46675 7 7080pif.doc/008 A7 --- --B7_______— 五、發明說明（p) 接著，利用CVD在半導體基底30的整個表面上沈積 第二氧化層、第二多晶矽層與氧化層（或氮化層），再於第 二多晶矽層上方塗佈一層光感層，沿著垂直於主動區的方 向定義光感層，利用定義過的光感層作爲罩幕，對第二多 晶矽層、第二氧化層、第一多晶矽層與第一氧化層進行非 等向性蝕刻。 透過上述的步驟，可以在半導體基底30的部分主動區 上形成具有預定圖案的隧穿氧化層32與浮置閘33，也可' 以以垂直於主動區的一個方向形成內多晶矽介電層34、控 制閘線路35與蓋絕緣層36，覆蓋在浮置閘33上方，然後 再將光感層移除。 以兩個爲一對，也就是第一與第二控制閘線路35作爲 一組，第一與第二控制閘線路35會共享一個源極。 如第7b圖與第8b圖所示，半導體基底30的整個表面 被塗佈覆蓋一層第一光感層37，接著利用曝光與顯影的製 程選擇的定義光感層37，藉以暴露出半導體基底20中的 部分主動區，該區域係用以將汲極區形成於其中。 利用定義過的光感層37作爲罩幕，將低濃度的第一導 電態離子注入到半導體基底30的汲極區中，以形成一個 低濃度汲極區39。在利用傾斜離子注入的方法，將第二導 電態離子注入到鄰接汲極區的浮置閘33底部的區域中’ 以形成環離子區38，接著將第一光感層37移除。 分別使用磷與硼離子作爲第一與第二導電態離子，每 一種離子的注入濃度爲1E12~1E14，而第二導電態離子是 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） .. . . ------------f'-裝--------訂--------1·貧 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6675 7 7080pif.doc/008 A7 B7 五、發明說明（Π ) 30〜60度的角度進行植入。 如第7c圖與第8c圖所示，在半導體基底30的整個表 面塗佈覆蓋上一層第二光感層40，接著利用曝光與顯影的 製程選擇的定義第二光感層40，藉以暴露出半導體基底30 的部分主動區，該區域係用以形成源極區。 利用定義過的第二光感層40作爲罩幕，將低濃度的第 一導電態離子注入到半導體基底30的源極區中，以形成 —個低濃度源極區41，然後將第二光感層40移除。 磷離子被用來作爲第一導電態離子，其注入濃度爲 1E12 〜1E15。 請參照第7d圖與第8d圖，利用CVD在半導體基底30 的整個表面上沈積一層氧化物或氮化物的絕緣層42，此絕 緣層42之厚度約爲1000〜3000埃。 如第7e圖與第8e圖所示，非等向性蝕刻絕緣層42， 以在隧穿氧化層32、浮置閘33、內多晶矽介電層34、控 制閘線路35與蓋絕緣層36的兩側形成側壁42a。 在包括低濃度源極/汲極區41與39、側壁42a與蓋絕 緣層36的半導體基底30的整個表面上蓋一層薄的緩衝氮 化層43，此緩衝氮化層43之厚度爲50〜500埃。 請參照第7f圖與第8f圖，在緩衝氮化層43的整個表 面上沈積一層第一內層介電質44,其厚度爲5000〜10000 埃。 接著，進行化學機械硏磨製程或是回蝕刻製程，以平 坦第一內層介電質44。 16 I---------— 〜· ------I I 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟郎智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 466757 7080pif.doc/008 A7

五、發明說明（β ) 痤齊郎智慧財查咼員X.消費合阼fi印製 在第一內層介電質44上塗佈一層第三光感層45，然 後利用曝光與顯影的製程選擇的定義以暴露出主動區自勺^ 極與汲極區。 利用定義的第三光感層45作爲罩幕，對第一內層介電 質44進行非等向性蝕刻，以分別在汲極區與源極區形$ 第一接觸窗開口與線狀接觸窗開口。 在形成線狀接觸窗開口時，第一內層介電質44會被移 除，以暴露出位於第一與第二控制閘線路35之間的場氧 化層31與低濃度源極區41。 將高濃度的第一導電態離子植入暴露在第三光感層45 與第一內層介電質44中的低濃度源極/汲極區41與39中， 可以形成高濃度汲極區46a與高濃度源極區46b。 對第一導電態離子來說，可以採用砷離子(As+)，注入 濃度爲1E14〜5E15，注入的角度爲30〜60度，之後再將第 三光感層45移除。 當利用第三光感層45在汲極區與源極區中形成第一接 觸窗開口與線狀接觸窗開口時，緩衝氮化層43可以作爲 一個蝕刻阻擋層，以進行一個自動對準的接觸窗製程。利 用緩衝氮化層43作爲一個蝕刻阻擋層，在接觸窗製程中 可以避免損傷半導體基底30。 可以-在源極區與汲極區中形成第一接觸窗開口與線狀 接觸窗開口以後，或在形成高農度的汲極區46a與高濃度 的源極區46b以後，將緩衝氮化層43移除。 如第7g圖與第8g圖所示，在包括第一接觸窗開口與 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -I I---! hi -裝.！ —訂!11!!曾. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6675 7 7080pif.doc/008 A7 __B7 五、發明說明（κ) 線狀接觸窗開口的半導體基底30的整個表面上沈積一層 鎢層47，其厚度爲5000〜10000埃。 請參照第7h圖與第8h圖，利用化學機械硏磨製程或 是回蝕刻製程處理鎢層47，直到第一內層介電質44被暴 露出來’籍以在汲極區的第一接觸窗開口以及在源極區的 線狀接觸窗開口中形成鎢插塞47a。 在汲極區中的鎢插塞47a彼此互相分離的，在源極區 中的鎢插塞47a會沿著一個方向形成在第一與第二控制閘 線路之間，所以可以連接第一與第二控制閘線路之間的每 一個主動區之源極區，作爲一個共同源極線。 請參照第7i圖，在鎢插塞47a與第一內層介電質44 上沈積一層第二內層介電質48，然後進行非等向性蝕刻， 形成第二接觸窗開口於連接主動區之汲極區的鎢插塞47a 中，並形成第三接觸窗開口於沿一方向排列在主動區之源 極區的鎢插塞47a(也就是共同源極線）中，第二接觸窗開 口與第三接觸窗開口係形成在主動區的不同區域上。 在分別形成接觸窗插塞49a與49b於第二與第三接觸 窗開口以後，在第二內層介電質48上形成平行於主動區 的汲極線50a ’以連接形成於同—主動區的汲極區中的接 觸窗插塞49a。 在形成汲極線50a的同時，將源極線50b形成在第二 內層介電質48上，以沿著一方向連接源極區的接觸窗插 塞49b，並平行於主動區排列。 汲極與源極線50a與50b係形成在主動區的不同部分 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） - --------丨裝·---!1 訂---！11!絶·1*· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 46 675 7 7080pif.doc/008 五、發明說明（A) 上。 如上所述，本發明提供之非揮發性記憶體元件及其製 造方法有下述優點。 首先，因爲利用自動對準接觸窗製程來形成共同源極 線，在使用相同的設計原則（design rule)時’本發明製作 之非揮發性記憶體元件的記憶胞單元尺寸可以較習知的記 憶體元件縮小70%，因此元件的積集度可以被提昇。 第二，在自動對準接觸窗製程中利用緩衝氮化層作爲 蝕刻阻擋層，可以避免半導體基底的損害’因此可以抑制 漏電流的現象，也可以改善元件操作時的可靠度。 第三，利用化學機械硏磨製程或是回蝕刻製程，來製 作共同源極線，也就是沿著一個方向形成於半導體基底上 的鎢插塞時，並不需要進行自動對準源極乾蝕刻製程來蝕 刻位於源極區之間的場氧化層，因此可以簡化製程。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 ------------裝！ —訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m齊邨皆慧犲轰笱員二消費合阼：ώ,:ρΜΛ 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐）

Claims (1)

1. 4 6 675 7 韶 C8 7080pif.doc/008 D8 六、申請專利範圍 1. 一種非揮發性記憶體元件，包括： 一半導體基底，其中沿著一方向定義出複數個第一與 第二主動區； 一第一閘極絕緣層與一浮置閘，以一預定圖案沈積在 該些第一與第二主動區上； 一第二閘極絕緣層與一控制閘線路，沿著與該些第一 與第二主動區垂直之一方向沈積，並覆蓋該浮置閘； 複數個第一摻雜區，形成於該控制閘線路之一側的該 些第一與第二主動區中； 複數個第二摻雜區，形成於該控制閘線路之另一側的 該些第一與第二主動區中； 複數個第一接觸窗插塞，與該些第一摻雜區相接觸； 以及 一共同導線，形成於該半導體基底上之該控制閘線路 之該另一側上，以連接位於該些第一與第二主動區中的該 些第二摻雜區。 2. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件， 其中該共同導線形成之方向與位於該些第一與第二主動區 中之該些第二摻雜區，以及位於該些第二摻雜區之間之一 場氧化層之方向相同。 3. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件， 進一步包括一蓋絕緣層，覆蓋於該控制閘線路上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件， 進一步包括複數個側壁，形成在該第一閘極絕緣層、該浮 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------产 經濟部智慧財產局員Η消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 466757 7080pif.doc/008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 置閘、該第二閘極絕緣層與該控制閘線路之兩側。 5. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件， 進一步包括： 複數個第二接觸窗插塞，與該第一接觸窗插塞相接觸； 一第三接觸窗插塞，與該共同導線之一部份相接觸； 複數個第一導線，沿著連接該些第二接觸窗插塞之方 向排列；以及 複數個第二導線，沿著與該第三接觸窗插塞之一部份 接觸的方向排列。 6. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件， 其中該些第一摻雜區爲汲極區，而該些第二摻雜區爲源極 區。 7. 如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件’ 其中包括一額外的控制線路，沿著共享該些第一與第二主 動區之該些第二摻雜區的方向排列。 8. —種非揮發性記憶體元件，包括： 一半導體基底，其中沿著一方向定義出複數個主動區； 複數個第一閘極絕緣層與浮置閘，以一預定圖案沈積 在該些主動區上； 複數對分別由兩個第二閘極絕緣層組成，以及複數對 分別由二第一與一第二控制閘線路組成之結構，沿著與該 些主動區垂直之一方向沈積，並覆蓋該些主動區之該些浮 置閘； 複數個第一摻雜區，形成位於該對由低與第二控制閘 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------ - 訂·!--- 緣， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 7 5 7 金88 ρό 7080pif.doc/008 六、申請專利範圍 線路組成之結構外側之該些主動區中； 複數個第二摻雜區，形成位於該第一與該第二控制閘 線路之間的該些主動區中； 複數個第一接觸窗插塞，與該些第一摻雜區相接觸； 以及 複數個共同導線，沿著一個方向形成於該第一與該第 二控制閘線路之間的該半導體基底上，以連接位於該第一 與第二控制閘線路之間的該些第二摻雜區。 9. 如申請專利範圍第8項所述之非揮發性記憶體元件， 其中該些共同導線形成之方向與位於該第一與第二控制閘 線路之間，以及位於一場氧化層上之該些第二摻雜區之方 向相同。 10. 如申請專利範圍第8項所述之非揮發性記憶體元 件，進一步包括複數個蓋絕緣層，覆蓋於該些控制閘線路 上。 11. 如申請專利範圍第8項所述之非揮發性記憶體元 件，進一步包括複數個側壁，形成在該些第一閘極絕緣層、 該些浮置閘、該些第二閘極絕緣層與該些控制閘線路之兩 側。 12. 如申請專利範圍第8項所述之非揮發性記憶體元 件，進一步包括： 複數個第二接觸窗插塞，與該些第一接觸窗插塞相接 觸； 複數個第三接觸窗插塞，分別與每一該些共同導線之 22 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,· ! ! I 訂·! I 綠/ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6675 7 Αδ B8 C8 7080pif.doc/008 D8 六、申請專利範圍 一部份相接觸； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 複數個第一導線，連接位於一相同主動區上之該些第 二接觸窗插塞；以及 複數個第二導線，沿著與該些第三接觸窗插塞的方向 排列。 13. —種非揮發性記憶體元件的製造方法，包括下列步 驟： 沿著一方向在一半導體基底上定義複數個第一與第二 主動區； 沈積具有一預定圖案之一第一閘極絕緣層與一浮置閘 於該些第一與第二主動區上，並沿著垂直於該些第一與第 二主動區之方向，沈積一第二閘極絕緣層與一控制閘線路 覆蓋該浮置閘； 形成複數個第一摻雜區於位於該控制閘線路一側之該 些第一與第二主動區中； 形成複數個第二摻雜區於爲再該控制閘線路另一側之 該些第一與第二主動區中； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成一緩衝絕緣層於包括該些第一與第二摻雜區之該 半導體基底的整個表面上； 形成一第一內層介電質於該半導體基底上，以在該些 第一摻雜區中提供複數個第一接觸窗開口，並透過連接與 暴露該些第一與第二主動區中的該些第二摻雜區形成一線 狀接觸窗開口； 透過該些第一接觸窗開口與該線狀接觸窗開口，將離 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466757 7080pif.doc/008 六、申請專利範圍 子注入到該些第一與第二摻雜區，以形成一第三摻雜區； 自該些第一接觸窗開口與該線狀接觸窗開口中移除該 緩衝絕緣層；以及 形成複數個第一接觸窗插塞於該些第一接觸窗開口 中，並形成一共同導線於該線狀接觸窗開口中。 H.如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中該 緩衝絕緣層爲氮化層。 15.如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中該 緩衝氮化層之厚度範圍爲50〜500埃。 16_如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中該 些第一接觸窗插塞與該共同導線的形成步驟包括沈積一鎢 層於具有該些第一接觸窗開口與該線狀接觸窗開口之該第 一內層介電質上，以及回蝕刻或以化學機械硏磨該鎢層。 17.如申請專利範圍第13項所述之製造方法，進一步 包括下列步驟： 形成一第二內層介電質，其中有複數個第二接觸窗開 口位於該些第一接觸窗插塞上方，且有一第三接觸窗開口 位於該共同導線之一部份； 形成複數個第二接觸窗插塞於該些第二接觸窗開口 中，並同時形成一第三接觸窗插塞於該第三接觸窗開口 中；以及 形成複數個第一導線，沿著該些第二接觸窗插塞與該 第二內層介電質之一方向，連接該些第二接觸窗插塞，且 同時形成一第二導辦，沿著該第二介電質之方向與該第三 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部智慧財產，局員工消費合作社印製 46s75 7 as B8 C8 7080pif.doc/008 D8 六、申請專利範圍 接觸窗插塞相接觸。 18. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中磷 離子被注入到該些第一摻雜區中，其濃度爲1E12〜1E14。 19. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中更 包括在該半導體基底中的該些第一摻雜區的一個區域中形 成一環狀離子植入區。 20. 如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中硼 離子被注入到該環狀離子植入區中，其濃度爲1E12〜1E14。 21. 如申請專利範圍第19項所述之製造方法，其中該 環狀離子植入區係以30〜60度的一角度植入離子。 22. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中磷 離子被注入到該些第二摻雜區中，其濃度爲1E12〜1E15。 23. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中更 包括在該控制閘線路上形成一蓋絕緣層。 24. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中砷 離子以30〜60度之一角度，被注入到該第三摻雜區中，其 濃度爲1E12〜1E15。 25. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，其中移 除該緩衝絕緣層之步驟係在形成該些第一接觸窗開口與該 線狀接觸窗開口以後進行。 26. 二種非揮發性記憶體元件的製造方法，包括下列步 驟： 定義複數個主動區，在一半導體基底上沿一方向排列； 沈積具有一預定圖案之複數個第一閘極絕緣層與浮置 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ----I---訂—III 線， 4 ^ 675 7 7080pif.doc/008 六、申請專利範圍 閘於該些主動區上，並沈積複數對分別由二第二閘極絕緣 層組成，以及複數對分別由一第一與一第二控制閘線路組 成之結構以覆蓋該些浮置閘，其中該些結構係沿著垂直於 該些主動區之一方向排列； 形成複數個第一摻雜區，位於由該第一與該第二控制 閘線路組成之該對結構外側之該些主動區中； 形成複數個第二參雜區，位於由該第一與該第二控制 閘線路之間之該些主動區中； 形成一緩衝絕緣層於包括該些第一摻雜區與該些第二 摻雜區的該半導體基底的整個表面上； 形成一第一內層介電層於該半導體基底上，在該些第 一摻雜區中形成複數個第一接觸窗開口，並利用連接與暴 露位於該第一與第二控制閘線路之間之該些第二摻雜區， 來形成複數個線狀接觸窗開口； 透過該些第一接觸窗開口與線狀接觸窗開口，將離子 注入到暴露出來的該些第一與第二摻雜區中，以形成一第 三摻雜區； 自該些第一接觸窗開口與線狀接觸窗開口中移除該緩 衝絕緣層；以及 形成複數個第一接觸窗插塞於該些第一接觸窗開口 中，並形成複數個共同導線於位於該些第一與第二控制閘 線路之間的該些線狀接觸窗開口中。 27.如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該 緩衝絕緣層包括氮化層。 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ------ 訂·! ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B8 C8 D8 4 6 675 7 7080pif.doc/008 六、申請專利範圍 28·如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該 緩衝絕緣層之厚度範圍爲50〜500埃。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 29. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中該 些第一接觸窗插塞與該些共同導線係由下列步驟形成·：沈 積一鎢層於具有該些第一接觸窗開口與該些線狀接觸窗開 口的該些第一內層介電層上，以及回蝕刻或化學機械硏磨 該鎢層。 30. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中進 一步包括下列步驟： 形成一第二內層介電層，再些第一接觸窗開口上方有 複數個第二接觸窗開口，且於該些共同導線的一部份中有 複數個第三接觸窗開口； 形成複數個第二接觸窗插塞於該些第二接觸窗開口 中，並同時形複數個第三接觸窗插塞於該些第三接觸窗開 口中；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 形成複數個第一導線於該些第二接觸窗插塞與該第二 內層介電層上，沿著一方向連接形成於一相同主動區中的 該些第二接物窗插塞，並同時形成複數個第二導線於該第 二內層介電層上，沿著一方向與該些第三接觸窗插塞相接 Mm 觸。 31. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中磷 離子被注入到該些第一摻雜區中，其濃度爲1Ε12〜1Ε14。 32. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中更 包括在該半導體基底中的該些第一摻雜區的一個區域中形 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 675 7 7080pif.doc/008 六、申請專利範圍 成一環狀離子植入區。 33. 如申請專利範圍第32項所述之製造方法，其中硼 離子被注入到該環狀離子植入區中，其濃度爲1E12〜1E14。 34. 如申請專利範圍第32項所述之製造方法，其中該 環狀離子植入區係以30〜60度的一角度植入離子。 35. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中磷 離子被注入到該些第二摻雜區中，其濃度爲1E12〜1E15。 36. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中更 包括在該些控制閘線路上形成一蓋絕緣層。 37. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中砷 離子以30〜60度之一角度，被注入到該第三摻雜區中，其 濃度爲1E12〜1E15。 38. 如申請專利範圍第26項所述之製造方法，其中移 除該緩衝絕緣層之步驟係在形成該些第一接觸窗開口與該 些線狀接觸窗開口以後進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）