TW538507B - Structure of a mask ROM device - Google Patents

Description

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本發明是有關於一種唯讀記憶體（Read 〇nly

Memory，ROM)的結構，且特別是有關於一種罩幕式唯讀記 憶體（Mask ROM)的結構。 唯讀記憶體由於具有不因電源中斷而喪失記憶的非揮 發（Non-Vol at i le)特性，因此許多電器產品中都必須具備 此類兄憶體’以維持電器產品開與關之間的正常操作。而 罩幕式唯讀記憶體是唯讀記憶體中最為基礎的一種，一般 常用的罩幕式唯讀記憶體係利用通道電晶體當作記憶胞广 並於程式化（Program)階段選擇性地植入離子到指定的通 道區域，藉由改變啟始電壓（Threshold v〇ltage)而達到 控制記憶胞導通（On)或關閉（〇f f)的目的。 般罩幕式唯瀆§己憶體的結構係將複晶石夕字元線 (Word Line，WL)橫跨於位元線（Bit Line，BL)之上，而 位於字元線下方以及位元線之間的區域則作為記憶胞的通 迢區。對部分製程而言，唯讀記憶體即以通道中離子植入 與否，來儲存二階式位元數據「0」或Γι」。其中，植入 離子到指定的通道區域之製程又稱為編碼佈植(lode Implantation)製程。 。在I知的f =式：項5己憶體中，每一個記憶胞只能信 個位u唯讀記憶體所需求的記憶容量愈身 ^大％，相對的巧J唯讀記憶體所需的場效電晶體幻 :::在元件小”發展的過程中’也會因L程技㈣ 進步速度而造成很大的限制，使得元件之積集度無法增

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對於上述的問題，亦有描φ 區兩端個別決定是否進行植入(編固：胞單元的通道 元中，二位元資料一12二的= 件之積集度。此種1記憶胞2位元的儲 J 入濃度必須高於1記憶胞1位元的植 Ύ ς = 1植 制記憶胞的目的。 的植入-度，以能夠達到控

上述1 5己憶胞2位元之罩幕式唯讀記憶體在對豆中的一 ，記J胞Α進行控制時，對於記憶胞Α必須在閘極施加高電 壓，然而在記憶體中，與記憶胞Α鄰接，並未進行控制的 記億胞Β的汲極，係與記憶胞Α的汲極連接於同一條位元線 上，由於受到編碼區的高植入濃度影響，在記憶胞Β的汲 極上亦會感應到電流，而造成記憶胞B產生閘極引發汲極 漏電流（Gate Induce Drain Leakage, GIDL)的現象，進 而產生元件可靠度（Reliability)的問題。 因此，本發明之目的為提供一種罩幕式唯讀記憶體的 結構，能夠在一記憶胞單元中儲存二位元資料，以增 件之積集度。

本發明之另一目的為提供一種罩幕式唯讀記憶體的結 構’藉由形成雙擴散源極/汲極（1)〇111316 Diffused Source/Drain Region)，而能夠降低閘極引發汲極漏電流 現象的發生。 本發明之又一目的為提供一種罩幕式唯讀記憶體的結 構，能夠提高1記憶胞2位元之罩幕式唯讀記憶體的操作裕

第7頁 538507 五、發明說明（3) 度（Operation Window)以及降低

Effect)。 70 效應（Second Bi t 本發明提供一種罩暮★喊#七& 由基底、閘極、第一摻雜‘盥；§一 =體的結構，此結構是 源極/汲極區、通道區、編碼所組成的雙擴散 成。其中閘極位於基底上。雔 s〔、子兀線所構 兩側之基底中，且第二摻雜：二第、s/:極區位於閘極 中。通道區位於雙擴散源極α極於之第一摻耗外周之基底 區兩侧接近雙擴散源極/汲 ;’。m位於通道 散源極/汲極區之上。字元=中。"電層位於雙擴 其中第二摻雜區：第」線二？λ層與閘極之上。 雜區的摻雜濃度高於第二摻雜區的心接且弟-掺 由上述之罩幕式唯讀記憶體的結構，本發 ::記憶胞裡創造出兩個位元，目此，可以…的：： γ之下，達到元件小型化之目的，並提升元件之積集 赤雜二U☆*發明之罩幕式唯讀記憶體的結構藉由形 ί = ί 汲極區’而能夠使高濃度的編碼植入區以 極區加以緩衝’因此能夠有效的降低閘極 引發 >及極漏電流現象的發生。 =且，由於本發明之罩幕式唯讀記憶體的結構能夠有 效的：J閘極引發汲極漏電流，因此能夠提箾記憶胞2位 2之革幕式唯讀記憶體的操作裕度以及降低第2位元效

538507 五、發明說明（4) 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之標記說明· 100 :基底 102、102a :閘極介電層 104、124 :導體層 104a :導體條狀物 106、106a :頂蓋層 108、112 :摻質植入製程 11 0、11 4 :摻雜區 11 6 :雙擴散源極/汲極區 1 18 :通道區 1 2 0 :編碼區 122 :介電層 126、134 :光阻層 128 、 136 :開口 130、138 :傾斜角離子植入製程 132、140 :編碼摻雜區 SI 、S2、Wl 、W2 :間距 實施例 第1 A圖至第1 G圖所繪製為本發明之較佳實施例之一種 罩幕式唯讀記憶體的製造流程剖面圖。

8869 twf .pul 第9頁 538507 五、發明說明（5) 首先，請參照第1 A圖，提供一基底1 0 〇，在此基底1 〇 〇 上依序形成一層閘極介電層102、一層導體層104以及一層 頂蓋層1 0 6。其中，閘極介電層丨〇 2之材質包括氧化矽，形 成閘極介電層102之方法例如是熱氧化法（Thermal Oxidation)。導體層1 〇4之材質包括複晶矽，形成導體層 104之方法例如是化學氣相沉積法（Chemicai Vapor Deposition ’CVD)。頂蓋層l〇6之材質包括氮化石夕，形成 頂盍層1 0 6之方法例如是化學氣相沉積法。

接著，請參照第1 B圖，利用微影及蝕刻技術，圖案化 頂蓋層1 0 6、導體層1 〇 4與閘極介電層1 〇 2以形成複數個具 有頂盍層1 0 6 a之導體條狀物1 〇 4 a與閘極介電層1 〇 2 a。然 後’進行一回火製程’使導體條狀物1 〇 4 a之結構較為緻 密。回火製程之溫度例如是90〇它至n〇〇t：左右。 之後’進行摻質植入製程1 0 8，利用具有頂蓋層丨〇 6 a 之導體條狀物1 〇4a為罩幕，於導體條狀物丨〇4a之間的基底 100中形成摻雜區110，其中摻質植入製程1〇8所使用的摻 質例如是N型摻質的砷離子或磷離子，並且摻質為砷離子 時的植入能量例如是10〜50Kev左右，且植入劑量例如是 0· 5*1015 〜2*l〇i5 i/cm3 左右。

接著，請參照第ic圖，續以具有頂蓋層106a之導體條 狀物104a為罩幕進行摻質植入製程112，以於導體條狀物 l〇4a之間的基底100中形成摻雜區114，其中摻質植入製程 所使用的摻質例如是N型摻質的砷離子，植入能量例如 疋20〜l〇〇Kev左右，且植入劑量為〇5*1〇15〜2*1〇15 i/cM

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f右，或是N型摻質的磷離子，植入能量例如是1〇〜5〇Kev 工^，且植入劑量為〇·5*1〇15〜2*1015 1/cm3左右。由於在 摻質植入製程1 1 2所使用的植入能量大於摻質植入製程 1 〇 8 ’因此摻雜區1J 4會位於摻雜區丨丨〇的下方。 接著進行一快速回火製程Thermal Anneal， 2 A )以使摻質均勻分佈於基底1 〇 〇中，並使摻雜區11 〇與 換雜區114形成一雙擴散源極/汲極區丨丨6，並定義雙擴散 源極/汲極區11 6之間為通道區丨丨8。 /、

立由於本發明所預定形成之罩幕式唯讀記憶體係為1記 fe胞2位το的儲存形式，因此將通道區丨丨8與雙擴散源極/ 沒極區116之間的交界處定義為編碼區12〇。 接著，請參照第1D圖，於具有頂蓋層i〇6a之導體條狀 物104a之間填入介電層122，並且此介電層122之表面至少 低於頂蓋層1 〇 6 a之表面。其中此介電層1 2 2的材質例如是 氧化石夕’其形成的方法例如是在基底1 0 0上覆蓋一層材料 層’再進行一回蝕製程，以使材料層之表面至少低於頂蓋 層l〇6a之表面以形成此介電層丨22。 接著’請參照第1E圖，移除頂蓋層i〇6a以暴露導體條 狀物1 04a之表面。其中移除頂蓋層丨〇6a之方法例如是乾式 餘刻法或渔式蝕刻法。然後，於基底丨〇 〇上形成一層導體 層1 2 4。此導體層1 2 4的材質例如是複晶石夕。之後，圖案化 導體層124並同時圖案化導體條狀物1〇4a以形成字元線以 及閘極。 接著，請參照第1 F圖，於基底1 〇 〇上形成一層圖案化

8869〖wl’.pui 第11頁 538507 五、發明說明（7) 之光阻層1 2 6作為編碼罩幕， 開口 128。然後’對一側的編碼口案光阻層126中具有 11 8右側的編碼區）進行一傾、、' (例如是同為通道區 基棚的編碼⑽中形成製 程式碼編入唯讀記憶體中。兑傾钭 2，以將預定的 所使用的摻質例如為P型摻f、貞斜=子植人製程130 SHSOKev左右，且植入劑貝量的二二植入能量例如是 丄 ^ N 里馮〇· 5*1 〇14 〜5*1 〇14 彳/rm3 亡 右，傾斜角例如是15度至60度。亦可α曰p _ & # 左 早，始入处曰η，, 办了以疋Ρ型摻質的BF2離 子植入此i例如是15〜50Kev左右，且植入劑量 • 5*10二1〇14 1/cm3左右，傾斜角例如是^度至度。 接者請參照第1G圖，移除圖案化光阻層126後，於基 =1 安〇〇上形成另—層目案化之光阻層134作為編碼罩幕，此 圖木化之光阻層134中具有開口136。然後，對另一側的編 碼區1 20 (例如是同為通道區丨丨8左側的編碼區）進行一傾斜 角離子植入製程138，以於基底1〇〇的編碼區12〇中植入離 =以形成編碼摻雜區1 4 〇，以將預定的程式碼編入唯讀記 憶體中。傾斜角離子植入製程丨38所使用的摻質例如為p型 摻質的硼離子，植入能量例如是8〇〜18〇Kev左右，且植入 劑蓋為0· 5*1 〇14〜5*1 〇14 1 /cm3左右，傾斜角例如是1 $度至 60度。亦可以是p型摻質的bf2離子，植入能量例如是^〜 5〇Kev左右，且植入劑量為〇·5*1〇14〜5*1〇14 1/cm3左右， 傾斜角例如是1 5度至6 0度。 上述說明為本發明之罩幕式唯讀記憶體的製造方法， 接著請繼續參照第1 G圖，以說明本發明之罩幕式唯讀記憶

<SS69 twf.pt d 第12頁 538507

五、發明說明（8) 體的結構。本發明之罩幕式唯讀記憶體的結構是由基底 100、閘極、雙摻雜源極/汲極區116、通道區118、ς -120、介電層122、字元線所構成。其中： 、、 基底1 0 0係為ρ型的半導體基底，其材質例如 閘極位於基底100上，其中閘極的材質例如是複曰° 矽，並且此閘極係為圖案化之導體條狀物104a所形成a者。

雙摻雜源極/汲極區116係由摻雜區11〇以及摻雜區114 所形成，並且摻雜區110以及摻雜區114例如是植入砷的N 型摻雜區。其中摻雜區110係位於閑極兩侧之基底1〇〇中。 摻雜區114係位於掺雜區110外周之基底1〇〇中，並與摻雜 區110之外周相接，亦即是，摻雜區i丨〇以及第二摻雜區 114具有不同之摻雜深度，並且摻雜區114之摻雜濃 摻雜區1 1 〇之摻雜濃度。 、 通道區118係位於雙擴散源極/汲極區丨16之間的基 1 0 0 中。 土一 編碼區120係位於通道區丨18兩侧與雙擴散源極/汲極 11 β之交界處的基底1 0 0中。 介電層1 2 2係位於雙擴散源極/汲極丨丨6之上，苴中介 電層1 22的材質例如是氧化矽。 八 字元線係位於介電層122與閘極之上，其中字元線係 =化之導體層124所形成者。尚且，纟間極與基底⑽ 所彳丨具備一閘極介電層1〇2，其中此閘極介電層102的材 貝例如是氧化矽’其厚度例如是2〇至丨〇〇埃。 接著，請參照第2圖，第2圖所繪示為在單擴散源極/

<S869tvvr.ptj 第13頁 538507

8(S691 w f. p t d 第14頁 538507 五、發明說明（ίο) ---- S2小於第2圖中之間距S1 ，由此 的第2位元效應。 了以付知本發明具有較小 上所述’由本發明較佳實施例可知，本發明具有下 由上述之罩^唯讀記憶體的結構，本發明能夠在每 -個記憶胞裡創造^難A，因此，可以在 技術之下，達到元件小塑化之目的，提升元件之積集$私 而且’由&本發明t罩幕丨唯讀記憶冑的結構藉由形 成雙擴散源極/汲極區，而使得高濃度的編碼植入能 由雙擴散源極/沒極區中濃度較低的外周摻雜區加以緩曰

衝，因此能夠有效的降低閘極弓丨發汲極漏電流現象的發 生0 X 並且，由於本發明之罩幕式唯讀記憶體的結構能 效的降低閘極引發汲極漏電流，因此能夠提高丨記憶胞2位 元之罩幕式唯讀記憶體的操作裕度以及降低第2位= 應。 双 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然盆 ^限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離^發明之 範圍β，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之： ”隻fe圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 /、

538507 圖式簡單說明 圖式之簡單說明： 第1 A圖至第1 G圖所繪示為本發明之較佳實施例之一種 罩幕式唯讀記憶體的製造流程剖面圖； 第2圖所繪示為在單擴散源極/汲極區之罩幕式唯讀記 憶體中，對一個儲存兩位元資料的記憶胞進行操作的電壓 對電流特性圖；以及 第3圖所繪示為在本發明之雙擴散源極/汲極區之罩幕 式唯讀記憶體中，對一個儲存兩位元資料的記憶胞進行操 作的電壓對電流特性圖。

(SH69twf. ptd 第16頁

Claims (1)

1. 5385〇7 、λ申請專利範圍 1 ·—種罩幕式唯讀記憶體 一基底； 幻…構，该結構包括·· —開極，位於該基底上； 雙擴散源極/汲極區，伤私μ托1 , 同：：雙擴散源極/汲極區係由該基底中， Π摻雜濃度之一第一摻1 F命田位於不同冰度，且具有不 一通道區，位於嗲二二^ 一第二摻雜區所構成； 中； 位於該雙擴散源極/汲極區之間之該基底 :編碼區，位於該通道區 區父界之該基底中； I、°f雙擴散源極/汲極 —介電層，位於該雙擴散源極/ 結構 底中 < 結構 —字元線，位於該介電層與該及區之上，以及 如申請專利範圍第i項所述x之/上。 其中該第二摻雜區係位於該卓^式唯讀記憶體的 且該第二摻雜區與該第:摻雜區外周之該基 如申請專利範圍第！項所述乡雜區之外周相接。 其中該第一摻雜區之摻 罩幕式唯讀記憶體的 摻雜濃度。 雜，畏度高於該第二摻雜區之 社4·如申請專利範圍第丨項所述 、、、°構，其中該雙擴散源極/汲極 罩幕式唯讀記憶體的 區。 I括植入砷的N型摻雜 5.如申請專利範圍第1項所述之罢望^ 、-、。構，其中該雙擴散源極/汲極區f幕式唯讀記憶體的 區。 G括植入填的N型摻雜

   ^869iwf .pK| 第17頁 ⑽507 、申請專利範圍 結構，其中該i ϊ ! Ξ :匕所: '罩幕式唯讀記憶體之 罩幕式唯讀記憶體的、層。 二，極，位於該基底上； 第一摻雜區，位於該閘 龙—第二摻雜區，位於該第〜^側之該基底中； ^ 35亥第二摻雜區與該第一摻外周之該基底中， 穆雜區之摻雜濃度小於該第!外】相接，且該第二 ::道區，位於該第一摻基農；；. 處； 馬£ ’位於該通道區兩側與該第-摻雜區之交界 介電層 ^p· — 子凡線 位於該第一摻雜區之上；以及 8 ^ 位於該介電層與該閘極之上。 結構，.其i : : :;J圍第7項所述之罩幕式唯讀記憶體的 9如 4弟一摻雜區包括植入砷的N型摻雜區。 結構，i I J ί利範圍第7項所述之罩幕式唯讀記憶體的 j八 δ亥第一摻雜區包括植入磷的Ν型摻雜區。 結構，直\申請專利範圍第7項所述之罩幕式唯讀記憶體的 中該第二摻雜區包括植入坤的Ν型摻雜區。 钤播U·甘如申請專利範圍第7項所述之罩幕式唯讀記憶體的 、" 八中該第二摻雜區包括槙八磷的Ν型摻雜區。 壯播12·#如申請專利範圍第7項戶斤述之罩幕式唯讀記憶體之 、σ 八中該閘極與該基底之間更包括一閘極介電層。

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