TW594939B - Read-only memory cell and a production method thereof - Google Patents

Read-only memory cell and a production method thereof Download PDF

Info

Publication number
TW594939B
TW594939B TW092117375A TW92117375A TW594939B TW 594939 B TW594939 B TW 594939B TW 092117375 A TW092117375 A TW 092117375A TW 92117375 A TW92117375 A TW 92117375A TW 594939 B TW594939 B TW 594939B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
read
memory cell
oxide layer
item
Prior art date
Application number
TW092117375A
Other languages
English (en)
Inventor
Ching-Nan Hsiao
Chao-Sung Lai
Yung-Meng Huang
Ying-Cheng Chuang
Original Assignee
Nanya Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanya Technology Corp filed Critical Nanya Technology Corp
Priority to TW092117375A priority Critical patent/TW594939B/zh
Priority to US10/801,625 priority patent/US20040262673A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TW594939B publication Critical patent/TW594939B/zh
Priority to US10/994,018 priority patent/US20050087823A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40117—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a charge-trapping insulator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66833—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a charge trapping gate insulator, e.g. MNOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/792—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors
    • H01L29/7923—Programmable transistors with more than two possible different levels of programmation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一 種利用富矽氧务風、種唯讀記憶單元，特別係有關於一 9 t成電荷儲存區之唯讀記憶單元。 【先前技術】 在非揮發記情 )的發展起源於西'，業中，氮化物唯讀記憶單元（NROM 係採用氧化一氮化凡6年。此新式的非揮發記憶體技術 層作為閘極介電居、^化（〇Xide-nitride-〇Xide，0N0) 立出每一記憶單—曰並藉由習知之程式化及抹除之機制而建 讀記憶單元之位7^擁有兩分離之位元線。因此，氮化物唯 由於^晶粒之尺:線大小約為整個記憶單元面積之一半。 就是氮化物唯讀纪^：!：為成本架構中的主要要素，顯然這 之原因。 ° |思早凡技術為何能具有經濟上的競爭力 弟1圖係％示出偟 t +立固 LL ^ k ®得統虱化物唯讀記憶單元之結構剖面 不思圖。此記憶覃开a人 你—^ 、 早70包含一矽基底1 〇〇，其具有兩分離的 兀、、、源極及汲極）1 0 2，兩位元線絕緣層1 0 4係各設置 二兩位元線102之上方，且-咖層112係設置於兩位元線置 之間，基底100上方。此0N0層112係由一底層氧化矽層 、、一氮化石夕層108、及一上層氧化矽層n〇依序堆疊而 成 閘極導電層（子元線）11 4係設置於位元線絕緣声 104及ΟΝΟ層1 12上方。 尽 在0Ν0層112中的氮化矽層丨丨2具有兩電荷儲存區1〇7， 1 〇 9，其鄰近於位元線1 〇 2。兩電荷儲存區丨〇 7，i 〇 9係在程 594939 五、發明說明（2) t元期間用以儲存電荷。當利用電荷儲存ο? 问二：化電壓’此時右邊的位元線i 0 2係作沔極 地：同理，當利用電荷儲存區" 左邊的位元線102係作為源： = 化電壓，此時 的位元（電荷儲存區丨〇7 ’、±、接也。再者，當讀取左邊 且右邊的位元線1 〇 2係作日卞，左邊的位兀線1 〇 2作為源極 元（電荷儲存區1 〇 g )聍、，、、汲極。同理，當讀取右邊的位 邊的位元線1 〇 2係作為^托右邊的位兀線1 0 2作為源極且左 極的相對位置與進行程。。/外，進行抹除時’其源汲 然而，在習知技相同。 氮化石夕層的功函數=中=氮化石夕層儲存電*，但由於 流失，因此需要-種m 維持率較差，容易造成資料 改此較佳之唯讀記憶單元。 【發明内容】 本發明係為解決上沭習 唯讀記憶單元，其具技術之問題：而提供之一種 線絕緣層、一閘極介電>二另稷數條位兀線、複數位元 基底之上。位元線絕：】=”線1元線形成於該 冰、巴，層，又置於該等位元 電層設置於該等位元線之間的該基板上方，並勺扭閘極介 氧化層。纟元線設於該等位元線絕緣層以及該富石夕 之上。 日久為閘極介電層 本發明利用 虽矽氧化層取代習知之氮化矽層作為電荷
05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd $ 7頁 594939
五、發明說明（3) 儲存區。由於富石夕氧化層相較於氮化石夕層具有較高的功函 數’因此可提高唯讀記憶體單元的資料維持率，且其晶體 衰減率較低。應用本發明之唯讀記憶單元’可提供較佳之 資料維持效能，且本發明之唯讀記憶單元的晶體衰減率較 低，可使用時間較長。 【貫施方式】 以下配合第2a〜2 f圖，說明本發明實施例之唯讀記憶 單元製造方法。首先，如第2a圖所顯示的，提供一基底 20 0 ’例如一矽晶圓。在基底20 0表面上形成一罩幕層205 ’其可為單層結構或數層的堆疊結構。如圖中所示，罩幕 層20 5較佳是由一層第一閘極氧化層2〇6與一層較厚的氮化 石夕層22 2所組成。其中，第一閘極氧化層2〇6的厚度約1〇〇 埃（A )左右，且其形成方法可為熱氧化法或是以習知的 常壓（atmospheric)或低壓化學氣相沉積法（i〇w pressure chemical vapor deposition，LPCVD)沉積而 接著，在罩幕層20 5表面上形成一層光阻層22〇。之後，藉❼ 由習知微影製程於光阻層22 0中定義—位元線圖案，並形 成複數個開口 2 1 7。 成。在第一閘極氧化層2 〇 β之上的氮化矽層2 2 2的厚度約在 1 0 0 0到2 0 0 0埃的範圍，且可利用低壓化學氣相沉積法，以 二氣矽烷（SiCl^ )與氨氣（NH3 )為反應原料沉積而成。 接下來，請參照第2b圖，藉由具有開口 217之光阻層 22 0作為蝕刻罩幕，對罩幕層2〇5進行非等向性蝕刻製程
05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第8頁 594939 五、發明說明（4) 離子㈣（reactlve 10n etching，r ，以 將=且層220的該位元線圖案轉移至罩幕層2〇5 形成 位元線開口 218。接著’以適當餘刻溶液或灰化處 除光阻層22。之後，藉由罩幕層2〇5，對該等位元線 ::218中裸露的基底200表面實施離子植入，例如使用磷 尚隹子，在基底2 0 0表面形成摻雜區2〇2，作為位元 接著，參照第2c圖，利用熱氧化法，美2 ' 氮化矽層2 2 2以及第一閘極氧化層2 〇 6伴1 义 7| 尽乙υ 0保護的區域，長出i 化矽薄膜，以作為位元線絕緣層2〇4。 广m礼 接下來，請參照第2d圖’將i化石夕層222剝除。其方 法為濕式蝕刻法，例如是以熱磷酸（H p 泡而將其去除。並在第-問極氧化層及為位==邑來/ 層204上形成富矽氧化層208。富矽氧化層2〇8可 : 化學氣相沈積法（PECVD)在低於40(rcT 水 如是以TEOS(四乙基正矽酸鹽）為主反應物所、=積=，例 TEOS ^ ^ 亚错由增加原料氣體中TEOS或SiH4的流量， 1八 矽元素的氧化層。 n各 接著，參照第2e圖，利用化學氣相沈積法，在該第一 問極氧化層20 6上方之該富矽氧化層2 08表面形成一 ΰ第二 極氧化層2 1 0。 — 最後’如第2f圖所顯示的，一導電層214，例如複晶 石夕，係形成於第二閘極氧化層2 1 0以及富矽氧化層2〇8 ±Ba 方。之後，可在導電層214上方塗覆一光阻層（未θ圖示）。 594939 五、發明說明（5) 後藉著習知微影及钱刻程序，藉以定義出由導電層2 1 4 所構成之位元線，如此便完成本發明之唯讀記憶單元之製 造0 本發明之唯讀記憶單元其結構亦如第3圖所顯示的， 其具有一基底2 0 0、複數條位元線2 〇 2 (源極及汲極）、複 數位元線絕緣層2 〇 4、一閘極介電層2 1 2以及一字元線2 1 4 。位元線2 0 2形成於該基底之上。位元線絕緣層204設置於 該等位元線2 0 2上方。閘極介電層2 1 2設置於該等位元線 2 0 2之間的該基板2 〇 〇上方。字元線2 1 4設於該等位元線絕 緣層2 0 4以及該閘極介電層2丨2之上。該閘極介電層2丨2包 括一富石夕氧化層20 8、第一氧化層2 0 6以及第二氧化層2 10 。該富石夕氧化層20 8具有電荷儲存區20 7以及2 0 9。其動作 為當利用電荷儲存區2 〇 7程式化左邊的位元時，左邊的位 元線2 0 2作為汲極並接收一高程式化電壓。同時，右邊的 位兀線2 0 2係作為源極並接地。同理，當利用電荷儲存區 20 9程式化右邊的位元時，右邊的位元線2〇2作為汲極並接 收一高程式化電壓。同時，左邊的位元線2〇2係作為源極 並接地。再者，當讀取左邊的位元（電荷儲存區2 〇 7 )時 ，左邊的位元線20 2作為源極且右邊的位元線2〇2係作為汲 極。同理，當讀取右邊的位元（電荷儲存區2 9 )時，右 邊的位元線2 0 2作為源極且左邊的位元線2〇2係作為^及極。 另外’進行抹除時，其源汲極的相對位置盥妒/ ° 相同。 ”進仃桎式化時 本發明利用富矽氧化層取代習知之氮化矽層作為電荷
594939 五、發明說明（6) 儲存區。由於富矽氧化層相較於氮化矽層具有較高的功函 數，因此可提高唯讀記憶體單元的資料維持率，且其晶體 衰減率較低。應用本發明之唯讀記憶單元，可提供較佳之 資料維持效能，且本發明之唯讀記憶單元的晶體衰減率較 低，可使用時間較長。 雖然本發明已於較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，仍可作些許的更動與潤飾，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為準。
05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第11頁 594939 圖式簡單說明 第1圖係顯示習知之氮化物唯讀記憶單元之結構剖面 不意圖， 第2a〜2 f圖係顯示本發明之唯讀記憶單元之製造步 驟； 第3圖係顯示本發明之唯讀記憶單元之結構剖面示意 圖。 ^ I : I Λυ ο Au nw ο 11 11 口万 11 1i 11 1i ii 11 11 符 層層 緣碎 •，絕化 •，線線氧 底元元層 基位位底 區 存 儲 荷 9 ο 11 層 矽 化 氧 層 上 • ο ο ο ο ο 1 2 2 2 2 2 2 層 電 ·，絕·，極 導·，線線層閘 極底元元幕一9-閘基位位罩第20I ~ I 7 層 緣 邑 ♦ 化 氧 區 存 儲 荷 第 閘 2 11 2 層 化 ; 氧層 極電 閘介 二極 05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第12頁 594939 圖式簡單說明 214 21 7 218 220 222 閘極導電層； 開口 ； 位元線開口； 光阻層； 氮化矽層。
05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第13頁

Claims (1)

  1. 594939 六、申請專利範圍 1 · 一種唯讀記憶單元，包括： 一基底； 複數條位 複數位元 一閘極介 該閘極介電 一字元線 之上。2. ，該閘 化層與 3. ，該閘 化層與 4. ，該富 間。 5. 提 在 在 數個位 在 摻雜區 如申請 極介電 該基板 如申請 極介電 該字元 如申請 矽氧化 一種唯 供一基 該基底 該第一 元線開 該等個 以作為 元線，形 線絕緣層 電層，設 層包括一 ，設於該 專利範圍 層更包括 之間。 專利範圍 層更包括 線之間。 專利範圍 層並延伸 成於該基底之上； ，設置於該等位元線上方； 置於該等位元線之間的該基板上方 富矽氧化層；以及 等位元線絕緣層以及該閘極介電層 第1項所述之唯讀記憶單元，其中 一第一閘極氧化層，設於該富矽氧 第1項所述之唯讀記憶單元，其中 一第二閘極氧化層，設於該富矽氧 第1項所述之唯讀記憶單元，其中 介於該字元線及該位元線絕緣層之 讀記憶單元之製造方法，包括下述步驟： 底； 表面，形 閘極氧化 v ; 位元線開口中之裸露的基底表面形成複數個 位兀線， 成一第一閘極氧化層； 層上定義一位元線圖案，而形成複
    05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第14頁 594939 六、申請專利範圍 在該等位元線上方形成複數個位元線絕緣層； 在該第一閘極氧化層上方形成一富矽氧化層； 在該富矽氧化層表面，形成一第二閘極氧化層；以及 -在該第二閘極氧化層以及該等位元線絕緣層上方，形 成一導電層。 6. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該第一閘極氧化層乃利用熱氧化法形成。 7. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該第一閘極氧化層乃利用化學氣相沈積法形 成。 0 8. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該等摻雜區乃利用離子植入法植入磷離子而 形成。 9. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該富矽氧化層乃利用電漿化學氣相沈積法沈 積而得。 I 0 .如申請專利範圍第9項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該電漿化學氣相沈積的過程中，乃利用四乙 基正矽酸鹽作為主反應物。 II .如申請專利範圍第9項所述之唯讀記憶單元之製造4 方法，其中，該電漿化學氣相沈積的過程中，乃利用氫化 矽作為主反應物。 1 2 .如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶單元之製造 方法，其中，該第二閘極氧化層乃利用化學氣相沈積法沈
    05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第15頁 594939 ^、申請專利範圍 積而得0 1Ι1·Ι1 05489967twF(nl); 91249; Lemon Liu.ptd 第16頁
TW092117375A 2003-06-26 2003-06-26 Read-only memory cell and a production method thereof TW594939B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW092117375A TW594939B (en) 2003-06-26 2003-06-26 Read-only memory cell and a production method thereof
US10/801,625 US20040262673A1 (en) 2003-06-26 2004-03-16 Read-only memory cell and fabrication method thereof
US10/994,018 US20050087823A1 (en) 2003-06-26 2004-11-19 Read-only memory cell and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW092117375A TW594939B (en) 2003-06-26 2003-06-26 Read-only memory cell and a production method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW594939B true TW594939B (en) 2004-06-21

Family

ID=33538494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092117375A TW594939B (en) 2003-06-26 2003-06-26 Read-only memory cell and a production method thereof

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20040262673A1 (zh)
TW (1) TW594939B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101120443B (zh) * 2004-12-28 2010-04-14 斯班逊有限公司 半导体装置
KR100695140B1 (ko) * 2005-02-12 2007-03-14 삼성전자주식회사 실리콘 리치 산화막을 포함하는 메모리 소자의 제조 방법
CN102832136B (zh) * 2012-09-11 2015-08-26 上海华力微电子有限公司 一种双位nrom存储器及提高其电子注入效率的方法和结构

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168334A (en) * 1987-07-31 1992-12-01 Texas Instruments, Incorporated Non-volatile semiconductor memory
US5510638A (en) * 1992-11-02 1996-04-23 Nvx Corporation Field shield isolated EPROM
TW410435B (en) * 1998-06-30 2000-11-01 United Microelectronics Corp The metal interconnection manufacture by using the chemical mechanical polishing process
US6804136B2 (en) * 2002-06-21 2004-10-12 Micron Technology, Inc. Write once read only memory employing charge trapping in insulators

Also Published As

Publication number Publication date
US20040262673A1 (en) 2004-12-30
US20050087823A1 (en) 2005-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63102266A (ja) 半導体基板上の集積回路、集積メモリセルおよびその製造方法
TW200409298A (en) Method for fabricating a vertical nitride read-only memory (NROM) cell
JPH04229654A (ja) 無接点フローティングゲートメモリアレイを製造する方法
TW530414B (en) Method of forming select gate to improve reliability and performance for NAND type flash memory devices
US8319273B2 (en) Self-aligned charge storage region formation for semiconductor device
US20080121972A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2011199194A (ja) 半導体装置の製造方法
US7928496B2 (en) Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
TWI258207B (en) Flash memory and manufacturing method thereof
TW423163B (en) Non volatile semiconductor device and its manufacturing process
TWI298187B (en) Method for forming passivation film of semiconductor device and structure of passivation film of semiconductor device
TW594939B (en) Read-only memory cell and a production method thereof
US20110018048A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
TW200411842A (en) Method for fabricating a vertical NROM cell
JP2007266081A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US6906377B2 (en) Flash memory cell and fabrication thereof
CN101399204B (zh) 栅极结构、快闪存储器及其制作方法
TW544922B (en) Nonvolatile memory and its manufacturing method
TWI235424B (en) Method for forming a contact opening
CN100472725C (zh) 减少字元线片电阻的方法
KR100824442B1 (ko) 비휘발성 메모리 디바이스들을 위한 이중 스페이서 공정
JP2009076635A (ja) 半導体装置およびその製造方法
TW200929366A (en) Gate replacement with top oxide regrowth for the top oxide improvement
TWI239598B (en) Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2008053535A (ja) 半導体装置の製造方法及び不揮発性記憶装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Expiration of patent term of an invention patent