專利名稱：具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光罩式只讀存儲器(mask read-only-memory，mask ROM)制造方法；特別是有關(guān)于一種具有二極管存儲胞的光罩式只讀存儲器制造方法。
(2)背景技術(shù)光罩式只讀存儲器通常使用通道晶體管作為其存儲胞。藉由選擇性植入離子于通道晶體管的通道區(qū)域，以寫入數(shù)據(jù)于光罩式只讀存儲器中。藉植入離子于特定晶體管的通道區(qū)域，改變晶體管的啟始電壓，進(jìn)而決定存儲胞的″打開″或″關(guān)閉″狀態(tài)。一光罩式只讀存儲胞形成方法是藉沉積多晶硅字元線于位元線上，之后，存儲胞通道(memory cell channel)形成于兩相鄰位元線間的字元線下方區(qū)域。每一光罩式只讀存儲胞的″1″或″0″狀態(tài)是決定于是否有離子植入通道區(qū)域。藉離子植入步驟將數(shù)據(jù)寫入光罩式只讀存儲胞的好處是可事先做好光罩式只讀存儲器元件的半成品。一旦所需要的數(shù)據(jù)寫入編碼圖案(program codes)決定之后，可制作其離子遮罩，以進(jìn)行最后的離子植入步驟，進(jìn)而縮短交貨日期。然而，此種習(xí)知方法需要一個以上的光罩，以完成離子植入步驟。另外，此離子植入步驟對于光罩式只讀存儲器產(chǎn)品的可靠度有非常重要的影響。
圖1A是一傳統(tǒng)的光罩式只讀存儲器元件的頂視示意圖。參照圖1B，一柵氧化層102是形成于一P型基底100上。柵極104形成于P型基底100上方，以供做字元線。使用柵極104作為遮罩，執(zhí)行一離子植入步驟，以形成N型源極/漏極作為位元線。位元線是垂直于字元線。通道區(qū)域形成于字元線下方。每一個存儲胞的狀態(tài)由通道區(qū)域決定，其中關(guān)閉通道區(qū)域的方法是植入P型離子于特定通道區(qū)域107，以形成編碼區(qū)110，如圖1C所示。
圖1B及圖1C是光罩式只讀存儲器的傳統(tǒng)制造方法。參照圖1B，提供一P型基底100。多個絕緣區(qū)101是形成于P型基底100中。一柵氧化層102及柵極104是依次形成于P型基底100上。使用P型離子作為摻質(zhì)，執(zhí)行一離子植入步驟，以形成多個源極/漏極106于P型基底100中。通道區(qū)域107是形成于兩相鄰源極/漏極106之間。
參照圖1C，一光阻層108是形成于P型基底100上，以曝露出欲形成離子植入?yún)^(qū)的部份P型基底100。使用P-31作為摻質(zhì)，執(zhí)行一離子植入步驟，其植入能量約160仟電子伏特(Kev)，植入劑量約1×1014離子/每平方公分。離子植入步驟完成之后，在溫度約850℃下，進(jìn)行回火，以完成編碼區(qū)(code ion implantregions)110的制作。
傳統(tǒng)的光罩式只讀存儲器元件使用一通道晶體管作為一存儲胞，其植入離子于通道晶體管中，以決定其二值化數(shù)據(jù)狀態(tài)為″0″或″1″。然而，當(dāng)光罩式只讀存儲器元件尺寸縮小時，編碼圖案解析度(code pattern resolution)的問題會更形突顯出來，即不容易定義出準(zhǔn)確的編碼區(qū)位置。
據(jù)此，亟待提供一種改進(jìn)的光罩式只讀存儲器制作方法，當(dāng)元件尺寸逐漸縮小的情況下，其可克服傳統(tǒng)制造方法所面臨的缺失。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是提供一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其是形成由一接觸插塞/一PN二極管單元組成的構(gòu)造取代一通道晶體管(channel transistor)，以供做一存儲胞。此接觸插塞/PN二極管單元構(gòu)造的制程簡單，并且即使在元件尺寸縮小的情況下，其仍可準(zhǔn)確定義光罩式只讀存儲器元件的編碼位置(code area)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其是形成由一接觸插塞/一PN二極管單元組成的構(gòu)造取代一通道晶體管(channel transistor)，以供做一存儲胞。由于PN二極管所占據(jù)的基底面積小于通道晶體管占據(jù)的基底面積，因此本發(fā)明方法可提供高密度的光罩式只讀存儲器元件。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其是以一簡單制程形成一接觸插塞/PN二極管單元構(gòu)造取代一通道晶體管，以供做一存儲胞，故可降低制造費用。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提供一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法。提供一半導(dǎo)體基底并形成具有第一導(dǎo)電性的一埋置擴(kuò)散層于半導(dǎo)體基底頂部。形成多個淺渠溝隔離區(qū)于半導(dǎo)體基底中，使得埋置擴(kuò)散層形成多條位元線。形成一介電層于埋置擴(kuò)散層及此些淺渠溝隔離區(qū)上方。形成具有一光罩式只讀存儲器編碼圖案(mask read-only-memory code pattern)的一光阻層于此介電層上。使用此光阻層作為一蝕刻罩幕，執(zhí)行一非等向性蝕刻制程以形成多個開口于此介電層中，其中每一開口是位于埋置擴(kuò)散層的一部份曝露區(qū)域上。移除光阻層。執(zhí)行一離子植入步驟，以形成具有電性與第一導(dǎo)電性相反的一第二導(dǎo)電性的一擴(kuò)散區(qū)于埋置擴(kuò)散層的每一個部份曝露區(qū)域中。形成一接觸插塞于每一開口中，并抵靠于擴(kuò)散區(qū)。形成一導(dǎo)電層于此介電層上，以供形成字元線。據(jù)上述制程步驟，可獲得由一接觸插塞/二極管單元(diode cell)組成的構(gòu)造，其是用以取代一通道晶體管，以供做光罩式只讀存儲器的存儲胞。此二極管單元所占據(jù)的基底面積小于通道晶體管占據(jù)的基底面積。因此，本發(fā)明方法可獲得高密度的光罩式只讀存儲器元件。另外，接觸插塞/二極管單元(diode cell)構(gòu)造的制程簡單，即使在元件尺寸縮小情況下，仍可準(zhǔn)確定義光罩式只讀存儲器元件的編碼位置(code area)。本發(fā)明方法的制造費用亦可降低。
(4)


圖1A是一傳統(tǒng)的光罩式只讀存儲器的頂視示意圖；圖1B至圖1C是一傳統(tǒng)光罩式只讀存儲器制造方法的各種步驟截面示意圖，其包括一編碼步驟；及圖2A至圖2E是根據(jù)本發(fā)明一較佳具有體實施例的各種步驟的截面示意圖。
(5)具有體實施方式本發(fā)明提供一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其是形成由一接觸插塞/一PN二極管單元組成的構(gòu)造取代一通道晶體管，以供做一存儲胞。此接觸插塞/PN二極管單元構(gòu)造的制程簡單，即使在元件尺寸縮小的情況下，其仍可準(zhǔn)確定義光罩式只讀存儲器元件的編碼位置(code area)。本發(fā)明方法的制造費用亦可降低。另外，PN二極管占據(jù)的基底面積小于通道晶體管占據(jù)的基底面積，故藉本發(fā)明方法，可獲得高密度的光罩式只讀存儲器元件。
本發(fā)明的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法將根據(jù)本發(fā)明一較佳具有體實施例，配合附圖予以詳細(xì)說明。
圖2A至圖2E是根據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的各種步驟截面示意圖。參照圖2A，提供一半導(dǎo)體基底200。此半導(dǎo)體基底200可以是硅底材、鍺底材、砷化鍺底材或類似材質(zhì)。執(zhí)行一離子植入步驟201以形成具有一第一導(dǎo)電性的一埋置擴(kuò)散層(buried diffusion layer)202于半導(dǎo)體基底200頂部，以供形成位元線，如圖2B所示。第一導(dǎo)電性可以是N型或P型導(dǎo)電性之一。在此一較佳實施例中，埋置擴(kuò)散層202為一N+埋置擴(kuò)散層。參照圖2B，接著，形成一具有第一導(dǎo)電性的摻雜導(dǎo)電層(doped conductive layer)203于埋置擴(kuò)散層202上方。摻雜導(dǎo)電層203較佳為一N-摻雜多晶硅層，其可使用SiH4及PH3作為反應(yīng)氣體，在溫度約600~650℃及壓力約0.3~0.6托下，以臨場摻雜低壓化學(xué)氣相沉積法(in-situ doped low pressure chemical vapordeposition)形成。此N-摻雜多晶硅層亦可在溫度約900℃下，藉高溫擴(kuò)散方法將摻質(zhì)，例如砷或POCl3，趨入埋置擴(kuò)散層202上方的多晶硅層內(nèi)而形成。此外，此N-摻雜多晶硅層可使用磷、砷、PH3及AsH3作為離子源，以離子植入步驟將摻質(zhì)植入埋置擴(kuò)散層202上方的多晶硅層內(nèi)而形成。一氮化硅層204是形成于摻雜導(dǎo)電層203上，以供作一化學(xué)機(jī)械研磨終止層。氮化硅層204可使用SiH2Cl2及NH3作為反應(yīng)氣體，在溫度約700~800℃下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
參照圖2C，以傳統(tǒng)的微影及蝕刻制程，形成多個渠溝區(qū)于半導(dǎo)體基底200中。然后，一二氧化硅層沉積于氮化硅層204上方，以填滿此些渠溝區(qū)。此二氧化硅層可使用四乙基鄰硅酸鹽(tetra-ethyl-ortho-silicate，TEOS)作為反應(yīng)氣體，在溫度約650~850℃及壓力約0.1~5托下，以低壓化學(xué)氣相沉積方法形成。此二氧化硅層亦可使用SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約300~400℃及壓力約1~10托下，以等離子體化學(xué)氣相沉積方法形成。接著，以化學(xué)機(jī)械研磨方法平坦化此二氧化硅層直至氮化硅層204，以形成多個淺渠溝隔離區(qū)205于半導(dǎo)體基底200中，同時使埋置擴(kuò)散層202形成多條位元線。然后，使用熱磷酸水溶液作為蝕刻溶液，以濕蝕刻方式移除氮化硅層204。
參照圖2D，一介電層206是形成于淺渠溝隔離區(qū)205上方。介電層206可以是以傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積方法形成的一二氧化硅層，或者是一硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass)，是使用四乙基鄰硅酸鹽(tetra-ethyl-ortho-silicate，TEOS)、O3、三乙基硼酸鹽(tri-ethyl-borate，TEB)及三甲基磷酸鹽(tri-methyl-phosphate，TMPO)作為反應(yīng)氣體，在溫度約400~500℃及壓力約10托下，以等離子體化學(xué)氣相沉積法形成。介電層206亦可以是一磷硅玻璃(phosphosilicate glass)，是使用SiH4、N2O及PH3作為反應(yīng)氣體，以等離子體化學(xué)氣相沉積法形成。此外，介電層206可以是一氮化硅層，使用SiH2Cl2及NH3作為反應(yīng)氣體，在溫度約700~800℃下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成，或者是一氮氧化硅層，是使用SiH4、N2O及N2作為反應(yīng)氣體，以等離子體化學(xué)氣相沉積法形成。接下來，一光阻層(未示出)形成于介電層206上，及具有一光罩式只讀存儲器編碼圖案(mask ROM code pattern)的光罩(未示出)放置于光阻層上方，以便將光罩式只讀存儲器編碼圖案轉(zhuǎn)移至光阻層上。接著，使用此光阻層作為一蝕刻罩幕，進(jìn)行一非等向性蝕刻制程，以形成多個開口207于介電層206中，并且每一開口207是抵靠摻雜導(dǎo)電層203的一曝露的部份區(qū)域。移除光阻層。接著，執(zhí)行一離子植入步驟，以形成具有電性相反于第一導(dǎo)電性的一第二導(dǎo)電性的一擴(kuò)散區(qū)208于摻雜導(dǎo)電層203的每一曝露的部份區(qū)域中，其中每一擴(kuò)散區(qū)208是相應(yīng)本發(fā)明光罩式只讀存儲胞的一編碼區(qū)(code area)。在此較佳具體實施例中，擴(kuò)散區(qū)208是為一P+擴(kuò)散區(qū)，是使用硼或BF2+作為離子源，以離子植入方式形成。藉此，每一P+擴(kuò)散區(qū)及一曝露的部份N-摻雜導(dǎo)電層203/一部份的N+埋置擴(kuò)散層202構(gòu)成一PN二極管單元(PN diode cell)，其可取代傳統(tǒng)光罩式只讀存儲器的一通道晶體管，以供做一存儲胞。截至目前為止，即完成本發(fā)明光罩式只讀存儲器的編碼步驟(coding process)。
參照圖2E，形成一接觸插塞209于每一開口207中，并抵靠于摻雜導(dǎo)電層203的一曝露的部份區(qū)域上，以構(gòu)成一接觸插塞209/一PN二極管單元組合構(gòu)造。此一接觸插塞209/PN二極管單元組合構(gòu)造是取代一通道晶體管，以供作一存儲胞。接觸插塞209可包含鎢，可使用WF6及SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約300~550℃及壓力約1~100托下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。然后，形成一導(dǎo)電層210于介電層206及接觸插塞209上方，以供形成字元線。導(dǎo)電層210較佳為一多晶硅層，可使用SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約600~650℃下，以低壓化學(xué)氣相沉積方法形成。
本發(fā)明的另一較佳具體實施例中，是省略N-摻雜導(dǎo)電層203，而直接形成一P+擴(kuò)散區(qū)于一曝露的部份N+埋置擴(kuò)散層202中，以構(gòu)成一PN二極管單元。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或等效替換，均應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其包括提供一半導(dǎo)體基底；于該半導(dǎo)體基底形成一具有第一導(dǎo)電性的埋置擴(kuò)散層；于該半導(dǎo)體基底中形成多個隔離區(qū)，使得該埋置擴(kuò)散層形成多條位元線；于該埋置擴(kuò)散層及該隔離區(qū)上方形成一介電層；于該介電層中形成多個開口；于該開口中形成一具有第二導(dǎo)電性的擴(kuò)散區(qū)，該第二導(dǎo)電性的電性與該第一導(dǎo)電性的電性相反；于每一該開口中形成一接觸插塞；及于該介電層及該接觸插塞上形成一導(dǎo)電層，以供形成字元線。
2.如權(quán)利要求1所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該半導(dǎo)體基底是選自硅底材、鍺底材及砷化鍺底材之一。
3.如權(quán)利要求1所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該第一導(dǎo)電性為N型導(dǎo)電性及P型導(dǎo)電性之一。
4.如權(quán)利要求1所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該接觸插塞包含鎢，是使用WF6及SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約300～550℃及壓力約1～100托下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
5.如權(quán)利要求1所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該導(dǎo)電層包含多晶硅，是使用SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約600～650℃及壓力約0.3～0.6托下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
6.一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其包括提供一半導(dǎo)體基底；于該半導(dǎo)體基底形成一具有第一導(dǎo)電性的埋置擴(kuò)散層；于該埋置擴(kuò)散層上形成具有該第一導(dǎo)電性的一摻雜導(dǎo)電層，該摻雜導(dǎo)電層的摻質(zhì)濃度是低于該埋置擴(kuò)散層的摻質(zhì)濃度；于該半導(dǎo)體基底中形成多個隔離區(qū)；于該摻雜導(dǎo)電層及該隔離區(qū)上方形成一介電層；于該介電層中形成多個開口；于該開口中形成一具有第二導(dǎo)電性的擴(kuò)散區(qū)，該第二導(dǎo)電性與該第一導(dǎo)電性的電性相反；于每一該開口中形成一接觸插塞；及于該介電層及該接觸插塞上形成一導(dǎo)電層，以供形成字元線。
7.如權(quán)利要求6所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該第一導(dǎo)電性為N型導(dǎo)電性及P型導(dǎo)電性之一。
8.如權(quán)利要求6所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該摻雜導(dǎo)電層包含經(jīng)摻雜多晶硅，是使用SiH4及PH3作為反應(yīng)氣體，在溫度約600～650℃及壓力約0.3～0.6托下，以臨埸摻雜低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
9.如權(quán)利要求6所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該接觸插塞包含鎢，是使用WF6及SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約300～550℃及壓力約1～100托下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
10.如權(quán)利要求6所述的具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法，其特征在于，該導(dǎo)電層包含多晶硅，是使用SiH4作為反應(yīng)氣體，在溫度約600～650℃及壓力約0.3～0.6托下，以低壓化學(xué)氣相沉積法形成。
全文摘要
一種具有二極管存儲胞光罩式只讀存儲器的制作方法。一具有第一導(dǎo)電性的摻雜導(dǎo)電層是形成于位元線上。一具有光罩式只讀存儲器編碼圖案的光阻層形成于摻雜導(dǎo)電層上方的一介電層上，以供作一蝕刻罩幕，藉以形成多個開口于此介電層中摻雜導(dǎo)電層曝露的部分區(qū)域上方。執(zhí)行一離子植入步驟，以形成具有電性與第一導(dǎo)電性相反的第二導(dǎo)電性的一擴(kuò)散區(qū)于摻雜導(dǎo)電層的每一曝露的部分區(qū)域中。藉此，曝露的部分摻雜導(dǎo)電層與形成于其中的擴(kuò)散層構(gòu)成一二極管單元(diode cell)，以供做一存儲胞。一接觸插塞形成于每一開口中，并抵靠一二極管單元。一導(dǎo)電層形成于接觸插塞上方，以供形成字元線。
文檔編號H01L21/822GK1581466SQ0315304
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者吳俊沛, 陳輝煌, 蔡文彬, 高瑄苓 申請人:旺宏電子股份有限公司