平板型rom器件的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平板型ROM器件的制備方法，包括步驟：提供襯底，在襯底上形成P阱；在P阱上形成光刻掩膜層并進(jìn)行光刻形成的注入窗口；在形成的注入窗口進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)；在形成的注入窗口進(jìn)行N型離子的注入從而在P型區(qū)上形成N型區(qū)；形成柵氧化層以及多晶硅柵完成器件的制備。上述平板型ROM器件的制備方法，利用同一光刻掩膜層進(jìn)行P型區(qū)以及N型區(qū)的制備，從而在原來器件中的N型區(qū)與P阱的界面處形成濃度高于P阱的P型區(qū)，增加了PN結(jié)勢壘高度，進(jìn)而減小了器件的源漏極漏電，緩解了穿通現(xiàn)象，提高了器件耐壓。并且，制備過程中無需增加額外的隔離掩膜版就可以有效提高器件的耐擊穿特性，節(jié)省了生產(chǎn)成本。
【專利說明】
平板型ROM器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種平板型ROM器件的制備方法。 【背景技術(shù)】
[0002]在 MCU(Micro Control Unit，微控制單元)、ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit，專用集成電路)等集成電路中，往往需要大面積的平板型只讀存儲(chǔ)器 (Flat Cell ROM)陣列對各種程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和讀取。為了提高Flat Cell ROM電路的可靠性，必須提高器件耐壓(BV)，降低漏電，減緩穿通(punch through)現(xiàn)象。傳統(tǒng)工藝在完成N型區(qū)(N型區(qū)作為平板型ROM器件的源漏區(qū)域)的制備后還經(jīng)常需要增加一塊額外的隔離掩模版(Mask)來進(jìn)行摻雜離子的注入以遏制源漏極之間穿通現(xiàn)象的發(fā)生，增加了工藝的成本以及工藝難度。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對上述問題，提供一種成本較低且可有效降低源漏電極漏電、提高器件擊穿電壓的平板型ROM器件的制備方法。
[0004]—種平板型ROM器件的制備方法，包括以下步驟:提供襯底，在所述襯底上形成P 阱；在所述P阱上形成光刻掩膜層并進(jìn)行光刻形成注入窗口；利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)；利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口進(jìn)行 N型離子的注入從而在所述P型區(qū)上形成N型區(qū)；所述N型區(qū)包括第一 N型區(qū)和第二N型區(qū)；所述第一 N型區(qū)和所述第二N型區(qū)分別作為所述平板型ROM器件的源極、漏極；在形成的器件表面形成柵氧化層以及多晶硅柵完成器件的制備。
[0005]在其中一個(gè)實(shí)施例中，利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)的步驟中P型離子為傾斜注入。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述P型離子是與豎直平面呈20?30度的角度進(jìn)行注入的。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)的步驟中，注入的P型離子的劑量為7X 1012?3X 10 13cm 2。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口進(jìn)行N型離子的注入從而在所述P型區(qū)上形成N型區(qū)的步驟之后還包括步驟:進(jìn)行熱處理。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述P型離子為硼、銦和二氟化硼中的一種。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述N型離子為砷、磷和銻中的一種。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述P型離子為硼，所述N型離子為砷。
[0012]上述平板型ROM器件的制備方法，利用同一光刻掩膜層進(jìn)行P型區(qū)以及N型區(qū)的制備，從而在器件中的N型區(qū)與P阱的界面處形成濃度高于P阱的P型區(qū)，提高了 N型區(qū)與 P阱形成的溝道區(qū)域的界面處的P型雜質(zhì)濃度，增加了 PN結(jié)勢皇高度，進(jìn)而減小了器件的源漏極漏電，緩解了穿通現(xiàn)象，提高了器件耐壓。并且，N型區(qū)和P型區(qū)是利用同一光刻掩膜層進(jìn)行制備的，因此無需增加額外的隔離掩膜版就可以有效提高器件的耐擊穿特性，節(jié)省了生產(chǎn)成本?！靖綀D說明】
[0013]圖1為一實(shí)施例中的平板型ROM器件的制備方法的流程圖；
[0014]圖2為圖1所示實(shí)施例中的平板型ROM器件的制備方法中執(zhí)行步驟S130后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為圖1所示實(shí)施例中的平板型ROM器件的制備方法中執(zhí)行步驟S140后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為圖1所示實(shí)施例中的平板型ROM器件的制備方法中執(zhí)行步驟S150后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為圖4所示實(shí)施例中的平板型ROM器件的N型區(qū)與溝道邊界雜質(zhì)分布曲線；
[0018]圖6為圖4所示實(shí)施例中的平板型ROM器件的電流-電壓特性曲線?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0020]在本說明書和附圖中，分配給層或區(qū)域的參考標(biāo)記N和P表示這些層或區(qū)域分別包括大量電子或空穴。進(jìn)一步地，分配給N或P的參考標(biāo)記+和一表示摻雜劑的濃度高于或低于沒有這樣分配到標(biāo)記的層中的濃度。在下文的優(yōu)選實(shí)施例的描述和附圖中，類似的組件分配有類似的參考標(biāo)記且該處省略其冗余說明。
[0021]圖1所示為一實(shí)施例中的平板型ROM器件的制備方法的流程圖，包括以下步驟。
[0022]S110,提供襯底，在襯底上形成P阱。
[0023]S120,在P阱上形成光刻掩膜層并進(jìn)行光刻形成注入窗口。
[0024]S130,利用光刻掩膜層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)。
[0025]利用形成的光刻掩膜層作為阻擋層進(jìn)行P型離子注入，形成P型區(qū)。在本實(shí)施例中，P型離子為傾斜注入，即其與垂直平面成一定的角度a進(jìn)行注入。該角度a為20?30 度。通過將P型離子帶角度進(jìn)行注入可以對注入深度以及區(qū)域進(jìn)行控制。在P型離子注入過程中，P型離子濃度過高，PN結(jié)易發(fā)生雪崩擊穿，器件擊穿電壓反而會(huì)降低。因此，P型離子注入需要選擇合適劑量。具體地，注入的P型離子為硼，且注入的離子劑量為7X 1012? 3X 1013cm 2。在其他的實(shí)施例中，P型離子也可以為銦或者二氟化硼(BF2)。
[0026]圖2為執(zhí)行步驟S130的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，襯底(圖中未示)上形成有P 阱202,在P阱表面形成有光刻掩膜層20以及通過P型離子帶角度注入形成的P型區(qū)。在本實(shí)施例中，P型區(qū)包括第一 P型區(qū)204和第二P型區(qū)206。
[0027]S140,利用光刻掩膜層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行N型離子的注入從而在P型區(qū)上形成N型區(qū)。
[0028]具體地，通過N型離子的注入，在P型區(qū)內(nèi)形成N+區(qū)。在本實(shí)施例中，N型離子為砷，且其注入過程為垂直器件表面注入。在其他的實(shí)施例中，注入的N型離子也可以為磷或者銻。
[0029]圖3為執(zhí)行步驟S140后的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3,在P型區(qū)形成有第一 N+區(qū)208和第二N+區(qū)210。第一 N+區(qū)208和第二N+區(qū)210分別作為平板型ROM器件的源極、漏極。P 阱202形成平板型ROM器件的溝道區(qū)域。而P型區(qū)位于N型區(qū)和P阱202之間的界面處，提高了 N型區(qū)與溝道區(qū)域的界面處的P型雜質(zhì)濃度，增加了 PN結(jié)勢皇高度，電子需要從一N型區(qū)域跨過該勢皇才能夠到達(dá)另一 N型區(qū)，進(jìn)而減小器件的源漏極漏電，緩解了穿通(Punch) 現(xiàn)象，提高器件耐壓。
[0030]在完成離子注入步驟后，還需要執(zhí)行步驟:去除光刻掩膜層，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理過程。通過爐管進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可以使得P型雜質(zhì)擴(kuò)散至溝道區(qū)域邊界，提高該區(qū)域雜質(zhì)濃度且不會(huì)影響溝道尺寸。
[0031]S150,在形成的器件表面形成柵氧化層以及多晶硅柵完成器件的制備。
[0032]在進(jìn)行離子注入后，在器件的表面形成柵氧化層以及多晶硅柵，并執(zhí)行相應(yīng)的后續(xù)工序完成器件的制備過程。圖4為根據(jù)上述制備方法獲得的平板型ROM器件的結(jié)構(gòu)示意圖。柵氧化層212形成于器件的表面，多晶硅柵216則形成于柵氧化層212的表面。
[0033]上述平板型ROM器件的制備方法，利用同一光刻掩膜層進(jìn)行P型區(qū)和N型區(qū)的注入，從而在器件中的N型區(qū)與P阱的界面處形成濃度高于P阱的P型區(qū)，提高了 N型區(qū)與溝道區(qū)域的界面處的P型雜質(zhì)濃度，增加了 PN結(jié)勢皇高度，進(jìn)而減小了器件的源漏極漏電， 緩解了穿通現(xiàn)象，提高了器件耐壓。制備過程中由于N型區(qū)和P型區(qū)的制備是利用同一光刻掩膜層來進(jìn)行制備的，因此無需增加額外的隔離掩膜版就可以有效提高器件的耐擊穿特性，節(jié)省了生產(chǎn)成本。通過對注入的P型離子的注入劑量的控制可以實(shí)現(xiàn)對器件耐壓的調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，注入的P型離子的注入劑量為7 X1012?3X10 13cm 2,其耐壓可以提高 5 ?8V〇
[0034]在本實(shí)施例中，通過對P型區(qū)的離子注入劑量的控制可以實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域摻雜濃度的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對器件耐壓能力以及防穿通能力的調(diào)整。圖5為上述方法制備得到的平板型ROM器件的N型區(qū)/溝道邊界雜質(zhì)分布曲線，其橫坐標(biāo)表示離子的注入深度，單位為微米(yrn);縱坐標(biāo)則表示注入?yún)^(qū)域中注入離子的摻雜濃度(doping concentrat1n)。在本實(shí)施例中，以離子注入表面為“0”起點(diǎn)，并以離子注入方向?yàn)檎?。例如圖中0.05微米處表示沿離子注入方向上距離離子注入表面〇.05微米的深度。通過增加P型雜質(zhì)的注入劑量 (dose)，溝道區(qū)域雜質(zhì)濃度提升，從而使得器件的耐壓能力提升。圖6為的平板型ROM器件的電流_電壓特性曲線，其橫坐標(biāo)表示源-漏電壓Vds，單位為伏特(V);縱坐標(biāo)表示漏極電流Id，單位為安(A)。從圖中可以看出，相同的漏極電流Id，注入的離子劑量越大，其源-漏電壓越大，即P型區(qū)的注入劑量對器件的耐壓影響較大，從而很好的說明了本方法制備得到的器件具有較好的防穿通能力。
[0035]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0036]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平板型ROM器件的制備方法，包括以下步驟:提供襯底，在所述襯底上形成P阱；在所述P阱上形成光刻掩膜層并進(jìn)行光刻形成注入窗口；利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)；利用所述光刻掩膜層在形成的注入窗口進(jìn)行N型離子的注入從而在所述P型區(qū)上形成 N型區(qū)；所述N型區(qū)包括第一 N型區(qū)和第二N型區(qū)；所述第一 N型區(qū)和所述第二N型區(qū)分別 作為所述平板型ROM器件的源極、漏極；在形成的器件表面形成柵氧化層以及多晶硅柵完成器件的制備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，利用所述光刻掩膜 層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)的步驟中P型離子為傾斜注入。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，所述P型離子是與 豎直平面呈20?30度的角度進(jìn)行注入的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，利用所述光刻掩膜 層在形成的注入窗口區(qū)進(jìn)行P型離子的注入形成P型區(qū)的步驟中，注入的P型離子的劑量 為 7X1012?3X10 13cm 2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，利用所述光刻掩膜 層在形成的注入窗口進(jìn)行N型離子的注入從而在所述P型區(qū)上形成N型區(qū)的步驟之后還包 括步驟:進(jìn)行熱處理。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，所述P型離子為 硼、銦和二氟化硼中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，所述N型離子為 砷、磷和銻中的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板型ROM器件的制備方法，其特征在于，所述P型離子為 硼，所述N型離子為砷。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK105990242SQ201510048123
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】孫貴鵬, 王瓊, 韓廣濤
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司