[发明专利]氮化硅只读存储器的制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种口袋型掺杂区(pocket doping region)的形成方法，且特别是有关于一种利用热扩散法形成口袋型掺杂区的氮化硅只读存储器的制造方法。

背景技术

在公知的可擦除且可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM)、快闪可擦除且可编程只读存储器(FlashEPROM)或快闪可电擦除且可编程只读存储器(Flash ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，Flash EEPROM)的元件中，其栅极部分由浮置栅与控制栅所构成。在进行资料写入时，热电子将经由位于浮置栅下方的基底的口袋掺杂区，隧穿(tunneling)位于浮置栅极下方的薄二氧化硅层而进入浮置栅且陷于浮置栅中，以储存所写入的资料。

公知的浮置栅大多由多晶硅所构成，在半导体元件集成度提高的同时，会伴随着发生漏电的问题，因此，公知的解决方法是利用氧化硅-氮化硅-氧化硅所形成的捕捉层(Trapping Layer)结构取代浮置栅，以利用热载体注入的方式，使载体储存在绝缘的氮化硅中，达到资料储存的目的。以氧化硅-氮化硅-氧化硅作为捕捉层的存储元件，依照其操作的方式可以称为氮化硅只读存储器(Nitride Read Only Memory，NROM)、ONO EEPROM或称为SONOS元件。

公知氮化硅只读存储器元件包括一基底，在此基底上具有氧化硅/氮化硅/氧化硅结构(ONO)，其组成依序为下氧化层、氮化硅层与上氧化硅介电层。在氧化硅/氮化硅/氧化硅结构上方形成栅极导体层。在氧化硅/氮化硅/氧化硅结构两侧的基底中具有源极/汲极区。在氧化硅/氮化硅/氧化硅结构下方且位于源极/汲极区之间具有一信道区。此外，在氧化硅/氮化硅/氧化硅层结构两侧下方与源极/汲极区相邻处还包括有口袋掺杂区。

公知制备口袋型掺杂区的方法，是利用倾斜角离子植入的方法，将杂质植入于信道区边缘与预定形成的源极/汲极延伸区的邻接处，即利用倾斜角离子植入的方式，将掺杂形成于预定的区域。然后，再进行热工艺，使所植入的掺质均匀分散形成口袋掺杂区。

由于口袋掺杂区是利用倾斜角离子植入的方法进行杂质的植入，因此，在植入的过程中，植入掺质的区域形状无法有效地控制，且在热处理工艺之后，口袋掺杂区会扩张而形成较大的区域，导致位于氧化硅-氮化硅-氧化硅结构下的信道区的长度缩短。

当整体工艺朝向高集成度发展时，由于公知的倾斜角植入所形成的口袋型掺杂区无法随之缩小，导致在减少栅极线宽时，位于栅极下方的信道区会有更明显的缩短现象，甚至使分别邻近源极、汲极的口袋掺杂区相接触，而造成临限电压(Threshold Voltage)上升的现象，即产生逆短信道效应(Reverse Short Channel Effect，RSCE)影响元件的导电性与效率(Performance)。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种口袋型掺杂区的形成方法。此方法可以使得口袋型掺杂区沿着源极/汲极的边缘形成，并且不会使得信道区缩短，以使元件具有良好的导电性。

为解决上述问题，本发明由先将口袋型植入的掺质垂直植入预定源极/汲极区之中，再在利用热工艺形成埋入式源极/汲极的同时，使口袋型植入的掺质热扩散至氧化硅-氮化硅-氧化硅结构底部的基底信道中，形成口袋型掺杂区。由于本发明的方法可以由热扩散速率控制口袋掺杂区的大小以及轮廓，因而可避免逆短信道现象、防止元件损坏并且提高产品的合格率。

本发明提出一种氮化硅只读存储器的制造方法，是在基底上依序形成一捕捉层。接着，在基底上形成已图案化的光阻层，其中前述光阻层所覆盖的捕捉层下方的基底区域定义为信道区，裸露的捕捉层下方的基底区域定义为源极/汲极区。接着，以前述光阻层为罩幕，进行口袋离子植入步骤，将第一型掺质植入基底的源极/汲极区中，再以此光阻层为罩幕，移除部分捕捉层以使捕捉层图案化、最后以此光阻层为罩幕，进行源极/汲极离子植入步骤，将第二型掺质植入基底的源极/汲极区中，然后，去除光阻层。接着，以捕捉层为罩幕进行热工艺，以使源极/汲极区的基底表面形成埋入式源极/汲极氧化层，同时使第二型掺质在埋入式源极/汲极氧化层下方形成埋入式源极/汲极，第一型掺质因热扩散而在埋入式源极/汲极周缘的信道区边缘形成口袋型掺杂区，最后，在基底上形成导体栅极。