[发明专利]具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物唯读记忆体(NROM)，特别是关于一种可避免电荷损失的氮化物唯读记忆体的记忆胞结构及其制造方法，以增加可抹除且可程式ROM(Erasable Programmable ROM，EPROM)，可电除且可程式ROM(Electrically Erasable Programmable ROM，EEPROM)、快闪记忆体(Flash)、内嵌式快闪记忆体(Embedded Flash)等唯读记忆体的可靠度。

背景技术

在电脑资讯产品发达的今天，记忆体扮演着举足轻重的角色。当电脑微处理器的功能越来越强，软件所进行的程序与运算越来越庞大，相对地，记忆体的需求就不断地在提升。为了制造容量大、处理速度快、可靠性强而且又便宜的记忆体，以满足这种需求的趋势，制作记忆体的技术与制程，已成为半导体科技持续往更高积集度挑战的驱动力。

参阅图1，以制作氮化物唯读记忆胞(NROM cell)为例，首先提供一半导体基底10，并于其上依序沉积一层二氧化硅层22，一层氮化硅层24当作浮置闸极材料，以及一层二氧化硅层26，此三层即所谓的氧化物一氮化物一氧化物层(SiO₂-Si₃N₄-SiO₂)，简称ONO层；

其次，以微影蚀刻技术定义此ONO层，得到多数个ONO浮置闸极结构20，并于此多数个ONO浮置闸极结构20之间的区域，进行N⁺离子植入，且经过适当的热扩散，而形成埋层离子扩散区域(Buried Diffusion BD)30；

然后，于埋层离子扩散区域30上方再沉积一层埋层氧化层(BD Oxide)32。

参阅图2所示，于ONO浮置闸极结构20及埋层氧化层32上依序沉积一多晶硅层40，并利用微影蚀刻技术定义出多晶硅控制闸极的结构，以形成多数条字元线(Word Line)。其主要缺陷在于：

沉积后的多晶硅层40与ONO浮置闸极结构20中的氮化硅层24形成了一接触面，此形同通道的接触面存在，使得当NROM记忆胞进行程序化写入资料数据后，陷于(trap)浮置闸极中的电荷会有部分经由此接触面流失，导致此记忆体的资料保存能力有限，而影响记忆胞的可靠度。

因此，本发明人针对上述缺陷，提出一种氮化物唯读记忆体的结构及其制造方法，以避免电荷流失，提高记忆体的资料保存能力。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构及其制造方法，通过在氮化硅层的四周形成一保护膜，以完全杜绝氮化硅层与多晶硅层形成通道的情形，克服现有技术的弊端，达到避免电荷流失，提高记忆体的资料保存能力的目的。

本发明的第二目的是提供一种具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构及其制造方法，达到具有较佳的资料保存能力的氮化物唯读记忆胞的目的。

本发明的第三目的是提供一种具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构及其制造方法，达到将电荷有效捕陷在ONO结构中的氮化硅层内，同时亦不会增加制程额外的热预算(thermal budget)的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构，其特征是：在已完成前段制程的半导体基底上多数个氧化物一氮化物一氧化物的结构，以作为浮置闸极；在该氧化物一氮化物一氧化物的结构之间的半导体基底上设置有多数个埋层离子扩散区域；顶氧化层覆盖于该氧化物一氮化物一氧化物的结构及该埋层离子扩散区域的表面；多数个埋层氧化层位于该埋层离子扩散区域上；多数条多晶硅字元线形成于该顶氧化层上方。

该氧化物一氮化物一氧化物的结构由下而上依序由二氧化硅层、氮化硅层及二氧化硅层堆叠而成。该最底层的二氧化硅层经氮化处理，形成氮化的二氧化硅层。该埋层离子扩散区域为N型离子掺杂区。该顶氧化层是利用高温化学气相沉积法所沉积而成。该顶氧化层的厚度介于20-100之间。

一种具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构的制造方法，其特征是：它包括下列步骤：

(1)提供已完成前段制程的半导体基底；

(2)利用微影蚀刻制程，于该半导体基底上形成多数个氧化物一氮化物一氧化物的结构，以作为浮置闸极；

(3)在该氧化物一氮化物一氧化物的结构之间的半导体基底上进行离子植入，以形成多数个埋层离子扩散区域；