專(zhuān)利名稱(chēng)：源極側(cè)邊植入硼以減少溝道摻雜的深次0.18微米閃存單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作例如EEPROM等快閃存儲(chǔ)元件的改進(jìn)方法。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有不同植入的源極與漏極摻雜以及具有較低的溝道摻雜的非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件，以增進(jìn)執(zhí)行速度并將該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)減至最低。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體組件一般包括在一底材之上或之中形成多重個(gè)別部件。這些組件通常包含一高密度區(qū)塊及一低密度區(qū)塊。舉例而言，如圖1a所示的已有技術(shù)，諸如閃存10的存儲(chǔ)元件在單一底材13上由一個(gè)或多個(gè)高密度核心區(qū)域11及一低密度外圍部份12所構(gòu)成。該高密度核心區(qū)域11一般由至少一個(gè)個(gè)別可尋址、相當(dāng)?shù)韧母〗訓(xùn)艠O類(lèi)存儲(chǔ)單元的M×N數(shù)組所組成，且該低密度外圍部份12一般包括輸入/輸出(I/O)電路以及選擇性尋址該個(gè)別存儲(chǔ)單元的電路(例如，將所選擇的源極、柵極與漏極連接至預(yù)定電壓或阻抗，以完成諸如編程、讀取或刪除等指定操作的譯碼器)。
圖1b所示的已有技術(shù)代表在圖1a所示的核心區(qū)域11中，一典型存儲(chǔ)單元14的片斷剖面圖。如此的存儲(chǔ)單元14一般包括該源極14b、該漏極14a與在一底材中的溝道15或P阱16；且該堆棧柵極結(jié)構(gòu)14c覆蓋該溝道15。該堆棧柵極14c進(jìn)一步包括一形成于該P(yáng)阱16的表面上的薄介電層17a(一般指稱(chēng)為隧道氧化物)。該堆棧柵極14c亦包括一覆蓋于該隧道氧化物17a的多晶硅浮接?xùn)艠O17b以及一覆蓋于該浮接?xùn)艠O17b的插入式多晶硅(interpoly)介電層17c。該插入式多晶硅介電層17c通常是多層絕緣體，例如以?xún)蓚€(gè)氧化物層夾著一個(gè)氮化物層的氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層。最后，將一多晶硅控制柵17d覆蓋在該插入式多晶硅介電層17c之上。每一堆棧柵極14c與一字線(xiàn)(WL0，WL，…，WLn)相耦合，而每一漏極選擇晶體管的漏極則與一位線(xiàn)(BL0，BL，…，BLn)相耦合。依照該溝道15中由堆棧柵極結(jié)構(gòu)14c所形成的電場(chǎng)，該存儲(chǔ)單元14的溝道15在該源極14b及該漏極14a之間通導(dǎo)電流。使用外圍譯碼器及控制電路，每一存儲(chǔ)單元14得尋址以具有編程、讀取及刪除等功能。
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，具有不斷地走向更高組件密度的趨勢(shì)以增進(jìn)電路速度與封裝密度。為了達(dá)到這樣的高密度，人們已經(jīng)且仍舊繼續(xù)為縮小半導(dǎo)體晶圓上的組件尺寸而努力。在此，縮小是指將組件結(jié)構(gòu)及電路尺度按照一比例縮小以產(chǎn)生一較小的組件，其功能則是依據(jù)一較大而未縮小的組件參數(shù)而定。為了達(dá)到這樣的尺度縮小，則需要求集成電路特點(diǎn)具有越來(lái)越小的尺寸。這包括將柵極長(zhǎng)度算進(jìn)去的集成電路特點(diǎn)的寬度及間距。
對(duì)于小集成電路特點(diǎn)的要求引起了許多關(guān)于快閃存儲(chǔ)元件的問(wèn)題，尤其是關(guān)于效能的一致性與可靠度等問(wèn)題。舉例而言，當(dāng)諸如柵極長(zhǎng)度的集成電路特點(diǎn)尺寸減少時(shí)，尺寸(諸如柵極長(zhǎng)度)的變化則增加。亦即，當(dāng)尺寸減少時(shí)，不易維持對(duì)最小線(xiàn)寬的控制。當(dāng)柵極長(zhǎng)度減少時(shí)，短溝道的效應(yīng)則增加。在某些例子中，氮化的隧道氧化物層亦促成了短溝道效應(yīng)的增加。
當(dāng)源極與漏極間的長(zhǎng)度縮小時(shí)即發(fā)生短溝道效應(yīng)。短溝道效應(yīng)包括Vt遷移(Vt是閾值電壓)、漏極所引發(fā)的能障降低(DIBL)以及多余行漏電。DIBL通常是由在短溝道組件上施加漏極電壓所造成。換句話(huà)說(shuō)，漏極電壓造成表面電位的降低。
根據(jù)上述的觀(guān)點(diǎn)與問(wèn)題，如何以較高的集成度制作更高品質(zhì)的快閃存儲(chǔ)單元是急待解決的問(wèn)題，尤其是對(duì)于具有減少短溝道效應(yīng)的次0.18微米快閃存儲(chǔ)單元而言。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，藉由分離摻雜該漏極區(qū)域與一源極線(xiàn)的各植入步驟，以及藉由減少植入該快閃存儲(chǔ)單元的溝道區(qū)域的溝道摻雜物濃度，以制造具有最小短溝道效應(yīng)及較高執(zhí)行速度之一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)單元。
在本發(fā)明之一般方面，為了在一半導(dǎo)體底材上制造一快閃存儲(chǔ)單元，將一溝道摻雜物植入該半導(dǎo)體底材之中。在該半導(dǎo)體底材中藉由植入的溝道摻雜物濃度小于約4×1013/cm2。在該底材上方形成一源極線(xiàn)掩模，且該源極線(xiàn)掩模具有一開(kāi)口以暴露于該半導(dǎo)體底材的源極線(xiàn)。透過(guò)該源極線(xiàn)掩模的開(kāi)口將一第一導(dǎo)電性質(zhì)的源極線(xiàn)摻雜物植入該半導(dǎo)體底材所暴露的源極線(xiàn)。然后將該源極線(xiàn)掩模自該半導(dǎo)體底材上移除。在該半導(dǎo)體底材上形成一漏極掩模，且該漏極掩模具有一開(kāi)口以暴露于該半導(dǎo)體底材的漏極區(qū)域。透過(guò)該漏極線(xiàn)掩模的開(kāi)口將一第二導(dǎo)電性質(zhì)的漏極摻雜物植入該半導(dǎo)體底材所暴露的漏極區(qū)域。
該半導(dǎo)體底材之一溝道區(qū)域布置于該源極線(xiàn)及該漏極區(qū)域之間。該源極線(xiàn)摻雜物的第一導(dǎo)電性質(zhì)與該漏極區(qū)域的第二導(dǎo)電性質(zhì)相反。此外，該溝道摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)與該源極線(xiàn)摻雜物的第一導(dǎo)電性質(zhì)相同。根據(jù)本發(fā)明之一方面，自該源極線(xiàn)擴(kuò)散至該溝道區(qū)域的源極線(xiàn)摻雜物用于變更該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓或用于減少該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，并未執(zhí)行該溝道摻雜物的植入，使得在該半導(dǎo)體底材中透過(guò)植入的方式所得到的該溝道摻雜物濃度為零。
如此，藉由較低的該溝道摻雜物濃度，可令該快閃存儲(chǔ)單元達(dá)到一較低的閾值電壓以增進(jìn)執(zhí)行速度。此外，短溝道效應(yīng)仍然得以透過(guò)該源極線(xiàn)的植入制程而加以最小化。再者，藉由較低的該溝道摻雜物濃度，可提高該漏極與源極接合處的崩潰電壓，使該快閃存儲(chǔ)單元具有較高的可靠度。另外，藉由較低的該溝道摻雜物濃度，可維持通過(guò)該溝道區(qū)域的電荷載流子飄移率，使該快閃存儲(chǔ)單元具有較高的驅(qū)動(dòng)電流。
藉由考慮以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明并參考所附圖標(biāo)，將更容易理解本發(fā)明上述及其它的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)。


圖1a說(shuō)明一快閃存儲(chǔ)芯片的已有技術(shù)平面配置圖。
圖1b說(shuō)明一堆棧柵極快閃存儲(chǔ)單元的已有技術(shù)片斷剖面圖。
圖2是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的制作一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件的某一方面。
圖3是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的制作一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件的另一方面。
圖4是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的制作一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件的又一方面。
圖5是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的制作一非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件的再一方面。
圖6是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的一非揮發(fā)性堆?？扉W存儲(chǔ)元件的某一方面。
圖7是一剖面示意圖，其中說(shuō)明依照本發(fā)明的一非揮發(fā)性SONOS快閃存儲(chǔ)元件的某一方面。
圖8是一剖面示意圖，其中顯示依照本發(fā)明的一額外實(shí)施例，在形成圖2中的該柵極堆棧之前，將一溝道摻雜物植入該底材。
圖9是一剖面示意圖，其中顯示依照本發(fā)明的另一實(shí)施例，在形成圖6中的該漏極區(qū)域之后，藉由一源極區(qū)域摻雜物的MDD植入而形成一源極區(qū)域。
此處所指稱(chēng)的圖標(biāo)皆是為清楚說(shuō)明而繪制，因此并未按比例而繪制。在第1圖、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8及圖9中具有相同參考數(shù)字的組件是指稱(chēng)具有相似結(jié)構(gòu)及功能的組件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及制作對(duì)該源極與漏極具有不同溝道摻雜的非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件。其結(jié)果為提供一具有減少短溝道效應(yīng)的非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件。依照本發(fā)明，當(dāng)制作非揮發(fā)性快閃存儲(chǔ)元件時(shí)，不需要在源極側(cè)邊植入加熱步驟之后進(jìn)行側(cè)面擴(kuò)散。本發(fā)明是參考圖標(biāo)而加以說(shuō)明，其中所有相同的參考數(shù)字均是用來(lái)指稱(chēng)相同的組件。
本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)可藉由結(jié)合圖2至圖9所示的制程而加以理解，其中所有相同的數(shù)字代表相同的特點(diǎn)。
結(jié)合圖2至圖9，一用以展示如何制作快閃存儲(chǔ)單元的較進(jìn)步的半導(dǎo)體制程流程詳細(xì)描述如下。這個(gè)制程強(qiáng)調(diào)在該底材的核心區(qū)域中的活動(dòng)，其中該區(qū)域是該堆棧存儲(chǔ)單元及該選擇柵極晶體管后續(xù)放置的位置。說(shuō)到這里，該底材包含兩個(gè)區(qū)域；亦即，外圍區(qū)域與核心區(qū)域；而該底材的核心區(qū)域包含有兩個(gè)區(qū)域；亦即，該堆棧存儲(chǔ)單元區(qū)域。
請(qǐng)參閱圖2，其中提供一具有一堆棧存儲(chǔ)單元32的底材30以及淺溝渠隔離區(qū)域41。該堆棧存儲(chǔ)單元32是位于底材30的核心區(qū)域的該堆棧存儲(chǔ)單元中。該淺溝渠隔離區(qū)域41包含一絕緣材料，例如二氧化硅或氮化硅。雖然可使用任何適當(dāng)?shù)闹瞥塘鞒?，但是該具有一堆棧存?chǔ)單元32的底材30可如下述的內(nèi)容所提供。
該底材30一般是一硅底材，選擇性地具有不同組件、區(qū)域、亦或其上的沉積層；包括金屬層、能障層、介電層、組件結(jié)構(gòu)、主動(dòng)區(qū)域例如主動(dòng)硅區(qū)域、主動(dòng)組件及被動(dòng)組件包括P阱、N阱、額外多晶硅柵極、字線(xiàn)、源極區(qū)域、漏極區(qū)域、位線(xiàn)、基極、射極、集極、導(dǎo)線(xiàn)、導(dǎo)電栓塞等等。在該底材30的至少一部份之上或在整個(gè)底材30之上，使用諸如干式氧化、濕式氧化、快速熱氧化或化學(xué)氣相沉積(CVD)等任何適當(dāng)?shù)姆椒?，以提供一第一氧化?0。
可選擇地，第一氧化層40可使用一氮化制程加以氮化。在某些范例中，使用一氮化的第一氧化層40將促成短溝道效應(yīng)。本發(fā)明將這些效應(yīng)最小化，因此得以在快閃存儲(chǔ)元件(氮化隧道氧化層)中使用氮化的第一氧化層40。該氮化的第一氧化層亦促成隧道氧化物可靠度的改進(jìn)。
使用任何諸如現(xiàn)地?fù)诫s制程的適當(dāng)?shù)闹瞥?，在第一氧化?0的提供一第一多晶硅層42。該第一多晶硅層42是多晶硅或摻雜的無(wú)結(jié)晶硅。多晶硅是使用CVD技術(shù)所形成。該摻雜的無(wú)結(jié)晶硅層是使用現(xiàn)地?fù)诫s制程所制成。該第一摻雜的無(wú)結(jié)晶硅層42(亦命名為Poly1)接著形成該堆棧存儲(chǔ)單元的浮接?xùn)艠O。用于制作該第一摻雜的無(wú)結(jié)晶硅薄層所使用的摻雜物是磷與砷的至少一者。
使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谠揚(yáng)oly1層42的至少一部份上提供一介電層44。該介電層44較佳地是一ONO多重介電層，其包含三個(gè)沉積層；亦即一氧化層44a、一氮化層44b及另一氧化層44c。該介電層接著形成該堆棧存儲(chǔ)單元32的插入式多晶硅介電層。
使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谠摰撞牡闹辽僖徊糠萆咸峁┮坏诙嗑Ч鑼?6。該第二多晶硅層46接著形成該堆棧存儲(chǔ)單元的控制柵極(亦命名為Poly2)。該第二多晶硅層46是由多晶硅或摻雜的無(wú)結(jié)晶硅所構(gòu)成。
雖未圖標(biāo)，但可使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ谠揚(yáng)oly2層的部份之上提供額外的沉積層。例如，可在該P(yáng)oly2層的至少一部份之上提供一硅化鈷或硅化鎢層，且可在該硅化鎢層上提供一氮氧化硅層。
使用不同的掩模及蝕刻步驟以在該結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域的堆棧存儲(chǔ)單元區(qū)域內(nèi)形成存儲(chǔ)單元(定義柵極)。一個(gè)或多個(gè)光阻亦或硬掩模亦或部份形成的堆棧存儲(chǔ)單元(未圖標(biāo))可用來(lái)當(dāng)作掩模。蝕刻通常是一層一層地進(jìn)行以達(dá)到最大蝕刻選擇性。例如，該P(yáng)oly2層是使用不同于蝕刻氧化層的蝕刻化學(xué)所蝕刻。雖然僅圖標(biāo)了一個(gè)堆?？扉W存儲(chǔ)單元32，但是在該結(jié)構(gòu)的核心區(qū)域中形成了復(fù)數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元。在進(jìn)行后續(xù)步驟前，該結(jié)構(gòu)是選擇性地清潔。該堆棧快閃存儲(chǔ)單元32(及圖7的該SONOS型存儲(chǔ)單元)可具有一約為0.18微米或更小的寬度(柵極長(zhǎng)度)。
請(qǐng)參閱圖3，其中該結(jié)構(gòu)上方形成一掩模，留下暴露在外的Vss線(xiàn)。掩模48的形成涉及在該結(jié)構(gòu)上使用一光阻或硬掩模以一自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)源(SAS)掩模進(jìn)行圖案化，為進(jìn)一步的制程留下源極線(xiàn)開(kāi)口50。也就是說(shuō)，掩模48在底材30之上形成開(kāi)口50，后續(xù)形成的源極線(xiàn)則可透過(guò)該開(kāi)口50而形成。
在該掩模形成之后，一源極線(xiàn)摻雜物，如硼，通過(guò)在掩模48中的開(kāi)口50植入到形成源極側(cè)摻雜的暴露的源極線(xiàn)52(到底材30的暴露部分)。該源極線(xiàn)摻雜物可以在多晶硅1或浮接?xùn)艠O之下部分地?cái)U(kuò)散。該源極線(xiàn)摻雜物可以是P型或n型，但優(yōu)選為P型。
在一實(shí)施例中，該源極線(xiàn)摻雜物是以大約10keV到大約40keV的能量將大約1×1013原子/cm2到大約5×1014原子/cm2的劑量植入。在另一實(shí)施例中，該源極線(xiàn)摻雜物是以大約15keV到大約30keV的能量將大約5×1013原子/cm2到大約2×1014原子/cm2的劑量植入。在又一實(shí)施例中，該源極線(xiàn)摻雜物是以大約15keV到大約25keV的能量將大約5×1013原子/cm2到大約2×1014原子/cm2的劑量植入。替代硼或除了硼之外，亦可(以同樣的能量與劑量階級(jí))植入磷。
請(qǐng)參考圖4，該源極線(xiàn)摻雜物植入之后，接著移除該罩幕48，并選擇性地清潔該結(jié)構(gòu)。請(qǐng)注意，并不需要使用熱處理以提升柵極下方(Poly1柵極42的下方)硼的擴(kuò)散。
請(qǐng)參閱圖5，該結(jié)構(gòu)上方形成一掩模54，留下暴露的該存儲(chǔ)單元32的漏極區(qū)域，并執(zhí)行一中等劑量漏極(Medium Dosage drain；MDD)植入以形成漏極58區(qū)域。該掩模54的形成涉及在該結(jié)構(gòu)上使用一光阻或硬掩模以圖案化一MDD掩模，并為后續(xù)制程留下漏極區(qū)域56的開(kāi)口。也就是說(shuō)，掩模54在底材30的上形成開(kāi)口56，后續(xù)形成的漏極則可透過(guò)該開(kāi)口56而形成。該MDD掩模覆蓋在整個(gè)外圍以及并不對(duì)應(yīng)于該漏極區(qū)域的該核心區(qū)域的部份之上。換句話(huà)說(shuō)，該MDD掩模覆蓋在該源極線(xiàn)之上。
該MDD植入形成一高摻雜濃度的接合處。該摻雜物可為p型或n型，但以n型較佳。尤其，該摻雜物較佳地是以一n+植入，例如砷或磷。該MDD植入摻雜物較佳地是該源極線(xiàn)摻雜物的相反；也就是說(shuō)，當(dāng)該源極線(xiàn)摻雜物是p型時(shí)，該MDD植入則是n型，而當(dāng)該源極線(xiàn)摻雜物是n型時(shí)，該MDD植入則是p型。在一實(shí)施例中，該MDD植入是以大約30keV到大約60keV的能量及大約5×1013原子/cm2到大約5×1014原子/cm2的劑量執(zhí)行之。在另一實(shí)施例中，該MDD植入是以大約35keV到大約55keV的能量及大約1×1014原子/cm2到大約1×1015原子/cm2的劑量執(zhí)行之。
請(qǐng)參閱圖6，在該MDD漏極側(cè)邊植入后，接著移除該掩模54，并選擇性地清潔該結(jié)構(gòu)?？山逵蓤?zhí)行一熱處理以提升硼52及在柵極下方(Poly1柵極42的下方)該MDD植入58的擴(kuò)散。在一實(shí)施例中，該熱處理涉及將該結(jié)構(gòu)在一鈍氣環(huán)境中，以大約400℃到1200℃的溫度，加熱大約1秒到5分鐘。鈍氣包括氦、氖、氬、氪及氙。在另一實(shí)施例中，該熱處理涉及將該結(jié)構(gòu)在一鈍氣環(huán)境中，以大約500℃到1100℃的溫度，加熱大約15秒到2分鐘。
請(qǐng)參閱圖9，然后，藉由將一源極區(qū)域摻雜物植入以形成該快閃存儲(chǔ)單元的源極區(qū)域64的方式，進(jìn)行一源極側(cè)邊連接的植入。該源極區(qū)域64是以一例如由光阻材料所構(gòu)成的源極區(qū)域掩模60加以圖案化，以形成一開(kāi)口62。透過(guò)該暴露的開(kāi)口62，可將該源極區(qū)域摻雜物植入該半導(dǎo)體底材30的部份，以形成源極區(qū)域64。
該源極區(qū)域摻雜物與該漏極摻雜物具有相同的導(dǎo)電性質(zhì)，用以對(duì)該漏極區(qū)域58執(zhí)行該MDD的植入，如此處的描述。這樣的快閃存儲(chǔ)元件的源極區(qū)域是與該源極線(xiàn)52截然不同，其中為形成該源極線(xiàn)52所植入的該源極線(xiàn)摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)是與該漏極摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)相反。將該源極區(qū)域64圖案化的制程，以及為形成這樣的源極區(qū)域64所執(zhí)行之后續(xù)源極側(cè)邊連接植入，均為集成電路制造的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具一般技藝者所熟知的內(nèi)容。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2及圖8，在形成任何圖2中的結(jié)構(gòu)40、41、42、44及46前，將一溝道摻雜物植入該底材30的核心區(qū)域以摻雜該快閃存儲(chǔ)單元的溝道區(qū)域，如圖8所示。執(zhí)行這樣的溝道摻雜物的植入是用以調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，或?qū)⒃摽扉W存儲(chǔ)單元中非預(yù)期的短溝道效應(yīng)最小化，其中該溝道摻雜物可由諸如硼的p型摻雜物或由諸如磷的n型摻雜物所構(gòu)成，如集成電路制造的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具一般技藝者所熟知。
在已有技術(shù)中，使用一植入濃度至少為6×1013/cm2的溝道摻雜物以摻雜該快閃存儲(chǔ)單元的溝道區(qū)域。然而，以如此高的溝道摻雜物濃度，當(dāng)使用該溝道摻雜物以最小化非預(yù)期的短溝道效應(yīng)時(shí)，會(huì)增加該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，進(jìn)而降低該快閃存儲(chǔ)單元的執(zhí)行速度。此外，如此高的溝道摻雜物濃度，會(huì)減少電荷載流子飄移率而導(dǎo)致該快閃存儲(chǔ)單元的驅(qū)動(dòng)電流減小的結(jié)果。另外，以如此高的溝道摻雜物濃度，當(dāng)使用該溝道摻雜物以調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓時(shí)，會(huì)增加非預(yù)期的短溝道效應(yīng)或減低漏極與源極接合處的崩潰電壓。
在這個(gè)本發(fā)明的不同實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2，在形成任何結(jié)構(gòu)40、41、42、44及46之前，植入該底材30核心區(qū)域的該溝道摻雜物的濃度，從至少6×1013/cm2的已有技術(shù)范圍降低大約4×1013/cm2至0/cm2的較低范圍，并結(jié)合使用個(gè)別的植入制程以摻雜該漏極區(qū)域及該源極線(xiàn)。因?yàn)閾诫s該漏極區(qū)域及該源極線(xiàn)的植入制程是以個(gè)別實(shí)施的方式進(jìn)行，故植入該快閃存儲(chǔ)單元源極線(xiàn)的制程(如此處所描述)可用于進(jìn)一步調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，亦或進(jìn)一步將該快閃存儲(chǔ)單元的非預(yù)期短溝道效應(yīng)最小化。
在熱處理過(guò)程中，當(dāng)加熱該半導(dǎo)體底材30時(shí)(諸如該漏極區(qū)域在如此處所描述的MDD植入之后)，該源極線(xiàn)摻雜物由該源極線(xiàn)52擴(kuò)散至該半導(dǎo)體底材介于源極線(xiàn)52及該漏極區(qū)域58且位于該柵極下方的溝道區(qū)域。該溝道區(qū)域內(nèi)的源極線(xiàn)摻雜物改變?cè)摽扉W存儲(chǔ)單元的閾值電壓亦或降低該快閃存儲(chǔ)單元中的短溝道效應(yīng)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，完全無(wú)溝道摻雜物的植入，且該快閃存儲(chǔ)單元源極線(xiàn)的植入制程(如此處所描述)是專(zhuān)門(mén)用來(lái)調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓亦或?qū)⒃摽扉W存儲(chǔ)單元的非預(yù)期短溝道效應(yīng)最小化。另外，一少于大約4×1013/cm2的較低濃度的溝道摻雜物是用于摻雜該快閃存儲(chǔ)單元的溝道區(qū)域。在那種情形之下，對(duì)該快閃存儲(chǔ)單元的源極線(xiàn)的植入制程(如此處所描述)亦是用于進(jìn)一步調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，亦或?qū)⒃摽扉W存儲(chǔ)單元的非預(yù)期短溝道效應(yīng)進(jìn)一步最小化。在任何情形下，與該漏極區(qū)域的植入制程(如此處所描述)相區(qū)隔的該源極線(xiàn)植入制程允許進(jìn)一步調(diào)整該源極線(xiàn)植入制程的參數(shù)，以調(diào)整該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，亦或?qū)⒃摽扉W存儲(chǔ)單元的非預(yù)期短溝道效應(yīng)最小化。
以較低的溝道摻雜物濃度，可達(dá)到一較低的閾值電壓以提升該快閃存儲(chǔ)單元的執(zhí)行速度。此外，在源極線(xiàn)的植入制程中仍能將短溝道效應(yīng)最小化。另外，以較低的溝道摻雜物濃度，可增加該漏極與該源極接合處的崩潰電壓，使該快閃存儲(chǔ)單元達(dá)到更高的可靠度。此外，以較低的溝道摻雜物濃度，使通過(guò)該溝道區(qū)域的電荷載流子飄移率較無(wú)減小，令該快閃存儲(chǔ)單元達(dá)到更高的驅(qū)動(dòng)電流。
在一N溝道快閃存儲(chǔ)單元的范例中，于形成任何結(jié)構(gòu)40、41、42、44及46之前，將硼當(dāng)作一溝道摻雜物而植入該底材30的核心區(qū)域內(nèi)，以將該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)最小化。然而，在這種濃度至少為6×1013/cm2的高濃度已有技術(shù)溝道摻雜物之下，會(huì)增加N溝道快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓，進(jìn)而導(dǎo)致該快閃存儲(chǔ)單元執(zhí)行速度的降低。在本范例中，該個(gè)別的源極線(xiàn)植入制程(如此處所描述)是用于將該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)最小化。因此，當(dāng)作溝道摻雜物的硼的濃度可降至小于4×1013/cm2或者可剔除這種溝道摻雜物的植入，因?yàn)槎虦系佬?yīng)早已在源極線(xiàn)的植入制程中加以最小化了。以硼作為溝道摻雜物的這種濃度降低，可降低該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓以提升該快閃存儲(chǔ)單元的執(zhí)行速度。
在本發(fā)明的另一方面，當(dāng)該源極線(xiàn)植入制程是用來(lái)將該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)最小化或變更該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓時(shí)，該溝道摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)則是與該源極線(xiàn)植入制程中的源極線(xiàn)摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)相同。舉例而言，當(dāng)該漏極摻雜物是一n型摻雜物時(shí)，該溝道摻雜物與該源極植入制程中的源極摻雜物兩者均可由p型摻雜物所構(gòu)成。例如，依照本發(fā)明之一實(shí)施例，當(dāng)該漏極摻雜物是一n型摻雜物時(shí)，該溝道摻雜物與該源極植入制程中的源極摻雜物兩者均可由硼所構(gòu)成。
本發(fā)明的許多實(shí)施例亦可應(yīng)用到SONOS(硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅)型的存儲(chǔ)元件。請(qǐng)參閱圖7，其中依照本發(fā)明顯示一具有源極側(cè)邊硼植入52及一MDD漏極側(cè)邊植入58的SONOS型的存儲(chǔ)元件33。該SONOS型的存儲(chǔ)元件33是依照與制作圖2至圖6中的堆?？扉W存儲(chǔ)單元32相同的方法加以處理。因此，圖7與圖6類(lèi)似。本發(fā)明可應(yīng)用于NAND及NOR型的存儲(chǔ)組態(tài)。
雖未圖標(biāo)，但已使用一系列的掩模及蝕刻步驟(諸如自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)蝕刻步驟)以于該核心區(qū)域內(nèi)形成選擇柵極晶體管、于邊緣地區(qū)形成高電壓晶體管及低電壓晶體管、字線(xiàn)、接點(diǎn)、接合處、封裝的氧化膜，例如tetraethylorthosilicate(TEOS)、borophosphotetraethylorthosilicate(BPTEOS)、phosphosilicate glass(PSG)或borophosphosilicate glass(BPSG)等等。依照本發(fā)明，這些步驟可在存儲(chǔ)單元的形成期間亦或之后進(jìn)行。這些步驟為本技術(shù)領(lǐng)域所熟知。
雖然本發(fā)明已藉由特定的較佳實(shí)施例所顯示及描述，然而本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在閱讀并了解本說(shuō)明書(shū)及附圖之后，可以顯而易見(jiàn)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行等同的變更及修改。尤其是對(duì)于上述的部件(組件、組件、電路等等)所執(zhí)行的不同功能而言，除非特別指明，否則用來(lái)描述這些部件的專(zhuān)有名詞(包括任何對(duì)「方法」的指稱(chēng))是意圖對(duì)應(yīng)于任何部件，其可執(zhí)行由所描述的部件所指定的功能(亦即，功能上等同)，即使在結(jié)構(gòu)上與所揭露的結(jié)構(gòu)不同，該結(jié)構(gòu)為可執(zhí)行本發(fā)明在此說(shuō)明的實(shí)施例中的功能。此外，雖然本發(fā)明的特點(diǎn)已由許多實(shí)施例中的一個(gè)所揭露，然而可能因?yàn)閷?duì)給定或特定的應(yīng)用而言有需要或較具優(yōu)勢(shì)，故可將這樣的特點(diǎn)與其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)其它特點(diǎn)結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體底材上制作快閃存儲(chǔ)單元的方法，該方法包括在該半導(dǎo)體底材中植入一溝道摻雜物，其中在該半導(dǎo)體底材中所植入的溝道摻雜物濃度小于大約4×1013/cm2；在該底材上形成一源極線(xiàn)掩模，其中該源極線(xiàn)掩模具有一開(kāi)口以暴露出該半導(dǎo)體底材的源極線(xiàn)；通過(guò)該源極線(xiàn)掩模的開(kāi)口將一具有第一導(dǎo)電性質(zhì)的源極線(xiàn)摻雜物植入該半導(dǎo)體底材上所暴露出的源極線(xiàn)；其中該溝道摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)與該源極線(xiàn)摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)相同；自該半導(dǎo)體底材上移除該源極線(xiàn)掩模；在該半導(dǎo)體底材上形成一漏極掩模，其中該漏極掩模具有一開(kāi)口以暴露出該半導(dǎo)體底材的漏極區(qū)域；通過(guò)該漏極線(xiàn)掩模的開(kāi)口將一具有第二導(dǎo)電性質(zhì)的漏極線(xiàn)摻雜物植入該半導(dǎo)體底材上所暴露出的漏極線(xiàn)，以形成該半導(dǎo)體底材的一漏極區(qū)域；其中該源極線(xiàn)摻雜物的第一導(dǎo)電性質(zhì)與該漏極摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)相反；其中該半導(dǎo)體底材的一溝道區(qū)域布置于該源極線(xiàn)及該漏極區(qū)域之間；以及使用自該源極線(xiàn)擴(kuò)散至該溝道區(qū)域的該源極線(xiàn)摻雜物，以變更該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓或降低該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)漏極摻雜物是n型摻雜物時(shí)，該源極摻雜物及該溝道摻雜物是由硼所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中并未執(zhí)行該溝道摻雜物的植入步驟，使得該半導(dǎo)體底材中來(lái)自植入的該溝道摻雜物濃度相當(dāng)于零。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步包括對(duì)該半導(dǎo)體底材進(jìn)行加熱，使得該源極摻雜物擴(kuò)散至該溝道區(qū)域的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該源極線(xiàn)摻雜物是以大約10keV到大約40keV的能量將大約1×1013原子/cm2到大約5×1014原子/cm2的劑量植入。
6.一種在半導(dǎo)體基底上所制作的快閃存儲(chǔ)單元，該快閃存儲(chǔ)單元包括在該半導(dǎo)體底材中以具有第一導(dǎo)電性質(zhì)的源極摻雜物植入所形成的一源極線(xiàn)；在該半導(dǎo)體底材中以具有第二導(dǎo)電性質(zhì)的漏極摻雜物植入所形成的一漏極區(qū)域；且其中該源極線(xiàn)摻雜物的第一導(dǎo)電性質(zhì)是與該漏極摻雜物的第二導(dǎo)電性質(zhì)相反；介于該源極線(xiàn)與該漏極區(qū)域間的一溝道區(qū)域，其中在該溝道區(qū)域內(nèi)植入一溝道摻雜物，使得該溝道區(qū)域中來(lái)自植入的溝道摻雜物濃度小于約4×1013/cm2；且其中該溝道摻雜物的導(dǎo)電性質(zhì)與該源極線(xiàn)摻雜物的第一導(dǎo)電性質(zhì)相同；且其中自該源極線(xiàn)擴(kuò)散至該溝道區(qū)域的該源極線(xiàn)的該源極線(xiàn)摻雜物，可變更該快閃存儲(chǔ)單元的閾值電壓或降低該快閃存儲(chǔ)單元的短溝道效應(yīng)。
7.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲(chǔ)單元，其中當(dāng)漏摻雜物是n型摻雜物時(shí)，該源極摻雜物及該溝道摻雜物是由硼所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲(chǔ)單元，其中并未執(zhí)行該溝道摻雜物的植入步驟，使得該半導(dǎo)體底材中來(lái)自植入的該溝道摻雜物濃度相當(dāng)于零。
9.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲(chǔ)單元，其中對(duì)該半導(dǎo)體底材進(jìn)行加熱，使得該源極摻雜物擴(kuò)散至該溝道區(qū)域。
10.如權(quán)利要求6所述的快閃存儲(chǔ)單元，其中該源極線(xiàn)摻雜物是以大約10keV到大約40keV的能量將大約1×1013原子/cm2到大約5×1014原子/cm2的劑量植入。
全文摘要
為了在半導(dǎo)體底材上制作一快閃存儲(chǔ)單元，將一溝道摻雜物植入該半導(dǎo)體底材。來(lái)自該植入制程的該半導(dǎo)體底材的溝道摻雜物濃度小于約4×10
文檔編號(hào)H01L21/336GK1470066SQ01817670
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者Y-S·何, S·哈達(dá)德, P·M·法斯托, C·常, Z·王, S-H·帕克, Y-S 何, 法斯托, 量, 锏 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司