改善程式化及抹除速度之快闪记忆胞的制造方法

摘要

一种利用双载子植入于第一复晶矽层内，再依序定义悬浮闸极、高温的热氧化制程形成悬浮闸极上氧化层、形成复晶矽间氧化层及控制闸极的分闸快闪记忆体形成方法，其中由于双载子中的砷离子扩散慢，因此，几乎停在和通道邻接虚的悬浮闸极，杂质浓度高而使得空乏区减少，因此程式化速度增加，但和控制闸极相邻近的复晶矽尖角，则因只有磷离子扩散过去，因此，不会因悬浮闸极的杂质浓度增加，空乏区减少导致复晶矽间氧化层邻近尖角处变厚，也因此提高了资料抹除速度。

主权项

1.一种改善程式化及抹除速度之分闸快闪记忆胞 形成方法,该方法至少包含以下步骤: 提供一半导体基板,该基板并已形成闸极氧化层/ 第一复晶矽晶层/第一氮化矽层; 涂布光阻图案于该第一氮化矽层上以定义悬浮闸 极; 蚀刻该第一氮化矽层,以该光阻图案为罩幕,用以 曝露该第一复晶矽层; 施以第一次离子布植,植入质量轻与质量重的n型 导电性杂质于该曝露之第一复晶矽层; 施以第二次离子布植,植入p型导电性杂质于该半 导体基板,用以做为该快闪记忆胞之启始电压调整 ; 去除该光阻图案; 施以高温的热氧化制程,以氧化该第一复晶矽层, 以该第一氮化矽层为罩幕,用以成长一第一氧化矽 层于该第一复晶矽层上; 去除该第一氮化矽层; 去除该第一复晶矽层,以该第一氧化矽层为罩幕, 用以形成悬浮闸极结构; 以热氧化法形成第二氧化矽层于该半导体基板及 该第一复晶矽层的侧壁; 沉积第二复晶矽层于该第二氧化矽层上; 以微影及蚀刻技术定义该第二复晶矽层,以形成字 线; 以导电性杂质对源极区进行离子布植; 施以高温含氧环境的退火制程,以促使源极区之导 电性杂质进一步横向扩散至该悬浮闸极结构下之 半导体基板内;及 以导电性杂质对汲极区进行离子布植。2.如申请 专利范围第1项之方法,其中上述之植入质量轻与 质量重的n型导电性杂质分别为磷离子及砷离子。 3.如申请专利范围第2项之方法,其中上述之第一次 离子布植中植入磷离子时的能量和剂量分别约为 10-50keV和1E14-8E14/cm2。4.如申请专利范围第2项之方 法,其中上述之第一次离子布植中植入砷离子时的 能量和剂量分别约为10-50keV和1E14-8E14/cm2。5.如申 请专利范围第1项之方法,其中上述之第二次离子 布植中对p型导电型离子的能量和剂量分别约为30- 80keV和3E12-9E12/cm2。6.如申请专利范围第1项之方法, 其中上述之对该源极区进行离子布植以导电性杂 质步骤至少包含: 形成一曝露源极区的光阻图案于该第二复晶矽层 上; 施以离子布植技术以布植n型导电性杂质;及 去除该光阻图案。7.如申请专利范围第1项之方法, 其中上述之对该汲极区进行离子布植以导电性杂 质步骤至少包含: 形成一曝露汲极区的光阻图案于该第二复晶矽层 上; 施以离子布植技术以布植n型导电性杂质;及 去除该光阻图案。8.如申请专利范围第1项之方法, 其中上述之施以高温的热氧化制程,以成长一第一 氧化矽层时温度系控制在800-1000℃。9.如申请专利 范围第1项之方法,其中上述之植入质量轻与质量 重的n型导电性杂质分别为磷离子及砷离子。10.如 申请专利范围第8项之方法,其中上述之高温的热 氧化制程系使得该植入复晶矽的磷离子横向扩散 至上述之第一氮化矽层图案层下,而砷离子则相对 于磷离子而言几乎不会产生横向扩向。11.如申请 专利范围第9项之方法,其中上述之砷离子不横向 扩散系为增加悬浮闸极的浓度以使得靠近源极区 之间的空乏区减少,且可防止热氧化法形成第二氧 化矽层步骤之该第一复晶矽层被氧化成第二氧化 矽层的氧化速率太快。12.一种改善程式化及抹除 速度之分闸快闪记忆胞,该分闸快闪记忆胞具有一 悬浮闸极,一控制闸极形成于一半导体基板上,其 特征为该悬浮闸极内同时具有两种质量不同的导 电性杂质。13.如申请专利范围第11项之记忆胞,其 中上述之两种质量不同的导电性杂质,至少包含磷 及砷或砷与锑其中之一种。14.如申请专利范围第 11项之记忆胞,其中上述之质量较重的导电性杂质 密集于该悬浮闸极中心的程度明显高于质量较轻 的导电性杂质,而该质量较轻的导电性杂质约略平 均分布于该悬浮闸极,而因此使得该悬浮闸极之中 心之n型导电性杂质浓度比该悬浮闸极之边缘高很 多。 l5.一种改善程式化及抹除速度之分闸快闪记忆胞, 该分闸快闪记忆胞具有一悬浮闸极,一控制闸极形 成于一半导体基板上,其特征为该悬浮闸极内同时 具有两种质量不同的导电性杂质,其中质量较重的 导电性杂质密集于该悬浮闸极中心的程度明显高 于质量较轻的导电性杂质,而该质量较轻的导电性 杂质约略平均分布于该悬浮闸极,而因此使得该悬 浮闸极之中心之n型导电性杂质浓度比该悬浮闸极 之边缘高很多。 16.如申请专利范围第14项之记忆胞,其中上述之两 种质量不同的导电性杂质,至少包含磷及砷或砷与 锑其中之一种。图式简单说明: 图一显示以传统方法定义悬浮闸极的位置后,再施 以P+及B+离子布植后的横截面图。 图二显示以传统方法施以高温的热氧化制程使第 一复晶矽层的上表面长一上方鼓起之第一氧化矽 层之横截面示意图。 图三显示以传统方法,定义控制闸极的横截面示意 图。 图四显示以传统方法制造分闸快闪记忆胞至完成 源极区离子布植以及退火后以扩大源极区,再对汲 极布植的横截面示意图。 图五显示以光阻图案定义悬浮闸极位置的横截面 示意图。 图六显示以本发明之方法定义悬浮闸极的位置后, 再施以P+、As+及B+三种载子离子布植后的横截面图 。 图七显示以本发明之方法施以高温的热氧化制程 使第一复晶矽层的上表面长一上方鼓起之第一氧 化矽层,并使较轻的杂植扩散之横截面示意图。 图八显示以本发明之方法去除氮化矽层的横截面 示意图。 图九显示以本发明之方法制造分闸快闪记忆胞至 控制闸极形成之横截面示意图。 图十显示以本发明之方法依次进行源极布植、退 火、及汲极离子布植之横截面示意图。 图十一显示本发明之快闪记忆胞和传统标准制程 启始电压及变异性之比较。