專利名稱：可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種只讀存儲器(Read-Only Memory，亦稱為ROM)的結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種可抹除可編程只讀存儲器(Erasable Programmable ROM，亦稱為EPROM)的結(jié)構(gòu)。
可抹除可編程只讀存儲器的源極與基底都接地，且控制柵極與漏極在極高的正電壓下時，因為漏極沒有淺摻雜(LDD)的保護，N型漏極與P型基底所形成的PN接合(Junction)，將經(jīng)歷載子倍增(CarrierMultiplication)的現(xiàn)象，所產(chǎn)生的熱電子除了部分被漏極所收集以外，一部分將橫越(Transverse)浮柵極與介電層，且射入(Inject)浮柵極里，而將浮柵極”帶電荷”(Charging)。這些由熱電子所提供的電荷將因為周遭介電層的高能障(Potential Barrier)，而無法從浮柵極里逃離。假如要換存于可抹除可編程只讀存儲單元里的數(shù)據(jù)，則需將可抹除可編程只讀存儲單元整個置于紫外線(Ultra-Violet Light)下約數(shù)十分鐘，這些陷于浮柵極里的電子將吸收紫外線能量而從浮柵極里脫逃，故可完成數(shù)據(jù)的抹除。
圖1是公知一種可抹除可編程只讀存儲器的上視圖。
請參照圖1，一般的可抹除可編程只讀存儲器由多晶硅控制柵極12、位于基底10與多晶硅控制柵極12間的多晶硅浮柵極(未繪示)，以及基底10內(nèi)的源/漏極區(qū)域所組成，此外，如圖1所示，于可抹除可編程只讀存儲器上還包括與其方向垂直、作為位線(Bit Line)的金屬層14。為了更詳細說明公知的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，請參照圖2所示。
圖2是依照圖1所示的II-II剖面示意圖。
請參照圖2，公知的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)包括在基底10上的多晶硅控制柵極12、位于基底10與多晶硅控制柵極12間的多晶硅浮柵極202，以及基底10內(nèi)的源/漏極區(qū)域204所組成。此外，通常于控制柵極12上還包括一層金屬層14作為位線。而多晶硅控制柵極12與金屬層14之間通過內(nèi)層介電層206作隔絕；多晶硅控制柵極12與多晶硅浮柵極202則通過隔離層208作隔絕。而金屬層14與源/漏極區(qū)域204之間通過接觸窗210相連。為了更了解金屬層14與浮柵極202的相關(guān)位置，請參照圖3所示。
圖3則是依照圖1所示的III-III剖面示意圖。
請參照圖3，由圖1的III-III剖面可觀察到的結(jié)構(gòu)包括多晶硅控制柵極12、位于基底10與多晶硅控制柵極12間的多晶硅浮柵極202。此外，于控制柵極12上還包括金屬層14，且金屬層14覆蓋于浮柵極202正上方。而多晶硅控制柵極12與金屬層14之間通過內(nèi)層介電層206作隔絕；多晶硅控制柵極12與多晶硅浮柵極202則通過隔離層208作隔絕；兩浮柵極202間以場氧化層212作隔絕。
上述公知的可抹除可編程只讀存儲器結(jié)構(gòu)由于金屬層完全遮蔽浮柵極，而使透光率降低，因此使用紫外線進行數(shù)據(jù)抹除時，會造成抹除(Erase)效率降低。而且當可抹除可編程只讀存儲器以埋入式EPROM(Embedded EPROM)的型式，也就是所謂的One TimeProgrammable EPROM時，器件中包括的邏輯電路(Logic Circuit)至少具有兩層金屬層，因此公知為防止可抹除可編程只讀存儲器結(jié)構(gòu)和透光率降低，會避免于其上形成金屬假圖形(Dummy Metal)，也就是在可抹除可編程只讀存儲器上沒有第一層以上的金屬層假圖形，故使第一層以上的金屬層在蝕刻過程中和微負載效應(yīng)(Micro LoadingEffect)的問題更嚴重。而且，公知為了避免上述微負載效應(yīng)過于嚴重，又會去限制可抹除可編程只讀存儲器的容量(Size)。
本發(fā)明的又一目的就是提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，以增加紫外線抹除效率。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，以改善公知為避免透光率降低的原因，而使第一層以上的金屬層在蝕刻過程中的微負載效應(yīng)嚴重的問題。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，以增加第一層以上金屬層的假圖形布局。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，以增加可抹除可編程只讀存儲器的容量。
根據(jù)上述與其它目的，本發(fā)明提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，包括浮柵極、控制柵極、源/漏極區(qū)域、內(nèi)層介電層、內(nèi)金屬介電層、第一金屬層與第二金屬層。其配置控制柵極位于浮柵極上；源/漏極區(qū)域則位于基底中，且鄰接浮柵極；位于控制柵極上且不遮蔽到浮柵極的是第一金屬層；位于第一金屬層上的第二金屬層只遮蔽部分的浮柵極。另外，位于第一與第二金屬層之間的內(nèi)金屬介電層可隔絕第一與第二金屬層，而位于控制柵極與第一金屬層之間的內(nèi)層介電層可隔絕控制柵極與第一金屬層；控制柵極與浮柵極則通過一隔離層作隔絕。此外，還包括連接源/漏極區(qū)域與第一金屬層的接觸窗；以及連接第一和第二金屬層的介層窗。
在本發(fā)明的較佳實施例中，首先提供一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，且于此結(jié)構(gòu)包括浮柵極、控制柵極、源/漏極區(qū)域、內(nèi)層介電層、內(nèi)金屬介電層以及至少兩層的金屬層，例如第一金屬層與第二金屬層，而一層以上的金屬層是屬于外圍邏輯電路結(jié)構(gòu)中的金屬層。其配置控制柵極位于浮柵極上；源/漏極區(qū)域則位于基底中，且鄰接浮柵極；位于控制柵極上且不遮蔽到浮柵極的是第一金屬層；位于第一金屬層上的第二金屬層只遮蔽部分的浮柵極。另外，位于第一與第二金屬層之間的內(nèi)金屬介電層可隔絕第一與第二金屬層，而位于控制柵極與第一金屬層之間的內(nèi)層介電層可隔絕控制柵極與第一金屬層；控制柵極與浮柵極則通過一隔離層作隔絕。此外，源/漏極區(qū)域與第一金屬層之間還包括電性連接兩者的接觸窗；以及第一和第二金屬層之間電性連接兩者的介層窗。
如上所述，本發(fā)明利用外圍邏輯電路的第二層金屬層作為位線取代原本的第一層金屬層，且第二金屬層只遮蔽部分浮柵極，以改善公知金屬層遮蔽浮柵極，而使抹除效率降低的缺點。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的第一層金屬層因為配置于控制柵極上，且不遮蔽浮柵極，因此可增加透光率，進而增加紫外線抹除效率。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)因為利用外圍邏輯電路的第二層金屬層作為位線，而使第一層以上的金屬層假圖形增加，使蝕刻過程中的微負載效應(yīng)問題降低。此外，本發(fā)明因為增加第一層以上的金屬層假圖形，故可避免公知限制可抹除可編程只讀存儲器容量的問題。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明。
為了詳細說明本發(fā)明的抹除可編程只讀存儲器中各金屬層與控制柵極(control gate)、浮柵極(floating gate)之間的配置關(guān)系，首先，請參照圖4A，包括基底40、基底40上的控制柵極42、位于基底40與控制柵極42間的浮柵極46，以及配置于控制柵極42上且鄰近浮柵極46的第一金屬層44，而且第一金屬層44不覆蓋于浮柵極46的上方，因此可大幅增加可抹除可編程只讀存儲器的透光率。其中，控制柵極42與浮柵極46的材質(zhì)例如是多晶硅。
而上述結(jié)構(gòu)本發(fā)明的前層結(jié)構(gòu)，其后的結(jié)構(gòu)請參照圖4B，一第二金屬層48配置于第一金屬層44上，且位于第一金屬層44上的第二金屬層48與浮柵極46的位置偏移一預(yù)定距離，因此第二金屬層48只遮蔽部分的浮柵極46，可改善公知金屬層遮蔽浮柵極而使抹除(Erase)效率降低的缺點。而且，當此可抹除可編程只讀存儲器作為包括邏輯電路(Logic Circuit)的埋入式可抹除可編程只讀存儲器時，由于器件中至少具有兩層金屬層，所以本發(fā)明布局(Layout)中的第二金屬層48可以作為金屬假圖形(Dummy Metal)，因此能在蝕刻形成邏輯電路的第二金屬層時，降低其微負載效應(yīng)(Micro LoadingEffect)。為了更詳細說明本發(fā)明的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，請參照圖5所示。
圖5是依照圖4B所示的II-II剖面示意圖。
請參照圖5，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括在基底40上的控制柵極42、位于基底40與控制柵極42間的浮柵極46，以及基底40內(nèi)的源/漏極區(qū)域404所組成。而于控制柵極42上還包括一第一金屬層44與作為位線(Bit Line)的第二金屬層48。
而控制柵極42與第一金屬層44之間通過內(nèi)層介電層(Inter-LayerDielectrics，簡稱ILD)406作隔絕；第一金屬層44與第二金屬層48之間通過內(nèi)金屬介電層(Inter-Metal Dielectrics，簡稱IMD)414作隔絕；控制柵極42與浮柵極46則通過隔離層408作隔絕，其中隔離層408的材質(zhì)包括氧化硅-氮化硅-氧化硅層(Oxide-Nitride-Oxide Layer，簡稱ONO Layer)，而第一金屬層44位于控制柵極42上，且不覆蓋于浮柵極46上方；第二金屬層48位于第一金屬層44上，且覆蓋部分浮柵極46。另外，第一金屬層44與源/漏極區(qū)域404之間可通過接觸窗410電性相連；第一金屬層44與第二金屬層48之間則可通過介層窗416電性相連。為了更了解第二金屬層48與浮柵極46之相關(guān)位置，請參照圖6所示。
圖6是依照圖4B所示的III-III剖面示意圖。
請參照圖6，由圖4B的III-III剖面可觀察到的結(jié)構(gòu)包括控制柵極42，以及位于基底40與控制柵極42間的浮柵極46。而于控制柵極42上還包括作為位線的第二金屬層48，且第二金屬層48位于控制柵極42上，且覆蓋部分浮柵極46。而控制柵極42與第二金屬層48之間通過內(nèi)層介電層406與內(nèi)金屬介電層414作隔絕；控制柵極42與浮柵極46則通過隔離層408作隔絕；兩浮柵極46間以場氧化層412作隔絕。
本發(fā)明的優(yōu)點包括下列各點1.本發(fā)明利用外圍邏輯電路的第二層金屬層作為位線，取代原本的第一層金屬層，且位于第一金屬層上的第二金屬層只遮蔽部分浮柵極，故可改善公知金屬層遮蔽浮柵極而使抹除效率降低的缺點。
2.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的第一層金屬層因為不會遮蔽浮柵極，因此可大幅增加器件透光率，進而增加紫外線(Ultra-Violet Light)抹除效率。
3.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)因為利用外圍邏輯電路的第二層金屬層作為位線，而使第一層以上的金屬層假圖形增加，使蝕刻過程中的微負載效應(yīng)問題降低。
4.本發(fā)明因為增加第一層以上的金屬層假圖形，故可避免公知限制可抹除可編程只讀存儲器容量(Size)的問題，故可以增加可抹可編程只讀存儲器的容量。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求所界定為準。
權(quán)利要求
1.一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一基底；復(fù)數(shù)條控制柵極，位于該基底上；復(fù)數(shù)個浮柵極，位于該基底與該些控制柵極之間；復(fù)數(shù)個源/漏極區(qū)域，位于該基底內(nèi)并鄰接該些浮柵極；復(fù)數(shù)條第二金屬層，位于該些控制柵極上并與該些控制柵極方向垂直，且該些第二金屬層遮蔽部分該些浮柵極；復(fù)數(shù)個第一金屬層，位于該些控制柵極與該些第二金屬層之間，且鄰近該些浮柵極而不覆蓋于該些浮柵極的上方；復(fù)數(shù)個介層窗，位于該些第一金屬層與該些第二金屬層之間，并連接該些第一金屬層與該些第二金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些控制柵極的材質(zhì)包括多晶硅。
3.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些浮柵極的材質(zhì)包括多晶硅。
4.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一內(nèi)層介電層位于該些控制柵極與該些第一金屬層之間。
5.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一內(nèi)金屬介電層位于該些第一金屬層與該些第二金屬層之間。
6.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括復(fù)數(shù)個接觸窗電性連接該些第一金屬層與該些源/漏極區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一隔離層位于該些控制柵極與該些浮柵極之間。
8.如權(quán)利要求7所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該隔離層的材質(zhì)包括氧化硅-氮化硅-氧化硅層。
9.一種可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一基底；復(fù)數(shù)條控制柵極，位于該基底上；復(fù)數(shù)個浮柵極，位于該基底與該些控制柵極之間；復(fù)數(shù)個源/漏極區(qū)域，位于該基底內(nèi)并鄰接該些浮柵極；復(fù)數(shù)條第二金屬層，位于該些控制柵極上，并與該些浮柵極的位置偏移一預(yù)定距離，且該些第二金屬層與該些控制柵極方向垂直；復(fù)數(shù)個第一金屬層，位于該些控制柵極與該些第二金屬層之間，且該些第一金屬層位于該些浮柵極旁而不遮蔽該些浮柵極；復(fù)數(shù)個介層窗，位于該些第一金屬層與該些第二金屬層之間，并連接該些第一金屬層與該些第二金屬層。
10.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于適于作為埋入式可抹除可編程只讀存儲器。
11.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些控制柵極的材質(zhì)包括多晶硅。
12.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些浮柵極的材質(zhì)包括多晶硅。
13.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一內(nèi)層介電層位于該些控制柵極與該些第一金屬層之間。
14.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一內(nèi)金屬介電層位于該些第一金屬層與該些第二金屬層之間。
15.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括復(fù)數(shù)個接觸窗電性連接該些第一金屬層與該些源/漏極區(qū)域。
16.如權(quán)利要求9所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括一隔離層位于該些控制柵極與該些浮柵極之間。
17.如權(quán)利要求16所述的可抹除可編程只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該隔離層的材質(zhì)包括氧化硅-氮化硅-氧化硅層。
全文摘要
一種可抹除且可程序只讀存儲器的結(jié)構(gòu)，包括浮柵極、控制柵極、源/漏極區(qū)域、內(nèi)層介電層、內(nèi)金屬介電層、第一金屬層與第二金屬層。其配置控制柵極位于浮柵極上；源/漏極區(qū)域則位于基底中，且鄰接控制柵極與浮柵極；位于控制柵極上，且不遮蔽到浮柵極的是第一金屬層；而內(nèi)層介電層位于控制柵極與第一金屬層之間；位于第一金屬層上的第二金屬層遮蔽部分的浮柵極；而內(nèi)金屬介電層位于第一與第二金屬層之間。此外，還包括連接源/漏極區(qū)域與第一金屬層的接觸窗；以及連接第一和第二金屬層的介層窗。
文檔編號H01L27/112GK1466223SQ02140238
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者林明毅, 胡照林 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司