具有双顶氧化层的氮化物唯读记忆胞结构及其制造方法 【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地结构及其制造方法，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；
(4)沉积一顶氧化层，覆盖于该氧化物一氮化物一氧化物的结构及该埋层埋层离子扩散区域的表面；
(5)于该埋层离子扩散区域上形成有埋层氧化层；
(6)在该顶氧化层上方形成有多数条多晶硅字元线。
本发明是以高温化学气相沉积方式于氮化物唯读记忆胞的ONO结构上方，多沉积一层顶氧化层，使其完全地覆盖住ONO结构，以作为ONO结构的保护层，防止陷于氮化硅层中的电荷从多晶硅与氮化硅层间接口流失，从而增加了记忆体的可靠度。
下面结合较佳实施例配合附图详加说明。附图说明
图1-图2为传统制作氮化物唯读记忆胞的部分结构剖视图。
图3为本发明的氮化物唯读记忆胞的结构示意图。
图4-图7为本发明制作记忆胞过程的各步骤的构造示意图。具体实施方式
本发明利用高温化学气相沉积方式(HTO)在记忆胞的ONO(Oxide-Nitride-Oxide)，氧化物一氮化物一氧化物结构的浮置闸极上多沉积一氧化层作为保护层，以防止被捕陷在ONO浮置闸极的氮化硅层中的电荷从多晶硅与氮化硅层间的接触面流失，进而增加了记忆体的可靠度。
图3所示为本发明的氮化物唯读记忆胞的结构示意图，在已完成有前段制程的半导体基底50，通常为硅晶圆的表面设有多数个ONO结构60，以作为浮置闸极(Floating Gate)，此ONO结构60由下而上依序为一氧化硅层62、氮化硅层64及二氧化硅层66，且在该ONO结构60之间的半导体基底50上，设置有多数个埋层离子扩散区域70，并有一顶氧化层80覆盖于该ONO结构60及埋层离子扩散区域70的表面，以作为该ONO结构60的保护层，避免电荷自氮化硅层64流失；
另有多数个埋层氧化层72分别位于埋层离子扩散区域70上，最后再于该顶氧化层80上方形成有多数条多晶硅字元线(Polysilicon Word Line)90，以作为多晶硅控制闸极(Control Gate)之用。
图4-图7所示为本发明制作氮化物唯读记忆胞的流程示意图，该制造方法包括下列步骤：
提供已完成有记忆胞前段制程的半导体基底50，如图4所示，在半导体基底50表面形成ONO薄膜60’，即先利用化学气相沉积法在半导体基底50上沉积一层经过氮化处理，厚度介于30-100之间的二氧化硅层62，此即为ONO薄膜60’的底层氧化层；
之后于该二氧化硅层62上方再以CVD沉积一层厚度为30-100的氮化硅层64，此即为ONO薄膜的中间层，以作为浮置闸极，用以储存电荷，接着在该氮化硅层64的上方再用热氧化法形成一层厚度介于30-100之间的氧化硅层66，此即为ONO薄膜60’的顶氧化层。
参阅图5，接着，进行微影及蚀刻制程，先利用黄光显影蚀刻技术于ONO薄膜60’上形成一图案化的光阻层(图中未示)，并以此光阻层为幕罩，使用现有蚀刻术，对该ONO薄膜60’进行蚀刻，以形成多数个作为浮置闸极之用的ONO结构60，并于该ONO结构60之间的半导体基底50上进行N+离子植入，以形成多数个埋层离子扩散区域(BD)70。
参阅图6所示，在上述的离子植入完成后，全面性地以高温化学气相沉积方式(CVD)在ONO结构60与埋层离子扩散区域70表面沉积一层厚度大约介于30-100之间的顶氧化层80，其为ONO结构60的第二顶氧化层，使其完全地覆盖住ONO结构与埋层离子扩散区域70。
参阅图7所示，对埋层离子扩散区域70进行湿氧化处理，以形成埋层氧化层(BD Oxide)72，并依序于顶氧化层80上沉积一多晶硅层90及硅化钨层92，然后利用微影蚀刻技术定义出多晶硅位线的结构，以作为控制闸极之用。完成控制闸极的制作后，后续的制程则依照一般NROM记忆胞的标准制程步骤继续实施。其为现有技术，故不重述。
本发明的氮化物唯读记忆胞是在ONO结构60表面覆盖一顶氧化层80，使其在ONO结构60中的氮化硅层64四周形成一保护膜，以完全杜绝氮化硅层64与多晶硅层90形成通道的情形，使有效克服传统记忆胞所遭受到的资料保存流失问题。因此，本发明可有效将电荷捕陷在氮化物唯读记忆胞ONO结构中的氮化硅层内，不但可避免储存电荷流失，更使记忆胞具有较佳的资料保存能力，以解决传统的氮化物唯读记忆胞所遭受到的严重资料保存流失问题，同时亦不会增加制程额外的热预算村hermalbudget)，进而提高整个氮化物唯读记忆体的可靠性。
以上所述仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化与修饰，都应涵盖在木发明的保护范围之内。