[发明专利]快闪存储装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快闪存储装置，更具体而言，涉及一种能够防止在单元结单位(cell junction unit)之间产生穿通泄漏电流的快闪存储装置的制造方法。

背景技术

随着快闪存储装置的集成水平增加，单元尺寸逐渐减小。特别是，在具有100nm或更小栅极长度的单元的情况下，可能由于小的栅极长度产生穿通泄漏电流，由此降低单元精度所要求的感测裕度(sensing margin)。

图1是示出具有穿通和没有穿通的单元的V-I特性的曲线图。X轴表示任意单位(arbitrary unit)的栅极电压。Y轴表示以安培为单位的漏极电流。

在图1中，曲线A表示在具有约100nm栅极长度的单元中相对于栅极电压的漏极电流的变化。如曲线A所示，相对于所施加的栅极电压Vg得到了正常的漏极电流(Id)，而没有产生穿通。

曲线B示出了在栅极长度减小的单元中的穿通泄漏电流。相对于所施加的栅极电压Vg的漏极电流(Id)高于正常值(由曲线A示出)。在存储器开发阶段评估所述单元时，泄漏电流减小了单元的感测裕度，并且引起了各种误差。

因此，为了改善单元特性，需要消除穿通泄漏电流。实现此的一个途径是增大有效沟道长度。目前的方法利用了离子注入工艺期间减少的离子剂量来得到有效栅极长度。然而，该方法减小了流过单元自身的电流量。特别是，当单元结的电阻由于离子剂量的降低而较高时，流过单元自身的电流量进一步减小。

此外，在单元结形成工艺期间被注入的离子通过后续执行的退火工艺被激活，由此产生瞬时增强扩散(TED)，并减少了沟道掺杂分布。TED指的是在被注入工艺损伤的区域处不希望得到的掺杂剂的聚集。

在具有长的栅极长度的单元的情况下，尽管出现TED，因为能够维持有效沟道长度，所以不会显著降低硼(B)的浓度。由于在沟道中存在足够的掺杂剂，所以这是可能的。在具有短的栅极长度的单元的情况下，不能有效补偿由于TED的出现而导致的硼(B)浓度的降低。

发明内容

本发明涉及一种快闪存储装置的制造方法，其中可以防止短栅极长度晶体管中的穿通泄漏电流在单元结单位之间出现。

在一个实施例中，一种快闪存储装置的制造方法包括以下步骤：在其中界定了单元区域、低电压区域和高电压区域的半导体衬底之上形成栅极；仅使单元区域敞开来执行离子注入工艺并在半导体衬底中形成单元结；执行第一热处理工艺；仅使低电压区域敞开来执行低浓度离子注入工艺；仅使高电压区域敞开来执行离子注入工艺；在栅极的侧壁上形成间隙壁，并且仅使低电压区域敞开来执行高浓度离子注入工艺；以及执行第二热处理工艺。

在另一实施例中，一种快闪存储装置的制造方法包括以下步骤：在其中界定了单元区域、低电压区域和高电压区域的半导体衬底之上形成栅极；仅使单元区域敞开来执行离子注入工艺并在半导体衬底中形成单元结；仅使低电压区域敞开来执行低浓度离子注入工艺；仅使高电压区域敞开来执行离子注入工艺；在栅极的侧壁上形成间隙壁，并且仅使低电压区域敞开来执行高浓度离子注入工艺；以及执行快速热退火(RTA)工艺。

在一个实施例中，一种快闪存储装置的制造方法包括在其中界定了单元区域、低电压区域和高电压区域的半导体衬底之上形成栅极。将第一离子注入到单元区域中，同时覆盖低电压区域和高电压区域，以在半导体衬底中形成单元结。将第二离子注入到低电压区域中，同时覆盖单元区域和高电压区域，该注入第二离子的步骤是低浓度离子注入工艺。将第三离子注入到高电压区域中，同时覆盖单元区域和低电压区域。在栅极的侧壁上形成间隙壁。将第四离子注入到低电压区域中，该注入第四离子的步骤是高浓度离子注入工艺。在注入第四离子的步骤之后执行快速热退火(RTA)工艺。

在一个实施例中，一种快闪存储装置的制造方法包括在其中界定了单元区域、低电压区域和高电压区域的半导体衬底之上形成栅极。将第一离子注入到单元区域中以在单元区域中形成掺杂结，低电压区域和高电压区域被覆盖以防止第一离子被注入到低电压区域和高电压区域中。利用快速退火工艺来激活注入到单元区域中的第一离子。执行快速退火工艺不超过10分钟。快速退火工艺使单元区域处的瞬时增强扩散的出现最小化。

在另一实施例中，该方法还包括将第二离子注入到低电区域中，同时覆盖单元区域和高电压区域，使得第二离子不被注入到单元区域和高电压区域中。将第三离子注入到高电压区域中，同时覆盖单元区域和低电压区域，使得第三离子不被注入到单元区域和低电压区域中。快速退火工艺激活至少第一离子和第二离子。