專利名稱：閃存的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存的制造方法，特別涉及一種具有自行對(duì)準(zhǔn)浮置柵閃存的制造方法。
背景技術(shù)：
閃存元件由于具有可多次數(shù)據(jù)的存入、讀取、抹除等動(dòng)作，且存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，所以已成為個(gè)人計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備所廣泛采用的一種內(nèi)存元件。
典型的閃存元件，一般是被設(shè)計(jì)成具有堆棧式柵極(Stack-Gate)結(jié)構(gòu)，其中包括一隧道氧化層，一用來(lái)儲(chǔ)存電荷的多晶硅浮置柵極(Floating gate)，一氧化硅/氮化硅/氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，ONO)結(jié)構(gòu)的介電層，以及一用來(lái)控制數(shù)據(jù)存取的多晶硅控制柵極(Control Gate)。對(duì)此閃存元件進(jìn)行程序化或抹除操作時(shí)，分別于源極區(qū)、漏極區(qū)與控制柵極上施加適當(dāng)電壓，以使電子注入多晶硅浮置柵極中，或?qū)㈦娮訌亩嗑Ч韪≈脰艠O中拉出。
一般而言，閃存元件常用的電子注入模式可分為信道熱電子注入模式(Channel Hot-Electron Injection，CHEI)以及F-N隧道(Fowler-Nordheim Tunneling)模式等等，而且元件的程序化與抹除操作模式隨著電子注入與拉出的方式而改變。
在閃存的操作上，通常浮置柵極與控制柵極之間的柵極耦合率(Gate-Coupling Ratio，GCR)越大，其操作所需的工作電壓將越低，而閃存的操作速度與效率就會(huì)大大的提升。其中增加?xùn)艠O耦合率的方法，包括了增加浮置柵極與控制柵極間的重疊面積(Overlap Area)、降低浮置柵極與控制柵極間的介電層的厚度、以及增加浮置柵極與控制柵極間的介電層的介電常數(shù)(Dielectric Constant；k)等。
然而，隨著集成電路正以更高的集成度朝向小型化的元件發(fā)展，所以必須縮小閃存元件的存儲(chǔ)胞尺寸以增進(jìn)其集成度。其中，縮小存儲(chǔ)胞的尺寸可通過(guò)減小存儲(chǔ)胞的柵極長(zhǎng)度與位線的間隔等方式來(lái)達(dá)成。但是，柵極長(zhǎng)度變小會(huì)縮短了隧道氧化層下方的信道長(zhǎng)度(ChannelLength)，容易造成漏極與源極間發(fā)生不正常的電性貫通(PunchThrough)，如此將嚴(yán)重影響此存儲(chǔ)胞的電性表現(xiàn)。此外，在閃存的制造過(guò)程中，光刻工藝也會(huì)有所謂關(guān)鍵尺寸的問(wèn)題，而限制存儲(chǔ)胞尺寸的縮小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種具有自行對(duì)準(zhǔn)浮置柵閃存的制造方法，通過(guò)在掩膜層與部分導(dǎo)體層的側(cè)壁所形成導(dǎo)體間隙壁，此導(dǎo)體間隙壁與導(dǎo)體層構(gòu)成浮置柵極，可以增加浮置柵與控制柵之間的面積，進(jìn)而提高元件的耦合率。
根據(jù)本發(fā)明的目的而提供一種閃存的制造方法，包括以下步驟提供已依序形成有隧道介電層、導(dǎo)體層與掩膜層的半導(dǎo)體基底，接著圖案化掩膜層、導(dǎo)體層、隧道介電層與基底以形成溝渠于基底中，然后于溝渠中形成絕緣層，且絕緣層的表面介于導(dǎo)體層與基底之間。接著于掩膜層與部分導(dǎo)體層的側(cè)壁形成導(dǎo)體間隙壁，導(dǎo)體層與導(dǎo)體間隙壁構(gòu)成浮置柵極。接著移除掩膜層，于浮置柵極上形成柵間介電層，然后于基底上形成控制柵極。
本發(fā)明在制作閃存的浮置柵極時(shí)，通過(guò)在掩膜層與部分導(dǎo)體層的側(cè)壁所形成導(dǎo)體間隙壁，此導(dǎo)體間隙壁與導(dǎo)體層構(gòu)成浮置柵極，可以增加浮置柵與控制柵之間的面積，進(jìn)而提高元件的耦合率。
而且，導(dǎo)體間隙壁在形成時(shí)，是采用自行對(duì)準(zhǔn)的方式，并沒有用到光刻技術(shù)，因此可以簡(jiǎn)化制程，并降低成本。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一些較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下圖1A至圖1G為繪示本發(fā)明最佳實(shí)施例所述的一種浮置柵閃存的制造方法流程剖面圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明
100基底102隧道介電層104第一導(dǎo)體層106掩膜層108光阻層110溝渠112絕緣層114第二導(dǎo)體層114a導(dǎo)體間隙壁116柵間介電層118第三導(dǎo)體層具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供一基底100，此基底100例如是硅基底。然后，于此基底100上依序形成隧道介電層102、導(dǎo)體層104與掩膜層106。此隧道介電層102的材質(zhì)例如是氧化硅，其厚度例如是50埃至100埃左右。此隧道介電層102的形成方法例如是熱氧化法或是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)。
在隧道介電層102之上的導(dǎo)體層104，其材質(zhì)例如是摻雜多晶硅，其形成的方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)，以硅甲烷(Silane)為氣體源沉積一層多晶硅層后，進(jìn)行摻質(zhì)注入制程以形成。其中，沉積制程的操作溫度為575至650℃之間，操作壓力約在0.3至0.6Torr之間。
在導(dǎo)體層104之上的掩膜層106的材質(zhì)例如是氮化硅，其形成的方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)，其是以二氯硅甲烷與氨氣作為反應(yīng)氣體源。當(dāng)然此掩膜層106的材質(zhì)也可以是其它材質(zhì)，只要其蝕刻選擇性與后續(xù)形成的浮置柵極具有不同的蝕刻選擇性即可。
請(qǐng)參照?qǐng)D1B，于掩膜層106上形成一圖案化光阻層108。然后以圖案化光阻層108為掩膜，進(jìn)行蝕刻掩膜層106、導(dǎo)體層104、隧道介電層102與基底100以形成溝渠110于基底100中。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D1C，移除上述的圖案化光阻層108后，于溝渠110中形成絕緣層112作為元件隔離結(jié)構(gòu)，其中，絕緣層112的表面是介于第一導(dǎo)體層104與基底100之間。此絕緣層112的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成的方法例如是以四-乙基-鄰-硅酸酯(TEOS)/臭氧為反應(yīng)氣體來(lái)源，以化學(xué)氣相沉積法形成。絕緣層112的形成步驟例如是先于基底100上形成填滿溝渠110的絕緣材料層(未圖標(biāo))，然后移除溝渠110以外的絕緣材料層，使其平坦化。然后，再移除溝渠110內(nèi)的部分絕緣材料層，使絕緣材料層的表面介于第一導(dǎo)體層104與基底100之間，而形成絕緣層112。其中，平坦化絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)或回蝕刻法。移除溝渠110內(nèi)的部分絕緣材料層的方法例如是回蝕刻法。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，于基底100上形成導(dǎo)體層114。導(dǎo)體層114的材質(zhì)例如是摻雜多晶硅，其形成的方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)，以硅甲烷(Silane)為氣體源沉積一層多晶硅層后，進(jìn)行摻質(zhì)注入制程以形成。其中，沉積制程的操作溫度為575至650℃之間，操作壓力約在0.3至0.6 Torr之間。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1E，進(jìn)行非等向性蝕刻制程，移除部分導(dǎo)體層114而于掩膜層106與部分第一導(dǎo)體層104的側(cè)壁形成導(dǎo)體間隙壁114a。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1F，移除掩膜層106，移除掩膜層106的方法例如濕式蝕刻法。如上述掩膜層106的材質(zhì)為氮化硅時(shí)，移除掩膜層106可以例如是磷酸作為蝕刻劑。移除掩膜層106后，暴露出的導(dǎo)體層104與導(dǎo)體間隙壁114a構(gòu)成閃存的浮置柵極。
接著請(qǐng)參照?qǐng)D1G，于浮置柵極上形成柵間介電層116，此柵間介電層116的材質(zhì)包括氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)。柵間介電層116的形成方法例如是先以熱氧化法形成一層氧化層后，再以低壓化學(xué)氣相沉積法形成氮化硅層與另一層氧化層。當(dāng)然，此柵間介電層116的材質(zhì)也可以是氧化硅層、氧化硅/氮化硅層等。
之后，于基底100上形成導(dǎo)體層118當(dāng)作控制柵極(control gate)。后續(xù)完成閃存的制程，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，在此不再贅述。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明通過(guò)在掩膜層106與部分導(dǎo)體層104的側(cè)壁形成導(dǎo)體間隙壁114a，然后以導(dǎo)體間隙壁114a與導(dǎo)體層104構(gòu)成浮置柵極，因此可以增加浮置柵極與控制柵極之間的面積，進(jìn)而提高元件的耦合率。而且，導(dǎo)體間隙壁114a是跨在隔離結(jié)構(gòu)上，在不增加存儲(chǔ)胞單位面積的情況下，就可以增加浮置柵極與控制柵極之間的面積，而提高元件的耦合率，因此可以增加元件集成度。
而且，導(dǎo)體間隙壁114a在形成時(shí)，系采用自行對(duì)準(zhǔn)的方式，并沒有用到光刻技術(shù)，因此可以簡(jiǎn)化制程，并降低成本。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種閃存的制造方法，該方法包括下列步驟提供一基底，該基底上已依序形成有一隧道介電層、一導(dǎo)體層與一掩膜層；圖案化該掩膜層、該導(dǎo)體層、該隧道介電層與該基底以形成一溝渠于該基底中；于該溝渠中形成一絕緣層，且該絕緣層的表面介于該導(dǎo)體層與該基底之間；于該掩膜層與部分該導(dǎo)體層的側(cè)壁形成一導(dǎo)體間隙壁，該導(dǎo)體層與該導(dǎo)體間隙壁構(gòu)成一浮置柵極；移除該掩膜層；于該浮置柵極上形成一柵間介電層；以及于該基底上形成一控制柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中該柵間介電層的材質(zhì)包括氧化硅/氮化硅/氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中于該掩膜層與部分該導(dǎo)體層的側(cè)壁形成一導(dǎo)體間隙壁的步驟包括于該基底上形成一導(dǎo)體材料層；以及進(jìn)行非等向性蝕刻制程，移除部分該導(dǎo)體材料層而于該掩膜層與部分該導(dǎo)體層的側(cè)壁形成該導(dǎo)體間隙壁。
4.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中于該溝渠中形成該絕緣層，且該絕緣層的表面介于該導(dǎo)體層與該基底之間的步驟包括于該基底上形成填滿該溝渠的一絕緣材料層；平坦化該絕緣材料層，以暴露該掩膜層的表面；以及移除部分該絕緣材料層，使該絕緣材料層的表面介于該導(dǎo)體層與該基底之間，而形成該絕緣層。
5.如權(quán)利要求4所述的閃存的制造方法，其中平坦化該絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法。
6.如權(quán)利要求4所述的閃存的制造方法，其中于移除部分該絕緣材料層的方法包括回蝕刻法。
7.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中于該絕緣層的材質(zhì)包括以四-乙基-鄰-硅酸酯/臭氧為反應(yīng)氣體來(lái)源，以化學(xué)氣相沉積法形成的氧化硅。
8.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層的方法包括濕式蝕刻法。
9.如權(quán)利要求1所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層的材質(zhì)包括氮化硅。
10.如權(quán)利要求6所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層包括以磷酸作為蝕刻劑。
11.一種閃存的制造方法，該方法包括下列步驟提供一基底，該基底上已依序形成有一隧道介電層、一第一導(dǎo)體層與一掩膜層；圖案化該掩膜層、該第一導(dǎo)體層、該隧道介電層與該基底以形成一溝渠于該基底中；于該基底上形成填滿該溝渠的一絕緣層；平坦化該絕緣層，以暴露該掩膜層的表面；移除部分該絕緣層，使該絕緣層的表面約略高于該隧道介電層的表面；于該基底上形成一第二導(dǎo)體層；進(jìn)行非等向性蝕刻制程，移除部分該第二導(dǎo)體層而于該掩膜層與部分該第一導(dǎo)體層的側(cè)壁形成一導(dǎo)體間隙壁，該該第一導(dǎo)體層與該導(dǎo)體間隙壁構(gòu)成一浮置柵極；移除該掩膜層；于該浮置柵極上形成一柵間介電層；以及于該基底上形成一控制柵極。
12.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中該柵間介電層的材質(zhì)包括氧化硅/氮化硅/氧化硅。
13.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中平坦化該絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法。
14.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中于移除部分該絕緣層的方法包括回蝕刻法。
15.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中于該絕緣層的材質(zhì)包括以四-乙基-鄰-硅酸酯/臭氧為反應(yīng)氣體來(lái)源，以化學(xué)氣相沉積法形成的氧化硅。
16.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層的方法包括濕式蝕刻法。
17.如權(quán)利要求16所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層的材質(zhì)包括氮化硅。
18.如權(quán)利要求11所述的閃存的制造方法，其中移除該掩膜層包括以磷酸作為蝕刻劑。
全文摘要
一種閃存的制造方法，其方法是先提供已依序形成有隧道介電層、導(dǎo)體層與掩膜層的半導(dǎo)體基底，接著圖案化掩膜層、導(dǎo)體層、隧道介電層與基底以形成溝渠于基底中，然后于溝渠中形成絕緣層，且絕緣層的表面介于導(dǎo)體層與基底之間。接著于掩膜層與部分導(dǎo)體層的側(cè)壁形成導(dǎo)體間隙壁，導(dǎo)體層與導(dǎo)體間隙壁構(gòu)成浮置柵極。接著移除掩膜層，于浮置柵極上形成柵間介電層，然后于基底上形成控制柵極。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1516268SQ0310006
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者洪至偉, 宋達(dá), 黃明山 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司