專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制作方法，尤其涉及一種非易失性存儲(chǔ) 器的制作方法。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)器，顧名思義便是用以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體元件。隨著現(xiàn)今電腦微 處理器的功能愈來(lái)愈強(qiáng)大，軟件所進(jìn)行的程式與運(yùn)算也愈來(lái)愈復(fù)雜，存儲(chǔ) 器的需求也就越來(lái)越高。因此，存儲(chǔ)器的制作技術(shù)已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中重 要的技術(shù)之一。 一般而言，存儲(chǔ)器可依其儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的型態(tài)而分為易失性存 儲(chǔ)器與非易失性存儲(chǔ)器。舉例來(lái)說(shuō)，快閃存儲(chǔ)器即屬于一種非易失性存儲(chǔ) 器?？扉W存儲(chǔ)器由于具有可多次進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入、讀取或抹除等動(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)，因此已成為個(gè)人電腦和電子設(shè)備 所廣泛采用的一種非易失性存儲(chǔ)器。
隨著非易失性存儲(chǔ)器的需求以更高集成度的趨勢(shì)發(fā)展，其存儲(chǔ)單元尺 寸必須縮小以增進(jìn)其集成度。典型的非易失性存儲(chǔ)器， 一般是被設(shè)計(jì)成由 浮置柵極與控制柵極共同形成的柵極結(jié)構(gòu)。浮置柵極配置于控制柵極和基 底之間，并處于浮置狀態(tài)，沒(méi)有和任何電路相連接。而控制柵極則與字線 相連接。此外，還包括隧穿介電層和柵間介電層分別位于基底和浮置柵極 之間以及浮置柵極和控制柵極之間。
然而，在制作具有上述柵極結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器的過(guò)程中，往往需 要進(jìn)行多次的光刻工藝與蝕刻工藝才能將浮置柵極與控制柵極定義出來(lái)。
由于在形成浮置柵極與控制柵極時(shí)，對(duì)于對(duì)準(zhǔn)精確度(alignment accuracy)的 要求很高，因此在工藝上的控制并不容易。若在形成浮置柵極或是控制柵 極時(shí)，對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生誤差，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的工藝受影響，而造成非易失性存儲(chǔ)器 的可靠度降低。此外，光刻工藝中所使用的光掩模往往是半導(dǎo)體工藝中價(jià) 格較為昂貴的部分，故所使用的光掩模數(shù)愈多，更會(huì)大幅地增加工藝所需 的成本與花費(fèi)的時(shí)間。因此，如何在兼顧元件可靠度的情形下，以較簡(jiǎn)單而容易控制的制造 方法來(lái)形成非易失性存儲(chǔ)器，是目前產(chǎn)業(yè)上亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，可以形成自 動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的柵極結(jié)構(gòu)，避免柵極結(jié)構(gòu)發(fā)生對(duì)準(zhǔn)失誤的情形。
本發(fā)明另提供一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，能夠簡(jiǎn)化工藝步驟， 并可以減少所使用的光掩模數(shù)，降低制造成本。
本發(fā)明提出一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法。首先，提供基底，并于 基底中形成隔離結(jié)構(gòu)以定義出有源區(qū)。隔離結(jié)構(gòu)平行排列，且突出基底的 上表面。然后，于基底上形成掩模層。掩模層與隔離結(jié)構(gòu)交錯(cuò)排列，且掩 模層的上表面高于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。接著，于基底中形成摻雜區(qū)。之后， 于掩模層之間的基底上形成絕緣層。絕緣層的材料與掩模層的材料具有不 同蝕刻選擇性。然后，移除掩模層，以暴露出基底。接著，于基底上形成 隧穿介電層。于隔離結(jié)構(gòu)與絕緣層所包圍的基底上形成浮置柵極。浮置柵 極的表面低于隔離結(jié)構(gòu)的表面。之后，于基底上形成柵間介電層。隨之， 于絕緣層之間形成控制柵極，且控制柵極與有源區(qū)交錯(cuò)。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器的制作方法于基底上形成柵 間介電層后，還包括在形成控制柵極的步驟中，同時(shí)形成選擇柵極。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的浮置柵極的形成方法例如是在基底上 形成第一導(dǎo)體層。接著，移除部分第一導(dǎo)體層。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的移除部分第一導(dǎo)體層的方法例如是干 式蝕刻法。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的第 一導(dǎo)體層的材料例如是摻雜多晶硅。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的柵間介電層例如是氧化硅/氮化硅/氧化 硅層。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述于絕緣層之間形成控制柵極的步驟例如 是于基底上形成第二導(dǎo)體層，接著移除部分第二導(dǎo)體層直到暴露絕緣層的 上表面。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的移除部分第二導(dǎo)體層的方法例如是化 學(xué)機(jī)械拋光法。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的第二導(dǎo)體層的材料例如是摻雜多晶硅。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的隧穿介電層的材料例如是氧化硅。 本發(fā)明另提出一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法。首先，提供基底，并 于基底中形成隔離結(jié)構(gòu)以定義出有源區(qū)。隔離結(jié)構(gòu)平行排列并突出基底的 上表面。然后，于基底上形成掩模層。掩模層與隔離結(jié)構(gòu)交錯(cuò)排列，且掩 模層的上表面高于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。接著，于基底中形成摻雜區(qū)。然后， 于掩模層之間的基底上形成絕緣層。絕緣層的材料與掩模層的材料具有不 同蝕刻選擇性。之后，移除掩模層，以暴露出基底。于基底上形成隧穿介 電層之后，再于基底上順應(yīng)性地形成電荷捕獲層。接著，于絕緣層之間形 成控制柵極，且控制柵極與有源區(qū)交錯(cuò)。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器的制作方法于基底上形成電 荷捕獲層后，還包括移除預(yù)定形成選擇柵極的區(qū)域上的部分電荷捕獲層， 之后，在形成控制柵極的步驟中，同時(shí)形成選擇柵極。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器的制作方法還包括于電荷捕 獲層與控制柵極之間形成頂介電層。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的頂介電層的材料例如是氧化硅或氧化鋁。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的電荷捕獲層的材料例如是氮化硅。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述于絕緣層之間形成控制柵極的步驟例如
是于基底上形成導(dǎo)體層，接著移除部分導(dǎo)體層直到暴露絕緣層的上表面。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的移除部分導(dǎo)體層的方法例如是化學(xué)機(jī)
械拋光法。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的導(dǎo)體層的材料例如是摻雜多晶硅。 在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的隧穿介電層的材料例如是氧化硅。 本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，因采用鑲嵌的方式制作電荷儲(chǔ) 存結(jié)構(gòu)與字線，而不需直接對(duì)導(dǎo)體材料層進(jìn)行光刻工藝以及蝕刻工藝，因
此可以避免對(duì)準(zhǔn)失誤的情況發(fā)生。
此外，本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，在制作柵極結(jié)構(gòu)時(shí)不必 進(jìn)行光刻工藝以及蝕刻工藝等步驟，且不需形成間隙壁保護(hù)導(dǎo)體材料。因 此，本發(fā)明可以大幅地降低工藝成本，并通過(guò)簡(jiǎn)單的步驟來(lái)達(dá)到提高元件 集成度的功效，使工藝裕度得以提升。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例， 并配合附圖，作詳細(xì)j兌明如下。


圖1A至圖6A為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的非易失性存儲(chǔ)器的制作 流程上視圖。
圖1B至圖6B分別是沿著圖1A至圖6A中I-I'線^:的剖面示意圖。 圖1C至圖6C分別是沿著圖1A至圖6A中II-II，線段的剖面示意圖。
圖iD至圖6D分別是沿著圖iA至圖6A中m-m，線段的剖面示意圖。
圖7A至圖8A為依照本發(fā)明另一實(shí)施例所繪示的非易失性存儲(chǔ)器的制 作流程上視圖。
圖7B至圖8B分別是沿著圖7A至圖8A中I-I，線段的剖面示意圖。
圖7C至圖8C分別是沿著圖7A至圖8A中II-II，線段的剖面示意圖。
圖7D至圖8D分別是沿著圖7A至圖8A中III-III'線段的剖面示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100:基底
100a:有源區(qū)
102:墊氧化層
104:硬掩模層
104a:圖案化硬掩模層
106:溝渠
108:隔離結(jié)構(gòu)
110:掩模層
112:摻雜區(qū)
114:開(kāi)口
116:絕緣層
118、 122、 130、 140:介電層 120:電荷儲(chǔ)存層 124、 150:導(dǎo)體層 142a、 142b:選擇柵極線 160:電荷捕獲層
具體實(shí)施例方式
圖1A至圖6A為依照本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的非易失性存儲(chǔ)器的制作 流程上視圖。圖1B至圖6B分別是沿著圖1A至圖6A中I-I，線段的剖面 示意圖。圖1C至圖6C分別是沿著圖1A至圖6A中II-II，線段的剖面示意 圖。圖1D至圖6D分別是沿著圖1A至圖6A中m-ni，線段的剖面示意圖。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1A、圖1B、圖1C與圖1D,提供基底100?；?00 例如是硅基底。接著，于基底100上形成硬掩模層104。硬掩模層104的材 料例如是氮化硅，且其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。此外，在形成硬 掩模層104之前，還可以選擇性地于基底100的表面上形成一層墊氧化層 (pad oxide)102。墊氧化層102例如是用來(lái)增加硬掩模層104與基底100之 間的黏著性。墊氧化層102的材料例如是氧化硅，其形成方法例如是熱氧 化法。
接著，請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2A、圖2B、圖2C與圖2D，圖案化硬掩模層104 與墊氧化層102,而形成圖案化硬掩模層104a以及暴露出基底100表面的 開(kāi)口(未繪示)。接著，以圖案化硬掩模層104a為掩模，移除部分基底IOO, 以于基底100中形成溝渠106。移除部分基底IOO的方法例如是干式蝕刻法。 然后，于溝渠106中形成隔離結(jié)構(gòu)108。隔離結(jié)構(gòu)108的形成方法例如是先 于基底100上形成一層填滿溝渠106的絕緣材料層(未繪示)，接著移除部分 絕緣材料層，并使絕緣材料層的表面平坦化，而形成隔離結(jié)構(gòu)108。上述的 絕緣材料層的材料例如是氧化硅，且其形成方法例如是高密度等離子體化 學(xué)氣相沉積法。而移除部分絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法或干 式回蝕刻法。
承上述，隔離結(jié)構(gòu)108的表面例如是低于圖案化硬掩模層104a的表面， 且例如是高于基底IOO的表面。亦即，圖案化硬掩模層104a與隔離結(jié)構(gòu)108 之間例如是具有階梯高度(step height)。隔離結(jié)構(gòu)108之間例如是彼此平行 排列，且隔離結(jié)構(gòu)108例如是往Y方向延伸(如圖2A所示)，并定義出有源 區(qū)100a。有源區(qū)100a例如是配置于相鄰兩隔離結(jié)構(gòu)108之間。有源區(qū)100a 例如是平行排列，并沿著Y方向延伸。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3A、圖3B、圖3C與圖3D,于基底100上形成掩模材 料層(未繪示)，掩模材料層例如是覆蓋住隔離結(jié)構(gòu)108與圖案化硬掩模層
104a。此掩模材料層的材料例如是氮化硅，且其形成方法例如是化學(xué)氣相 沉積法。之后，圖案化掩模材料層，以形成掩模層110。由于圖案化硬掩模 層104a與掩模材料層所使用的材料相同，因此在圖案化掩模材料層時(shí)，亦 會(huì)將部分圖案化硬掩模層104a移除，而暴露出部分隔離結(jié)構(gòu)108與墊氧化 層102。如此一來(lái)，掩模層110例如是條狀結(jié)構(gòu)，并于基底100上呈柵狀排 列。掩模層110例如是往X方向延伸，且掩模層110與隔離結(jié)構(gòu)108例如 是交錯(cuò)排列(如圖3A所示)。掩模層HO與隔離結(jié)構(gòu)108例如是共同于基底 IOO上構(gòu)成開(kāi)口 114。此外，掩模層110的上表面例如是高于隔離結(jié)構(gòu)108 的上表面。
之后，在位于開(kāi)口 114處的基底100中形成摻雜區(qū)112。摻雜區(qū)112的 形成方法例如是離子注入法。位于有源區(qū)100a中的摻雜區(qū)112，例如是作 為后續(xù)預(yù)形成的非易失性存儲(chǔ)器的源極/漏才及區(qū)。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D4A、圖4B、圖4C與圖4D,于基底100上形成絕緣層 116。絕緣層116例如是填入開(kāi)口 114中。絕緣層116的材料例如是氧化硅， 且其形成方法例如是高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。接著，進(jìn)行平坦化 步驟，使絕緣層116的表面平坦化。使絕緣層116的表面平坦化的方法例如 是化學(xué)機(jī)械拋光法。在使絕緣層116的表面平坦化的過(guò)程中，例如是以掩 模層IIO作為拋光終止層。因此，絕緣層116例如是會(huì)形成多個(gè)條狀結(jié)構(gòu)。 絕緣層116例如是分別配置于兩掩模層110之間，且絕緣層116例如是往X 方向延伸(如圖4A所示)。
接著，移除圖案化硬掩模層104a與掩模層110。移除圖案化硬掩模層 104a與掩模層110的方法例如是濕式蝕刻法或干式蝕刻法。由于圖案化硬 掩模層104a與掩模層110的材料皆例如是氮化硅，因此圖案化硬掩模層 104a與掩模層IIO可以同時(shí)被移除。如此，絕緣層116例如是與隔離結(jié)構(gòu) 108交錯(cuò)排列。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D5A、圖5B、圖5C與圖5D，移除被絕緣層116暴露出 的墊氧化層102。被移除的墊氧化層102例如是位于隔離結(jié)構(gòu)108與絕緣層 116所包圍的基底IOO上。移除墊氧化層102的方法例如是濕式蝕刻法或干 式蝕刻法。接著，在先前移除墊氧化層102的位置，于基底IOO上形成介 電層118。介電層118的材料例如是氧化硅，且其形成方法例如是熱氧化法 或化學(xué)氣相沉積法。介電層118例如是作為后續(xù)預(yù)形成的非易失性存儲(chǔ)器
的隧穿介電層。
此外，在移除墊氧化層102之后及形成介電層118之前，還可以選擇 性地進(jìn)行清洗工藝，以完全去除基底100上殘留的物質(zhì)。如此，可以避免 形成的介電層118具有缺陷而造成元件漏電流的情況發(fā)生。
承上述，在移除圖案化硬掩模層104a與掩模層IIO之后以及移除暴露 出的墊氧化層102之前，還可以通過(guò)注入離子到后續(xù)預(yù)形成的非易失性存 儲(chǔ)器的特定溝道區(qū)域，來(lái)調(diào)整閾值電壓(threshold voltage),于此領(lǐng)域具有通 常知識(shí)者可視其需求進(jìn)行調(diào)整。
之后，于基底100上形成電荷儲(chǔ)存層120，其中電荷儲(chǔ)存層120例如是 填入相鄰隔離結(jié)構(gòu)108之間的有源區(qū)100a。電荷卩渚存層120的材料例如是 摻雜多晶硅或其他合適的導(dǎo)體材料。電荷儲(chǔ)存層120的形成方法例如是先 進(jìn)行化學(xué)氣相沉積法形成未經(jīng)摻雜的多晶硅層后，再以離子注入法于多晶 硅層中加入摻雜劑而形成；或者，亦可以利用原位(in-situ)注入摻雜劑的方 式，以化學(xué)氣相沉積法形成摻雜多晶硅層。
接著，移除部分電荷儲(chǔ)存層120，至暴露出隔離結(jié)構(gòu)108,以使電荷儲(chǔ) 存層120的表面低于隔離結(jié)構(gòu)108的表面。移除部分電荷儲(chǔ)存層120的方 法例如是干式蝕刻法。經(jīng)部分移除后電荷儲(chǔ)存層120例如是配置于隔離結(jié) 構(gòu)108與絕緣層116所包圍的基底100上。而經(jīng)部分移除后電荷儲(chǔ)存層120 例如是作為后續(xù)預(yù)形成的非易失性存儲(chǔ)器的浮置柵極。也就是說(shuō)，于相鄰 的隔離結(jié)構(gòu)108之間，有源區(qū)100a上例如是形成有多個(gè)浮置柵極，且浮置 柵極例如是配置于兩摻雜區(qū)112之間。
然后，于基底100上形成介電層122。介電層122例如是順應(yīng)性地覆蓋 隔離結(jié)構(gòu)108、電荷儲(chǔ)存層120與絕緣層116。介電層122的材料例如是氧 化硅、氮化硅或是上述介電材料的組合。在本實(shí)施例中，介電層122為氧 化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)層。介電層122的形成方法例如是先進(jìn)行化學(xué)氣 相沉積法或熱氧化法形成一層氧化硅層，接著利用化學(xué)氣相沉積法于第一 層氧化硅層上形成一層氮化硅層之后，再以化學(xué)氣相沉積法或熱氧化法于 氮化硅層上形成第二層氧化硅層。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D6A、圖6B、圖6C與圖6D,于基底100上形成另一層 圖案化掩模層(未繪示)，此圖案化掩模層暴露出后續(xù)預(yù)形成選擇#極的區(qū) 域。圖案化掩模層的材料例如是光致抗蝕劑材料，其形成方法例如是先于
基底100上形成一層光致抗蝕劑層后，對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光、顯影步
驟而形成的。之后，移除被圖案化掩模層所暴露出的介電層122,而暴露出 電荷儲(chǔ)存層120。移除部分介電層122的方法例如是干式蝕刻法或濕式蝕刻 法。隨之，移除圖案化掩模層。
接著，于基底100上形成另一層導(dǎo)體層124。導(dǎo)體層124例如是覆蓋電 荷儲(chǔ)存層120與隔離結(jié)構(gòu)108。導(dǎo)體層124的材料例如是摻雜多晶硅或其他 合適的導(dǎo)體材料。導(dǎo)體層124的形成方法例如是先進(jìn)行化學(xué)氣相沉積法形 成未經(jīng)摻雜的多晶硅層后，再以離子注入法于多晶硅層中加入摻雜劑而形 成；或者，亦可以利用原位注入摻雜劑的方式，以化學(xué)氣相沉積法直接形 成摻雜多晶硅層。
之后，移除部分導(dǎo)體層124，至暴露出絕緣層116。移除部分導(dǎo)體層124 的方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法或干式回蝕刻法。在移除部分導(dǎo)體層124的 過(guò)程中，例如是以絕緣層116作為拋光終止層或蝕刻終止層。而經(jīng)過(guò)部分 移除后的導(dǎo)體層124例如是形成多條平行的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)部分移除的 導(dǎo)體層124例如是填滿相鄰隔離結(jié)構(gòu)108之間的空隙，并跨過(guò)有源區(qū)100a 而構(gòu)成多條字線與選擇柵極線142a、 142b。字線與選擇柵極線142a、 142b 例如是沿著X方向延伸(如圖6A所示)。各字線例如是配置于兩絕緣層116 之間，而使字線例如是形成條狀布局。如此一來(lái)，字線例如是與有源區(qū)100a 交錯(cuò)。字線與有源區(qū)100a交錯(cuò)處則分別構(gòu)成非易失性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元， 而字線跨過(guò)有源區(qū)100a的部分例如是作為存儲(chǔ)單元的控制柵極。
承上述，選擇柵極線142a、 142b例如是分別配置于字線的最外兩側(cè)。 選擇柵極線142a、 142b與有源區(qū)100a交錯(cuò)處分別形成非易失性存儲(chǔ)器的選 擇單元，其中選擇柵極線i42a、 142b跨過(guò)有源區(qū)100a的部分例如是分別作 為選擇單元的選擇柵極。
之后，移除部分絕緣層116與墊氧化層102,以形成開(kāi)口(未繪示)。開(kāi) 口例如是暴露出部分摻雜區(qū)112。開(kāi)口的形成方法例如是通過(guò)光刻工藝以及 蝕刻工藝。之后，于開(kāi)口中形成導(dǎo)體層150。導(dǎo)體層150例如是作為非易失 性存儲(chǔ)器中連接位線的位線接觸窗。于開(kāi)口中形成導(dǎo)體層150的方法例如 是先于基底100上形成一層填滿開(kāi)口的導(dǎo)體材料層后，利用化學(xué)機(jī)械拋光 法或干式回蝕刻法移除部分導(dǎo)體材料層，直到暴露出絕緣層116。
然后，還可以更進(jìn)一步于基底IOO上形成多條位線(未繪示)。位線例如
是通過(guò)導(dǎo)體層150與摻雜區(qū)112電性連接。至于位線的形成方法以及完成 此非易失性存儲(chǔ)器的后續(xù)工藝，應(yīng)為熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者所周知，故于此不 再贅述。
特別說(shuō)明的是，如圖6D所示，在有源區(qū)100a中，介電層118例如是 作為非易失性存儲(chǔ)器的隧穿介電層。電荷儲(chǔ)存層120例如是作為非易失性 存儲(chǔ)器的浮置柵極。位于電荷儲(chǔ)存層120兩側(cè)的摻雜區(qū)112例如是作為非 易失性存儲(chǔ)器的源極/漏極區(qū)。導(dǎo)體層124例如是作為非易失性存儲(chǔ)器的控 制柵極以及字線。而位于電荷儲(chǔ)存層120與導(dǎo)體層124之間的介電層122 例如是作為非易失性存儲(chǔ)器的柵間介電層。
值得一提的是，在上述實(shí)施例中，由于在形成浮置柵極與控制柵極時(shí)， 是通過(guò)鑲嵌的方式形成自行對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，不須通過(guò)光刻工藝以及蝕刻工藝來(lái) 進(jìn)行。因此，本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法能夠避免對(duì)準(zhǔn)失誤的情 況發(fā)生，并可以增加工藝裕度。
除了上述實(shí)施例之外，本發(fā)明另提出 一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法。
圖7A至圖8A為依照本發(fā)明另一實(shí)施例所繪示的非易失性存儲(chǔ)器的制 作流程上視圖。圖7B至圖8B分別是沿著圖7A至圖8A中I-I，線段的剖 面示意圖。圖7C至圖8C分別是沿著圖7A至圖8A中n-II，線段的剖面示 意圖。圖7D至圖8D分別是沿著圖7A至圖8A中111-111，線段的剖面示意 圖。圖7A至圖7D是接續(xù)上述實(shí)施例的圖4A至圖4D進(jìn)行。于圖7A至圖 8D中，與圖1A至圖6D相同的構(gòu)件使用相同的標(biāo)號(hào)并省略其說(shuō)明。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D7A、圖7B、圖7C與圖7D，移除被絕緣層116暴露出 的墊氧化層102。被移除的墊氧化層102例如是位于隔離結(jié)構(gòu)108與絕緣層 116所包圍的基底100上。移除墊氧化層102的方法例如是濕式蝕刻法或干 式蝕刻法。接著，于基底IOO上形成介電層118。介電層118例如是形成于 先前被移除的墊氧化層102的位置。介電層118的材料例如是氧化硅，且 其形成方法例如是熱氧化法或化學(xué)氣相沉積法。
之后，于基底100上順應(yīng)性地形成一層電荷捕獲層160。電荷捕獲層 160的材料例如是可以使電荷捕獲其中的材料，其可以是氮化硅、鉭氧化硅、 鈦酸鍶硅或鉿氧化硅等。電荷捕獲層160的形成方法例如是化學(xué)^相沉積 法。
接著，于基底IOO上形成一層介電層130，介電層130例如是順應(yīng)性地
覆蓋于電荷捕獲層160上。介電層130的材料例如是氧化硅、氧化鋁或是 其他合適的介電材料。介電層130的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D8A、圖8B、圖8C與圖8D，于基底100上形成一層圖 案化掩模層(未繪示)，此圖案化掩模層暴露出后續(xù)預(yù)形成選擇柵極的區(qū)域。 圖案化掩模層的材料例如是光致抗蝕劑材料，其形成方法例如是先于基底 IOO上形成一層光致抗蝕劑層后，對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光、顯影步驟而形 成的。接著，移除被圖案化掩模層所暴露出的介電層130、電荷捕獲層160 與介電層118。亦即，移除預(yù)定形成選擇柵極的區(qū)域上的部分介電層130、 電荷捕獲層160與介電層118。移除部分介電層130、電荷捕獲層160與介 電層118的方法例如是干式蝕刻法或濕式蝕刻法。之后，移除圖案化掩模 層。于預(yù)定形成選擇柵極的區(qū)域形成介電層140。介電層140的材料例如是 氧化硅，其形成方法例如是熱氧化法或化學(xué)氣相沉積法。此介電層140即 可作為選擇柵極的介電層。
當(dāng)然，在另一實(shí)施例中，也可以不移除位于欲形成選擇柵極的區(qū)域中 的介電層130與電荷捕獲層160，且亦可不另外形成介電層140。而直接以 介電層130與電荷捕獲層160作為選擇單元的選擇柵極的介電層。
之后，于基底IOO上形成導(dǎo)體層124。導(dǎo)體層124例如是覆蓋住介電層 130。導(dǎo)體層124的材料例如是摻雜多晶硅或其他合適的導(dǎo)體材料。導(dǎo)體層 124的形成方法例如是先進(jìn)行化學(xué)氣相沉積法形成未經(jīng)摻雜的多晶硅層后， 再以離子注入法于多晶硅層中加入摻雜劑而形成；或者，亦可以利用原位 注入摻雜劑的方式，以化學(xué)氣相沉積法直接形成摻雜多晶硅層。
接著，移除部分導(dǎo)體層124，至暴露出絕緣層116。移除部分導(dǎo)體層124 的方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法或干式回蝕刻法。在移除部分導(dǎo)體層124的 過(guò)程中，例如是以絕緣層116作為拋光終止層或蝕刻終止層。而經(jīng)過(guò)部分 移除后的導(dǎo)體層124例如是形成多條平行的長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)部分移除的 導(dǎo)體層124例如是填滿相鄰隔離結(jié)構(gòu)108之間的空隙，并跨過(guò)有源區(qū)100a 而構(gòu)成多條字線與選擇柵極線142a、 142b。字線與選擇4冊(cè)極線142a、 142b 例如是沿著X方向延伸(如圖8A所示)。各字線例如是配置于兩絕緣層116 之間，而使字線例如是形成條狀布局。如此一來(lái)，字線例如是與有源fe 100a 交錯(cuò)。字線與有源區(qū)100a交錯(cuò)處則分別構(gòu)成非易失性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。
承上述，選擇柵極線142a、 142b例如是分別配置于字線的最外兩側(cè)。選擇柵極線142a、142b與有源區(qū)100a交錯(cuò)處分別形成非易失性存儲(chǔ)器的選 擇單元，其中選擇柵極線142a、 142b跨過(guò)有源區(qū)100a的部分例如是分別作 為選擇單元的選擇柵極。
如此一來(lái)，如圖8D所示，在此實(shí)施例中所形成的非易失性存儲(chǔ)器是以 電荷捕獲層160取代上述實(shí)施例中的浮置柵極(如圖6D所示)。在此實(shí)施例 中，電荷捕獲層160上方的介電層130的材料是氧化物，且電荷捕獲層160 下方的隔離結(jié)構(gòu)108與絕緣層116的材料亦是氧化物。因此，介電層130 可以作為頂介電層，隔離結(jié)構(gòu)108與絕緣層116可以作為底介電層，而會(huì) 形成SONOS型的非易失性存儲(chǔ)器(S:半導(dǎo)體、O:氧化層、N:氮化層、O: 氧化層、S:半導(dǎo)體)。特別說(shuō)明的是，在另一實(shí)施例中，也可以不設(shè)置底介
電材料, —，一一 _ 、"。 、 、
當(dāng)然，使用本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法所形成的存儲(chǔ)單元數(shù) 量并不局限于上述兩實(shí)施例中所繪示。在其他實(shí)施例中，可以視實(shí)際需求 而形成適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)單元數(shù)量，本發(fā)明于此不作任何的限定。
綜上所述，在本發(fā)明的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法中，是利用圖案化 硬掩模層以及掩模層來(lái)定義柵極結(jié)構(gòu)與摻雜區(qū)，無(wú)須通過(guò)光刻工藝以及蝕 刻工藝來(lái)進(jìn)行柵極結(jié)構(gòu)的制作。也就是說(shuō)，由本發(fā)明的方法所制作出的非 易失性存儲(chǔ)器，在形成柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，是通過(guò)鑲嵌的方式形成自行對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。 因此，本發(fā)明能夠大幅地降低工藝?yán)щy度，使得非易失性存儲(chǔ)器的工藝可 以獲得良好的控制，而不會(huì)有對(duì)準(zhǔn)失誤等問(wèn)題發(fā)生。
再者，由于不必對(duì)導(dǎo)體材料直接進(jìn)行光刻工藝或蝕刻工藝等步驟，因 此可以避免導(dǎo)體材料殘留所造成存儲(chǔ)單元不正常的電性貫通。
此外，本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的手段即可以形成自行對(duì)準(zhǔn)的柵極結(jié)構(gòu)，并減 少光刻工藝的光掩模使用數(shù)，因此可以大幅地降低工藝成本。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(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)明的精神和范圍的前提下，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)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，包括提供基底；于該基底中形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)以定義出多個(gè)有源區(qū)，該些隔離結(jié)構(gòu)平行排列并突出該基底的上表面；于該基底上形成多個(gè)掩模層，該些掩模層與該些隔離結(jié)構(gòu)交錯(cuò)排列，該些掩模層的上表面高于該些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；于該基底中形成多個(gè)摻雜區(qū)；于該些掩模層之間的該基底上形成多個(gè)絕緣層，且該些絕緣層的材料與該些掩模層的材料具有不同蝕刻選擇性；移除該些掩模層，以暴露出該基底；于該基底上形成隧穿介電層；于該些隔離結(jié)構(gòu)與該些絕緣層所包圍的該基底上形成多個(gè)浮置柵極，且該些浮置柵極的表面低于該些隔離結(jié)構(gòu)的表面；于該基底上形成柵間介電層；以及于該些絕緣層之間形成多個(gè)控制柵極，且該些控制柵極與該些有源區(qū)交錯(cuò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中于該基底上形 成該柵間介電層后，還包括在形成該些控制柵極的步驟中，同時(shí)形成多個(gè) 選擇柵極。
3. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該些浮置柵極 的形成方法包括于該基底上形成第一導(dǎo)體層；以及 移除部分該第一導(dǎo)體層。
4. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中移除部分該第 一導(dǎo)體層的方法包括干式蝕刻法。
5. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該第一導(dǎo)體層 的材料包括摻雜多晶硅。
6. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該柵間介電層 包括氧化硅/氮化硅/氧化硅層。
7. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中于該些絕緣層 之間形成該些控制柵極的步驟包括于該基底上形成第二導(dǎo)體層；以及移除部分該第二導(dǎo)體層直到暴露該些絕緣層的上表面。
8. 如權(quán)利要求7所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中移除該第二導(dǎo) 體層的方法包括化學(xué)機(jī)械拋光法。
9. 如權(quán)利要求7所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該第二導(dǎo)體層 的材料包括摻雜多晶硅。
10. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該隧穿介電 層的材料包括氧化硅。
11. 一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，包括 提供基底；于該基底中形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)以定義出多個(gè)有源區(qū)，該些隔離結(jié)構(gòu)平 行排列并突出該基底的上表面；于該基底上形成多個(gè)掩模層，該些掩模層與該些隔離結(jié)構(gòu)交錯(cuò)排列， 該些掩模層的上表面高于該些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；于該基底中形成多個(gè)摻雜區(qū)；于該些掩模層之間的該基底上形成多個(gè)絕緣層，且該些絕緣層的材料 與該些掩模層的材料具有不同蝕刻選擇性； 移除該些掩模層，以暴露出該基底； 于該基底上形成隧穿介電層； 于該基底上順應(yīng)性地形成電荷捕獲層；以及于該些絕緣層之間形成多個(gè)控制柵極，且該些控制柵極與該些有源區(qū) 交錯(cuò)。
12. 如權(quán)利要求11所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中于該基底上 形成該電荷捕獲層后，還包括移除預(yù)定形成多個(gè)選擇柵極的區(qū)域上的部分該電荷捕獲層；以及 在形成該些控制柵極的步驟中，同時(shí)形成該些選擇柵極。
13. 如權(quán)利要求11所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，還包括于該電荷 捕獲層與該些控制柵極之間形成頂介電層。
14. 如權(quán)利要求13所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該頂介電層的材料包括氧化硅或氧化鋁。
15. 如權(quán)利要求12所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該電荷捕獲 層的材料包括氮化硅。
16. 如權(quán)利要求11所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中于該些絕緣 層之間形成該些控制柵極的步驟包括于該基底上形成導(dǎo)體層；以及移除部分該導(dǎo)體層直到暴露該些絕緣層的上表面。
17. 如權(quán)利要求16所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中移除部分該 導(dǎo)體層的方法包括化學(xué)機(jī)械拋光法。
18. 如權(quán)利要求16所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該導(dǎo)體層的 材料包括摻雜多晶硅。
19. 如權(quán)利要求11所述的非易失性存儲(chǔ)器的制作方法，其中該隧穿介電 層的材料包括氧化硅。
全文摘要
一種非易失性存儲(chǔ)器的制作方法。首先，于基底中形成隔離結(jié)構(gòu)以定義出有源區(qū)。隔離結(jié)構(gòu)平行排列，且突出基底的表面。然后，于基底上形成與隔離結(jié)構(gòu)交錯(cuò)排列的掩模層，且掩模層的表面高于隔離結(jié)構(gòu)的表面。接著，于基底中形成摻雜區(qū)。之后，于掩模層之間的基底上形成絕緣層。絕緣層的材料與掩模層的材料具有不同蝕刻選擇性。然后，移除掩模層，暴露出基底。于基底上形成隧穿介電層后，于隔離結(jié)構(gòu)與絕緣層包圍的基底上形成浮置柵極。浮置柵極的表面低于隔離結(jié)構(gòu)的表面。之后，于基底上形成柵間介電層。隨之，于絕緣層之間形成控制柵極。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101345217SQ20071012912
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者傅景鴻, 張守宇, 曾增文, 潘建尉, 鐘志平 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司