專利名稱：閃存存儲元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)存(Memory)的制造方法，特別是有關(guān)于一種閃存(FlashMemory)組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
閃存存儲元件因具有可多次進(jìn)行資料的存入、讀取、刪除等特性，且存入的資料在斷電后也不會消失的，因此被廣泛應(yīng)用在個人計算機和電子設(shè)備。
圖1繪示為公知一種閃存存儲元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。閃存的主結(jié)構(gòu)由基底100、穿隧氧化層102、浮置柵極104、多晶硅間介電層106、控制柵極108、源極區(qū)與漏極區(qū)120所構(gòu)成。其中浮置柵極104設(shè)置在基底100上，且浮置柵極104是由圖案化的導(dǎo)體層與設(shè)置在導(dǎo)體層相對兩側(cè)壁的導(dǎo)體間隙壁所構(gòu)成。穿隧氧化層102是設(shè)置在基底100與浮置柵極104之間，控制柵極108是設(shè)置在浮置柵極104上，且多晶硅間介電層106是設(shè)置在控制柵極108與浮置柵極104之間，其中穿隧氧化層102、浮置柵極104、多晶硅間介電層106與控制柵極108是構(gòu)成堆棧柵極結(jié)構(gòu)110。而且源極區(qū)與漏極區(qū)120是設(shè)置在堆棧柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中。
隨著半導(dǎo)體組件朝小型化逐漸發(fā)展，內(nèi)存的尺寸也隨著線寬減少而縮小，連帶使得閃存存儲元件中的控制柵極與浮置柵極間的耦合率(couplingratio)大幅降低。
因此，近來有一種改良的閃存制造方法，是在基底上先形成第一導(dǎo)體圖案后，續(xù)在第一導(dǎo)體圖案上形成一較大面積的第二導(dǎo)體圖案，并將兩個堆棧的導(dǎo)體圖案當(dāng)作閃存存儲元件的浮置柵極，以便提高浮置柵極與控制柵極間的耦合率。
然而，所述技術(shù)以增加浮置柵極表面積的方式雖然改善浮置柵極與控制柵極間的耦合率，卻也因為形成一較大面積的第二導(dǎo)體圖案而限制了使組件縮小化的極限。另一方面，所述技術(shù)續(xù)在第一導(dǎo)體圖案上形成第二導(dǎo)體圖案也增加制程上的復(fù)雜度，與現(xiàn)今讓組件縮小化與制程簡單化的趨勢相違背。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種閃存存儲元件的制造方法，自動對準(zhǔn)方式，節(jié)省一個關(guān)鍵光化微影制程符合現(xiàn)今簡化制程的趨勢。
本發(fā)明的再一目的是提供一種閃存存儲元件，以結(jié)構(gòu)上窄下寬的浮置柵極提高柵極耦合率，并符合現(xiàn)今組件縮小化的趨勢需求。
本發(fā)明提出一種閃存存儲元件的制造方法，包括先在一基底上形成數(shù)條包含穿隧氧化層以及第一導(dǎo)體層的堆棧結(jié)構(gòu)。然后，在堆棧結(jié)構(gòu)之間的基底內(nèi)形成數(shù)個埋入式摻雜區(qū)，再在基底上形成一介電層覆蓋堆棧結(jié)構(gòu)。然后回蝕該介電層，續(xù)以殘留的部分介電層作掩模，去除部分第一導(dǎo)體層厚度。之后，去除剩余的介電層，再在第一導(dǎo)體層表面依序形成一層間介電層與第二導(dǎo)體層。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述的閃存存儲元件的制造方法，前述在基底上形成堆棧結(jié)構(gòu)的步驟例如是先在基底上全面形成穿隧氧化層與第一導(dǎo)體層。之后，其中形成堆棧結(jié)構(gòu)的步驟更包括在該第一導(dǎo)體層上形成一材質(zhì)層，且材質(zhì)層與第一導(dǎo)體層之間的蝕刻選擇比大于1，然后在材質(zhì)層上形成一圖案化光阻層，再以掩模蝕刻去除該材質(zhì)層、第一導(dǎo)體層以及穿隧氧化層。然后，移除圖案化光阻層。且前述的第一導(dǎo)體層包括摻雜多晶硅層，其中形成介電層的方法例如包括高密度等離子體化學(xué)氣相沉積制程或其它方法來形成。。
本發(fā)明再提出一種閃存存儲元件，包括基底、位于基底上的數(shù)條介電層、設(shè)置在介電層底下的基底內(nèi)的數(shù)條位線、位于基底上并交叉于位線的數(shù)條字符線、位于位線之間基底與位線之間的浮置柵極、位于基底與浮置柵極之間的穿隧介電層以及位于浮置柵極與字符線之間的層間介電層，其中浮置柵極包括一上部以及一下部，且下部底面積大于上部的頂面積。
本發(fā)明因采用自動對準(zhǔn)方式定義形成浮置柵極，可省一個關(guān)鍵光化微影制程。且浮置柵極結(jié)構(gòu)上窄下寬，故而能夠增加浮置柵極與后續(xù)形成的控制柵極間所夾的面積，除可簡化制程并進(jìn)而提高堆棧式柵極的柵極耦合率并符合現(xiàn)今趨勢組件縮小化的要求。
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，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
圖1繪示為公知一種閃存存儲元件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2A至圖2H為依照本發(fā)明第一實施例的閃存存儲元件的制造流程剖面圖。
圖3A是依照本發(fā)明的第二實施例的閃存存儲元件的上視圖。
圖3B是圖3A的B-B剖面的閃存存儲元件剖面圖。
符號說明100、200、300基底102、202、302穿隧介電層104、304浮置柵極 106、206、材質(zhì)層108控制柵極 110堆棧柵極結(jié)構(gòu)120源極區(qū)與漏極區(qū)202氧化層204、240導(dǎo)體層 208圖案化光阻層210埋入式摻雜區(qū) 212堆棧結(jié)構(gòu)220、306介電層 230、350層間介電層310字符線320浮置柵極上部330浮置柵極下部 340埋入式位線具體實施方式
第一實施例圖2A至圖2H是依照本發(fā)明的第一實施例的閃存存儲元件(FLASHmemory device)的制造流程剖面圖。
請參照圖2A與圖2B，在基底200上先形成數(shù)條堆棧結(jié)構(gòu)212，其制程可以包括先在基底200形成一層穿隧氧化層202，后在穿隧氧化層202上形成一層導(dǎo)體層204，其中第一導(dǎo)體層例如包括摻雜多晶硅層。然后，可選擇在導(dǎo)體層204上形成一層材質(zhì)層206，且材質(zhì)層206與該第一導(dǎo)體層204之間的蝕刻選擇比例如大于1，再在材質(zhì)層206上形成一圖案化光阻層208，定義想刪除部分的區(qū)域且露出材質(zhì)層206，其中材質(zhì)層206包括氮化層。
之后，請繼續(xù)參照圖2B，以圖案化光阻層208作為掩模，蝕刻去除暴露出的材質(zhì)層206、導(dǎo)體層204與穿隧氧化202，直到露出基底200為止，以形成由材質(zhì)層206、導(dǎo)體層204與穿隧氧化202所構(gòu)成的堆棧結(jié)構(gòu)212。隨后，刪除圖案化光阻層208。所述步驟中的材質(zhì)層206也可省略，不限于本實施例的方式。
再請參照圖2C，在堆棧結(jié)構(gòu)212之間的基底200內(nèi)形成埋入式摻雜區(qū)210。接著，利用例如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積制程(HDP CVD)在基底200上形成介電層220，以覆蓋堆棧結(jié)構(gòu)212，其中介電層220材質(zhì)例如包括高密度等離子體磷硅玻璃層。此外，形成介電層220的方法也可包括其它合適的方法。
之后，請參照圖2D，回蝕刻介電層220，直到例如暴露出各堆棧結(jié)構(gòu)212的材質(zhì)層206的頂邊，以便堆棧結(jié)構(gòu)212上殘留部分介電層220。其中，回蝕刻介電層220的方法例如包括等離子體干蝕刻制程或濕蝕刻制程都可。
然后，請參照圖2E，以殘留在材質(zhì)層206上的介電層220作為掩模，蝕刻去除材質(zhì)層206以及持續(xù)去除部分第一導(dǎo)體層204。
接著，再請參照圖2F，去除剩余的材質(zhì)層206，而同時將殘留在材質(zhì)層206上的介電層220去除，或者利用Lift-Off制程將介電層220去除。
之后，請參照圖2G，在第一導(dǎo)體層204表面形成一層間介電層230，其中層間介電層230的材質(zhì)例如是氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層。
最后，請參照圖2H，在層間介電層230上形成一第二導(dǎo)體層240，其中第二導(dǎo)體層240的材質(zhì)包括摻雜多晶硅層。
第二實施例圖3A是依照本發(fā)明的第二實施例的閃存存儲元件的上視圖，而圖3B是圖3A的B-B剖面的閃存存儲元件剖面圖。請同時參照圖3A與圖3B，第二實施例的閃存存儲元件包括一基底300、數(shù)個浮置柵極304、數(shù)條介電層306、數(shù)條字符線310、數(shù)條位線340、一層間介電層350與一穿隧介電層360，其中浮置柵極304包括一上部320以及一下部330，且下部330的底面積大于上部320的頂面積。針對彼此單元的相對立體空間位置說明如下位線340位于介電層306底下的基底300內(nèi)、字符線310設(shè)置在基底300上并交叉于位線340間、浮置柵極304座落于位線340間的基底300上、層間介電層350存在在浮置柵極304與字符線310之間，而穿隧介電層302處于基底300與浮置柵極304之間。其中，字符線的材質(zhì)例如包括摻雜多晶硅、浮置柵極304的材質(zhì)例如包括摻雜多晶硅、介電層306例如包括一高密度等離子體磷硅玻璃層且厚度介于1500埃至3000埃，其中層間介電層350例如包括氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層。
綜上所述，本發(fā)明的特點在于1.本發(fā)明因采用關(guān)鍵簡化方法且自動對準(zhǔn)方式定義形成浮置柵極，可省一個關(guān)鍵光化微影制程。
2.本發(fā)明浮置柵極結(jié)構(gòu)上窄下寬，故而能夠增加浮置柵極與后續(xù)形成的控制柵極間所夾的面積，除可簡化制程并進(jìn)而提高堆棧式柵極的柵極耦合率。
3.本發(fā)明以回蝕刻形成上窄下寬浮置柵極結(jié)構(gòu)，與先前技術(shù)同樣可以增加浮置柵極與后續(xù)形成的控制柵極間所夾的面積以提高堆棧式柵極的柵極耦合率，還比先前技術(shù)具有縮小組件的優(yōu)勢。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求中所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種閃存存儲元件的制造方法，其特征在于包括在一基底上形成多數(shù)條堆棧結(jié)構(gòu)，各堆棧結(jié)構(gòu)包括由基底表面依序堆棧的一穿隧氧化層與一第一導(dǎo)體層；在這些堆棧結(jié)構(gòu)之間的基底內(nèi)形成多數(shù)個埋入式摻雜區(qū)；在該基底上形成一介電層，以覆蓋這些堆棧結(jié)構(gòu)；回蝕刻該介電層，并殘留部分該介電層在該堆棧結(jié)構(gòu)表面；以殘留的該介電層作為掩模，去除部分的第一導(dǎo)體層；去除剩余的介電層；在第一導(dǎo)體層表面形成一層間介電層；以及在該層間介電層上形成一第二導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于在基底上形成介電層的方法包括高密度等離子體化學(xué)氣相沉積制程。
3.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于形成這些堆棧結(jié)構(gòu)的步驟還包括在該第一導(dǎo)體層上形成一材質(zhì)層，該材質(zhì)層與第一導(dǎo)體層之間的蝕刻選擇比大于1。
4.如權(quán)利要求3所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于在該基底上形成這些堆棧結(jié)構(gòu)的步驟包括在該基底上全面形成穿隧氧化層；在該穿隧氧化層上全面形成第一導(dǎo)體層；在該第一導(dǎo)體層上全面形成材質(zhì)層；在該材質(zhì)層上形成一圖案化光阻層；以及以圖案化光阻層作為掩模，蝕刻去除材質(zhì)層、第一導(dǎo)體層以及穿隧氧化層。
5.如權(quán)利要求4所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于蝕刻去除材質(zhì)層、第一導(dǎo)體層以及穿隧氧化層之后，還包括移除該圖案化光阻層。
6.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于回蝕刻該介電層的方法包括等離子體干蝕刻制程或濕蝕刻制程。
7.如權(quán)利要求3所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于該材質(zhì)層包括氮化層。
8.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于該第一導(dǎo)體層包括摻雜多晶硅層。
9.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于該第二導(dǎo)體層包括摻雜多晶硅層。
10.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于該介電層包括高密度等離子體磷硅玻璃層。
11.如權(quán)利要求1所述的閃存存儲元件的制造方法，其特征在于該層間介電層包括氧化物-氮化物-氧化物(ONO)層。
12.一種閃存存儲元件，其特征在于包括一基底；多數(shù)條介電層，位于該基底上；多數(shù)條位線，設(shè)置于這些介電層底下的該基底內(nèi)；多數(shù)條字符線，位于該基底上并交叉于這些位線；多數(shù)個浮置柵極，位于這些位線間的該基底與這些位線之間，其中各該浮置柵極包括一上部以及一下部，該下部的底面積大于該上部的頂面積；一穿隧介電層，位于該基底與各該浮置柵極之間；以及一層間介電層，位于這些浮置柵極與這些字符線之間。
13.如權(quán)利要求12所述的閃存存儲元件，其特征在于該介電層包括一高密度等離子體磷硅玻璃層。
14.如權(quán)利要求13所述的閃存存儲元件，其特征在于該高密度等離子體磷硅玻璃的厚度在1500埃至3000埃之間。
15.如權(quán)利要求12所述的閃存存儲元件，其特征在于這些字符線的材質(zhì)包括摻雜多晶硅。
16.如權(quán)利要求12所述的閃存存儲元件，其特征在于這些浮置柵極的材質(zhì)包括摻雜多晶硅。
17.如權(quán)利要求12所述的閃存存儲元件，其特征在于該層間介電層包括氧化物-氮化物-氧化物層。
全文摘要
一種閃存存儲元件的制造方法，是先在一基底上形成數(shù)條包含穿隧氧化層、以及第一導(dǎo)體層的堆棧結(jié)構(gòu)。然后，在堆棧結(jié)構(gòu)之間的基底內(nèi)形成數(shù)個埋入式摻雜區(qū)，再在基底上形成一介電層覆蓋堆棧結(jié)構(gòu)。然后，回蝕刻該介電層，續(xù)以殘留的部分介電層作掩模，去除部分第一導(dǎo)體層厚度。最后，去除剩余的介電層，再在第一導(dǎo)體層表面依序形成一層間介電層與第二導(dǎo)體層。本發(fā)明因采用自動對準(zhǔn)方式定義形成浮置柵極，且浮置柵極結(jié)構(gòu)上窄下寬，可簡化制程并提高堆棧式柵極的柵極耦合率。
文檔編號H01L27/115GK1790678SQ20041010148
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者賴二琨, 呂函庭, 施彥豪, 何家驊 申請人:旺宏電子股份有限公司