專利名稱：用于浮置柵極存儲(chǔ)單元的編程和擦除結(jié)構(gòu)以及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及可用于浮置柵極存儲(chǔ)單 元的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
浮置柵極存儲(chǔ)器的一個(gè)期望特性是在控制柵極和浮置柵極之間具 有相對(duì)大量的電容耦合。在編程和擦除期間，對(duì)于給定的控制柵極偏 壓，這導(dǎo)致更大的電壓從控制柵極轉(zhuǎn)移到浮置柵極。由此，更大的浮 置柵極與控制柵極電容導(dǎo)致需要更低的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)編程和擦除和/或提 高編程和擦除速度。另一個(gè)期望的特性是該浮置柵極與控制柵極電容 變化小。如果該電容變化，則閾值電壓的范圍增加到擦除狀態(tài)。擦除 閾值電壓的寬分布會(huì)由于泄露導(dǎo)致讀取擦除位和編程擦除位的困難。 一種用來(lái)增加控制柵極與浮置柵極電容同時(shí)最小化其變化的技術(shù)，在 隔離區(qū)上利用蝕刻進(jìn)入浮置柵極。這確實(shí)使得電容增加，但是仍然希 望進(jìn)一步的改善。這種方法的缺點(diǎn)是隨著技術(shù)尺寸越來(lái)越小而很難按 比例縮小。
由此，需要改善了編程和擦除和/或降低了用于編程和擦除的電壓 的器件結(jié)構(gòu)。


本發(fā)明以實(shí)例的方式示例并不限于附圖，在這些圖中相同的附圖
標(biāo)記表示類似的元件，并且其中
圖l是在可用于制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的處理階
段的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖2是在圖1所示的處理階段之后的圖1的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖3是在圖2所示的處理階段之后的圖2的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖4是在圖3所示的處理階段之后的圖3的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖5是在圖4所示的處理階段之后的圖4的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖6是在圖5所示的處理階段之后的圖5的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖7是在圖6所示的處理階段之后的圖6的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖8是在圖7所示的處理階段之后的圖7的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖9是處理階段的本發(fā)明的第二實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖10是在圖9所示的處理階段之后的圖9的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖11是在圖10所示的處理階段之后的圖10的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖12是在圖11所示的處理階段之后的圖11的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
圖13是在圖10所示的處理階段之后的圖10的器件結(jié)構(gòu)的橫截面并
作為本發(fā)明的第三實(shí)施例；和
圖14是在圖13所示的處理階段之后的圖13的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖15是處理階段的作為本發(fā)明第四實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖16是在圖15所示的處理階段之后的圖15的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖17是在圖16所示的處理階段之后的圖16的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖18是在圖17所示的處理階段之后的圖17的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖19是在圖18所示的處理階段之后的圖18的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖20是在圖19所示的處理階段之后的圖19的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖21是在圖20所示的處理階段之后的圖20的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖22是在圖21所示的處理階段之后的圖21的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖23是處理階段的作為本發(fā)明第五實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖24是在圖23所示的處理階段之后的圖23的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖25是在圖24所示的處理階段之后的圖24的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖26是在圖25所示的處理階段之后的圖25的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；圖27是在圖26所示的處理階段之后的圖26的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖28是在圖27所示的處理階段之后的圖27的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖29是在圖28所示的處理階段之后的圖28的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖30是處理階段的作為本發(fā)明第六實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖31是在圖30所示的處理階段之后的圖30的器件結(jié)構(gòu)的橫截面； 圖32是在圖31所示的處理階段之后的圖31的器件結(jié)構(gòu)的橫截面；
和
圖33是在圖32所示的處理階段之后的圖32的器件結(jié)構(gòu)的橫截面。
技術(shù)人員意識(shí)到，為了簡(jiǎn)單和清楚示例了圖中的元件，且沒(méi)有必 要按尺寸繪制。例如，圖中一些元件的尺寸可以相對(duì)于其它元素放大， 以幫助提高本發(fā)明實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式
一方面，浮置柵極存儲(chǔ)單元具有浮置電極，該浮置電極中有兩個(gè) 浮置柵極層。蝕刻上層以在上層中提供輪廓線，同時(shí)保留下層不變。 控制柵極沿著浮置柵極的輪廓，以增大控制柵極和浮置柵極之間的電 容。兩層的浮置柵極可以是通過(guò)非常薄的蝕刻停止層隔開的多晶硅。 該蝕刻停止層足夠厚以能在多晶硅蝕刻期間提供蝕刻停止，但是又足 夠薄以被電耦合。因?yàn)槲g刻停止層薄，電子能夠在兩層之間移動(dòng)。由 此上層的蝕刻沒(méi)有延伸到下層，但是為了達(dá)到連續(xù)導(dǎo)電層浮置柵極的 目的，第一和第二層具有電場(chǎng)效應(yīng)。參考圖和隨后的描述可以更好地 理解這一點(diǎn)。
圖1示出了結(jié)構(gòu)器件10，包括襯底12、隔離區(qū)14、遂穿電介質(zhì)16 和浮置柵極層18，優(yōu)選為多晶硅。除了浮置柵極層18的相對(duì)厚度比用 于常規(guī)多晶硅浮置柵極層的厚度小之外，這是常規(guī)的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)例 中厚度優(yōu)選大約為500埃，這小于用于常規(guī)浮置柵極層的厚度。襯底12 優(yōu)選為體硅襯底，但是也可以是SOI襯底和/或與只有硅不同的半導(dǎo)體材 料。利用形成溝槽的普通技術(shù)制造隔離區(qū)14并用電介質(zhì)填充它，該電介質(zhì)優(yōu)選為氧化物，但也可以是其它電介質(zhì)材料例如氮化物。
圖2示出了在浮置柵極層18上形成優(yōu)選為氧化物的蝕刻停止層20 之后的器件結(jié)構(gòu)IO。層20優(yōu)選為大約15埃的生長(zhǎng)氧化物。層20也可以 被沉積，并且可以是其它材料，例如氮化物。
圖3示出了形成優(yōu)選為硅的浮置柵極層22之后的器件結(jié)構(gòu)10。浮置 柵極層22優(yōu)選與浮置柵極層18的厚度大約相同。
圖4示出了在隔離區(qū)14上方形成具有開口30和32的圖案化光刻膠 層26之后的器件結(jié)構(gòu)10。這些開口30和32位于隔離區(qū)14的相對(duì)側(cè)。
圖5示出了通過(guò)開口30和32蝕刻了層22、 20和18之后的器件結(jié)構(gòu) 10。該蝕刻首先通過(guò)優(yōu)選為多晶硅的層22?；瘜W(xué)藥劑改變，然后蝕刻 通過(guò)層20。然后蝕刻化學(xué)藥劑恢復(fù)到用來(lái)蝕刻通過(guò)層22的化學(xué)藥劑。 這將開口30和32延伸通過(guò)浮置柵極層18和22以及蝕刻停止層20。
圖6示出了形成在開口30和32之間具有開口34的圖案化光刻膠層 33之后的器件結(jié)構(gòu)10。在該橫截面圖中開口34在隔離區(qū)14之間基本居中。
圖7示出了將通孔34刻蝕穿過(guò)停止在層20上的層22之后的器件結(jié) 構(gòu)IO。蝕刻化學(xué)藥劑的變化導(dǎo)致開口34還延伸通過(guò)層20。如果想要將 開口34定義為亞光刻特征，則代替利用圖案化的光刻膠33，可以圖案 化例如氮化物的硬掩模，且具有用側(cè)壁間隔物部分填充的開口。在本 領(lǐng)域，用側(cè)壁間隔物部分填充開口以制成更小開口的技術(shù)是很好理解 的。
圖8示出了形成電介質(zhì)層36和控制柵極層3S之后的器件結(jié)構(gòu)10。電 介質(zhì)層36優(yōu)選為常規(guī)的三層電介質(zhì)氧化物-氮化物-氧化物層，其厚度大約為125到150埃。電介質(zhì)層36用作浮置柵極存儲(chǔ)單元的控制柵極和浮 置柵極之間的層間電介質(zhì)?？刂茤艠O38優(yōu)選為大約1000到2000埃厚的 多晶硅層。在形成該控制柵極層38之后，蝕刻其以形成實(shí)際的控制柵 極。形成實(shí)際控制柵極的該蝕刻沒(méi)有改變圖8示出的橫截面。由此，圖 8的所得結(jié)構(gòu)是浮置晶體管的最終結(jié)構(gòu)，其用作也是非易失存儲(chǔ)單元的 浮置柵極存儲(chǔ)單元。
該器件結(jié)構(gòu)示出了控制柵極38增大了鄰近開口34中浮置柵極層22 的表面積，同時(shí)保留鄰接開口30和32中浮置柵極層18和22的表面積。 該層22的剩余部分的側(cè)壁不僅提供了增大的電容，還提供了非?？芍?復(fù)的增大電容。層22的厚度相對(duì)容易控制。層20很薄以使電子很容易 地穿過(guò)該結(jié)構(gòu)。該氧化物與用作柵極電介質(zhì)的氧化物具有不同的質(zhì)量， 因此尤其是在通常使用的編程和擦除電壓下沒(méi)有阻擋電子。即使最高 質(zhì)量的氧化物在15埃也具有滲漏。由此以比用于具有薄柵極氧化物的 晶體管更高的電壓，有大量的電子流過(guò)該氧化物。由此，在編程操作 期間積聚在浮置柵極層22中的電子可以自由地到達(dá)浮置柵極層18，為 了該目的，層20可以認(rèn)為電透明。為了進(jìn)一步增強(qiáng)，在圖5和圖6之間 的工藝中可以執(zhí)行一個(gè)以上例如開口34的開口。更多例如開口34的開 口是有利的，因?yàn)檫@能進(jìn)一步增加控制柵極與浮置柵極層的電容。
圖9示出了器件結(jié)構(gòu)50，包括類似于襯底12的襯底52、類似于溝槽 14的溝槽54、類似于遂穿電介質(zhì)16的遂穿電介質(zhì)58和遂穿電介質(zhì)58上 的類似于浮置柵極層18的浮置柵極層60。圖9描繪了一種常規(guī)結(jié)構(gòu)，除 了浮置柵極層60與常規(guī)結(jié)構(gòu)不一樣厚之外。浮置柵極層60優(yōu)選為大約 500埃的厚度。在器件結(jié)構(gòu)50中，隔離區(qū)54圍繞浮置柵極層60并在其上 延伸。
圖10示出了在浮置柵極層60上形成類似于蝕刻停止層20的蝕刻停 止層62和在蝕刻停止層62上形成類似于浮置柵極層22的浮置柵極層64 之后的器件結(jié)構(gòu)50。示出了蝕刻停止層62在隔離區(qū)54的側(cè)壁上并在隔離區(qū)54上延伸。當(dāng)作為氧化物生長(zhǎng)時(shí)，蝕刻停止層不可能在溝槽54上 看到，但是對(duì)于沉積蝕刻停止層62例如沉積氮化物的情況示出了該刻 蝕停止層。
圖11示出了形成圖案化的光刻膠部分66和利用圖案化的光刻膠部 分66作為掩模蝕刻浮置柵極層64之后的器件結(jié)構(gòu)50。這在浮置柵極層 64的剩余部分和溝槽54之間留下了開口67和68。在從圖10到圖11的工 藝中，除被光刻膠66保護(hù)的部分外，層64的全部都移除了。
圖12示出了在移除了不在圖案化的光刻膠部分66之下的蝕刻停止 層62的部分，移除圖案化的光刻膠部分66，在浮置柵極層60上、在層 64的剩余部分上方和在溝槽54的暴露部分上形成類似于層36的電介質(zhì) 層69，以及在電質(zhì)層69上形成類似于控制柵極層38的控制柵極層70之 后的器件結(jié)構(gòu)50。隨后的蝕刻通過(guò)層70、 69、 64、 62和60，導(dǎo)致形成 類似于圖8結(jié)構(gòu)的浮置柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。由此，圖12的器件結(jié)構(gòu)是用 于存儲(chǔ)單元的最終器件結(jié)構(gòu)。這示出了由于層64的刻蝕優(yōu)先于形成控 制柵極層70，控制柵極層70具有鄰近浮置柵極層64的增大的表面。該 層64的剩余部分的側(cè)壁不僅提供增加的電容，還提供非?？芍貜?fù)的增 加電容。層64的厚度相對(duì)容易控制。
圖13示出了在圖10之后形成的對(duì)于圖11的器件結(jié)構(gòu)50的可選器件 結(jié)構(gòu)71。通過(guò)進(jìn)行圖10的浮置柵極層64上的各向異性蝕刻從隔離區(qū)54 側(cè)壁上的浮置柵極層64形成側(cè)壁間隔物72和73，器件結(jié)構(gòu)71與圖11的 器件結(jié)構(gòu)50不同。在蝕刻層64期間，自然地形成側(cè)壁間隔物72和73。 在圖13的器件結(jié)構(gòu)71的情況下，在該蝕刻到達(dá)層62之后但是在移除這 些側(cè)壁間隔物72和73之前，停止蝕刻層64。在圖11的器件結(jié)構(gòu)50的情 況下，繼續(xù)該蝕刻，從而側(cè)壁間隔物被移除。
圖14示出了在側(cè)壁間隔物72和73上形成類似于電介質(zhì)層36的電介 質(zhì)層76以及電介質(zhì)層76上的浮置柵極層64和類似于控制柵極層38的控制柵極層74的剩余部分之后的器件結(jié)構(gòu)71。在該橫截面圖中，圖14示 出了完成的存儲(chǔ)器件。在這種情況下，側(cè)壁間隔物72和74成為存儲(chǔ)器 件的浮置柵極層的部分。這些側(cè)壁間隔物具有比水平尺寸大的垂直尺 寸，以便它們的存在具有增大控制柵極與浮置柵極層電容的優(yōu)點(diǎn)?？?能的不利是難以控制這些側(cè)壁間隔物垂直尺寸，使得能夠增大控制柵 極與浮置柵極層電容的變化。
圖15示出了器件結(jié)構(gòu)100，包括類似于襯底12的襯底112、類似于 隔離區(qū)114的隔離區(qū)114、類似于柵極電介質(zhì)層16的柵極電介質(zhì)層116、 類似于浮置柵極層18的浮置柵極層118、類似于蝕刻停止層20的薄蝕刻 停止層120和蝕刻停止層20上的犧牲層122。犧牲層122可以是氧化物或 氮化物或其它材料，但是是可以被選擇性蝕刻到蝕刻停止層120的材 料。在該實(shí)例中犧牲層具有與浮置柵極層118大約相同的厚度。其它厚 度也可以是有效的。
圖16示出了在犧牲層122上方并且在隔離區(qū)114之間的示出尺寸上 基本居中地形成圖案化的光刻膠部分123之后的器件結(jié)構(gòu)100。
圖17示出了在利用圖案化的光刻膠部分123作為掩模蝕刻犧牲層 122之后的器件結(jié)構(gòu)100。該蝕刻通過(guò)蝕刻停止層120停止。
圖18示出了在移除光刻膠部分124和形成共形的、優(yōu)選為多晶硅的 浮置柵極層124之后的器件結(jié)構(gòu)100。浮置柵極層124與浮置柵極層118
厚度大約一樣。
圖19示出了各向異性蝕刻之后的器件結(jié)構(gòu)100，該各向異性蝕刻在 犧牲層122剩余部分的側(cè)壁上從浮置柵極層124形成側(cè)壁間隔物126和 128。
圖20示出了在移除犧牲層122的剩余部分使得側(cè)壁間隔物126和128自由地固定在蝕刻停止層120上之后的器件結(jié)構(gòu)100。側(cè)壁間隔物 126和128的寬度主要由浮置柵極層124的厚度確定，其可以根據(jù)需要變 化。浮置柵極層124應(yīng)該足夠厚，以便側(cè)壁間隔物126和128可以重復(fù)地
自由固定。
圖21示出了形成圖案化的光刻膠層129和浮置柵極層118之后的器 件結(jié)構(gòu)IOO，圖案化的光刻膠層129在隔離區(qū)114上開口并蝕刻通過(guò)蝕刻 停止層120。
圖22示出了在移除圖案化的光刻膠層129、在蝕刻停止層120上方 和在隔離區(qū)114上方的開口中形成類似于電介質(zhì)層36的電介質(zhì)層130、 以及在電介質(zhì)層130上方形成類似于控制層38的控制柵極層132之后的 器件結(jié)構(gòu)IOO。圖22的該橫截面描繪了完成的浮置柵極存儲(chǔ)器單元結(jié) 構(gòu)。形成存儲(chǔ)單元的浮置柵極材料部分的側(cè)壁間隔物126和128，由此 提供了用于增加控制柵極與浮置柵極層電容的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)同時(shí)還在 隔離區(qū)上的區(qū)域中沿著浮置柵極層的側(cè)壁保持增加的電容。如果光刻 能力允許，通過(guò)在隔離區(qū)114之間的蝕刻停止層120上留下一個(gè)以上的 浮置柵極層123的部分，可以形成類似于側(cè)壁間隔物126和128的另外側(cè) 壁間隔物。
圖23示出了器件結(jié)構(gòu)140，其具有類似于襯底12的襯底142、類似 于隔離區(qū)14的隔離區(qū)144、類似于柵極電介質(zhì)層16的柵極電介質(zhì)層146、 類似于浮置柵極層18的浮置柵極層148、和浮置柵極層148上的犧牲層 150。犧牲層150優(yōu)選為氧化物，但是也可以是其它材料，例如氮化物。 犧牲層150可以被選擇性地蝕刻到浮置柵極層148。在浮置柵極層148為 多晶硅的優(yōu)選情況下，氧化物或氮化物作為犧牲層150都是有效的。犧 牲層優(yōu)選與浮置柵極層148的厚度大約相同。
圖24示出了形成圖案化的光刻膠部分152以及利用圖案化的光刻 膠部分152作為掩模蝕刻通過(guò)犧牲層150以留下隔離區(qū)144之間的部分犧牲層150之后的器件結(jié)構(gòu)140。該犧牲層150的剩余部分在圖24的橫截 面中示出的尺寸中基本在隔離區(qū)144內(nèi)部之間。
圖25示出了在移除圖案化的光刻膠部分152以及在浮置柵極層148 和犧牲層150的剩余部分上形成浮置柵極層154之后的器件結(jié)構(gòu)140。在 浮置柵極層154為多晶硅的優(yōu)選情況下，浮置柵極層154是共形的，以 便在剩余部分犧牲層150上方浮置柵極層154的部分更高。
圖26示出了在應(yīng)用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝以留下浮置柵極層 154具有其上表面與剩余部分犧牲層150的上表面相平之后的器件結(jié)構(gòu) 140。用這種方式迸行的CMP工藝導(dǎo)致犧牲層150剩余部分的上表面露出。
圖27示出了移除犧牲層150的剩余部分之后的器件結(jié)構(gòu)140。這在 浮置柵極層154中留下了開口 155。在該橫截面示出的方向上開口 155在 隔離區(qū)144之間基本居于中間。
圖28示出了在隔離區(qū)144上方形成具有開口的圖案化光刻膠層156 以及在那些開口中蝕刻通過(guò)浮置柵極層154和浮置柵極層148之后的器 件結(jié)構(gòu)140。
圖29示出了在隔離區(qū)144上方的開口中和在開口155中形成電介質(zhì) 層158以及形成控制柵極層156、 160之后的器件結(jié)構(gòu)140。電介質(zhì)層158 類似于電介質(zhì)層36。作為橫截面，圖29描繪了完整的存儲(chǔ)器件，該器 件由于開口155的原因具有增大的控制柵極與浮置柵極層電容，同時(shí)在 隔離區(qū)144上方的開口中保持增大的電容。
圖30示出了器件結(jié)構(gòu)170，包括類似于襯底12的襯底172、類似于 隔離區(qū)54的隔離區(qū)174、類似于柵極電介質(zhì)層58的柵極電介質(zhì)層176、 類似于浮置柵極層60的浮置柵極層178、浮置柵極層178上的犧牲層180和犧牲層180上的圖案化光刻膠部分182。光刻膠部分182在隔離區(qū)174 之間，并且在橫截面圖中基本居中。犧牲層180優(yōu)選為氧化物，但也可 以是其它材料例如氮化物。犧牲層180應(yīng)該能夠相對(duì)于浮置柵極層178
被選擇性蝕刻。
圖31示出了利用光刻膠部分182作為掩模蝕刻犧牲層180以及在隔 離區(qū)174、浮置柵極層178和犧牲層1S0的剩余部分上方形成浮置柵極層 184之后的器件結(jié)構(gòu)170。優(yōu)選浮置柵極層184為多晶硅，該多晶硅共形 沉積但是示出為平面的。這是因?yàn)闋奚鼘?80的剩余部分和隔離區(qū)174 的邊的接近具有致使共形沉積層顯現(xiàn)出平面狀的效果。如果該接近更 大，那么浮置柵極層184可以顯示為共形，只要其足夠厚這不是問(wèn)題。 優(yōu)選與犧牲層180的剩余部分的高度一樣厚。
圖32示出了應(yīng)用CMP工藝之后的器件結(jié)構(gòu)170。這導(dǎo)致相對(duì)平坦的 表面，以便浮置柵極層184的高度與犧牲層180的剩余部分的高度一樣， 并且與隔離區(qū)174的上表面相平。這使得犧牲層180的剩余部分的上表
面露出。
圖33示出了移除犧牲層180的剩余部分以形成開口186、在開口186 中和在浮置柵極層184上形成類似于電介質(zhì)層36的電介質(zhì)層188、以及 在電介質(zhì)188上形成類似于控制柵極層38的控制柵極1卯之后的器件結(jié) 構(gòu)170。在該橫截面圖中描繪了完整的存儲(chǔ)單元。由于控制柵極190在 開口186中，所以該存儲(chǔ)單元具有增大的電容。
圖33的開口186和圖29的開口155的側(cè)壁基本垂直，這更有利于利 用開口增大電容。如果開口186和155的側(cè)壁的斜面導(dǎo)致開口186和155 在上面比在下面更大，那么由于用控制柵極填充開口186和155，將幾
乎不增加電容。
在上文的說(shuō)明中，已參考具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的普通人員就可意識(shí)到，在不偏離如在下面權(quán)利要求中提出的的本 發(fā)明的范圍的情況下，可以做不同的修改和變化。例如，描述了某些 材料和厚度，這些也可以改變。此外，在許多情況下，在隔離區(qū)內(nèi)部， 可以增加造成提供增加的電容的特征的數(shù)目。從而，該說(shuō)明和圖認(rèn)為 是說(shuō)明性的而不是限制性的意思，并且所有這些修改意指包含在本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。
上面已關(guān)于具體實(shí)施例描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題的解決方案。 然而，該益處、優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題的解決方案和其它可以導(dǎo)致任何益處、優(yōu) 點(diǎn)或來(lái)產(chǎn)生或成為更顯著的解決方案的任何要素(多個(gè))，不可以解 釋為一些或全部權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必須的或本質(zhì)的特征或要素。如 這里使用的，術(shù)語(yǔ)"包括"或其任何其它的變化，意指覆蓋非唯一包 括，以便包括一系列要素的工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備不是僅包括那些 要素，而是可以包括未明確列出的或上述工藝、方法、產(chǎn)品或設(shè)備所 固有的其它要素。
權(quán)利要求
1. 一種用于形成浮置柵極器件的方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成柵極電介質(zhì)層；在所述柵極電介質(zhì)層上方形成第一浮置柵極層；在所述第一浮置柵極層上方形成第二浮置柵極層；在所述第二浮置柵極層上方形成圖案化的掩模層；利用所述圖案化的掩模層移除一部分所述第二浮置柵極層；在所述第二浮置柵極層和所述第一浮置柵極層上方形成層間電介質(zhì)層；和在所述層間電介質(zhì)層上方形成控制柵極層。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，迸一步包括在所述第一浮置柵極層上方形成蝕刻停止層，其中在所述蝕刻停 止層上方形成所述第二浮置柵極層。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法， 20埃范圍的厚度。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，第二浮置柵極層之間基本電透明。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法， 氧化物中之一。其中所述蝕刻停止層具有約15至其中所述蝕刻停止層在所述第一和其中所述蝕刻停止層包括氮化物或
6.如權(quán)利要求l所述的方法，其中利用圖案化的掩模層移除一部 分所述第二浮置柵極層在所述第一浮置柵極層上方留下所述第二浮置 柵極層的多個(gè)分離部分。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述浮置柵極器件是自對(duì)準(zhǔn)浮 置柵極器件。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一浮置柵極層和第二浮 置柵極層具有基本不同的蝕刻選擇性。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一浮置柵極層包括多晶硅，并且所述第二浮置柵極層包括金屬。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用圖案化的掩模層移除該部分的第二浮置柵極層導(dǎo)致所述浮置柵極和所述控制柵極之間的耦合 增加。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括隔離區(qū)，以及 其中該方法進(jìn)一步包括在所述隔離區(qū)上方形成通過(guò)所述第一和第二柵 極電介質(zhì)層的開口。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中形成圖案化的掩模層包括在所述第二浮置柵極層上方形成掩模層； 在所述掩模層中形成開口；在所述掩模層中的開口內(nèi)形成間隔物，其中所述開口對(duì)應(yīng)于亞光 刻特征。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中利用所述圖案化的掩模層移 除該部分的第二浮置柵極層包括移除由所述掩模層中的所述開口限定 的所述第二浮置柵極層的亞光刻部分。
14. 一種用于形成浮置柵極器件的方法，該方法包括 提供半導(dǎo)體襯底；在柵極電介質(zhì)層上方形成第一浮置柵極層；在所述第一浮置柵極層上方形成蝕刻停止層；在所述蝕刻停止層上方形成第二浮置柵極層；在所述第二浮置柵極層中形成開口，該開口延伸到蝕刻停止層；在所述第二浮置柵極層上方和所述第一浮置柵極層上方的開口內(nèi)形成層間電介質(zhì)層；和在所述層間電介質(zhì)層上方形成控制柵極層。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述第二浮置柵極層中形 成所述開口包括延伸所述開口通過(guò)所述蝕刻停止層以暴露出一部分所 述第一浮置柵極層。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述第二浮置柵極層中形 成所述開口包括形成多個(gè)開口，以及其中在所述多個(gè)開口內(nèi)形成所述 層間電介質(zhì)層。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述蝕刻停止層具有約15 至20埃范圍內(nèi)的厚度。
18. 如權(quán)利要求14所述的方法， 和第二浮置柵極層之間基本電透明。
19. 如權(quán)利要求14所述的方法， 或氧化物中之一。
20. 如權(quán)利要求14所述的方法， 浮置柵極器件。其中所述蝕刻停止層在所述第其中所述蝕刻停止層包括氮化物其中所述浮置柵極器件是自對(duì)準(zhǔn)
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述自對(duì)準(zhǔn)浮置柵極器件包 括隔離區(qū)，其中在兩個(gè)隔離區(qū)之間形成所述第二浮置柵極層中的開口。
22. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述襯底包括隔離區(qū)，以及 其中該方法進(jìn)一步包括在所述隔離區(qū)上方形成通過(guò)所述第一和第二柵 極電介質(zhì)層的開口。
23. —種用于形成浮置柵極器件的方法，該方法包括提供具有隔離溝槽的半導(dǎo)體襯底、在所述隔離區(qū)之間的所述半導(dǎo) 體襯底上方的柵極電介質(zhì)層、和在所述隔離區(qū)之間的柵極電介質(zhì)層上方的第一浮置柵極層；在所述第一浮置柵極層上方形成蝕刻停止層； 在所述蝕刻停止層上方形成第二浮置柵極層；移除一部分所述第二浮置柵極層，以暴露出所述第一浮置柵極層 上方的一部分所述蝕刻停止層；在所述第二浮置柵極層和第一浮置柵極層上方形成層間電介質(zhì) 層；禾口形成覆蓋所述層間電介質(zhì)層的控制柵極層。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述隔離區(qū)在所述第一浮置 柵極層的頂表面的上方延伸。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中移除所述部分第二浮置柵極 層包括所述第二浮置柵極層的各向異性蝕刻。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述各向異性蝕刻導(dǎo)致鄰接 隔離區(qū)側(cè)壁的所述第二浮置柵極層的間隔物部分。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述各向異性蝕刻導(dǎo)致鄰接 所述隔離區(qū)側(cè)壁的第二浮置柵極層的間隔物部分和在所述間隔物部分 之間的所述第二浮置柵極層的剩余部分。
28. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中移除所述部分第二浮置柵極 層導(dǎo)致在所述隔離區(qū)之間的所述第二浮置柵極層的剩余部分。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述蝕刻停止層在所述第一 和第二浮置柵極層之間基本電透明。
30. —種浮置柵極器件，包括 襯底；覆蓋所述襯底的柵極電介質(zhì)； 覆蓋所述柵極電介質(zhì)的第一浮置柵極；覆蓋所述第一浮置柵極的第二浮置柵極，其中所述第二浮置柵極 包括在所述第一浮置柵極上方的多個(gè)分離部分；在所述第二浮置柵極的多個(gè)分離部分中的每一個(gè)和所述第一浮置 柵極之間的蝕刻停止層；覆蓋所述第一浮置柵極的分離部分和所述第一浮置柵極的層間電 介質(zhì)；和覆蓋所述層間電介質(zhì)的控制柵極。
31. 如權(quán)利要求30所述的浮置柵極器件，其中所述襯底進(jìn)一步包 括隔離區(qū)，并且其中所述第一浮置柵極的多個(gè)分離部分位于所述隔離 區(qū)之間。
32. 如權(quán)利要求31所述的浮置柵極器件，其中所述第一浮置柵極 的多個(gè)分離部分中的至少一個(gè)與隔離區(qū)的側(cè)壁相鄰。
33. 如權(quán)利要求30所述的浮置柵極器件，其中所述蝕刻停止層在 所述第二浮置柵極的多個(gè)分離部分中的每一個(gè)和所述第一浮置柵極之 間基本電透明。
34. 如權(quán)利要求30所述的浮置柵極器件，其中所述蝕刻停止層具 有約15至20埃范圍內(nèi)的厚度。
全文摘要
一種浮置柵極存儲(chǔ)單元(10)具有浮置柵極，在該浮置柵極中有兩個(gè)浮置柵極層(18、22)。蝕刻上層(22)以在上層(22)中提供輪廓，同時(shí)留下下層(18)未改變?？刂茤艠O(38)沿著浮置柵極(22)的輪廓以增加它們之間的電容。浮置柵極的兩個(gè)層(18、22)可以是由很薄的蝕刻停止層(20)隔開的多晶硅。該蝕刻停止層(20)足夠厚以在多晶硅蝕刻期間提供蝕刻停止但優(yōu)選足夠薄以電透明。電子能夠在兩個(gè)層(22、18)之間容易移動(dòng)。由此上層(22)的蝕刻沒(méi)有延伸到下層(18)中，但為了浮置柵極是連續(xù)的導(dǎo)電層，第一(18)和第二層(22)具有電性效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101432858SQ200580031541
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者克雷格·T·斯維夫特, 高里尚卡爾·L·真達(dá)洛雷 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司