專利名稱:浮置柵極的制造方法及存儲(chǔ)器的制造方法
浮置柵極的制造方法及存儲(chǔ)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件,且特別是涉及一種浮置柵極的制造方法。
背景技術(shù):
存儲(chǔ)器元件因其可重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存入、讀取及擦除等動(dòng)作的特性,以及 存入的數(shù)據(jù)在斷電后仍續(xù)存的優(yōu)點(diǎn),故其已廣為個(gè)人電腦和電子設(shè)備所采用。
典型的存儲(chǔ)器元件為堆迭式柵極結(jié)構(gòu),其由浮置柵極與控制柵極所組 成。浮置柵極處于浮置狀態(tài),無(wú)任何電路與之連接。浮置柵極與控制柵極間以柵間介電層相隔。浮置柵極與基底以隧穿介電層相隔。而控制柵極則與字 線相連接。
存儲(chǔ)器元件的整體效能和浮置柵極與控制柵極之間的柵極耦合率呈正 相關(guān)關(guān)聯(lián)性。亦即,柵極耦合率愈大,
其操作所需的工作電壓將愈低,而存儲(chǔ)器的搡作速度與效率就會(huì)顯著提 升。 一般而言,柵極耦合率是指浮置柵極、控制柵極之間的電容值與存儲(chǔ)器總電容值的比率。因此,增加浮置柵極與控制柵極之間的電容接觸面積,將 有助于增加?xùn)艠O耦合率。然而,在集成電路持續(xù)追求高積集度的趨勢(shì)下,存 儲(chǔ)器每一個(gè)存儲(chǔ)單元所占的面積勢(shì)必因而縮減。故而如何在有限的晶片面積 下,制作出具有高耦合率的存儲(chǔ)器是目前極需正視的課題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的目的就是在提供一種浮置柵極的制造方法,此方法 能增加浮置柵極與控制柵極間的電容接觸面積,使得浮置柵極與控制柵極間的柵極耦合率加大,進(jìn)而降低存儲(chǔ)器的操作電壓,提升其整體使用效能。
本發(fā)明的另一目的就是在提供一種存儲(chǔ)器的制造方法,此方法能制作出 柵極耦合率較高的存儲(chǔ)器,進(jìn)而降低存儲(chǔ)器的操作電壓,提升其整體使用效能。
本發(fā)明的目的就是在提供一種浮置柵極的制造方法。
此方法包括下列步驟。首先,提供基底,基底中已形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu), 其突出于基底表面,且隔離結(jié)構(gòu)之間的基底上已依序形成有隧穿介電層、第 一導(dǎo)體層與第一掩模層。然后,移除第一掩模層以暴露出第一導(dǎo)體層。再者,
于基底上形成第二掩模層,第二掩模層具有多個(gè)開口位于隔離結(jié)構(gòu)間,且暴 露出第一導(dǎo)體層。繼之,于基底上形成多個(gè)第二導(dǎo)體層以填滿開口。最后, 移除第二掩模層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的隧穿介電 層的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的第一掩模 層的材質(zhì)例如是氮化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的第二掩模 層的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所迷的浮置柵極的制造方法,上述的于基底上 形成第二掩模層的方法例如是于基底上形成材料層,然后圖案化材料層以形 成具有開口的第二掩模層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的材料層的 形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的第二導(dǎo)體 層的材質(zhì)例如是摻雜多晶硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的浮置柵極的制造方法,上述的于基底上 形成第二導(dǎo)體層的方法例如是于基底上形成導(dǎo)體材料層,且導(dǎo)體材料層填滿 開口。然后,移除開口之外的部份導(dǎo)體材料層。
本發(fā)明的浮置柵極的制造方法可以使控制柵極與浮置柵極間的電容接 觸面積增加,因此可提升存儲(chǔ)器的柵極耦合率,進(jìn)而使得元件的操作電壓降低。
本發(fā)明的目的就是在提供一種存儲(chǔ)器的制造方法。此方法包括下列步 驟。首先,提供基底,此基底上已依序形成有隧穿介電層、第一導(dǎo)體層與第 一掩模層。然后,圖案化第一掩模層、第一導(dǎo)體層、隧穿介電層與基底,而 于基底中形成多個(gè)溝槽。再者,形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)填滿溝槽。然后,移除第 一掩模層以暴露出第一導(dǎo)體層。接著,于基底上形成第二掩模層,第二掩模層具有多個(gè)開口位于隔離結(jié)構(gòu)間,并暴露出第一導(dǎo)體層。繼之,于基底上形 成多個(gè)第二導(dǎo)體層以填滿開口。然后,移除第二掩模層。再來(lái),于基底上形
成柵間介電層。之后,于柵間介電層上形成第三導(dǎo)體層。最后,圖案化第三 導(dǎo)體層以形成控制柵極,并同時(shí)圖案化第二導(dǎo)體層與第一導(dǎo)體層以形成多個(gè)
浮置柵極。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的隧穿介電層 的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的第 一掩模層
例如是于基底上依序?yàn)榈鑼?SiN)、氧化層、非結(jié)晶碳層(a-C)、氮氧化 硅/氧化硅層(SiON/SiO)以及底部抗反射涂布層(BARC)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的圖案化第一 掩模層、第一導(dǎo)體層、隧穿介電層與基底,而于基底中形成溝槽的方法包括 下列步驟。首先,于第一掩模層上形成圖案化光刻膠層。然后,以圖案化光 刻膠層為掩模,移除部份底部抗反射涂布層、氮氧化硅/氧化硅層以及非結(jié)晶 碳層,直到暴露出氧化層,以形成圖案化的底部抗反射涂布層、氮氧化硅/ 氧化硅層以及非結(jié)晶碳層。之后,以圖案化的底部抗反射涂布層、氮氧化硅 /氧化硅層以及非結(jié)晶碳層為掩模,移除部分氧化層、氮化硅層、第一導(dǎo)體層 以及隧穿介電層,直到曝露出基底,以形成圖案化的氧化層、氮化硅層、第 一導(dǎo)體層以及隧穿介電層。最后,以圖案化的氧化層、氮化硅層、第一導(dǎo)體 層以及隧穿介電層為掩模,移除部分基底,以形成溝槽。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的隔離結(jié)構(gòu)的 形成方法例如是先于基底上形成絕緣材料層,其填滿溝槽。然后,移除溝槽 以外的部分絕緣材料層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的第二掩模層 的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的于基底上形成第二掩模層的方法例如是先于基底上形成材料層。然后,圖案化材料層以 形成具有開口的第二掩模層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的第二導(dǎo)體層 的材質(zhì)例如是摻雜多晶硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的于基底上形 成第二導(dǎo)體層的方法例如是先于基底上形成導(dǎo)體材料層,且導(dǎo)體材料層填滿
開口。然后,移除開口之外的部分導(dǎo)體材料層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的存儲(chǔ)器的制造方法,上述的柵間介電層 的材質(zhì)例如是氧化硅/氮化硅/氧化硅。
本發(fā)明的存儲(chǔ)器制造方法,由于在第一導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)體層,且第 一導(dǎo)體層與第二導(dǎo)體層一起作為浮置柵極,可以使控制柵極與浮置柵極間的
電容接觸面積增加,因此可提升存儲(chǔ)器的柵極耦合率,進(jìn)而使得元件的操作 電壓降低。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉優(yōu) 選實(shí)施例,并配合所附圖式,作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1A至圖ll為依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所繪示的存儲(chǔ)器制造方法的流程 剖面示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
100基底102:隧穿介電層
102a:圖案化的隧穿介電層104:第一導(dǎo)體層
104a:圖案化的第一導(dǎo)體層106:第 一掩模層
108氮化硅賜a:圖案化的氮化硅
110氧化層110a:圖案化的氧化層
112非結(jié)晶碳層112a:圖案化的非結(jié)晶碳層
114氮氧化硅或氧化硅層114a:圖案化的氮氧化硅/氧化硅層
116底部抗反射涂布層116:圖案化的底部抗反射涂布層
118a:溝槽118b:隔離結(jié)構(gòu)
120第二掩模層122:開口
124第二導(dǎo)體層126:才冊(cè)間介電層
128第三導(dǎo)體層130:控制柵極
132:浮置柵極
具體實(shí)施例方式
圖1A至圖ll為依照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所繪示之存儲(chǔ)器制造的流程剖面 示意圖。
首先,請(qǐng)參照?qǐng)D1A,提供基底100,此基底100例如是硅基底。然后, 在基底100上依序形成一層隧穿介電層102、 一層第一導(dǎo)體層104與一層第 一掩模層106。隧穿介電層102的材質(zhì)例如是氧化硅,其形成方法例如是熱 氧化法。第一掩模層106例如是依序由氮化硅層108、氧化層110、非結(jié)晶 碳層H2、氮氧化硅/氧化硅層114以及底部抗反射涂布層116組成。其中, 氮化硅層108、氧化層110、非結(jié)晶碳層112、氮氧化硅/氧化硅層114等層 的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。底部抗反射涂布層116的形成方法例如 是旋轉(zhuǎn)涂布法。
接著,請(qǐng)參照?qǐng)D1B,于第一掩模層106上形成圖案化光刻膠層(未繪示)。 以圖案化光刻膠層為掩模,移除部份底部抗反射涂布層116、氮氧化硅/氧化 硅層114以及非結(jié)晶碳層112,直到暴露出氧化層110,而形成圖案化的底 部抗反射涂布層116a、氮氧化硅/氧化硅層114a以及非結(jié)晶碳層U2a。
隨之,請(qǐng)參照?qǐng)D1C,以圖案化的底部抗反射涂布層116a、氮氧化硅/氧 化硅層114a以及非結(jié)晶碳層112a為掩模,移除部分氧化層110、部分氮化 硅層108、部分第一導(dǎo)體層104以及部分隧穿介電層102,直到曝露基底100, 而形成圖案化的氧化層110a、氮化硅層108a、第一導(dǎo)體層104a以及隧穿介 電層102a。
接著,請(qǐng)參照?qǐng)D1D,以圖案化的氧化層110a、氮化硅層108a、第一導(dǎo) 體層104a以及隧穿介電層102a為掩模, 移除部分基底IOO,以形成溝槽118a。然后,請(qǐng)參照?qǐng)D1E,于基底IOO上形成一層絕緣材料層填滿溝槽118a。 然后,移除溝槽118a以外的部分絕緣材料層,以形成隔離結(jié)構(gòu)118b。絕緣 材料層的材質(zhì)例如是氧化硅,其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。移除部分 絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法或回蝕刻法。在移除部分絕緣材料 層的步驟中,例如是以第一掩模層106作為研磨終止層或蝕刻終止層。
再者,請(qǐng)參照?qǐng)D1F,移除剩余的第一掩模層106,以曝露第一導(dǎo)體層
104a。移除第一掩才莫層106的方法例如是進(jìn)行濕法蝕刻工藝以移除之。
繼之,請(qǐng)參照?qǐng)D1G,于基底100上形成第二掩模層120。形成第二掩模 層120的方法例如是先在基底100上形成一層材料層(未繪示)。然后,圖案 化材料層以于隔離結(jié)構(gòu)118b間形成暴露第一導(dǎo)體層104a的多個(gè)開口 122。 其中,第二掩模層120的材質(zhì)例如是氧化硅。材料層的形成方法例如是化學(xué) 氣相沉積法。
接下來(lái),請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1G。于基底IOO上形成一層導(dǎo)體層填滿開口 122。 然后,移除開口之外的部分導(dǎo)體層,以形成第二導(dǎo)體層124。第二導(dǎo)體層124 的材質(zhì)例如是摻雜的多晶硅。第二導(dǎo)體層124的形成方法例如是利用化學(xué)氣 相沉積法形成一層未摻雜多晶硅層后,進(jìn)行離子注入步驟以形成之;或者采 用原位注入摻質(zhì)的方式利用化學(xué)氣相沉積法而形成之。當(dāng)然,第二導(dǎo)體層124 的材質(zhì)也可以是其他導(dǎo)體材料。移除部分導(dǎo)體層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨 法或回蝕刻法。在移除部分導(dǎo)體層的步驟中,例如是以第二掩模層120作為 研磨終止層或蝕刻終止層。由于,第二導(dǎo)體層124未填滿隔離結(jié)構(gòu)118b之 間的間隙,當(dāng)?shù)诙?dǎo)體層124成為浮置柵極的一部分時(shí),可以增大浮置柵極 的面積。因此,第二導(dǎo)體層124的形成可以增大后續(xù)工藝所完成的控制柵極 與浮置柵極間的電容接觸面積,進(jìn)而提升柵極耦合率。
然后,請(qǐng)參照?qǐng)D1H,移除第二掩模層120。移除第二掩模層120的方法 包括進(jìn)行濕法蝕刻工藝,例如以氫氟酸作為蝕刻劑。接著,于基底100上形 成柵間介電層126,其材質(zhì)例如是氧化硅/氮化硅/氧化硅。此柵間介電層126 的形成方法例如是先以熱氧化法形成一層底氧化硅層,接著,再利用化學(xué)氣 相沉積法形成一層氮化硅層,其后再于氮化硅層上形成頂氧化硅層。當(dāng)然, 柵間介電層126的材質(zhì)也可以是氧化硅、氧化硅/氮化硅或其他的介電材料。 繼之,于柵間介電層126上形成第三導(dǎo)體層128。第三導(dǎo)體層128的材質(zhì)例 如是摻雜多晶硅。第三導(dǎo)體層128的形成方法例如是利用化學(xué)氣相沉積法形 成一層未摻雜多晶硅層后,進(jìn)行離子注入步驟以形成之;或者采用原位注入 摻質(zhì)的方式利用化學(xué)氣相沉積法而形成之。當(dāng)然,第三導(dǎo)體層128的材質(zhì)也 可以是其他導(dǎo)體材料。
最后,請(qǐng)參照?qǐng)DII,圖案化第三導(dǎo)體層128以形成控制柵極130,并同 時(shí)圖案化第二導(dǎo)體層124與第一導(dǎo)體層104a以形成多個(gè)浮置柵極132。后續(xù) 完成存儲(chǔ)器的工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知,在此不再贅述。
在上述實(shí)施例中,以第 一掩沖莫層106由多層的材料層構(gòu)成為例做說(shuō)明。
當(dāng)然,第一掩模層106也可以是由單一層材料層所構(gòu)成。
綜上所述,本發(fā)明的存儲(chǔ)器制造方法所形成的浮置柵極,由于可以使控制柵極與浮置柵極間的電容接觸面積增加,因此可提升存儲(chǔ)器的柵極耦合率,進(jìn)而使得元件的操作電壓降低。
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)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn) 飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)由所附權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種浮置柵極的制造方法,包括提供基底,該基底中已形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu),該隔離結(jié)構(gòu)突出于該基底表面,且該隔離結(jié)構(gòu)之間的該基底上已依序形成有隧穿介電層、第一導(dǎo)體層與第一掩模層;移除該第一掩模層,以暴露出該第一導(dǎo)體層;于該基底上形成第二掩模層,該第二掩模層具有多個(gè)開口位于該隔離結(jié)構(gòu)之間,且暴露出該第一導(dǎo)體層;于該基底上形成多個(gè)第二導(dǎo)體層,以填滿該開口;以及移除該第二掩模層。
2. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法,其中該隧穿介電層的材 質(zhì)包括氧化硅。
3. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法,其中該第一掩模層的材 質(zhì)包括氮化硅。
4. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法,其中該第二掩模層的材 質(zhì)包括氧化硅。
5. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法,其中于該基底上形成該 第二掩模層的方法包括于該基底上形成材料層;以及圖案化該材料層以形成具有該開口的該第二掩模層。
6. 如權(quán)利要求5所述的浮置柵極的制造方法,其中該材料層的形成方 法包括化學(xué)氣相沉積法。
7. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法,其中該第二導(dǎo)體層的材 質(zhì)包括捧雜多晶 硅。
8. 如權(quán)利要求5所述的浮置柵極的制造方法,其中于該基底上形成該 第二導(dǎo)體層的方法包括于該基底上形成導(dǎo)體材料層,且該導(dǎo)體材料層填滿該開口;以及 移除該開口之外的部分該導(dǎo)體材料層。
9. 一種存儲(chǔ)器的制造方法,包括 提供基底; 于該基底上依序形成隧穿介電層、第 一導(dǎo)體層與第 一掩模層; 圖案化該第一掩模層、該第一導(dǎo)體層、該隧穿介電層與該基底,而于該基底中形成多個(gè)溝槽;形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu),以填滿該溝槽;移除該第 一掩模層以暴露出該第 一導(dǎo)體層;于該基底上形成第二掩模層,該第二掩模層具有多個(gè)開口位于該隔離結(jié)構(gòu)之間,并暴露出第一導(dǎo)體層;于該基底上形成多個(gè)第二導(dǎo)體層以填滿該開口 ;移除該第二掩模層;于該基底上形成一柵間介電層; 于該柵間介電層上形成第三導(dǎo)體層;以及圖案化該第三導(dǎo)體層以形成控制柵極,并圖案化該第二導(dǎo)體層與該第一 導(dǎo)體層以形成多個(gè)浮置柵極。
10. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該隧穿介電層的材質(zhì) 包括氧化硅。
11. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該第一掩模層于基底 上依序包括氮化硅、氧化層、非結(jié)晶碳層、氮氧化硅/氧化硅層以及底部抗反 射涂布層。
12. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中圖案化該第一掩模層、 該第一導(dǎo)體層、該隧穿介電層與該基底,而于該基底中形成該溝槽的步驟包 括于該第 一掩模層上形成圖案化光刻膠層;以該圖案化光刻膠層為掩模,移除部份該底部抗反射涂布層、該氮氧化 硅/氧化硅層以及該非結(jié)晶碳層,直到暴露出該氧化層,以形成圖案化的該底 部抗反射涂布層、該氮氧化硅/氧化硅層以及該非結(jié)晶碳層;以圖案化的該底部抗反射涂布層、該氮氧化硅/氧化硅層以及該非結(jié)晶碳 層為掩模,移除部分該氧化層、該氮化硅層、該第一導(dǎo)體層以及該隧穿介電 層,直到暴露出該基底,以形成圖案化的該氧化層、該氮化硅層、該第一導(dǎo) 體層以及該隧穿介電層;以及以圖案化的該氧化層、該氮化硅層、該第一導(dǎo)體層以及該隧穿介電層為 掩模,移除部分該基底,以形成該溝槽。
13. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該隔離結(jié)構(gòu)的材質(zhì)包 括氧化硅。
14. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中形成該隔離結(jié)構(gòu)的方 法包"t舌于該基底上形成絕緣材料層,該絕緣材料層填滿該溝槽;以及 移除溝槽以外的部分該絕緣材料層。
15. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該第二掩模層的材質(zhì) 包括氧化硅。
16. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中于該基底上形成該第 二掩模層的方法包括于該基底上形成材料層;以及圖案化該材料層以形成具有該開口的該第二掩模層。
17. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該材料層的形成方法 包括化學(xué)氣相沉積法。
18. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該第二導(dǎo)體層的材質(zhì) 包括摻雜多晶硅。
19. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中于該基底上形成該第 二導(dǎo)體層的方法包括于該基底上形成導(dǎo)體材料層,且該導(dǎo)體材料層填滿該開口;以及 移除該開口之外的部分該導(dǎo)體材料層。
20. 如權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器的制造方法,其中該柵間介電層的材質(zhì) 包括氧化硅/氮化硅/氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種浮置柵極的制造方法。此方法先提供基底,此基底已形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu),隔離結(jié)構(gòu)突出于基底表面,而且隔離結(jié)構(gòu)之間的基底上已依序形成有隧穿介電層、第一導(dǎo)體層與第一掩模層。然后,移除第一掩模層以暴露出第一導(dǎo)體層。接著,于基底上形成第二掩模層。第二掩模層具有多個(gè)開口位于隔離結(jié)構(gòu)間,而且暴露出第一導(dǎo)體層。之后,于基底上形成多個(gè)第二導(dǎo)體層以填滿開口。最后,移除第二掩模層。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101207030SQ200610171228
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者劉應(yīng)勵(lì) 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司