專利名稱：非易失性存儲器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開的本申請的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體存儲器件，更具體，涉及非易失性存儲器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體制造工序包括在襯底上形成各種類型的層之后，通過光刻構(gòu)圖工序除去層的任何不需要部分而形成期望的圖形的工序。例如，這樣形成的導(dǎo)電圖形可以采取線型圖形的形式，例如在預(yù)設(shè)方向上延伸的柵，或者島形導(dǎo)電圖形，例如電容器的底電極。為了實(shí)施高集成的器件，不可避免地期望減小導(dǎo)電圖形的寬度，并縮短相鄰導(dǎo)電圖形之間的距離。然而，導(dǎo)電圖形的寬度的這種減小導(dǎo)致導(dǎo)電圖形的阻抗增加，因此，為了保持低阻抗，必須形成盡可能厚的導(dǎo)電圖形。為了形成增大的厚度的導(dǎo)電圖形，在形成厚的導(dǎo)電層之后，應(yīng)當(dāng)使用光刻膠圖形執(zhí)行蝕刻工序。然而，如果導(dǎo)電層過厚，難以形成具有期望側(cè)壁形狀導(dǎo)電圖形，因?yàn)樵谖g刻工序期間光刻膠圖形可以變得被磨損。因此，為了克服這些問題，使用比光刻膠更硬的硬掩模層構(gòu)圖厚的導(dǎo)電層，其中硬掩模層由氮化物層、氧化物層或其組合形成。然而，由于該硬掩模層，導(dǎo)電圖形變得物理地高于使用光刻膠圖形的情況。
因此，由于器件變得更加高度集成，相鄰導(dǎo)電圖形之間的距離變得進(jìn)一步減小，而每個導(dǎo)電圖形的厚度進(jìn)一步增大。結(jié)果，相鄰圖形之間的區(qū)域具有小的寬度和大的高度。即，該區(qū)域具有大的高寬比。
同時，通常將層間絕緣層填充到相鄰導(dǎo)電圖形之間的區(qū)域中，用于使得相鄰導(dǎo)電圖形相互絕緣。然而，由于如上所述該區(qū)域具有大的高寬比，難以將層間絕緣層完全地填充到該區(qū)域，使得在層間絕緣層中可能存在空隙。當(dāng)在層間絕緣層中存在空隙時，相鄰導(dǎo)電圖形可以變得彼此電連接，當(dāng)稍后執(zhí)行構(gòu)圖層間絕緣層并在其上淀積導(dǎo)電材料的接觸形成工序時。因此，難以確保器件的可靠性。
因此，必須除去在形成導(dǎo)電圖形中所使用的硬掩模。特別地，在制造其中存儲單元具有層疊柵極結(jié)構(gòu)的非易失性存儲器件中，必須能夠通過相對簡單的工序除去硬掩模，由于將被構(gòu)圖的層的厚度過大，并且相鄰的層疊柵極結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域具有大的高寬比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供可靠的存儲器件及形成其的方法。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供非易失性存儲器件及其制造方法。
在一個方面，形成非易失性存儲器件的方法包括在襯底上順序地形成存儲層、控制柵和第一掩模，該襯底具有填充有器件隔離區(qū)的溝槽；除去在控制柵的第一側(cè)的部分器件隔離區(qū)，并除去控制柵上的第一掩模，使得露出控制柵的頂表面；在控制柵的第一側(cè)的襯底以及通過除去部分器件隔離區(qū)所露出的溝槽中，形成公共源極線；以及在控制柵的第二側(cè)的襯底中形成漏極。
在一個實(shí)施例中，除去器件隔離區(qū)和第一掩模包括形成第二掩模，該第二掩模在控制柵的第二側(cè)覆蓋襯底和器件隔離區(qū)，并且露出第一掩模的頂表面以及控制柵的第一側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)；以及同時地使用第二掩模作為蝕刻掩模，除去在控制柵的第一側(cè)的第一掩模和器件隔離區(qū)。
在其他實(shí)施例中，器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
在其他實(shí)施例中，在除去第二掩模之后，通過注入雜質(zhì)離子，同時形成公共源極線和漏極。
在其他實(shí)施例中，形成第二掩模包括形成光刻膠，該光刻膠覆蓋在控制柵的第二側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)，以及第一掩模的部分頂表面，并露出在控制柵的第一側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)；以及蝕刻部分光刻膠，使得第一掩模的頂表面被完全露出。
在其他實(shí)施例中，器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
在其他實(shí)施例中，在除去第二掩模之后，通過注入雜質(zhì)離子，同時形成公共源極線和漏區(qū)。
在其他實(shí)施例中，在具有填充有器件隔離區(qū)的溝槽的襯底上順序地形成存儲層、控制柵和第一掩模包括構(gòu)圖襯底，以限定有源區(qū)并形成在第一方向中延伸的溝槽；將絕緣材料填充到溝槽中，以形成器件隔離區(qū)；在有源區(qū)上形成用于存儲層的第一導(dǎo)電層，其中在有源區(qū)和第一導(dǎo)電層之間插入第一絕緣層；在第一導(dǎo)電層和器件隔離區(qū)上形成用于控制柵的第二導(dǎo)電層，其中在其中間插入第二絕緣層；在第二導(dǎo)電層上形成第一掩模，其中第一掩模在與第一方向相交的第二方向中延伸；以及使用第一掩模作為蝕刻掩模，構(gòu)圖第二導(dǎo)電層、第二絕緣層、第一導(dǎo)電層和第一絕緣層。
在另一方面，形成NOR閃存器件的方法包括提供襯底，該襯底包括浮置柵，該浮置柵形成在在第一方向中延伸的器件隔離區(qū)之間限定的各個有源區(qū)上，多個控制柵，形成在浮置柵和器件隔離區(qū)上，以及第一掩模，形成在每個控制柵上，其中在有源區(qū)和浮置柵之間插入第一絕緣層，并且在控制柵和浮置柵之間插入第二絕緣層，多個控制柵在與第一方向相交的第二方向上延伸；形成在第二方向中延伸的第二掩模，其中第二掩模露出公共源極線區(qū)，并且部分地露出與公共源極線區(qū)相鄰的第一掩模的頂表面，并覆蓋漏區(qū)；除去部分第二掩模，以露出與公共源極線區(qū)相鄰的第一掩模的頂表面；除去在公共源極線區(qū)設(shè)置的第一掩模和器件隔離區(qū)；以及注入雜質(zhì)離子，以在除去第二掩模之后，在公共源極線區(qū)形成公共源極線，并在漏區(qū)形成漏極。
在一個實(shí)施例中，器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
在其他實(shí)施例中，該方法還包括形成層間絕緣層；在層間絕緣層上形成位線，其中位線通過穿過層間絕緣層的第一插塞電連接到在第一方向中排列的漏極，該第一插塞電連接到漏極；以及在層間絕緣層上形成源極線，其中源極線通過穿過層間絕緣層的第二插塞電連接到在第二方向上排列的公共源極線，該第二插塞電連接到公共源極線。
在其他實(shí)施例中，當(dāng)通過部分地除去第二掩模而露出鄰近于公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面時，完全露出在鄰近于第二插塞的控制柵上形成的第一掩模的頂表面。
在其他實(shí)施例中，通過在第二掩模上執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工序，除去部分第二掩模，直到完全露出控制柵的頂表面。
在其他實(shí)施例中，使用氧化物等離子體除去部分第二掩模，直到完全露出控制柵的頂表面。
在另一方面，形成NOR閃存器件的方法包括在襯底的存儲區(qū)上形成第一柵極結(jié)構(gòu)，以及在襯底的外圍電路區(qū)上形成第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第一柵極結(jié)構(gòu)包括順序?qū)盈B的第一絕緣層、浮置柵、第二絕緣層、控制柵和第一掩模，以及第二柵極結(jié)構(gòu)包括順序?qū)盈B的柵絕緣層、驅(qū)動?xùn)藕偷谌谀＃恍纬傻诙谀?，使得其露出公共源極線區(qū)并部分地露出鄰近于存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面，并完全覆蓋在外圍電路區(qū)中的第三掩模；除去部分第二掩模以露出鄰近于存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面；使用第二掩模作為蝕刻掩模，除去第一掩模和存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的器件隔離區(qū)；以及注入雜質(zhì)離子以在公共源極線區(qū)形成公共源極線，并在漏區(qū)形成漏極。
在實(shí)施例中，除去部分第二掩模包括在第二掩模上執(zhí)行CMP，直到完全露出存儲區(qū)中的控制柵的頂表面，相對于襯底，第二柵極結(jié)構(gòu)的高度低于第一柵極結(jié)構(gòu)，使得第二掩模保留在外圍電路區(qū)中的第三掩模上。
在其他實(shí)施例中，除去部分第二掩模包括使用氧化物等離子體除去第二掩模，直到完全露出存儲區(qū)中的控制柵的頂表面，相對于襯底，第二柵極結(jié)構(gòu)的高度低于第一柵極結(jié)構(gòu)，使得第二掩模保留在外圍電路區(qū)中的第三掩模上。
在其他方面中，形成非易失性存儲器件的方法包括使用第一掩模，在襯底上形成兩個層疊的柵極結(jié)構(gòu)；形成第二掩模，使得其露出該兩個層疊柵極結(jié)構(gòu)之間的第一區(qū)域，并覆蓋該兩個層疊柵極結(jié)構(gòu)之上的第二區(qū)域，其中第二區(qū)域與第一區(qū)域分開；使用第二掩模作為蝕刻掩模，除去第一掩模，并同時地除去第一區(qū)域的器件隔離區(qū)；并在第一區(qū)域中形成公共源極線和在第二區(qū)域中形成漏極。
在一個實(shí)施例中，形成第二掩模包括形成光刻膠層，使得其露出第一區(qū)域并覆蓋第二區(qū)域，其中光刻膠層覆蓋鄰近于第二區(qū)域的第一掩模的部分頂表面，并露出鄰近于第一區(qū)域的第一掩模的部分頂表面；以及除去部分光刻膠層，使得部分地露出鄰近于第二區(qū)域的第一掩模的頂表面，由此完全露出第一掩模的頂表面。
在其他方面中，NOR閃存器件包括在襯底上以矩陣形式排列的存儲單元；位線，連接到各個列的存儲單元的漏極；公共源極線，包括各個行的存儲單元的源極和連接相鄰源極的源極連接單元；以及源極線，連接到公共源極線，其中鄰近于公共源極線的存儲單元配置為具有第一絕緣層、浮置柵、第二絕緣層和控制柵。


包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖在此引入并且構(gòu)成說明書的一部分。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且連同說明書用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的NOR閃存的等效電路圖；圖2是說明構(gòu)成圖1的NOR閃存的存儲單元的單元結(jié)構(gòu)的原理透視圖；圖3A至3C是詳細(xì)說明圖1的NOR閃存的原理截面圖，其分別沿著圖2的線I-I’、II-II’以及III-III’所??；圖4A至12A是沿著圖2的線I-I’所取的截面圖，以及4B至12B是沿著圖2的線II-II’所取的截面圖，說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成非易失性存儲器件的方法；圖8C是對應(yīng)于圖8A和8B的透視圖，以及圖9C是對應(yīng)于圖9A和9B的透視圖；以及圖13至15是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，形成非易失性存儲器件的方法的原理截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)該構(gòu)造為限制于在此闡述的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例以使得本公開是完全的和完整的。
在附圖中，可以為了說明的清楚而放大層和區(qū)域的尺寸。應(yīng)理解，當(dāng)層(或膜)被稱為在另一層或襯底“之上”時，它可以直接在其他層或襯底之上，或者可以存在一個或多個中間層。此外，應(yīng)理解，當(dāng)某層被稱為在其他層“之下”時，它可以直接在其下，或者可以存在一個或多個中間層。此外，應(yīng)理解，當(dāng)某層被稱為在兩個層“之間”時，它可以是這兩個層之間的唯一層，或者可以存在一個或多個中間層。在整個說明書中，相同的參考標(biāo)號指示相同的元件。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及除去在形成半導(dǎo)體存儲器件的方法中，在形成導(dǎo)電圖形中所使用的掩模的工序，更具體，涉及在形成例如非易失性存儲器件的存儲器件的方法中，形成具有層疊的柵極結(jié)構(gòu)的存儲單元中所使用的除去掩模的工序。為了說明的方便，說明將重點(diǎn)放在形成具有層疊的柵極結(jié)構(gòu)的閃存器件的方法上，其配置有隧道絕緣層、操作為存儲層的浮置柵、柵層間絕緣層以及操作為字線的控制柵。取代浮置柵，電荷俘獲層可用作存儲層。例如，電荷俘獲層可以由氮化物形成。此外，將說明各種類型的存儲器件中的NOR閃存器件。
在下文中，將結(jié)合

本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的NOR閃存器件的等效電路圖，以及圖2是說明構(gòu)成圖1的NOR閃存器件的存儲單元的單元結(jié)構(gòu)的原理透視圖。圖3A至3C是詳細(xì)說明圖1的NOR閃存的原理截面圖，其分別沿著圖2的線I-I’、II-II’以及III-III’所取。
參照圖1和2，NOR閃存器件包括以矩陣形式排列的多個存儲單元(MC)。通過源極連接單元1100sc連接排列在行方向(x)中的每個存儲單元的源極1100s，由此形成公共源極線(CS/L)1100。排列在列方向(y)中的每個存儲單元的漏極1200連接到在列方向中延伸的位線(B/L)。例如，公共源極線(CS/L)1100電連接到在列方向中延伸的源極線(S/L)。在行方向中排列的每個存儲單元的控制柵750彼此連接，使得形成在行方向中延伸的字線。
將參照圖3A至3C詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的NOR閃存的存儲單元結(jié)構(gòu)。參照圖3A，存儲單元包括層疊的柵極結(jié)構(gòu)900、源極1100s和設(shè)置在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的各個側(cè)面的漏極1200。存儲單元的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900配置為具有隧道絕緣層450、操作為存儲層的浮置柵550、柵層間絕緣層650以及操作為字線的控制柵750。在列方向中彼此相鄰的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900可以共用位于它們之間的公共源極1100s。此外，在列方向中排列的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900可共用公共漏極1200。
層間絕緣層1300形成為覆蓋層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的最上表面，即控制柵750的最上表面。位線1600在層間絕緣層1300上并通過接觸插塞1400電連接到漏極1200，該接觸插塞1400穿過層間絕緣層1300。源極線1700通過接觸插塞1500電連接到公共源極線1100，該接觸插塞1500穿過層間絕緣層1300。例如，源極線1700可以與公共源極線1100的源極1100s或者與源極連接單元1100sc相接觸。在圖3B的說明性例子中，源極線1700示為電連接到公共源極線1100的源極1100s。此外，盡管示為源極線1700似乎形成在與位線1600相同高度的水平面上，源極線1700可以在高于或者低于位線1600的水平面上。
在行方向上彼此相鄰的漏極1200通過器件隔離區(qū)300的裝置彼此絕緣。參照圖3B，在行方向上彼此相鄰的源極1100s通過源極連接單元1100sc彼此相連，由此形成公共源極線1100。可以通過除去源區(qū)之間的部分襯底，并將雜質(zhì)離子注入源區(qū)和通過除去部分襯底的襯底的露出區(qū)域，形成公共源極線1100。因此，源極連接單元1100sc的底表面低于器件隔離區(qū)300，如圖3C所示。
將參照圖4A至12A和圖4B至12B完整地闡述制造的方法。這里，圖4A至12A是沿著圖2的線I-I’所取的截面圖，以及4B至12B是沿著圖2的線II-II’所取的截面圖。圖8C是對應(yīng)于圖8A和8B的透視圖，以及圖9C是對應(yīng)于圖9A和9B的透視圖。
參照圖4A和4B，在襯底100上，通過器件隔離工序，形成器件隔離區(qū)300，其中器件隔離區(qū)300在列方向中延伸。因此，在器件隔離區(qū)300之間限定有源區(qū)。例如，器件隔離區(qū)300可以通過下面的步驟形成?？梢詫⒁r底100蝕刻至預(yù)設(shè)深度，以在其中形成溝槽。隨后，可以將例如硅氧化物的絕緣材料填充到溝槽200中，由此形成器件隔離區(qū)300。
參照圖5A和5B，在有源區(qū)上順序地形成隧道絕緣層400和用于形成浮置柵的第一導(dǎo)電層500。第一導(dǎo)電層500在列方向中延伸，以及器件隔離區(qū)300設(shè)置在第一導(dǎo)電層500之間。例如，可以在有源區(qū)上形成第一導(dǎo)電層500，使得通過在隧道絕緣層400和器件隔離區(qū)300上形成硅層，然后構(gòu)圖該硅層，一個導(dǎo)電層500與在行方向上與之相鄰的另一個導(dǎo)電層500電隔離。第一導(dǎo)電層500可以在鄰近于有源區(qū)的器件隔離區(qū)300上延伸。例如，隧道絕緣層400可以使用熱氧化工序或蒸汽淀積工序，由硅氧化物形成。
這里，可以使用器件隔離區(qū)300，同時地構(gòu)圖隧道絕緣層400和第一導(dǎo)電層500。即，隧道絕緣層和硅層在襯底100上順序淀積并構(gòu)圖為預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，由此形成溝槽蝕刻掩模，在該溝槽蝕刻掩模中，順序?qū)盈B隧道絕緣層400和第一導(dǎo)電層500。這里，溝槽蝕刻掩模覆蓋將變?yōu)橛性磪^(qū)的襯底的預(yù)設(shè)區(qū)域，并露出將變?yōu)闇喜鄣膮^(qū)域。隨后，使用溝槽蝕刻掩模蝕刻襯底100，由此形成溝槽200。隨后，將絕緣材料填充到溝槽200中，使得形成器件隔離區(qū)300。因此，以自對準(zhǔn)的方式在有源區(qū)上形成第一導(dǎo)電層500。
此外，第一導(dǎo)電層500可選地配置為具有下硅圖形和上硅圖形。換句話說，在順序地在襯底上淀積隧道絕緣層和下硅層之后，將它們構(gòu)圖為預(yù)設(shè)形狀，使得形成溝槽蝕刻掩模，在該溝槽蝕刻掩模中順序地層疊隧道絕緣層400和下硅圖形。溝槽蝕刻掩模覆蓋將變?yōu)橛性磪^(qū)的襯底100的預(yù)設(shè)區(qū)域，并且露出將變?yōu)闇喜鄣膮^(qū)域。隨后，使用溝槽蝕刻掩模蝕刻襯底100，由此形成溝槽200。隨后，將絕緣材料填入溝槽200，以形成器件隔離區(qū)300。因此，以自對準(zhǔn)的方式，在有源區(qū)上形成下硅圖形。在下硅圖形和器件隔離區(qū)上形成上硅層之后，構(gòu)圖它們以在下硅圖形上形成上硅圖形。因此，完成第一導(dǎo)電層500的形成。在替換實(shí)施例中，上硅圖形是可選的，并除了其頂表面之外形成在下硅圖形的側(cè)表面上。
參照圖6A和6B，在第一導(dǎo)電層500和器件隔離區(qū)300上順序地形成用于形成控制柵的柵層間絕緣層600和第二導(dǎo)電層700。隨后，在第二導(dǎo)電層700上形成硬掩模800，其中硬掩模800在行方向上延伸并限定控制柵。例如，柵層間絕緣層600可以由其中順序?qū)盈B氧化物層、氮化物層和氧化物層的ONO層形成。例如，第二導(dǎo)電層700可以由硅層、硅化物或其組合形成。在此，硅化物的應(yīng)用操作為減小字線的阻抗。
硬掩模800可以由相對于器件隔離區(qū)300不具有蝕刻選擇性的任何材料形成。例如，硬掩模800可以由硅氧化物形成。這里，相對于另一材料不具有蝕刻選擇性的材料是指當(dāng)使用預(yù)定的蝕刻氣體或蝕刻溶液蝕刻兩種材料時，該材料展示出基本相同的蝕刻速率。
參照圖7A和7B，使用硬掩模800作為蝕刻掩模，蝕刻第二導(dǎo)電層700、柵層間絕緣層600、第一導(dǎo)電層500和隧道絕緣層400，直到露出有源區(qū)和器件隔離區(qū)，由此在硬掩模800之下形成存儲單元的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900。
層疊的柵極結(jié)構(gòu)900配置為包括有源區(qū)上的構(gòu)圖的隧道絕緣層450、浮置柵550、柵層間絕緣層650和控制柵750，如圖3A所示。同時，在器件隔離區(qū)300上，層疊的柵極結(jié)構(gòu)900配置為具有順序?qū)盈B的柵層間絕緣層650和控制柵750，如上述圖3所示。
這里，在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的各個側(cè)面設(shè)置的有源區(qū)930和950是其中分別形成源極和漏極的區(qū)域。此外，其中將形成源極的區(qū)域950(在下文中，稱為源區(qū)950)以及對應(yīng)于器件隔離區(qū)300的除去部分的源極連接區(qū)970被提供作為其中將形成公共源極線的公共源極線區(qū)990。
參照圖8A至8C，形成蝕刻掩模1000，用于形成自對準(zhǔn)源極線，使得露出公共源極線區(qū)990，但是覆蓋將形成漏極的區(qū)域930(在下文中，稱為漏區(qū))。替換地，如果露出部分漏區(qū)930，在隨后的工序期間，還可以除去相鄰漏極120之間的器件隔離區(qū)300，使得相鄰漏極可以彼此相連。因此，考慮到光刻工序的誤差，優(yōu)選地用于自對準(zhǔn)源極的蝕刻掩模1000應(yīng)當(dāng)形成在鄰近于漏區(qū)930的硬掩模800的頂表面上以及漏區(qū)930上，使得蝕刻掩模1000完全覆蓋漏區(qū)930。即，用于自對準(zhǔn)源極的蝕刻掩模1000部分地覆蓋鄰近于漏區(qū)930的硬掩模800的頂表面，并部分地露出鄰近于公共源極線區(qū)990的硬掩模800的頂表面。例如，在涂敷例如光刻膠的光敏材料之后，蝕刻掩模1000可以通過曝光和顯影工序形成。
參照圖9A至9C，使用蝕刻掩模1000執(zhí)行蝕刻工序，由此露出硬掩模圖形800的整個頂表面。結(jié)果，剩余蝕刻掩模1010完全覆蓋漏區(qū)930，但是露出公共源極線區(qū)990和硬掩模800的頂表面。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在通過光刻膠的淀積、曝光和顯影工序形成用于自對準(zhǔn)源極的蝕刻掩模1000之后，通過蝕刻工序的方法，可以容易地形成露出公共源極線區(qū)990和硬掩模800的整個頂表面的剩余蝕刻掩模1010，而不需要額外的光刻工序。
在此，可以使用干法蝕刻、濕法蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)等執(zhí)行蝕刻掩模1000的蝕刻。例如，可以使用氧化物等離子體執(zhí)行干法蝕刻。
從公共源極線區(qū)990除去位于相鄰源區(qū)950之間的器件隔離區(qū)300。這時，同時除去在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900上形成的硬掩模800。因此，除去在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的一側(cè)上設(shè)置的器件隔離區(qū)300，使得襯底100具有凸起-凹陷形狀，如圖9B所示。
參照圖10A和10B，在除去用于自對準(zhǔn)的源極的剩余蝕刻掩模1010之后，執(zhí)行離子注入工序，以由此形成公共源極線1100和漏極1200。沿著襯底100的凸起-凹陷形狀形成公共源極線1100，該襯底100設(shè)置在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的一側(cè)。公共源極線1100可以分為兩部分，即源極1100s和用于彼此連接相鄰源極線1100s的源極連接單元1100sc，如圖2所示。即，將雜質(zhì)離子注入到層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的一側(cè)的有源區(qū)950，使得形成源極1100s。同時，將雜質(zhì)離子注入已經(jīng)除去了器件隔離區(qū)300的源極連接區(qū)970，使得源極連接單元1100sc在源極連接區(qū)970形成。在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的另一側(cè)的有源區(qū)930上形成漏極1200。
在形成用于自對準(zhǔn)的源極的蝕刻掩模1000之前，可選地執(zhí)行離子注入工序。即，如圖7A和7B所示，通過執(zhí)行離子注入工序，在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的各個側(cè)面設(shè)置的有源區(qū)上形成源極和漏極。隨后，可以順序地執(zhí)行形成用于自對準(zhǔn)源極的蝕刻掩模1000、蝕刻掩模1000的蝕刻工序、以及器件隔離區(qū)300和硬掩模800的除去工序，如圖8A至8C以及圖9A至9C所示。這之后，使用剩余蝕刻掩模1010注入雜質(zhì)離子，由此形成將相鄰源極1100s彼此相連的源極連接單元1100sc。結(jié)果，完成公共源極線1100。在此，可以額外地將雜質(zhì)離子注入先前形成的源極1100s。
此外，在形成公共源極線1100之后，可選地形成漏極1200。即，在除去用于自對準(zhǔn)源極的剩余蝕刻掩模1010之前，注入雜質(zhì)離子以由此形成公共源極線1100。隨后，除去用于自對準(zhǔn)源極的剩余蝕刻掩模1010，并且隨后，注入雜質(zhì)離子以形成漏極1200。在用于形成漏極1200的離子注入工序期間，可以將雜質(zhì)離子額外地注入露出的公共源極線1100。
參照圖11A和11B，淀積例如硅氧化物的絕緣材料，以形成層間絕緣層1300。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于硬掩模800沒有剩余在層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的頂表面上，層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的高度變小，使得可以在相鄰的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900之間形成層間絕緣層1300，而沒有空隙。層間絕緣層1300與控制柵750相接觸，該控制柵750是層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的最上層。
參照圖12A和12B，將層間絕緣層1300構(gòu)圖為預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，使得形成露出漏極1200和公共源極線1100的接觸孔。隨后，在接觸孔之內(nèi)和層間絕緣層1300之上形成導(dǎo)電層。在這之后，構(gòu)圖導(dǎo)電層，使得形成位線1600和源極線1700。位線1600通過接觸插塞1400電連接到漏極1200，其中接觸插塞1400穿過層間絕緣層1300。同時，源極線1700通過穿過層間絕緣層1300的接觸插塞1500電連接到公共源極線1100。
圖13至15是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，形成非易失性存儲器件的方法的原理截面圖。在圖13至15中，大寫字母A和B分別表示存儲單元區(qū)和外圍電路區(qū)B。存儲單元區(qū)A可以是其中如上所述地形成NOR閃存單元的區(qū)域。此外，外圍電路區(qū)B可以是其中將形成用于驅(qū)動存儲單元的驅(qū)動晶體管的區(qū)域。
參照圖13，在存儲單元區(qū)A上執(zhí)行上述工序，由此形成由硬掩模800所保護(hù)的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900。另一方面，在外圍電路區(qū)B上形成驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350。驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350包括在襯底100上順序?qū)盈B的柵絕緣層470和驅(qū)動?xùn)?70。由于浮置柵和驅(qū)動?xùn)艑娱g絕緣層不在外圍電路區(qū)B的驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350中形成，驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350的高度低于在存儲單元區(qū)A中設(shè)置的層疊的柵極結(jié)構(gòu)900的高度。外圍電路區(qū)B的驅(qū)動?xùn)?70可以在用于形成存儲單元區(qū)A的浮置柵550的第一導(dǎo)電層之外形成。替換地，驅(qū)動?xùn)?70可以在用于形成存儲單元區(qū)的控制柵750的第二導(dǎo)電層之外形成。
參照圖14，形成用于自對準(zhǔn)的源極的蝕刻掩模1000，使得露出公共源極線區(qū)。用于自對準(zhǔn)的源極的蝕刻掩模1000覆蓋外圍電路區(qū)B的驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350。
參照圖15，除去部分蝕刻掩模1000，使得完全露出存儲單元區(qū)A的硬掩模800的頂表面，如上所述。此時，應(yīng)注意，沒有露出外圍電路區(qū)B的驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350的蓋帽層870。即，由于驅(qū)動?xùn)艠O結(jié)構(gòu)350低于層疊的柵極結(jié)構(gòu)900，外圍電路區(qū)B的蓋帽層870上的部分蝕刻掩模1000仍然保留，使得保護(hù)蓋帽層870，即使位于存儲單元區(qū)A的硬掩模800上的部分蝕刻掩模1000完全露出。
隨后，對于除去步驟，使用剩余的蝕刻掩模1010，除去在存儲單元區(qū)A的公共源極線區(qū)上形成的器件隔離層。此時，完全露出存儲單元區(qū)A的硬掩模800的頂表面，因此與器件隔離層同時地除去硬掩模800。然而，剩余的蝕刻掩模1010仍然剩余在外圍電路區(qū)B的蓋帽層870的頂表面上，使得沒有蝕刻蓋帽層870。
根據(jù)本發(fā)明，可以在相鄰的層疊柵極結(jié)構(gòu)之間形成層間絕緣層，同時最小化在其中形成空隙的可能性，使得可以形成可靠的半導(dǎo)體器件，例如，特別是可靠的非易失性存儲器件。
根據(jù)形成非易失性存儲器件的發(fā)明性方法，由于可以簡單地除去用于形成非易失性存儲器件的層疊柵極結(jié)構(gòu)的硬掩模，而不需要任何輔助的光刻工序，可以縮短處理時間。此外，可以經(jīng)濟(jì)地形成非易失性存儲器件，而在短的處理時間中沒有任何輔助光刻工序。
盡管參照其優(yōu)選實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其中可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種改變，而不背離由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成非易失性存儲器件的方法，該方法包括在襯底上順序地形成存儲層、控制柵和第一掩模，該襯底具有填充有器件隔離區(qū)的溝槽；除去在控制柵的第一側(cè)的部分器件隔離區(qū)，并除去控制柵上的第一掩模，使得露出控制柵的頂表面；在控制柵的第一側(cè)的襯底以及通過除去部分器件隔離區(qū)所露出的溝槽中，形成公共源極線；以及在控制柵的第二側(cè)的襯底中形成漏極。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中除去器件隔離區(qū)和第一掩模包括形成第二掩模，該第二掩模在控制柵的第二側(cè)覆蓋襯底和器件隔離區(qū)，并且露出第一掩模的頂表面以及在控制柵的第一側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)；以及使用第二掩模作為蝕刻掩模，同時地除去在控制柵的第一側(cè)的第一掩模和器件隔離區(qū)。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中在除去第二掩模之后，通過注入雜質(zhì)離子，同時地形成公共源極線和漏極。
5.如權(quán)利要求2的方法，其中形成第二掩模包括形成光刻膠，該光刻膠覆蓋在控制柵的第二側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)，以及第一掩模的部分頂表面，并露出在控制柵的第一側(cè)的襯底和器件隔離區(qū)；以及蝕刻部分光刻膠，使得第一掩模的頂表面被完全露出。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
7.如權(quán)利要求5的方法，其中在除去第二掩模之后，通過注入雜質(zhì)離子，同時地形成公共源極線和漏區(qū)。
8.如權(quán)利要求5的方法，其中在具有填充有器件隔離區(qū)的溝槽的襯底上順序地形成存儲層、控制柵和第一掩模包括構(gòu)圖襯底，以限定有源區(qū)并形成在第一方向中延伸的溝槽；將絕緣材料填充到溝槽中，以形成器件隔離區(qū)；在有源區(qū)上形成用于存儲層的第一導(dǎo)電層，其中在有源區(qū)和第一導(dǎo)電層之間插入第一絕緣層；在第一導(dǎo)電層和器件隔離區(qū)上形成用于控制柵的第二導(dǎo)電層，其中在其中間插入第二絕緣層；在第二導(dǎo)電層上形成第一掩模，其中第一掩模在與第一方向相交的第二方向中延伸；以及使用第一掩模作為蝕刻掩模，構(gòu)圖第二導(dǎo)電層、第二絕緣層、第一導(dǎo)電層和第一絕緣層。
9.一種形成NOR閃存器件的方法，該方法包括提供襯底，該襯底包括浮置柵，該浮置柵形成在在第一方向中延伸的器件隔離區(qū)之間限定的各個有源區(qū)上，多個控制柵，形成在浮置柵和器件隔離區(qū)上，以及第一掩模，形成在每個控制柵上，其中在有源區(qū)和浮置柵之間插入第一絕緣層，并且在控制柵和浮置柵之間插入第二絕緣層，多個控制柵在與第一方向相交的第二方向上延伸；形成在第二方向中延伸的第二掩模，其中第二掩模露出公共源極線區(qū)，并且部分地露出與公共源極線區(qū)相鄰的第一掩模的頂表面，并覆蓋漏區(qū)；除去部分第二掩模，以露出與公共源極線區(qū)相鄰的第一掩模的頂表面；除去在公共源極線區(qū)設(shè)置的第一掩模和器件隔離區(qū)；以及注入雜質(zhì)離子，以在除去第二掩模之后，在公共源極線區(qū)形成公其源極線，并在漏區(qū)形成漏極。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中器件隔離區(qū)和第一掩模的每一個包括硅氧化物。
11.如權(quán)利要求10的方法，還包括形成層間絕緣層；在層間絕緣層上形成位線，其中位線通過穿過層間絕緣層的第一插塞電連接到在第一方向中排列的漏極，該第一插塞電連接到漏極；以及在層間絕緣層上形成源極線，其中源極線通過穿過層間絕緣層的第二插塞電連接到在第二方向上排列的公共源極線，該第二插塞電連接到公共源極線。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中當(dāng)通過部分地除去第二掩模而露出鄰近于公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面時，完全露出在鄰近于第二插塞的控制柵上形成的第一掩模的頂表面。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中通過在第二掩模上執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工序，除去部分第二掩模，直到完全露出控制柵的頂表面。
14.如權(quán)利要求11的方法，其中使用氧化物等離子體除去部分第二掩模，直到完全露出控制柵的頂表面。
15.一種形成NOR閃存器件的方法，該方法包括在襯底的存儲區(qū)上形成第一柵極結(jié)構(gòu)，以及在襯底的外圍電路區(qū)上形成第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第一柵極結(jié)構(gòu)包括順序?qū)盈B的第一絕緣層、浮置柵、第二絕緣層、控制柵和第一掩模，以及第二柵極結(jié)構(gòu)包括順序?qū)盈B的柵絕緣層、驅(qū)動?xùn)藕偷谌谀?；形成第二掩模，使得其露出公其源極線區(qū)并部分地露出鄰近于存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面，并完全覆蓋在外圍電路區(qū)中的第三掩模；除去部分第二掩模以露出鄰近于存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的第一掩模的頂表面；使用第二掩模作為蝕刻掩模，除去第一掩模和存儲區(qū)中的公共源極線區(qū)的器件隔離區(qū)；以及注入雜質(zhì)離子以在公共源極線區(qū)形成公共源極線，并在漏區(qū)形成漏極。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中除去部分第二掩模包括在第二掩模上執(zhí)行CMP工序，直到完全露出存儲區(qū)中的控制柵的頂表面，相對于襯底，第二柵極結(jié)構(gòu)的高度低于第一柵極結(jié)構(gòu)，使得第二掩模保留在外圍電路區(qū)中的第三掩模上。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中除去部分第二掩模包括使用氧化物等離子體除去第二掩模，直到完全露出存儲區(qū)中的控制柵的頂表面，相對于襯底，第二柵極結(jié)構(gòu)的高度低于第一柵極結(jié)構(gòu)，使得第二掩模保留在外圍電路區(qū)中的第三掩模上。
18.一種形成非易失性存儲器件的方法，該方法包括使用第一掩模，在襯底上形成兩個層疊柵極結(jié)構(gòu)；形成第二掩模，使得其露出該兩個層疊柵極結(jié)構(gòu)之間的第一區(qū)域，并覆蓋該兩個層疊柵極結(jié)構(gòu)之上的第二區(qū)域，其中第二區(qū)域與第一區(qū)域分開；使用第二掩模作為蝕刻掩模，除去第一掩模，并同時地除去第一區(qū)域的器件隔離區(qū)；以及在第一區(qū)域中形成公共源極線和在第二區(qū)域中形成漏極。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中形成第二掩模包括形成光刻膠層，使得其露出第一區(qū)域并覆蓋第二區(qū)域，其中光刻膠層覆蓋鄰近于第二區(qū)域的第一掩模的部分頂表面，并露出鄰近于第一區(qū)域的第一掩模的部分頂表面；以及除去部分光刻膠層，使得部分地露出鄰近于第二區(qū)域的第一掩模的頂表面，由此完全露出第一掩模的頂表面。
20.一種NOR閃存器件，包括在襯底上以矩陣形式排列的存儲單元；位線，連接到各個列的存儲單元的漏極；公共源極線，包括各個行的存儲單元的源極和連接相鄰源極的源極連接單元；以及源極線，連接到公共源極線，其中鄰近于公共源極線的存儲單元配置為具有第一絕緣層、浮置柵、第二絕緣層和控制柵。
全文摘要
在形成非易失性存儲器件的方法中，以及在根據(jù)該方法形成的器件中，當(dāng)從其中形成公共源極線的襯底的區(qū)域除去器件隔離區(qū)時，同時地除去在構(gòu)圖構(gòu)成存儲單元的層疊結(jié)構(gòu)中使用的硬掩模。
文檔編號H01L27/115GK101026129SQ200710006318
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者劉煥培, 申賢哲 申請人:三星電子株式會社