專利名稱：分裂式柵極存儲(chǔ)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電子存儲(chǔ)裝置，特別涉及一種具有堆疊式柵極結(jié)構(gòu)的 自對(duì)準(zhǔn)分裂式柵極存儲(chǔ)單元及其制造方法。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器(Nonvolatile memory)包括目前數(shù)種常用的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存介 質(zhì)，例如電可編禾呈只讀存儲(chǔ)器(electrically programmable read only memory, 簡(jiǎn)稱EPROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(electrically erasable programmable read only memory,簡(jiǎn)稱EEPROM)及快閃電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(flash EEPROM)。在無(wú)外加電場(chǎng)條件下，非易失性存儲(chǔ)器仍可維持?jǐn)?shù)據(jù)的儲(chǔ)存。 傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器包括堆疊式柵極及分裂式柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。典型的 堆疊式柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)具有浮動(dòng)?xùn)艠O與控制柵極，該控制柵極直接設(shè)置于 浮動(dòng)?xùn)艠O上。另一方面，在分裂式柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)中，該控制柵極雖設(shè)置 于浮動(dòng)?xùn)艠O上，然而相對(duì)于中心位置橫向偏移。典型的分裂式柵極存儲(chǔ)單元 結(jié)構(gòu)包括額外的柵極電極，又稱選擇電極(select gate)，必須以復(fù)雜的工藝 步驟形成。
在制造分裂式柵極存儲(chǔ)單元的工藝中，通過(guò)一個(gè)光掩模光刻步驟來(lái)實(shí)施 浮動(dòng)?xùn)艠O的圖案化，而通過(guò)另一光掩模光刻步驟來(lái)實(shí)施控制柵極或選擇電極 的圖案化。美國(guó)專利US 6,091,104及US 6，291，297均公開(kāi)一種分裂式柵極存 儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其具有相對(duì)小的尺寸，有效的擦除功能以及相對(duì)小的編程電流 需求。元件小尺寸化可通過(guò)將選擇電極、控制柵極及浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 且有效的擦除功能可通過(guò)在浮動(dòng)?xùn)艠O與選擇電極間形成圓化邊刃端以形成福 勒-諾德海姆(Fowler-Nordheim)穿隧效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，小的編程電流可 通過(guò)在浮動(dòng)?xùn)艠O與選擇電極間的偏離柵極溝道形成中溝道熱載子注入 (mid-channel hot carrier injection)來(lái)達(dá)成。
具有分離自對(duì)準(zhǔn)的選擇及擦除柵極的快閃存儲(chǔ)單元還在美國(guó)專利US6，747，310中公開(kāi)。圖1A顯示傳統(tǒng)的自對(duì)準(zhǔn)分裂柵極"或非"(NOR)型快 閃存儲(chǔ)單元、沿圖1B中切割線2-2得到的剖面示意圖。圖1B為顯示傳統(tǒng)自 對(duì)準(zhǔn)分裂柵極NOR型快閃存儲(chǔ)單元的平面圖。傳統(tǒng)自對(duì)準(zhǔn)分裂柵極NOR型 快閃存儲(chǔ)器的兩個(gè)存儲(chǔ)單元28共用擦除柵極29。各存儲(chǔ)單元28包括垂直堆 疊、自對(duì)準(zhǔn)的浮動(dòng)?xùn)艠O31與控制柵極32。各存儲(chǔ)單元28還包括選擇柵極33， 選擇柵極33設(shè)置于該堆疊的浮動(dòng)?xùn)艠O與控制柵極的一側(cè)。
源極與漏極擴(kuò)散區(qū)域34、 36形成于襯底49中，其具有編程路徑 (programming path)，該編程路徑從選擇柵極與堆疊的柵極之間，偏離柵極 溝道的中溝道區(qū)域(mid-channel region)而延伸至浮動(dòng)?xùn)艠O的面對(duì)選擇柵極 的邊刃區(qū)域；且其具有擦除路徑(erasepath)，該擦除路徑從浮動(dòng)?xùn)艠O的面 對(duì)擦除柵極的邊刃區(qū)域延伸至該源極擴(kuò)散區(qū)與該擦除柵極。
在單晶硅襯底49上以熱氧化方式成長(zhǎng)氧化物層(未示出)，并接著將氧 化物層圖案化成條狀的場(chǎng)氧化區(qū)域或淺溝槽隔離區(qū)域60，且條狀的場(chǎng)氧化區(qū) 域或淺溝槽隔離區(qū)域60與位線67平行，如圖IB所示。
前述傳統(tǒng)的分裂式柵極存儲(chǔ)單元提供自對(duì)準(zhǔn)的控制柵極與浮動(dòng)?xùn)艠O，以 降低存儲(chǔ)單元占據(jù)的空間，并且提供較佳的編程與擦除功能。然而，上述傳 統(tǒng)的浮動(dòng)?xùn)艠O并非自對(duì)準(zhǔn)于淺溝槽隔離(STI)區(qū)與源極線(SL)，這有礙 存儲(chǔ)元件進(jìn)一步微縮化與集成化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了克服上述公知技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例提供一種分裂 式柵極存儲(chǔ)單元，該分裂式柵極存儲(chǔ)單元具有自對(duì)準(zhǔn)于淺溝槽隔離區(qū)與源極 線的浮動(dòng)?xùn)艠O。根據(jù)本發(fā)明的一方案，源極線是以源極多晶硅接觸栓的形式 形成的，該源極多晶硅接觸栓與源極擴(kuò)散區(qū)域連接。根據(jù)本發(fā)明另一方案， 源極線為半導(dǎo)體襯底中連續(xù)的源極線，此源極線是通過(guò)形成蝕刻自對(duì)準(zhǔn)源極 (self-aligned source)區(qū)域與淺溝槽隔離區(qū)、并接著注入慘雜物而形成的。
本發(fā)明提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一方 向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的絕緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域， 該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域； 一對(duì)浮動(dòng) 柵極，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O的頂表面與所述絕緣區(qū)域的頂表面高度相等； 一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮 動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源極線，沿該第二方向設(shè)置于 該對(duì)控制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵 極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該有源區(qū)域的頂表面可低于所述絕緣區(qū)域 的頂表面。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該源極線可沿該第二方向自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng) 柵極。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該源極線可具有多晶硅栓，該多晶硅栓與 該源極區(qū)域直接連接。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，所述源極區(qū)域可通過(guò)連續(xù)的摻雜區(qū)域相互 電性連接，且其中該源極線不與該源極區(qū)域直接接觸。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該對(duì)選擇柵極可自對(duì)準(zhǔn)于該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元還可包括多個(gè)介電間隙壁，設(shè)置于該對(duì)選擇
本發(fā)明還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一 方向形成于半導(dǎo)體襯底上，在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域， 該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域； 一對(duì)浮動(dòng) 柵極，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于該絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O的 頂表面與該絕緣區(qū)域的頂表面高度相等； 一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)?極，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源極線，與該源極區(qū)域直接連接， 且沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方 向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
本發(fā)明還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一 方向形成于半導(dǎo)體襯底上，在兩個(gè)相鄰的上述絕緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域， 該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域； 一對(duì)浮動(dòng) 柵極，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O 的頂表面與所述絕緣區(qū)域的頂表面高度相等； 一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮 動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源極線，通過(guò)連續(xù)的摻雜區(qū)域 相互電性連接，且沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
本發(fā)明還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一 方向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之間定義出有源 區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中一對(duì)漏極與一源極區(qū)域； 一對(duì) 浮動(dòng)?xùn)艠O，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中在該對(duì)浮 動(dòng)?xùn)艠O上設(shè)置保護(hù)層，以避免該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中薄化；一 對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源 極線，沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第 二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該保護(hù)層部分可覆蓋所述絕緣區(qū)域。 上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，所述絕緣區(qū)域的兩端可各自包括兩個(gè)凹入 曲面。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該源極線可沿該第二方向自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該源極線可具有多晶硅栓，該多晶硅栓與 該源極區(qū)域直接連接。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，所述源極區(qū)域可通過(guò)連續(xù)的摻雜區(qū)域相互 電性連接，且其中該源極線不與該源極區(qū)域直接接觸。
上述分裂式柵極存儲(chǔ)單元中，該對(duì)選擇柵極可自對(duì)準(zhǔn)于該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O。
本發(fā)明還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一 方向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之間定義出有源
區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中一對(duì)漏極與一源極區(qū)域； 一對(duì)
浮動(dòng)?xùn)艠O，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中在該對(duì)浮
動(dòng)?xùn)艠O上設(shè)置保護(hù)層，以避免該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中薄化；一 對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源 極線，與該源極區(qū)域直接連接，且沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間； 以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。 本發(fā)明還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一 方向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之間定義出有源 區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域；一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中在該對(duì) 浮動(dòng)?xùn)艠O上設(shè)置保護(hù)層，以避免該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中薄化； 一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；
源極線，通過(guò)連續(xù)的摻雜區(qū)域相互電性連接，且沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控
制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)
、本發(fā)明另一方案提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元的制造方法，包括在半導(dǎo) 體襯底上沿第一方向形成多個(gè)絕緣區(qū)域；并在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之間 定義出有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中一對(duì)漏極與一源極 區(qū)域。在該有源區(qū)域上形成一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O，且使該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)于所述 絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O的頂表面與所述絕緣區(qū)域的頂表面高度相等。 形成一對(duì)控制柵極，其中該對(duì)控制柵極自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向 設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上。沿該第二方向在該對(duì)控制柵極之間形成源極線。以及 沿該第二方向形成一對(duì)選擇柵極，該對(duì)選擇柵極位于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的
本發(fā)明另一方案還提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元的制造方法，包括沿第 一方向在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)絕緣區(qū)域，并在兩個(gè)相鄰的所述絕緣區(qū)域之 間定義出有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一 源極區(qū)域。在該有源區(qū)域上形成一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O，且使該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)于 所述絕緣區(qū)域，其中在該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O上設(shè)置保護(hù)層，以避免該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O在 化學(xué)機(jī)械研磨工藝中薄化。形成一對(duì)控制柵極，其中該對(duì)控制柵極自對(duì)準(zhǔn)于 該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上。沿該第二方向在該對(duì)控制 柵極之間形成源極線。以及沿該第二方向形成一對(duì)選擇柵極，該對(duì)選擇柵極 位于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
本發(fā)明可使得浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)于隔離區(qū)域或者說(shuō)絕緣區(qū)域以及源極線， 從而有助于存儲(chǔ)元件的進(jìn)一步微縮化和集成化。
為使本發(fā)明能更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1A為顯示傳統(tǒng)自對(duì)準(zhǔn)分裂柵極NOR型快閃存儲(chǔ)單元的剖面示意圖，


此圖是沿圖IB中切割線2-2得到的；
圖IB為顯示傳統(tǒng)自對(duì)準(zhǔn)分裂柵極NOR型快閃存儲(chǔ)單元的平面圖2A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底的示意圖，該半導(dǎo)體襯底 上具有沿第一方向相鄰的隔離區(qū)；
圖2B為沿圖2A中切割線X-X得到的剖面示意圖-,
圖2C-圖2D為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成氧化層與多 晶硅層的剖面示意圖2E為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成氧化-氮化-氧化 (ONO)的堆疊結(jié)構(gòu)的剖面示意圖2F為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿第二方向圖案化該多晶硅層與該抗 反射層(ARC)的平面圖2G為沿圖2F中切割線Y-Y得到的剖面示意圖2H為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例堆疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的自對(duì)準(zhǔn)于浮動(dòng)?xùn)艠O(FG) 的控制柵極(CG)的剖面示意圖3A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成氧化層與氮化層的 剖面示意圖3B-圖3C為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例將各向異性蝕刻步驟施加到氧化 層與氮化層的剖面示意圖3D為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在除去光致抗蝕劑層步驟之后的剖面 示意圖3E為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成多晶硅層的剖面示 意圖3F為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成源極線與選擇柵極 的剖面示意圖3G為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在選擇柵極上形成介電間隙壁的剖面示 意圖3H為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層(ILD) 的剖面示意圖31為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，進(jìn)行金屬化步驟以形成該分裂式柵極存 儲(chǔ)單元的位線與接觸栓的剖面示意圖；圖3J為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分裂式柵極存儲(chǔ)單元的平面圖4A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底上的浮動(dòng)?xùn)艠O與控制柵 極堆疊結(jié)構(gòu)的平面圖4B為沿圖4A中切割線Y-Y得到的剖面示意圖4C為沿圖4A中切割線X-X得到的剖面示意圖4D為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的離子摻雜步驟施加到半導(dǎo)體襯底上的 剖面示意圖，本圖是沿圖4A中切割線X-X得到的；
圖4E為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的氧化硅層的剖面 示意圖，本圖是沿圖4A中切割線Y-Y得到的；
圖4F為顯示在半導(dǎo)體襯底上形成的氧化硅層、沿圖4A中切割線X-X 得到的剖面示意圖4G為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的多晶硅層的剖面 示意圖，本圖是沿圖4A中切割線Y-Y得到的；
圖4H為顯示在半導(dǎo)體襯底上形成的多晶硅層的剖面示意圖，本圖是沿 圖4A中切割線X-X得到的；
圖41為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的源極線與選擇柵 極的剖面示意圖，本圖是沿圖4A中切割線Y-Y得到的；
圖4J為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在選擇柵極上形成的介電間隙壁的 剖面示意圖4K為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的層間介電層 的剖面示意圖4L為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，進(jìn)行金屬化步驟形成該分裂式柵 極存儲(chǔ)單元的位線與接觸栓的剖面示意圖4M為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的分裂式柵極存儲(chǔ)單元的平面圖5A-圖5D為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施范例在該半導(dǎo)體襯底上形成的 氧化層與多晶硅層的剖面示意圖；以及
圖6A-圖6G為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施范例在該半導(dǎo)體襯底上形成的 氧化層與多晶硅層的剖面示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
公知部分(圖1A 圖1B)28 快閃存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元；29 擦除柵極；31 浮動(dòng)?xùn)艠O；32 控制柵極； 33 選擇柵極；34、 36 源極與漏極擴(kuò)散區(qū)域；49 襯底；60 淺溝槽隔離區(qū)域；
67 位線。
本發(fā)明部分(圖2A 圖6G)
100 半導(dǎo)體襯底；110 有源區(qū)域；112 源極區(qū)域；112a 重?fù)诫sN—型摻 雜區(qū)域；114a、 114b 輕摻雜漏極區(qū)域；115 掩模層；115' 薄的掩模層；116a、
116b 重?fù)诫s漏極區(qū)域；120 隔離區(qū)域；120b 第一回蝕凹入曲面；120C 第
二回蝕凹入曲面；122 氧化層；124 多晶硅層；125 保護(hù)層；126 第二多晶 硅層；128 化學(xué)機(jī)械研磨法；129 干蝕刻步驟；132-ONO堆疊結(jié)構(gòu)；134 多晶硅層；136 抗反射層；140a與140b 堆疊結(jié)構(gòu)；152 薄氧化硅層；152a、 152b 氧化硅層；154 氮化硅層；155~開(kāi)口； 156 光致抗蝕劑層；164~源極 線；162a、 162b 選擇柵極;166a、 166b 介電間隙壁;170 層間介電層;175 開(kāi)口； 180 金屬層；185 接觸栓；200a、 200b 分裂式柵極存儲(chǔ)單元；Dla 離子注入步驟；Dlb 離子注入步驟；D2 離子注入步驟；E2 各向異性蝕刻 步驟。
具體實(shí)施例方式
以下以各實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明輔以附圖所示的范例，做為本發(fā)明的參考依 據(jù)。在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分使用相同的圖號(hào)。且在附圖 中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，以簡(jiǎn)化或是方便表示。此外，附圖中各 元件的部分將分別描述說(shuō)明，值得注意的是，圖中未示出或描述的元件為所 屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，另外，特定的實(shí)施例僅用于公開(kāi)本 發(fā)明使用的特定方式，而并非用以限定本發(fā)明。
本發(fā)明實(shí)施例涉及分裂式柵極存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其具有浮動(dòng)?xùn)艠O，該浮動(dòng) 柵極沿第一方向(X方向)自對(duì)準(zhǔn)于淺溝槽隔離區(qū)?？刂茤艠O由光刻工藝定 義形成，且自對(duì)準(zhǔn)于浮動(dòng)?xùn)艠O。此外，該浮動(dòng)?xùn)艠O沿第二方向(Y方向)與 源極線自對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，源極線是以源極多晶硅接觸栓的形 式形成的，與源極擴(kuò)散區(qū)域連接。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，源極線為連續(xù)的 源極線，是通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)源極(self-aligned source)工藝步驟、并伴隨SAS-STI蝕刻步驟、接著再注入摻雜物形成的。選擇柵極(SG)由CG/SG間隙壁定 義形成，并自對(duì)準(zhǔn)于浮動(dòng)?xùn)艠O。
圖2A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底的示意圖，該半導(dǎo)體襯底 上具有沿第一方向相鄰的隔離區(qū)。圖2B為沿圖2A中切割線X-X得到的剖 面示意圖。請(qǐng)參閱圖2A，提供半導(dǎo)體襯底100，例如P型半導(dǎo)體襯底，其包 括<100>晶向的單晶硅襯底。接著，在半導(dǎo)體襯底100上形成彼此之間沿第 一方向相互平行的隔離區(qū)域120，并在相鄰的隔離區(qū)域120之間定義出有源 區(qū)域IIO。隔離區(qū)域120例如為氧化硅、淺溝槽隔離區(qū)、二氧化硅或場(chǎng)氧化 區(qū)域(FOX)，隔離區(qū)域120的作用在于使得各有源區(qū)域110彼此電性隔離。 有源區(qū)域110的頂表面低于隔離區(qū)域120的頂表面。
圖2C為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的氧化層與多晶硅 層的剖面示意圖。在圖2C中，氧化層122形成于半導(dǎo)體襯底100上。氧化 層122的形成方法包括快速熱氧化法(RPO)、低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD) 或等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)。接著，利用化學(xué)氣相沉積法在 半導(dǎo)體襯底100上形成多晶硅層124。多晶硅層124可為PH3摻雜的多晶硅 層。接著，應(yīng)用化學(xué)機(jī)械研磨法來(lái)平坦化該多晶硅層124，直到露出隔離區(qū) 域120為止。位于有源區(qū)域110上的氧化層122與多晶硅層124因而自對(duì)準(zhǔn) 于且平行于該隔離區(qū)域120。此外，該多晶硅層124可做為最終元件的浮動(dòng) 柵極，如圖2D所示。
圖2E為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成的氧化-氮化-氧化 的堆疊結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。堆疊結(jié)構(gòu)包括依序沉積形成于半導(dǎo)體襯底100上 的第一氧化硅層、氮化硅層及第二氧化硅層(ONO) 132。上述ONO堆疊結(jié) 構(gòu)132的厚度范圍分別為底層的氧化層的厚度范圍為30-100埃(A)，中 間的氮化層的厚度范圍為50-300埃(A)，而上層的氧化層的厚度范圍為 30-100埃(A)。接著，在半導(dǎo)體襯底100上形成多晶硅層134。多晶硅層 134可在形成的步驟中受到原位(in-situ)摻雜，如在含硅垸的氣氛中摻雜額 外的砷或磷?；蛘?，多晶硅層134可先以本征(intrinsic)多晶硅的型態(tài)形成， 接著再進(jìn)行離子注入步驟，在多晶硅層134中摻雜砷或磷原子。接著，在多 晶硅層134上形成氧化層或抗反射層136。
圖2F為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿第二方向圖案化該多晶硅層與該抗反射層的平面圖。圖2G為沿圖2F中切割線Y-Y得到的剖面示意圖。上述 氧化層或抗反射層136與多晶硅層134可通過(guò)各向異性蝕刻法沿第二方向圖 案化。例如以反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)步驟完成上述的圖案化，其搭配的蝕 刻劑如Cl2或SF6。接著，進(jìn)行蝕刻步驟El沿第二方向蝕刻該ONO堆疊結(jié) 構(gòu)132，因而形成一對(duì)堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b，該對(duì)堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b 沿第二方向延伸，做為分裂式柵極存儲(chǔ)單元的控制柵極。由堆疊結(jié)構(gòu)140a 與140b構(gòu)成的控制柵極自對(duì)準(zhǔn)于浮動(dòng)?xùn)艠O，如圖2H所示。
根據(jù)本發(fā)明的一方案，源極線可用源極多晶硅接觸栓的形式構(gòu)成。該源 極多晶硅接觸栓與源極擴(kuò)散區(qū)域直接連接。
圖3A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成氧化層與氮化層的 剖面示意圖。在圖3A中，在半導(dǎo)體襯底100上順應(yīng)性地形成薄氧化硅層152 與氮化硅層154。接著在該氮化硅層154上涂布光致抗蝕劑層156。經(jīng)歷光刻 步驟后，在光致抗蝕劑層156中形成開(kāi)口 155，并露出堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b 之間的區(qū)域以及部分的堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b。
圖3B為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例將各向異性蝕刻步驟應(yīng)用到氧化層與氮 化層的剖面示意圖。進(jìn)行各向異性蝕刻步驟，例如以反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行 蝕刻步驟，在半導(dǎo)體襯底100上除去部分的氮化硅層154。位于堆疊結(jié)構(gòu)角 部的薄氧化硅層152的表面因而露出。接著，進(jìn)行離子注入步驟Dla，在半 導(dǎo)體襯底100中摻雜離子，以形成源極區(qū)域112。在后續(xù)的步驟中，進(jìn)一步 蝕刻露出的氧化層152，露出源極區(qū)域112的表面以及部分的堆疊結(jié)構(gòu)140a 與140b，如圖3C所示。
圖3D為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在除去光致抗蝕劑層步驟之后的剖面 示意圖。在圖3D中，將圖案化的光致抗蝕劑層156自半導(dǎo)體襯底100剝除。 接著，再將氮化硅層154除去，在半導(dǎo)體襯底100上留下部分的氧化硅層 152a、 152b。
圖3E為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成多晶硅層的剖面示 意圖。接著，在半導(dǎo)體襯底100上順應(yīng)性地形成多晶硅層160?？稍谛纬傻?步驟中將多晶硅層160原位摻雜，如在含硅烷的氣氛中摻雜額外的砷或磷。 或者，可先以本征多晶硅的型態(tài)形成多晶硅層160,接著再進(jìn)行離子注入步 驟，將砷或磷原子摻雜到多晶硅層160中。圖3F為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成源極線與選擇柵極 的剖面示意圖。接著，進(jìn)行各向異性蝕刻步驟，上述各向異性蝕刻步驟例如
是以反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行的蝕刻步驟，在半導(dǎo)體襯底ioo上留下位于堆疊 結(jié)構(gòu)140a與140b之間的多晶硅結(jié)構(gòu)，做為分裂式柵極存儲(chǔ)單元的源極線 164。源極線164為多晶硅源極導(dǎo)電栓，其直接與源極區(qū)域112電性接觸。同 時(shí)還在堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b的外側(cè)側(cè)壁上形成一對(duì)選擇柵極162a與162b。 由此，浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)于源極線164。接著，進(jìn)行離子注入步驟D2，在半導(dǎo) 體襯底100中形成一對(duì)輕摻雜源極/漏極區(qū)域(LDD) 114a與114b。
圖3G為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在選擇柵極上形成介電間隙壁的剖面示 意圖。接著，在半導(dǎo)體襯底100上順應(yīng)性地形成介電層，并進(jìn)行各向異性蝕 刻步驟，在選擇柵極162a與162b上留下介電間隙壁166a與166b。上述各 向異性蝕刻步驟例如是以反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行的蝕刻步驟，需精準(zhǔn)地控制 停止，以使得介電間隙壁166a與166b位于選擇柵極162a與162b上。
接著，進(jìn)行離子注入步驟，在半導(dǎo)體襯底100中形成一對(duì)重?fù)诫s源極/ 漏極區(qū)域(HDD) 116a與116b。離子注入步驟可采用砷或磷原子摻雜，其 摻雜能量范圍約為35至50KeV，其摻雜劑量約介于lxl0"至6xl015 (原子 /cm2)。重?fù)诫sN—型源極/漏極區(qū)域116a與116b不被控制柵極與介電間隙壁 結(jié)構(gòu)覆蓋。
圖3H為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層的剖面 示意圖。接著，在半導(dǎo)體襯底100上沉積層間介電層170，并將層間介電層 170圖案化以形成開(kāi)口 175，例如接觸孔，露出漏極區(qū)域116a與116b。
圖31為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，進(jìn)行金屬化步驟以形成該分裂式柵極存 儲(chǔ)單元的位線與接觸栓的剖面示意圖。在層間介電層170中沉積金屬層180， 并將金屬層180填入開(kāi)口 175中。在經(jīng)歷蝕刻步驟后，形成位線180與自對(duì) 準(zhǔn)的接觸栓185。
有鑒于此，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元200a，包括 沿第一方向形成于半導(dǎo)體襯底100上的多個(gè)絕緣區(qū)域120。在兩個(gè)相鄰的絕 緣區(qū)域120之間，定義出有源區(qū)域110，有源區(qū)域110具有形成于半導(dǎo)體襯 底100中的一對(duì)漏極區(qū)域116a與116b及源極區(qū)域112。 一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O124 設(shè)置于有源區(qū)域110上，且自對(duì)準(zhǔn)于絕緣區(qū)域120，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O124的頂表面與絕緣區(qū)域120的頂表面高度相等。 一對(duì)控制柵極134自對(duì)準(zhǔn)于浮 動(dòng)?xùn)艠O124，且沿第二方向設(shè)置于浮動(dòng)?xùn)艠O124上。源極線164直接與源極 區(qū)域112連接，且沿第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極134之間。且一對(duì)選擇柵 極162a與162b沿第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極134相對(duì)的側(cè)壁上，其中 浮動(dòng)?xùn)艠O124自對(duì)準(zhǔn)于源極線164，其平面圖如圖3J所示。
根據(jù)本發(fā)明另一方案，源極線為在半導(dǎo)體襯底中形成的連續(xù)的源極線， 此源極線是通過(guò)形成蝕刻自對(duì)準(zhǔn)源極(self-aligned source, SAS)區(qū)域與淺溝 槽隔離區(qū)，并接著注入摻雜物形成的。
圖4A為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上的浮動(dòng)?xùn)艠O與控制柵極 堆疊結(jié)構(gòu)的平面圖。圖4B為沿圖4A中切割線Y-Y得到的剖面示意圖。圖 4B所示的工藝步驟基本上與前述實(shí)施例圖2A-圖2H所示的工藝步驟相同， 為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在此省略相同的敘述。接著，在半導(dǎo)體襯底100上涂布光致抗 蝕劑層156。經(jīng)歷光刻步驟后，在光致抗蝕劑層156中形成開(kāi)口 155，并露出 堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b之間的區(qū)域以及部分的堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b。
圖4C為沿圖4A中切割線X-X得到的剖面示意圖。進(jìn)行各向異性蝕刻 步驟E2，例如以濕式蝕刻法、干蝕刻法或反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行的蝕刻步驟， 除去淺溝槽隔離區(qū)120。例如，可通過(guò)稀釋的氫氟酸(DHF)溶液或緩沖氧 化蝕刻(BOE)液除去淺溝槽隔離區(qū)120，露出半導(dǎo)體襯底100的表面。
圖4D為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上進(jìn)行離子摻雜步驟的剖 面示意圖，圖4D是沿圖4A中切割線X-X得到的。在圖4D中，接著進(jìn)行離 子注入步驟Dlb，在半導(dǎo)體襯底100中摻雜離子，以形成連續(xù)性的摻雜區(qū)域 112a，由此使得鄰近各存儲(chǔ)單元中的源極區(qū)域112彼此電性相連。離子注入 步驟Dlb可采用砷或磷原子摻雜，其摻雜能量范圍約為35至50KeV，其摻 雜劑量約介于lxlO"至6xlO's(原子/cn^)，以形成重?fù)诫sN—型摻雜區(qū)域112a。
圖4E為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成氧化硅層的剖面示 意圖，圖4E是沿圖4A中切割線Y-Y得到的。圖4F為顯示在半導(dǎo)體襯底上 形成氧化硅層的剖面示意圖，圖4F是沿圖4A中切割線X-X得到的。接著， 在半導(dǎo)體襯底100上順應(yīng)性地形成氧化層152。氧化層152的形成方法包括 快速熱氧化法、低壓化學(xué)氣相沉積法或等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法。
圖4G為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成多晶硅層的剖面示意圖，圖4G是沿圖4A中切割線Y-Y得到的。圖4H為顯示在半導(dǎo)體襯底上 形成多晶硅層的剖面示意圖，圖4H是沿圖4A中切割線X-X、得到的。請(qǐng)參 閱圖4G，在半導(dǎo)體襯底100上順應(yīng)性地形成多晶硅層160?？稍谛纬傻牟襟E 中將多晶硅層160原位摻雜，如在含硅烷的氣氛中摻雜額外的砷或磷?；蛘撸?可先以本征多晶硅的型態(tài)形成多晶硅層160，接著再進(jìn)行離子注入步驟，將 砷或磷原子摻雜到多晶硅層160中。
圖41為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成源極線與選擇柵極 的剖面示意圖，圖4I是沿圖4A中切割線Y-Y得到的。接著，進(jìn)行各向異性 蝕刻步驟，例如以反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行的蝕刻步驟，在半導(dǎo)體襯底100上 留下位于堆疊結(jié)構(gòu)140a與140b之間的多晶硅結(jié)構(gòu)，做為分裂式柵極存儲(chǔ)單 元的源極線164。源極線164并不直接與源極區(qū)域112接觸。還在堆疊結(jié)構(gòu) 140a與140b的外側(cè)側(cè)壁上同時(shí)形成一對(duì)選擇柵極162a與162b。由此，浮動(dòng) 柵極自對(duì)準(zhǔn)于源極線164。接著進(jìn)行離子注入步驟D2，在半導(dǎo)體襯底100中 形成一對(duì)輕摻雜源極/漏極區(qū)域(LDD) 114a與114b。
圖4J為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在選擇柵極上形成介電間隙壁的剖 面示意圖。接著，在半導(dǎo)體襯底IOO上順應(yīng)性地形成介電層，并進(jìn)行各向異 性蝕刻步驟，在選擇柵極162a與162b上留下介電間隙壁166a與166b。上 述各向異性蝕刻步驟例如為利用反應(yīng)性離子蝕刻法進(jìn)行的蝕刻步驟，需精準(zhǔn) 地控制停止，以使得介電間隙壁166a與166b位于選擇柵極162a與162b上。
接著，進(jìn)行離子注入步驟，在半導(dǎo)體襯底100中形成一對(duì)重?fù)诫s源極/ 漏極區(qū)域116a與116b。離子注入步驟可采用砷或磷原子摻雜，其摻雜能量 范圍約為35至50KeV，其摻雜劑量約介于lxlO"至6xl015 (原子/cm2)。重
摻雜M型源極/漏極區(qū)域116a與116b不被控制柵極與介電間隙壁結(jié)構(gòu)所覆
蘭
圖4K為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在半導(dǎo)體襯底上形成層間介電層的 剖面示意圖。接著，在半導(dǎo)體襯底100上沉積層間介電層170，并將層間介 電層170圖案化以形成開(kāi)口 175，例如接觸孔，露出漏極區(qū)域116a與116b。
圖4L為顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行金屬化步驟以形成該分裂式柵極存 儲(chǔ)單元的位線與接觸栓的剖面示意圖。在層間介電層170中沉積金屬層180， 并將所沉積的金屬層180填入開(kāi)口 175中。在經(jīng)歷蝕刻步驟后，形成位線180與自對(duì)準(zhǔn)的接觸栓185。
有鑒于此，本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元200b，包括 沿第一方向形成于半導(dǎo)體襯底IOO上的多個(gè)絕緣區(qū)域120。在兩個(gè)相鄰的絕 緣區(qū)域120之間，定義出有源區(qū)域110，有源區(qū)域110具有形成于半導(dǎo)體襯 底100中的一對(duì)漏極區(qū)域116a與116b及源極區(qū)域112。 一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O124 設(shè)置于有源區(qū)域110上，且自對(duì)準(zhǔn)于絕緣區(qū)域120，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O124 的頂表面與絕緣區(qū)域120的頂表面高度相等。 一對(duì)控制柵極134自對(duì)準(zhǔn)于浮 動(dòng)?xùn)艠O124，且沿第二方向設(shè)置于浮動(dòng)?xùn)艠O124上。源極線164不直接與源 極區(qū)域112接觸，且沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極134之間。源極區(qū)域 112通過(guò)連續(xù)的慘雜區(qū)域112a沿第二方向相互電性連接。并且一對(duì)選擇柵極 162a與162b沿第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極134相對(duì)的側(cè)壁上，其中浮 動(dòng)?xùn)艠O124自對(duì)準(zhǔn)于源極線164，其平面圖如圖4M所示。
圖5A-圖5D為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施范例在該半導(dǎo)體襯底上形成氧 化層與多晶硅層的剖面示意圖。為了能避免在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中造成浮動(dòng) 柵極薄化，可利用設(shè)置于浮動(dòng)?xùn)艠O上的保護(hù)層。請(qǐng)參閱圖5A，在半導(dǎo)體襯底 100上形成氧化層122。氧化層122的形成方法包括快速熱氧化法、低壓化學(xué) 氣相沉積法或等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法。接著，利用化學(xué)氣相沉積法在 半導(dǎo)體襯底100上形成多晶硅層124。第一多晶硅層124可為PEb摻雜的多 晶硅層。在該第一多晶硅層124上順應(yīng)性地形成保護(hù)層125。保護(hù)層125的 材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的組合。在保護(hù)層125上以 化學(xué)氣相沉積法形成第二多晶硅層126，例如PH3摻雜的多晶硅層。
請(qǐng)參閱圖5B，接著應(yīng)用化學(xué)機(jī)械研磨法128來(lái)平坦化該半導(dǎo)體襯底100， 除去部分第二多晶硅層126，直到露出隔離區(qū)域120上的保護(hù)層125為止。 接著，再利用蝕刻法，將隔離區(qū)域120上露出的保護(hù)層125除去，由此顯露 出底層的第一多晶硅層124。
請(qǐng)參閱圖5C，進(jìn)行干蝕刻步驟129，除去位于隔離區(qū)域120上的露出的 第一多晶硅層124，并除去有源區(qū)域IIO上露出的第二多晶硅層126。在干蝕 刻步驟129之后，因露出隔離區(qū)域120且位于有源區(qū)IIO上方的第一多晶硅 層124受到保護(hù)層125的保護(hù)，所以其厚度可維持不變。此外，位于有源區(qū) 域110上的氧化層122與多晶硅層124因此而自對(duì)準(zhǔn)于且平行于該隔離區(qū)域120。該多晶硅層124可做為最終元件的浮動(dòng)?xùn)艠O，如圖5D所示。
本實(shí)施例的分裂式柵極存儲(chǔ)單元的制造方法步驟仍包括其他工藝步驟， 基本與先前所述對(duì)應(yīng)的圖2E-圖3J所示實(shí)施例步驟相同，為本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所理解，為求簡(jiǎn)明，在此省略相關(guān)細(xì)節(jié)的公開(kāi)。
圖6A-圖6G為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施范例在該半導(dǎo)體襯底上形成氧 化層與多晶硅層的剖面示意圖。為了能避免在蝕刻工藝中造成有源區(qū)邊角的 損傷，于是在氧化層與多晶硅層沉積步驟前，進(jìn)行多重回蝕(multi-pullback) 步驟。請(qǐng)參閱圖6A，在半導(dǎo)體襯底100上形成彼此之間沿第一方向相互平行 的隔離區(qū)域120。并在相鄰的隔離區(qū)域120之間，用掩模層115定義出有源 區(qū)域110。掩模層115的材質(zhì)包括氮化硅或氮氧化硅。隔離區(qū)域120例如為 氧化硅、淺溝槽隔離區(qū)、二氧化硅或場(chǎng)氧化區(qū)域，隔離區(qū)域120的作用在于 使得各有源區(qū)域IIO彼此電性隔離。掩模層115的頂表面與隔離區(qū)域120的 頂表面高度相等。
請(qǐng)參閱圖6B，將該掩模層115回蝕，使其變成較薄的掩模層115'，并且 露出隔離區(qū)域120的頂端邊角。接著，進(jìn)行回蝕步驟，在隔離區(qū)域120的頂 端邊角形成第一回蝕凹入曲面120b，如圖6C所示。
請(qǐng)參閱圖6D，將該薄化的掩模層115'完全除去，并進(jìn)一步露出隔離區(qū)域 120的頂端邊角。接著，再度進(jìn)行回蝕步驟，在隔離區(qū)域120的頂端邊角形 成第二回蝕凹入曲面120c。
為了能避免在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中造成浮動(dòng)?xùn)艠O薄化，可利用設(shè)置于浮 動(dòng)?xùn)艠O上的保護(hù)層。請(qǐng)參閱圖6E，在半導(dǎo)體襯底100上形成氧化層122。氧 化層122的形成方法包括快速熱氧化法、低壓化學(xué)氣相沉積法或等離子體輔 助化學(xué)氣相沉積法。接著，利用化學(xué)氣相沉積法在半導(dǎo)體襯底100上形成多 晶硅層124。第一多晶硅層124可為PH3摻雜的多晶硅層。在該第一多晶硅 層124上順應(yīng)性地形成保護(hù)層125。保護(hù)層125的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅或上述材料的組合。以化學(xué)氣相沉積法在保護(hù)層125上形成第二多 晶硅層126，例如PH3掾雜的多晶硅層。
請(qǐng)參閱圖6F，接著應(yīng)用化學(xué)機(jī)械研磨法128來(lái)平坦化該半導(dǎo)體襯底100， 除去部分第二多晶硅層126，直到露出隔離區(qū)域120上的保護(hù)層125為止。 接著，再利用蝕刻法，將隔離區(qū)域120上露出的保護(hù)層125除去，由此顯露出底層的第一多晶硅層124。
請(qǐng)參閱圖6G，進(jìn)行干蝕刻步驟129，除去位于隔離區(qū)域120上露出的第 一多晶硅層124，并除去有源區(qū)110上露出的第二多晶硅層126。在干蝕刻歩 驟129之后，因露出隔離區(qū)域120且位于有源區(qū)110上方的第一多晶硅層124 受到保護(hù)層125的保護(hù)，所以其厚度可維持不變。由于先前在隔離區(qū)域120 進(jìn)行了多重回蝕步驟，使得保護(hù)層125部分覆蓋隔離區(qū)域120。并且，有源 區(qū)的頂角可受到該重疊區(qū)的保護(hù)。此外，位于有源區(qū)域110上的氧化層122 與多晶硅層124因此而自對(duì)準(zhǔn)于且平行于該隔離區(qū)域120。該多晶硅層124 可做為最終元件的浮動(dòng)?xùn)艠O。
本實(shí)施例的分裂式柵極存儲(chǔ)單元的制造方法步驟仍包括其他工藝步驟， 基本與先前所述對(duì)應(yīng)的圖2E-圖3J所示實(shí)施例步驟相同，為本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所理解，為求簡(jiǎn)明，在此省略相關(guān)細(xì)節(jié)的公開(kāi)。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然而所公開(kāi)內(nèi)容并非用以限定本發(fā)明 的范圍，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)，應(yīng)可進(jìn)行一定的更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一方向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的絕緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域；一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O的頂表面與所述絕緣區(qū)域的頂表面高度相等；一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源極線，沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間；以及一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
2. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該有源區(qū)域的頂表面 低于所述絕緣區(qū)域的頂表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該源極線沿該第二方 向自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O。
4. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該源極線具有多晶硅 栓，該多晶硅栓與該源極區(qū)域直接連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中所述源極區(qū)域通過(guò)連 續(xù)的摻雜區(qū)域相互電性連接，且其中該源極線不與該源極區(qū)域直接接觸。
6. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該對(duì)選擇柵極自對(duì)準(zhǔn) 于該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O。
7. 如權(quán)利要求1所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，還包括多個(gè)介電間隙壁， 設(shè)置于該對(duì)選擇柵極的側(cè)壁上。
8. —種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)絕緣區(qū)域，沿第一方向形成于半導(dǎo)體襯底上，其中在兩個(gè)相鄰的絕 緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與一源極區(qū)域；一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O，設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中 在該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O上設(shè)置保護(hù)層，以避免該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中薄化；一對(duì)控制柵極，自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上；源極線，沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間；以及 一對(duì)選擇柵極，沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。
9. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該保護(hù)層部分覆蓋所述絕緣區(qū)域。
10. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中所述絕緣區(qū)域的兩端各自包括兩個(gè)凹入曲面。
11. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該源極線沿該第二 方向自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O。
12. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該源極線具有多晶 硅栓，該多晶硅栓與該源極區(qū)域直接連接。
13. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中所述源極區(qū)域通過(guò) 連續(xù)的摻雜區(qū)域相互電性連接，且其中該源極線不與該源極區(qū)域直接接觸。
14. 如權(quán)利要求8所述的分裂式柵極存儲(chǔ)單元，其中該對(duì)選擇柵極自對(duì) 準(zhǔn)于該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O。
全文摘要
本發(fā)明提供一種分裂式柵極存儲(chǔ)單元，包括沿第一方向形成于半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)絕緣區(qū)域，在兩個(gè)相鄰的絕緣區(qū)域之間定義出有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有形成于該半導(dǎo)體襯底中的一對(duì)漏極與源極區(qū)域。一對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O設(shè)置于該有源區(qū)域上，且自對(duì)準(zhǔn)于所述絕緣區(qū)域，其中該對(duì)浮動(dòng)?xùn)艠O的頂表面與所述絕緣區(qū)域的頂表面高度相等。一對(duì)控制柵極自對(duì)準(zhǔn)于該浮動(dòng)?xùn)艠O，且沿第二方向設(shè)置于該浮動(dòng)?xùn)艠O上。源極線沿該第二方向設(shè)置于該對(duì)控制柵極之間。一對(duì)選擇柵極沿該第二方向設(shè)置于與該對(duì)控制柵極相對(duì)的外側(cè)側(cè)壁上。本發(fā)明可使得浮動(dòng)?xùn)艠O自對(duì)準(zhǔn)于隔離區(qū)域或者說(shuō)絕緣區(qū)域以及源極線，從而有助于存儲(chǔ)元件的進(jìn)一步微縮化和集成化。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101425516SQ20071016719
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者劉世昌, 喻中一, 宋弘政, 朱文定, 羅際興, 蔡嘉雄, 謝章仁, 高雅真, 黃成銘 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司