專利名稱：隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)性記憶體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔離結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別是涉及一種應(yīng)用于非揮 發(fā)性記憶體的隔離結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
硅的區(qū)域氧化法(L0C0S)是傳統(tǒng)的隔離技術(shù)。首先一非常薄的氧化硅層 12生長在晶圓10上，即所謂的村墊氧化物。接著沉積一層作為氧化阻障層 的氮化硅14。圖案轉(zhuǎn)移是藉由光刻術(shù)進(jìn)行。光刻后，圖案是蝕刻進(jìn)入氮化 物14。結(jié)果是如圖1中的(a)所示的氮化物掩模，其定義氧化工藝的有源區(qū) 域。下一步驟為該LOCOS工藝的主要部分，熱氧化物12a的生長(見圖1中 的(b))。氧化工藝完成后，最后步驟是移除該氮化物層14(見圖1中的(c))。此 技術(shù)的主要缺點(diǎn)是所謂的鳥嘴效應(yīng)及由于此侵蝕而失去的表面積。
淺溝槽隔離(STI)是另一隔離技術(shù)。該STI工藝是以如L0C0S工藝相同 方式開始。與L0C0S相較的第一差異為淺溝槽18蝕刻進(jìn)入硅J4反10,如圖2 中的(a)所示。光刻膠16的圖案被轉(zhuǎn)移至氮化硅層14、氧化硅層l2及部分的 硅基4反10。而且，在氧化物襯墊12底清洗蝕刻之后(見圖2中的(b))，溝槽中 的熱氧化物20是在爐管中生長即所謂的內(nèi)襯氧化物(見圖2中的(c))。但 是與L0C0S不像的是，熱氧化工藝是在薄氧化層20形成之后停止，且溝槽 18的剩下部分是填充一沉積氧化物30，其是藉由化學(xué)氣相沉積進(jìn)行(見圖2 中的(d))。接著，超出(沉積)氧化物的部分是藉由化學(xué)機(jī)械平坦化工藝移除 (見圖2中的(e))。最后，該氮化物掩模14亦被移除(見圖2中的(f))。然 而，使用STI節(jié)省空間的代價(jià)是較多的不同工藝步驟數(shù)目。
因此，存在著一隔離技術(shù)的需求，其能解決上述問題而不用復(fù)雜的工 藝及增加成本。
由此可見，上述現(xiàn)有的隔離結(jié)構(gòu)及其制造方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法 與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決 上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一 直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而 一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方 法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng) 設(shè)一種新的隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離結(jié)構(gòu)之非揮發(fā)性記憶體及其制造方法，實(shí)屬 當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的隔離結(jié)構(gòu)及其制造方法存在的缺陷，而 提供一種新的隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)性記憶體及其制造方法，所 要解決的技術(shù)問題是使其能藉由簡單地改變氣流以使得停止層與介電層的 折射系數(shù)不同，從而降低工藝步驟的數(shù)目，非常適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是釆用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)
本發(fā)明提出的一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其包含提供具有一凹陷的一基 底；形成一停止層于該凹陷中及該基底上；形成一介電材料于該停止層上以 使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；利用 一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上 的該介電材料直到一部分的該停止層棵露以形成一介電層于該凹陷中；以 及移除該棵露部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該凹陷 中的該介電層構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的方法，其中形成該停止層及該介電材料是依序在同一沉積器中 進(jìn)行。
前述的方法，其中該形成該停止層及該介電材料是在一高密度等離子 體化學(xué)氣相沉積器中進(jìn)行。
前述的方法，其中該停止層的沉積是在Si岀與02的氣流量比例介于 1.04至2之間進(jìn)行。
前述的方法，其中該停止層是高密度等離子體氧化硅。 前述的方法，其中該介電層的折射系數(shù)是小于該停止層的折射系數(shù)。 前述的方法，其中該介電層的折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52之間。 前述的方法，其中該停止層的折射系數(shù)是大于1. 52且小于2。 9、根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其中該停止層的折射系數(shù)是大于 1.524且小于2，優(yōu)選為大于1.54且小于2。
前述的方法，其中該隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離，而該基底是一基板。 前述的方法，其中該隔離結(jié)構(gòu)是用來隔離相鄰的記憶胞，且該提供具有 凹陷的基底的步驟更包含提供一基板；形成一柵介電層于該基板上；形 成一電荷捕捉層于該柵介電層上；形成一柵極層于該電荷捕捉層上；圖案 化該柵介電層、該電荷捕捉層及該柵極層以形成多個(gè)分開的堆疊單元于該 基板上以使得該凹陷形成于任兩個(gè)堆疊單元之間。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還釆用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的一種非揮發(fā)記憶體的形成方法，其包含提供一基板；提供多個(gè) 分開的堆疊單元于該基板上以使得任兩個(gè)堆疊單元之間均形成一凹陷；形 成一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域于該基板每一堆疊單元的兩側(cè)；形成一停止層 于每一該凹陷中及該堆疊單元上；形成一介電材料于該停止層上以使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；利用 一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上的該介 電材料直到一部分的該停止層棵露以形成一介電層于每一該凹陷中；以及 移除該棵露部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該些凹陷 的中的該介電層構(gòu)成一 隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的方法，其中形成該停止層及該介電材料是依序在同 一沉積器中 進(jìn)行。
前述的方法，其中該形成該停止層及該介電材料是在一高密度等離子 體化學(xué)氣相沉積器中進(jìn)行。
前述的方法，其中該停止層的沉積是在Si&與O,的氣流量比例介于 1. 04至2之間進(jìn)行。
前述的方法，其中該停止層是高密度等離子體氧化硅。 前述的方法，其中該介電層的折射系數(shù)是小于該停止層的折射系數(shù)。 前述的方法，其中該介電層的折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52之間。 前述的方法，其中該停止層的折射系數(shù)是大于1. 52且小于2,優(yōu)選為 大于1.524且小于2。
前述的方法，其中該停止層的折射系數(shù)是大于1."且小于2。 前述的方法，其中該形成一凹陷的步驟更包含形成一柵介電層于該 基板上；形成一電荷捕捉層于該柵介電層上；形成一柵極層于該電荷捕捉 層上；圖案化該柵介電層、該電荷捕捉層及該柵極層以形成多個(gè)分開的堆 疊單元于該基板上以使得該凹陷形成于任兩個(gè)堆疊單元之間。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外再采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依 據(jù)本發(fā)明提出的一種非揮發(fā)記憶體，其包含 一基板；多個(gè)記憶胞，每一 記憶胞包含 一堆疊單元于該基板上，該堆疊單元包含一柵介電層、 一電 荷捕捉層及一柵極層；及一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域于該基板每一堆疊單元 的兩側(cè)；以及一隔離結(jié)構(gòu)，形成于該基板上且介于兩個(gè)所迷的堆疊單元之 間，該隔離結(jié)構(gòu)包含 一第一沉積氧化層，延伸于該基板上介于兩個(gè)所述 的堆疊單元之間且在該些堆疊單元的側(cè)表面； 一第二沉積氧化層形成于該 第一沉積氧化層上，其中該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是小于該第一沉積 氧化層的折射系數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的非揮發(fā)記憶體，其中該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是介于l.4 至1. 52之間。
前述的非揮發(fā)記憶體，其中該第一沉積氧化層的折射系數(shù)是大于1.52 且小于2，優(yōu)選為大于1.524且小于2。
前述的非揮發(fā)記憶體，其中該第一沉積氧化層的折射系數(shù)是大于1.54且小于2。
前述的非揮發(fā)記憶體，其中該第一沉積氧化層的厚度是大于100埃。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依 據(jù)本發(fā)明提出的一種隔離結(jié)構(gòu)，形成于一基底的一凹陷中，其包含 一第 一沉積氧化層，形成于該基底上并向該凹陷的側(cè)表面及該凹陷的一底表面 延伸； 一第二沉積氧化層，形成于該第一沉積氧化層之上且填充其余的該 凹陷，其中該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是小于該第一沉積氧化層的折射 系數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的隔離結(jié)構(gòu)，其中該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52 之間。
前述的隔離結(jié)構(gòu)，其中該第一沉積氧化層的折射系數(shù)是大于1. 52且小 于2，優(yōu)選為大于1.524且小于2。
前述的隔離結(jié)構(gòu)，其中該第一沉積氧化層的折射系數(shù)是大于1. 54且小于2。
前述的隔離結(jié)構(gòu)，其中該第一沉積氧化層的厚度是大于100埃。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案 可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法。該方法包 含(a)提供具有一凹陷的一基底；(b)形成一停止層于該凹陷中及該基底 上；(c)形成一介電材料于該停止層上，使得其余的該凹陷中填滿該介電材 料；(d)利用 一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上的該介電材料直到一部分的該停 止層棵露以形成一介電層于該凹陷中；及(e)移除該(棵露)部分的該停止
構(gòu)。、 —、、 、 、 …
另夕卜，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種非揮發(fā)性記憶體的形成方 法。該方法包含(a)提供一基板；(b)提供多個(gè)分開的堆疊單元于該基板 上以使得一凹陷可以形成于任兩個(gè)堆疊單元之間；(c)形成一源極區(qū)域及一 漏極區(qū)域于該基板每一堆疊單元的兩側(cè)；(d)形成一停止層于每一該凹陷中 及該堆疊單元上；(e)形成一介電材料于該停止層上以使得其余的該凹陷中 填滿該介電材料；(f)利用一化學(xué)枳4成研磨移除該基底上的該介電材料直到 一部分的該停止層棵露以形成一介電層于每一該凹陷中；以及(g)移除該 (棵露)部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該些凹陷中的 該介電層構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)。
再者，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明再提供了一種非揮發(fā)性記憶體。該非揮 發(fā)性記憶體包含 一基板、多個(gè)記憶胞及一隔離結(jié)構(gòu)。每一記憶胞包含
8一堆疊單元、 一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域。 一堆疊單元于該基板上，該堆疊 單元包含一柵介電層、 一電荷捕捉層及一柵極層。該源極區(qū)域及該漏極區(qū)
域是埋置于該基板每一堆疊單元的兩側(cè)。該隔離結(jié)構(gòu)包含 一第一沉積氧 化層與一第二沉積氧化層。該第一沉積氧化層延伸于該基板上介于兩個(gè)堆 疊單元之間且在該些堆疊單元的側(cè)表面。該第二沉積氧化層形成于該第一 沉積氧化層之上。該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是小于該第一沉積氧化層 的折射系數(shù)。
此外，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另還提供了一種隔離結(jié)構(gòu)。該形成于 一凹陷的的基底的隔離結(jié)構(gòu)，包含 一第一沉積氧化層與一第二沉積氧化 層。該第一沉積氧化層形成于該基底上并向側(cè)表面及該凹陷的一底表面延 伸。該第二沉積氧化層形成于該第一沉積氧化層之上。其余的該凹陷是填 充第二沉積氧化層。該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是小于該第一沉積氧化 層的折射系數(shù)。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)性記憶 體及其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果相較于傳統(tǒng)硅的區(qū)域氧化 法(L0C0S)，依照本較佳實(shí)施例形成該隔離結(jié)構(gòu)的方法避免了鳥嘴(bird， s beak)形變效應(yīng)。藉由其零氧化場侵蝕，本實(shí)施例的方法更適于增強(qiáng)密度的 需求，因其使得形成較小的隔離區(qū)域。其使得用于次0.5微米科技的較佳 隔離技術(shù)。相較于傳統(tǒng)淺溝槽隔離(STI)工藝，本實(shí)施例的該停止層與該介 電層以同位(in-situ)方式來沉積。亦即，該二層的形成可由相同的才幾臺(tái)來 執(zhí)行，并且在沉積過程中藉由簡單地改變氣流可使其折射系數(shù)為相異。再 者，本實(shí)施例的方法可有較少的相異工藝步驟與降低成本。
綜上所述，本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠 為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附 圖，詳細(xì)說明如下。


圖la至圖lc是顯示傳統(tǒng)硅的區(qū)域氧化法(LOCOS)工藝的橫剖面圖。 圖2a至圖2f是顯示傳統(tǒng)淺溝槽隔離(STI)工藝的橫剖面圖。溝槽溝槽 部分沉部分
圖3A至圖3E是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的隔離結(jié)構(gòu)的形成方法 的橫剖面示意圖。
圖4例示硅曱烷對(duì)氧氣的氣流比率與材料的折射系數(shù)之間的關(guān)系示意圖。
圖5例示CMP移除量與材料的折射系數(shù)之間的關(guān)系示意圖。
(應(yīng)該放到說明書中)。
圖6A-圖6H是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一非揮性記憶體的形成方 法的橫剖面示意圖。
10:晶圓12:氧化硅層
12a熱氧化物14:氮化物
16:光阻18:溝槽
20:熱氧化物30:沉積氧化層
110基底120凹陷
130停止層130a: 停止層的一部分130b: 停止層的另一部分140介電層
140，:介電材料200非揮發(fā)性記憶體
206源極208漏極
210基板212柵介電層
214電荷捕捉層216阻擋層
218柵電極層220堆疊單元
222凹陷
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離 結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)性記憶體及其制造方法的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步 驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
本發(fā)明是關(guān)于一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，該方法包含(a)提供具有一 凹陷的一基底；(b)形成一停止層于該凹陷中及該基底上；(c)形成一介電 材料于該停止層上以使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；(d)利用一化學(xué) 機(jī)械研磨(CMP)移除該基底上的該介電材料直到一部分的該停止層棵露以 形成一介電層于該凹陷中；及(e)移除該(棵露)部分的該停止層，其中該停 止層的其余部分及填充于該凹陷中的該介電層構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的隔離結(jié)構(gòu)能廣泛地應(yīng)用至不同的半導(dǎo)體產(chǎn)品，且其非限制于 下列的實(shí)施例。當(dāng)該隔離結(jié)構(gòu)被應(yīng)用至不同的半導(dǎo)體產(chǎn)品，本發(fā)明的該基 底將會(huì)有所不同。例如，假如該隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離(STI),其將會(huì)被埋 置于基板中。假如該隔離結(jié)構(gòu)被埋置擴(kuò)散氧化物(BD氧化物)隔離，其將會(huì) 位于兩個(gè)記憶胞之間。
第一實(shí)施例請(qǐng)參閱圖3A至圖3E所示，是顯示才艮據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的隔離結(jié) 構(gòu)的形成方法的橫剖面示意圖。第一實(shí)施例的隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離。首 先，提供具有一凹陷120的一基底110。該基底110為一基板，及該基板被 蝕刻以形成一溝槽，如圖3A所示。
之后，形成一停止層130于該凹陷120中及該基底IIO上，如圖3B所 示。詳言之，停止層130覆蓋該基底110的上表面，且沿著凹陷120的內(nèi) 表面延伸。停止層130是由高密度等離子體(即電漿，以下均稱為等離子體) 氧化物作成，且該停止層130的折射系數(shù)在248納米量測較佳大于1. 52。當(dāng) 停止層130是以一諸如諾發(fā)(Novellus)工具的高密度等離子體化學(xué)氣相沉 積(CVD)器進(jìn)行，該沉積器的條件可以設(shè)定如該停止層130的折射系數(shù)大 于1. 52。該源功率范圍自2000至4000瓦。偏壓功率范圍自1000至4000 瓦。硅曱烷(SiH4)的氣流范圍自100至150sccm，以及氧氣(02)的氣流范圍 自80至200 sccm。請(qǐng)參閱圖4所示，例示本發(fā)明SiH4/02比率與折射系數(shù) 之間的關(guān)系。當(dāng)停止層130被沉積而使停止層130的折射系數(shù)大于1.52 時(shí)，硅曱烷與氧氣的氣流比率較佳大于1.04。其亦顯示當(dāng)硅曱烷(SiH》與 氧氣(0》的氣流比率高于1. 04時(shí)，折射系數(shù)突升。停止層130的較高折射 系數(shù)可藉由調(diào)整CVD配方的硅曱烷與氧氣的比率達(dá)成。更佳，硅曱烷與氧 氣的比率介于1. 04與2之間，當(dāng)停止層130被沉積而使得停止層130的折 射系數(shù)大于1.52及小于2。
接著， 一介電材料140'形成于該停止層130上以使得其余的該凹陷中 填滿該介電材料140'，如圖3C所示。介電材料140'也堆在基底110的 上表面上以形成其上的尖頂。該停止層130及該介電材料140'為沉積氧化 物，較佳為高等離子體密度氧化物。更佳，該停止層130及該介電材料140' 的沉積是藉由相同沉積器依序進(jìn)行，諸如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積 (CVD)器。雖然以相同沉積器沉積，但是藉由調(diào)整沉積配方，該介電材料140， 的折射系數(shù)與該停止層130不同。圖4例示材料的折射系數(shù)和硅甲烷與氧 氣的氣流比率之間的關(guān)系。X軸代表硅曱烷與氧氣于沉積操作期間的氣流比 率，Y軸代表沉積層在248納米量測的折射系數(shù)。請(qǐng)參閱圖4所示，當(dāng)介電 材料140'沉積時(shí)，硅曱烷與氧氣的氣流比率小于1. 03，及介電材料140' (以及圖3D中的介電層140)的折射系數(shù)停留在約1. 52。 一旦硅曱烷與氧氣 的氣流比率高于1.04,則沉積層的折射比率隨著硅曱烷與氧氣的氣流比率 增加而升高于1.52，在進(jìn)行CMP程序期間，為了區(qū)分介電材料140'與停 止層130，介電材料140，(以及圖3D中的介電層140)的折射系數(shù)是較佳小 于停止層130的折射系數(shù)。介電材料140'的折射系數(shù)較佳小于1. 52。
再來，基底110上的介電材料140'是藉由化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)移除。 該CMP工藝是一種研磨技術(shù)，期通常包含化學(xué)劑(亦即漿料)及機(jī)械劑(亦即研磨墊)的組合使用，以自半導(dǎo)體裝置的表面上移除材料。漿料氧化頂層的
材料，及研磨墊機(jī)械自半導(dǎo)體裝置的表面上移除氧化物。CMP工藝中的一臨 界點(diǎn)是如何決定研磨工藝完成與否。假如過量材料被移除(亦即過度研 磨)，半導(dǎo)體裝置將無法使用。假如材料量移除不足(亦即未達(dá)研磨)，半導(dǎo) 體裝置必須重新載入至CMP裝置作進(jìn)一步的處理。
CMP工藝的終點(diǎn)可藉由該停止層130及該介電材料140，的區(qū)分移除率 決定。用于CMP工藝的漿料是二氧化鈰(CeOJ基漿料。具有不同折射系數(shù)的 沉積氧化層130與140，在CMP移除率或量是不同的。較低折射系數(shù)的介電 材料140'比較高折射系數(shù)的停止層130被蝕刻得快。開始時(shí)，研磨器^皮施 加至半導(dǎo)體裝置頂表面，及介電材料140'向下移除。 一旦研磨器抵達(dá)停止 層130的部分130a，移除率下降且顯示CMP工藝的終點(diǎn)。 一旦移除率相關(guān) 的改變被偵測，CMP工藝應(yīng)該停止。如此，當(dāng)停止層130的部分130a暴露 出來時(shí)，CMP工藝停止。如圖3D所示， 一平坦的介電層140形成在凹陷120中。
該停止層130及該介電材料140'之間的折射系數(shù)更不同，它們之間的 CMP移除率也更不同。因此，可容易偵測到CMP工藝的終點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖5所 示，簡要顯示CMP移除量與材料的折射系數(shù)之間的關(guān)系。X軸代表沉積層在 248納米量測的折射系數(shù)，Y軸代表當(dāng)沉積層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)的CMP移 除量。用于CMP工藝的漿料是二氧化鈰(CeOJ基漿料。沉積層的折射系數(shù)愈 高，每分鐘CMP移除的量愈少。亦即，較高折射系數(shù)的沉積層是難以磨除。一 材料對(duì)另一材料的材料移除率的比率被定義為CMP工藝的選擇率。表1為 顯示折射系數(shù)、CMP移除率及選擇率之間的關(guān)系的圖表。折射系數(shù)與每分鐘 CMP移除量之間的關(guān)系已被簡要顯示于表1中，但數(shù)值資料重復(fù)顯示以計(jì)算
率所;尋的商—。—例如一，折射系數(shù)R 為1. ;16的沉積i^ ^ CMP移除量于預(yù)i 期間為3300埃，而折射系數(shù)RI為1. 524的沉積層B的CMP移除量于相同 預(yù)定期間為2954埃，兩層之間的選擇率為3300除以2954所得的1.12。資 料也顯示不同折射系數(shù)兩層之間的選擇率。為了最大化介電材料140'與停 止層130之間的選擇率，介電材料140'較佳具有小于1. 52的折射系數(shù)。停 止層130較佳具有大于1. 52的折射系數(shù)，諸如具有上述實(shí)驗(yàn)資料的自1. 524 至1.628。停止層130的折射系數(shù)可上達(dá)至可接受者為約2. 0。因此，停止 層130對(duì)介電材料140，的CMP選擇率范圍自1. I2至3. 23。如此可使得易 以精確抓取CMP工藝的終點(diǎn)?；谝陨螩MP工藝選擇率的討論，停止層130 的厚度較佳大于100埃。
表l折射系數(shù)(51248mm)CMP移除量(埃)選擇率
1. 51633003300/3300=1
1. 52429543300/2954=1. 12
1. 53726013300/2601=1. 27
1. 5722143300/2214=1. 49
1. 62810223300/1022=3. 23
最后，停止層130的棵露部分130a藉由諸如氫氟酸(HF)的酸性溶液移 除。填入凹陷(圖3A的120)中的4亭止層130的另一部分130b與介電材料 140構(gòu)成如圖3E所示的隔離結(jié)構(gòu)100。第一實(shí)施例的隔離結(jié)構(gòu)100是一淺 溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)，及可廣泛使用于諸如DRAM、記憶體的不同的半導(dǎo)體裝 置中。
第二實(shí)施例
請(qǐng)參閱圖6A至圖6H所示，是顯示才艮據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一非揮性 記憶體的形成方法的橫剖面示意圖。該非揮性記憶體的形成方法包含以下 步驟。首先，如圖6A所示，提供一基板210。接著，如圖6B所示，形成一 柵介電層212于該基板210上，形成一電荷捕捉層214于該柵介電層212 上。較佳形成一阻擋層216于電荷捕捉層214上。柵介電層212、電荷捕捉 層214及阻擋層216較佳為一底氧化物層、 一氮化物層及一頂氧化物層所 組成的ONO層。接著，如圖6C所示，形成一柵電極層218于電荷捕捉層214 上。較佳形成該柵電極層218于阻擋層216上，且由多晶硅制成。再來，如 圖6D所示，圖案化該柵介電層212、電荷捕捉層214、阻擋層216及柵電 極層218。形成至少包含層212、 214、 216及218的多個(gè)分開的堆疊單元 220于該基板210上，以及一凹陷222位于任兩個(gè)堆疊單元220之間。該凹 陷222是由基板210及兩個(gè)個(gè)別的堆疊單元220的兩個(gè)側(cè)表面所包圍。
接著， 一源極區(qū)域206及一漏極區(qū)域208形成于該基板210每一堆疊 單元220的兩側(cè)，如圖6D所示。該基板210最好經(jīng)過二道植入工藝，因 此，二顯影區(qū)域，如源極區(qū)域206及漏極區(qū)域208,會(huì)形成于每一堆疊單元 2 2 0的兩側(cè)以及埋入該基板210中。
之后， 一停止層130形成于每一該凹陷中及該堆疊單元220上，如圖 6E所示。該停止層130覆蓋如圖6D的半成品頂表面。詳言之，該停止層 130覆蓋埋入該基板210的源極區(qū)域206及漏極區(qū)域208的頂表面，以及同 樣延伸出該堆疊單元"o的頂表面以及側(cè)表面。形成該停止層130的具體
實(shí)施方法如第一實(shí)施例所示，除了與其連接的元件之外。同樣地，停止層 130是由高密度等離子體氧化物作成，且該停止層130的折射系數(shù)在2化納 米量測較佳大于1. 52。當(dāng)停止層130是以一諸如Novellus工具的高密度等
13離子體化學(xué)氣相沉積(CVD)器進(jìn)行，停止層130被沉積而使停止層130的折 射系數(shù)大于1. 52時(shí)，硅曱烷與氧氣的氣流比率較佳大于1. 04。
再來， 一介電材料140，形成于該停止層130上以使得其余的該凹陷 "2中填滿該介電材料140 ，，如圖6F所示。介電材料140'也堆在該凹 陷222的上表面上以形成其上的尖頂。形成該介電材料140'的具體實(shí)施方 法如第一實(shí)施例所示。該停止層130及該介電材料140，為沉積氧化物，較 佳為高等離子體密度氧化物。更佳，該停止層130及該介電材料140'的沉 積是藉由相同沉積器依序進(jìn)行，諸如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(CVD) 器。然而，介電材料140，的折射系數(shù)(以及圖6H中的介電層140)較佳小 于停止層130所調(diào)整硅曱烷與氧氣的氣流比率的折射系數(shù)。介電材料140， 的折射系數(shù)較佳小于1.52。
再來，該基底210以及該堆疊單元220上的該介電材料140，利用一化 學(xué)機(jī)械研磨移除，直到一部分130a的該停止層130棵露以形成一介電層140 于每一該凹陷222中，如圖6F圖所示。
最后，該(棵露)部分130a的該停止層130以酸性溶液移除，如氫氟酸 (HF)。該停止層130的其余部分130b及填充于該些凹陷的一(圖6D圖中的 222)中的該介電層140構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)100a，如圖6H所示。如第二實(shí)施例 所示該隔離結(jié)構(gòu)100a是一種埋置式擴(kuò)散區(qū)氧化層(BD oxide)，位于隔離臨 靠二堆疊單元220或記憶胞250間。
請(qǐng)參閱圖6H所示，是依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一非揮發(fā)記憶體 (隨-volatile memory),其包含一基板210、多個(gè)記憶胞250及隔離結(jié)構(gòu) 100a。每一記憶胞250包括一堆疊單元220、 一源極區(qū)域206及一漏極區(qū)域 208。該堆疊單元220形成于該基板210之上，且至少包含一^t介電層(圖 6D的212)、 一電荷捕捉層(圖6D圖的214)及一柵極層(圖6D的218)堆 疊于該基板210之上。該源極區(qū)域206與一漏極區(qū)域208埋置于該基板210 并且分別置于該些堆疊單元220的兩側(cè)。該隔離結(jié)構(gòu)100a形成于該基拓J10 上，且介于兩個(gè)堆疊單元250之間。該隔離結(jié)構(gòu)100a包含一第一沉積氧化 層(即停止層130)與一第二沉積氧化層(即介電層140)。該第一沉積氧化層 (即停止層130)延伸于該基板210上并介于兩個(gè)堆疊單元220之間，且亦 在該些堆疊單元22G的側(cè)表面沉積。該第二沉積氧化層(即介電層140)形 成于該第一沉積氧化層(即停止層130)之上。該第二沉積氧化層(即介電層 140)的折射系數(shù)是小于該第一沉積氧化層(即停止層130)的折射系數(shù)。
該第二沉積氧化層(即介電層140)的折射系數(shù)是較佳地小于1.52。該 第一沉積氧化層(即停止層130)的折射系數(shù)是大于1. 52，較佳地來說，大于 1. 524。該第一沉積氧化層(即停止層130)的折射系數(shù)更較佳地大于1. 54。該 第一沉積氧化層(即停止層130)的厚度是大于100埃。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí) 施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以 上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方 案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種隔離結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于其包含提供具有一凹陷的一基底；形成一停止層于該凹陷中及該基底上；形成一介電材料于該停止層上以使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；利用一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上的該介電材料直到一部分的該停止層裸露以形成一介電層于該凹陷中；以及移除該裸露部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該凹陷中的該介電層構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中形成該停止層及該介 電材料是依序在同 一 沉積器中進(jìn)行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于其中該形成該停止層 及該介電材料是在一 高密度等離子體化學(xué)氣相沉積器中進(jìn)行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其中該停止層的沉積是在 Si&與02的氣流量比例介于1. 04至2之間進(jìn)行。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該停止層是高密度等 離子體氧化硅。
6、 沖艮據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于其中該介電層的折射系數(shù) 是小于該停止層的折射系數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于其中該介電層的折射 系數(shù)是介于1.4至1.52之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于其中該停止層的折射 系數(shù)是大于1.52且小于2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于其中該停止層的折射 系數(shù)是大于1. 524且小于2，優(yōu)選為大于1. 54且小于2。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該隔離結(jié)構(gòu)是淺溝 槽隔離，而該基底是一基4反。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該隔離結(jié)構(gòu)是用來 隔離相鄰的記憶胞，且該提供具有凹陷的基底的步驟更包含提供一基板；形成一柵介電層于該基板上；形成一電荷捕捉層于該柵介電層上；形成一柵極層于該電荷捕捉層上；圖案化該柵介電層、該電荷捕捉層及該柵極層以形成多個(gè)分開的堆疊單元于該基板上以使得該凹陷形成于任兩個(gè)堆疊單元之間。
12、 一種非揮發(fā)記憶體的形成方法，其特征在于其包含 提供一基板；提供多個(gè)分開的堆疊單元于該基板上以使得任兩個(gè)堆疊單元之間均形 成一凹陷；形成一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域于該基板每一堆疊單元的兩側(cè)； 形成一停止層于每一該凹陷中及該堆疊單元上；形成一介電材料于該停止層上以使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；利用一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上的該介電材料直到一部分的該停止層棵露以形成一介電層于每一該凹陷中；以及移除該棵露部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該些 凹陷的中的該介電層構(gòu)成一 隔離結(jié)構(gòu)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中形成該停止層及該 介電材料是依序在同 一沉積器中進(jìn)行。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于其中該形成該停 止層及該介電材料是在 一 高密度等離子體化學(xué)氣相沉積器中進(jìn)行。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中該停止層的沉積是 在Si岀與02的氣流量比例介于1. 04至2之間進(jìn)行。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中該停止層是高密度 等離子體氧化硅。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中該介電層的折射系 數(shù)是小于該停止層的折射系數(shù)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12或17所述的方法，其特征在于其中該介電層的 折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52之間。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12或17所述的方法，其特征在于其中該停止層的 折射系數(shù)是大于1. 52且小于2,優(yōu)選為大于1. 524且小于2。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12或17所述的方法，其特征在于其中該停止層的 折射系數(shù)是大于1. 54且小于2。
21、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于其中該形成一凹陷的步 驟更包含形成一柵介電層于該基板上； 形成一電荷捕捉層于該柵介電層上； 形成一4冊(cè)極層于該電荷捕捉層上；圖案化該柵介電層、該電荷捕捉層及該柵極層以形成多個(gè)分開的堆疊 單元于該基板上以使得該凹陷形成于任兩個(gè)堆疊單元之間。
22、 一種非揮發(fā)記憶體，其特征在于其包含 一基板；多個(gè)記憶胞，每一記憶胞包含一堆疊單元于該基板上，該堆疊單元包含一柵介電層、 一電荷捕 捉層及一柵極層；及一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域于該基板每一堆疊單元的兩側(cè)；以及 一隔離結(jié)構(gòu)，形成于該基板上且介于兩個(gè)所述的堆疊單元之間，該隔 離結(jié)構(gòu)包含一第一沉積氧化層，延伸于該基板上介于兩個(gè)所述的堆疊單元之 間且在該些堆疊單元的側(cè)表面；一第二沉積氧化層形成于該第 一沉積氧化層上，其中該第二沉積 氧化層的折射系數(shù)是小于該第 一沉積氧化層的折射系數(shù)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的非揮發(fā)記憶體，其特征在于其中該第二沉 積氧化層的折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52之間。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的非揮發(fā)記憶體，其特征在于其中該第一沉 積氧化層的折射系數(shù)是大于1. 52且小于2，優(yōu)選為大于1. 524且小于2。
25、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的非揮發(fā)記憶體，其特征在于其中該第一沉 積氧化層的折射系數(shù)是大于1. 54且小于2。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的非揮發(fā)記憶體，其特征在于其中該第一沉 積氧化層的厚度是大于100埃。
27、 一種隔離結(jié)構(gòu)，形成于一基底的一凹陷中，其特征在于其包含 一第一沉積氧化層，形成于該基底上并向該凹陷的側(cè)表面及該凹陷的一底表面延伸；—第二沉積氧化層，形成于該第一沉積氧化層之上且填充其余的該凹 陷，其中該第二沉積氧化層的折射系數(shù)是小于該第一沉積氧化層的折射系數(shù)。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的隔離結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該第二沉積氧 化層的折射系數(shù)是介于1. 4至1. 52之間。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的隔離結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該第一沉積氧 化層的折射系數(shù)是大于1. 52且小于2，優(yōu)選為大于1. 524且小于2。
30、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的隔離結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該第一沉積氧 化層的折射系數(shù)是大于1. 54且小于2。
31、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的隔離結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該第一沉積氧 化層的厚度是大于100埃。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種隔離結(jié)構(gòu)、具有隔離結(jié)構(gòu)的非揮發(fā)性記憶體及其制造方法。該形成一隔離結(jié)構(gòu)的方法，包含a)提供具有一凹陷的一基底；b)形成一停止層于該凹陷中及該基底上；c)形成一介電材料于該停止層上，使得其余的該凹陷中填滿該介電材料；d)利用一化學(xué)機(jī)械研磨移除該基底上的該介電材料直到一部分的該停止層裸露以形成一介電層于該凹陷中；及e)移除該部分的該停止層，其中該停止層的其余部分及填充于該凹陷中的該介電層構(gòu)成該隔離結(jié)構(gòu)。本發(fā)明藉由簡單地改變氣流以使得停止層與介電層的折射系數(shù)不同，從而降低制程工藝步驟的數(shù)目。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101494190SQ200910005270
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者葉金瓚, 楊大弘, 蘇金達(dá), 鄭明達(dá), 陳光釗, 統(tǒng) 駱 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司