專利名稱：閃存中浮置柵極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種閃存的制作方法，特別是關(guān)于一種閃存中浮置柵極的制作方法。
非揮發(fā)性內(nèi)存已應(yīng)用在各種電子組件的使用上，如儲存結(jié)構(gòu)資料、程序資料及其它可以重復(fù)存取的資料。而在可程序非揮發(fā)內(nèi)存上，最近更是強調(diào)可電除且可編程只讀存儲器(EEPROMs)，其為個人計算機中與電子設(shè)備所廣泛采用的內(nèi)存組件。傳統(tǒng)的可電除且可編程只讀存儲器系以浮置閘(floating gate)晶體管結(jié)構(gòu)來完成，其具有可寫入、可抹除和可保存數(shù)據(jù)的優(yōu)點，但也有存取速度較慢的缺點。然而，近來發(fā)展的閃存結(jié)構(gòu)的可電除且可編程只讀存儲器，已具有較快的存取速度。
一般閃存的快閃記憶單元具有兩個柵極結(jié)構(gòu)，一為浮置柵極，另一為控制柵極。浮置柵極用來儲存電荷，控制柵極則用來控制資料存取，其中控制柵極則通常與字符線相接，而浮置柵極位于控制柵極下方，其通常處于浮置狀態(tài)，并沒有與任何線路相接，而由控制柵極形成的位置可以大致分為堆棧式與分離式柵極兩種。
公知分離式柵極閃存的信道包括兩個部分，一為控制柵極信道，一為浮置柵極信道，通過兩者控制此記憶單元的開關(guān)狀態(tài)。分離式柵極閃存中的控制柵極僅部分覆蓋于浮置柵極上，由于控制柵極與浮置柵極之間存在一耦合系數(shù)(coupling ratio，αCF)，為了增加控制柵極與浮置柵極之間的耦合系數(shù)，同時避免對準(zhǔn)確度的誤差導(dǎo)致未受浮置柵極涵蓋的主動區(qū)在控制柵極形成之后，形成源極、漏極之間的導(dǎo)通，因此通常浮置柵極的兩側(cè)會覆蓋住部分的隔離區(qū)域，以增加之間的耦合系數(shù)，并確保主動區(qū)域被浮置柵極完全覆蓋住。


圖1至圖7是公知閃存中浮置柵極的制作流程圖。首先請先參照圖1，提供一基底100，在此基底100上的主動區(qū)域中形成一層閘氧化層104，再于閘氧化層104上形成一層已經(jīng)過摻雜的多晶硅層106以作為浮置柵極的材料，在形成多晶硅層106之后，接著形成一層第一氮化硅層108覆蓋于多晶硅層106上，若要得到寬度為3000的浮置柵極，則第一氮化硅層108的厚度需略大于3000，最后再以一圖案化的光阻110覆蓋于第一氮化硅層108上，以定義出浮置柵極的位置。
接著請參照圖2，此基底100具有淺溝道隔離結(jié)構(gòu)102，用以定義出主動區(qū)域。而在定義出浮置柵極的位置之后，將未受光阻110覆蓋的第一氮化硅層108移除至暴露多晶硅層106為止，接著將暴露出的多晶硅層106氧化，以形成浮置閘氧化層112，由于兩側(cè)靠近第一氮化硅層108的多晶硅層106的氧化作用，會被第一氮化硅層108抑制，因此所形成的浮置閘氧化層112在邊緣會呈現(xiàn)鳥嘴的形狀。
接著請參照圖3，接著沉積氮化硅層覆蓋于第一氮化硅層108與浮置閘氧化層112上，再進行此氮化硅層的回蝕刻至暴露出氮化硅層108為止，以第一氮化硅層108的側(cè)壁與浮置閘氧化層112之間形成第一間隙壁114，由于回蝕刻的關(guān)系，第一間隙壁114僅覆蓋住部分浮置閘氧化層112，兩側(cè)被第一間隙壁114所覆蓋的部分即為浮置柵極的寬度，之后再以第一間隙壁114為罩幕，將未受第一間隙壁114覆蓋的浮置閘氧化層112移除至暴露出多晶硅層106為止，而將浮置閘氧化層112分為兩個部分。
接著請參照圖4及圖5，在將浮置閘氧化層112分為兩個部分之后，將第一氮化硅層108與第一間隙壁114移除至暴露出其下的多晶硅層106與浮置閘氧化層112為止，接著形成一層第二氮化硅層116覆蓋于多晶硅層106與浮置閘氧化層112上，再以一層圖案化的光阻層覆蓋于第二氮化硅層116上，并將未受光阻覆蓋的第二氮化硅層116移除，所形成的第二氮化硅層116的形狀與位置如圖4所示，最后再將光阻剝除。
接著請參照圖5，沉積氮化硅層覆蓋于第二氮化硅層116與浮置閘氧化層112上，再進行此氮化硅層的回蝕刻至暴露出第二氮化硅層116與浮置閘氧化層112為止，以第二氮化硅層116的側(cè)壁與浮置閘氧化層112的側(cè)壁上形成第二間隙壁118a與108b，其中第二間隙壁118a形成于第二氮化硅層116的側(cè)壁上，而第二間隙壁108b形成于浮置閘氧化層112內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上，如圖5中所示。
上述形成第二氮化硅層116的厚度與位置，將會直接影響到所形成的第二間隙壁118a是否能夠涵蓋住部分的淺溝道隔離區(qū)域。而第二間隙壁118a的功能在于能使形成的浮置柵極側(cè)邊跨在淺溝道隔離結(jié)構(gòu)102上，以有效避免后續(xù)形成的源極、漏極之間的導(dǎo)通。其中，源極、漏極在后續(xù)制程將會形成于淺溝道隔離結(jié)構(gòu)102之間的主動區(qū)域中，并通過浮置柵極、控制柵極下的信道進行運作。此外，兩浮置柵極之間也會因第二間隙壁118a而間隔小的圖案尺寸(feature size)，以達到更高的積集度。
最后請參照圖6與圖7，在形成第二間隙壁118之后，再以第二間隙壁118為罩幕，將未受第二間隙壁118a與108b覆蓋的浮置閘氧化層112移除，接著將同為氮化硅材質(zhì)的第二氮化硅層116與第二間隙壁118a、118b移除，最后再以浮置閘氧化層112為罩幕，將未受浮置閘氧化層112覆蓋區(qū)域的多晶硅層106移除至暴露出閘氧化層104為止，即完成閃存中浮置柵極的制作。
上述形成于第二氮化硅層116側(cè)壁上的第二間隙壁118a可以保護其下的浮置閘氧化層112不被移除，使得所形成的浮置柵極的側(cè)邊會跨在淺溝道隔離102上。而浮置閘氧化層112的側(cè)邊跨在淺溝道隔離上，不但可以增加浮置柵極與控制柵極之間接觸面積進而增加二者之間的耦合系數(shù)，此外還可以避免對準(zhǔn)確度(Align Accuracy)的誤差，導(dǎo)致未受浮置柵極涵蓋的主動區(qū)在控制柵極形成之后，形成源極、漏極之間的導(dǎo)通。
公知中形成的浮置閘氧化層的側(cè)邊會跨在淺溝道隔離上，雖然可以有效避免源極、漏極之間的導(dǎo)通，但由于形成此種形狀的浮置柵極與側(cè)壁之間隙壁的制程過于繁雜，導(dǎo)致制作不易、成本增加。
公知中若要得到寬度為3000的浮置柵極，則第一氮化硅層的厚度需略大于3000，由于第一間隙壁形成于第一氮化硅層的側(cè)壁上，故第一間隙壁的厚度也會大于3000，如此厚的第一間隙壁不但在沉積時會造成微粒污染(particle contamination)，而且在剝除時也會有剝除時間過長的缺點。
本發(fā)明提出一種利用緩沖層、第一間隙壁與第二間隙壁的浮置柵極制造方法，以解決上述公知中第一間隙壁過厚的缺點。
本發(fā)明提出一種方法，簡述如下提供一基底，在基底上形成閘氧化層、多晶硅層與氮化硅層，接著定義出柵極的位置，將柵極上方的氮化硅層移除，之后將暴露出的多晶硅層氧化以形成浮置閘氧化層，接著形成緩沖層覆蓋于氮化硅層與浮置閘氧化層上，再形成第一間隙壁于緩沖層的側(cè)壁，之后再形成第二間隙壁，并以第二間隙壁為罩幕將未受第二間隙壁覆蓋的浮置閘氧化層移除，接著再將多晶硅層與浮置閘氧化層上方的緩沖層、第一間隙壁與第二間隙壁剝除，最后將未受浮置閘氧化層覆蓋的多晶硅層移除，即完成閃存中浮置柵極的制作。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖作詳細(xì)說明
接著參照圖9，其中基底200具有隔離區(qū)域202例如為淺溝道隔離結(jié)構(gòu)，用以定義出主動區(qū)域。在定義出浮置柵極的位置之后，將未受光阻210覆蓋的第一氮化硅層208移除至暴露多晶硅層206為止，接著將暴露出的多晶硅層206氧化，以形成浮置閘氧化層212，由于兩側(cè)靠近第一氮化硅層208的多晶硅層206的氧化作用，會被第一氮化硅層208抑制，因此所形成的浮置閘氧化層212在邊緣處會呈現(xiàn)鳥嘴的形狀。
接著請參照圖10，接著形成一緩沖層214覆蓋于第一氮化硅層208與浮置閘氧化層212上，此緩沖層214的材質(zhì)例如為多晶硅，接著再形成第一間隙壁216于緩沖層214的側(cè)壁上，此第一間隙壁216形成的方法例如為以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式形成氮化硅層覆蓋于緩沖層214上，接著再進行此氮化硅層的回蝕刻步驟，將形成的氮化硅層移除至暴露出緩沖層214為止，以形成第一間隙壁216。
上述圖10中的緩沖層214材質(zhì)也可以為氮化硅，而第一氮化硅層208的材質(zhì)也可以為多晶硅，基本上緩沖層214與第一氮化硅層208不為同樣材質(zhì)。
接著請參照圖11，在形成第一間隙壁214之后，接著將緩沖層214移除至暴露出第一氮化硅層208與浮置閘氧化層212為止，而在浮置閘氧化層212兩側(cè)的上方與第一間隙壁216的下方仍存在部分的緩沖層214。
接著請參照圖12，接著以一經(jīng)圖案化的光阻218覆蓋于基底200主動區(qū)域的上方的第一間隙壁、緩沖層214與第一氮化硅層208上，此光阻218覆蓋的面積小于主動區(qū)域，且與淺溝道隔離之間有一極小的距離。之后再將未受光阻218覆蓋區(qū)域(隔離區(qū)域與極小部分的主動區(qū)域)上方的第一間隙壁216、緩沖層214與第一氮化硅層208移除。
接著請參照圖13，接著將光阻218移除，之后再形成第二間隙壁220于第一間隙壁216、緩沖層214與第一氮化硅層208的側(cè)壁上，第二間隙壁220形成的方法例如為以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式形成氮化硅層覆蓋于第一間隙壁216、緩沖層214與第一氮化硅層208上，接著再進行此氮化硅層的回蝕刻步驟，將形成的氮化硅層移除至暴露出浮置閘氧化層212與第一氮化硅層208為止，以形成第二間隙壁220，在形成第二間隙壁220以后，以第二間隙壁220為罩幕，將未受第二間隙壁220覆蓋的浮置閘氧化層212移除至暴露出多晶硅層206為止。
上述第二間隙壁220形成的目的，與公知中第一間隙壁114、第二間隙壁118a的功用相同，不過第二間隙壁220可以同時達到公知中第一間隙壁114與第二間隙壁118a的作用，其中公知第二間隙壁118a的功能在于能使形成的浮置柵極側(cè)邊跨在淺溝道隔離上，可以有效避免源極、漏極之間的導(dǎo)通，同時兩浮置柵極之間也會因公知第二間隙壁118a而具有小于圖案尺寸之間隔，以達到更高的積極度，而本發(fā)明中的第二間隙壁220也此功效。
最后請參照圖14，接著依序?qū)⒏≈瞄l氧化層212與多晶硅層206上方的第二間隙壁220、第一氮化硅層208、緩沖層214剝除，最后再將未受浮置閘氧化層216覆蓋的多晶硅層206移除至暴露出閘氧化層204為止，即完成閃存中浮置柵極的制作。
本發(fā)明的特征為利用緩沖層的觀念將公知中定義浮置柵極寬度之間隙壁厚度降低，以降低公知中間隙壁在沉積時會造成微粒污染與間隙壁剝除時間過長的缺點。
本發(fā)明中第二間隙壁220形成的目的，與公知中第一間隙壁114、第二間隙壁118a的功用相同，能夠使兩浮置柵極之間具有小于圖案尺寸之間隔，以提高積極度。不過本發(fā)明中的第二間隙壁220可以同時達到與公知中第一間隙壁114與第二間隙壁118a相同的作用，降低了制程的復(fù)雜程度。
本發(fā)明利用緩沖層、第一間隙壁與第二間隙壁，可以有效解決公知第一間隙壁過厚的缺點，同時也有效的改善了制程的復(fù)雜程度。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求書范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其至少包括提供一基底，基底上具有一主動區(qū)域與一隔離區(qū)域；形成一穿隧氧化層、一多晶硅層及一氮化硅層于基底上；定義一開口位置，將開口位置上的氮化硅層移除，并將暴露的多晶硅層氧化，以形成一浮置閘氧化層；于基底上形成一緩沖層；于緩沖層的側(cè)壁形成第一間隙壁，并將未受第一間隙壁的緩沖層移除；將主動區(qū)域上方以外的第一間隙壁、緩沖層與氮化硅層移除；形成第二間隙壁于第一間隙壁、緩沖層與氮化硅層的側(cè)壁；將未受第二間隙壁覆蓋的浮置柵極氧化層移除；將第二間隙壁與緩沖層移除；以及將未受浮置柵極氧化層覆蓋的多晶硅層移除，以形成一浮置柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中緩沖層的材質(zhì)包括多晶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中緩沖層的材質(zhì)包括氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中第一間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中第二間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其中緩沖層的厚度低于3000。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其中第一間隙壁的厚度低于3000。
8.一種閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其至少包括提供一基底；形成一穿隧氧化層、一多晶硅層及一氮化硅層于基底上；定義一浮置柵極的位置；將浮置柵極位置上的氮化硅層移除至暴露出多晶硅層，并將暴露的多晶硅層氧化，以形成一浮置閘氧化層；于基底上形成一緩沖層；于緩沖層的側(cè)壁形成第一間隙壁，并將未受第一間隙壁的緩沖層移除；將基底上的主動區(qū)域上方以外的第一間隙壁、緩沖層與氮化硅層移除；形成第二間隙壁于第一間隙壁、緩沖層與氮化硅層的側(cè)壁，以定義出浮置柵極所涵蓋的范圍；將未受第二間隙壁覆蓋的浮置柵極氧化層移除；以及將第二間隙壁、緩沖層移除與未受浮置柵極氧化層覆蓋的多晶硅層移除，以形成一浮置柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中緩沖層的材質(zhì)包括多晶硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中緩沖層的材質(zhì)包括氮化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中第一間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中第二間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存柵極的制作方法，其特征在于其中緩沖層的厚度低于3000。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存中浮置柵極的制作方法，其特征在于其中第一間隙壁的厚度低于3000。
全文摘要
一種閃存中浮置柵極的制作方法,提供一基底,在基底上形成閘氧化層、多晶硅層與氮化硅層,接著定義出柵極的位置,并將柵極上方的氮化硅層移除,之后將暴露出的多晶硅層氧化以形成浮置閘氧化層,接著形成緩沖層覆蓋于氮化硅層與浮置閘氧化層上,再形成第一間隙壁于緩沖層的側(cè)壁,之后再形成第二間隙壁,并以第二間隙壁為罩幕將未受第二間隙壁覆蓋的浮置閘氧化層移除,接著再將多晶硅層與浮置閘氧化層上方的緩沖層、第一間隙壁與第二間隙壁剝除,最后將未受浮置閘氧化層覆蓋的多晶硅層移除,即完成浮置柵極的制作。
文檔編號H01L21/28GK1378242SQ01109538
公開日2002年11月6日 申請日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者黃水欽 申請人:華邦電子股份有限公司