專利名稱：快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的制造方法，特別涉及一種快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法。
請(qǐng)參考

圖1A，首先對(duì)P型硅基底100實(shí)施熱氧化過(guò)程，如區(qū)域氧化法(LOCOS)來(lái)形成場(chǎng)絕緣區(qū)105，并借該場(chǎng)絕緣區(qū)來(lái)隔離出主動(dòng)區(qū)(ActiveArea)107。
請(qǐng)參考圖1B，本圖是根據(jù)圖1A中A-A’剖面線所繪制的剖面圖，于主動(dòng)區(qū)107內(nèi)的基底100表面，形成氧化硅作為第一絕緣層110。其次，于第一絕緣層110上，以化學(xué)氣相沉積法(CVD)沉積一層復(fù)晶硅層，并摻入適量的雜質(zhì)以形成第一導(dǎo)電層115。接著，在第一導(dǎo)電層115表面沉積一層氮化硅層形成第一遮蔽層(masking layer)120，以做為硬式罩幕(hard mask)。
請(qǐng)參考圖1C，移除部分的第一遮蔽層120以定義第一開口125，露出第一導(dǎo)電層115表面，剩余的第一遮蔽層120以殘留第一遮蔽層120’。
請(qǐng)參考圖1D，接著進(jìn)行氧化過(guò)程，使外露的第一導(dǎo)電層115表面形成浮置柵極氧化層130。
請(qǐng)參考圖1E，以等向性蝕刻步驟去除第一遮蔽層120之后，以浮置柵極氧化層130為硬式罩幕，實(shí)施非等向性蝕刻步驟，依序去除部分的第一導(dǎo)電層115與第一絕緣層110，留下浮置柵極氧化層130下方的第一導(dǎo)電層115與第一絕緣層110，露出基底100表面。殘留的第一導(dǎo)電層115即為浮置柵極136，殘留的第一絕緣層110以第一柵極絕緣層112表示。其中，復(fù)晶硅尖端(polytin)138是于形成前述的浮置柵極136時(shí)所形成，此復(fù)晶硅尖端138是做為快閃存儲(chǔ)器消除存儲(chǔ)時(shí)，浮置柵極136尖端放電之用。接著，實(shí)施氧化法或化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的氮化硅)氧化硅或氮氧化硅做為第二絕緣層132覆蓋基底100與浮置柵極氧化層130表面，并覆蓋浮置柵極136與第一柵極絕緣層112的側(cè)壁。此第二絕緣層132的厚度約為1000-5000埃。
請(qǐng)參考圖1F，形成第二導(dǎo)電層135，例如是經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅層，覆蓋第二絕緣層132表面。
請(qǐng)參考圖1G，實(shí)施微影與蝕刻過(guò)程，移除部分的第二導(dǎo)電層135與第二絕緣層132以形成第二開口142及第三開口144，殘留的第二導(dǎo)電層135即為控制柵極170，殘留的第二絕緣層132則以第二柵極絕緣層155表示。
請(qǐng)參考圖1H，植入磷或砷等N型雜質(zhì)離子進(jìn)入半導(dǎo)體基底100，于第二開口142內(nèi)的半導(dǎo)體基底100表層形成源極區(qū)180。接著，沉積一層氧化層(未顯示)覆蓋控制柵極170的表面與側(cè)壁、第二柵極絕緣層155的側(cè)壁、浮置柵極氧化層130的表面、浮置柵極136與第一柵極絕緣層112的側(cè)壁。接著實(shí)施一蝕刻過(guò)程去除部分的前述氧化層，于第二開口142與第三開口144的側(cè)壁形成絕緣側(cè)壁層150。其次，植入磷或砷等N型雜質(zhì)離子進(jìn)入半導(dǎo)體基底100，于第三開口144內(nèi)的半導(dǎo)體基底100表層形成漏極區(qū)190，至此即完成現(xiàn)有的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造。
現(xiàn)有技術(shù)制造浮置柵極的方法，是先于經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅導(dǎo)電層形成浮置柵極氧化層，再利用非等向性蝕刻技術(shù)去除未被浮置柵極氧化層遮蓋的經(jīng)摻雜復(fù)晶硅導(dǎo)電層，如此位于浮置柵極氧化層下方的經(jīng)摻雜復(fù)晶硅導(dǎo)電層即形成浮置柵極，當(dāng)存儲(chǔ)器的積集度急速增加，所有元件的尺寸都必須縮小，而以現(xiàn)有技術(shù)制作浮置柵極的方法，因其浮置柵極絕緣層是采用氧化法所形成，精密度已不符合高積集度的要求。
本發(fā)明在于提出一種快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其制造方法包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，于半導(dǎo)體基底表面形成第一絕緣層，接著于第一絕緣層表面形成第一導(dǎo)電層，再于第一導(dǎo)電層表面形成墊層，然后去除部分的墊層以形成第一開口，暴露出第一導(dǎo)電層表面。其次，形成第二導(dǎo)電層于墊層表面與第一開口的側(cè)壁及底部，然后去除覆蓋于墊層表面與第一開口底部的第二導(dǎo)電層，殘留于第一開口側(cè)壁的第二導(dǎo)電層形成導(dǎo)電側(cè)壁層，此導(dǎo)電側(cè)壁層的頂部尖銳的部分即為尖端(tip)。接著，實(shí)施微影與蝕刻步驟，依序去除部分的墊層、第一導(dǎo)電層、第一絕緣層與基底，形成第二開口。再以第二絕緣層填滿第一開口與第二開口，分別形成第一柵極絕緣層與淺溝槽隔離區(qū)(Shallow Trench Isolation)。去除殘留的墊層，暴露出第一導(dǎo)電層表面，以第一柵極絕緣層與導(dǎo)電側(cè)壁層為硬式罩幕(hard mask)，依序去除未被第一柵極絕緣層與導(dǎo)電側(cè)壁層所遮蔽的第一導(dǎo)電層與殘留第一絕緣層，保留位于第一柵極絕緣層與導(dǎo)電側(cè)壁層下方的部分，剩余的殘留第一導(dǎo)電層與尖端合并成為浮置柵極，剩余的殘留第一絕緣層即為第二柵極絕緣層。為方便說(shuō)明，第一柵極絕緣層、導(dǎo)電側(cè)壁層、浮置柵極與第二柵極絕緣層以柵極區(qū)表示。接著，形成第三絕緣層覆蓋基底表面與柵極區(qū)的表面及側(cè)壁，再形成第三導(dǎo)電層覆蓋第三絕緣層以后，去除柵極區(qū)的上方及其側(cè)邊的部分第三導(dǎo)電層與第三絕緣層，形成第三開口，同時(shí)于柵極區(qū)的另一側(cè)形成第四開口，殘余的第三導(dǎo)電層即形成控制柵，殘余的第三絕緣層則形成穿隧氧化層。然后于第三開口底部的基底表層形成源極區(qū)。接著，形成第四絕緣層覆蓋控制柵表面，并均勻地覆蓋第三開口與第四開口的側(cè)壁與底部。其次，去除部分的第四絕緣層，于第三開口與第四開口的側(cè)壁形成絕緣側(cè)壁層，并于第四開口底部的基底表層形成漏極區(qū)，至此即完成快閃存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制造。
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，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
請(qǐng)參考圖2B，實(shí)施微影與蝕刻過(guò)程，移除部分的墊層220以形成第一開口225，暴露出第一導(dǎo)電層215表面，殘余的墊層220以殘留墊層220’表示。
請(qǐng)參考圖2C，形成厚度為50-200埃的第二導(dǎo)電層230于殘留墊層220’表面與第一開口225的側(cè)壁及底部，此第二導(dǎo)電層230可以是由化學(xué)氣相沉積法(CVD)沉積的復(fù)晶硅層所構(gòu)成，為使第二導(dǎo)電層230具有導(dǎo)電性，可使用例如是擴(kuò)散或離子植入法植入砷離子或磷離子，或者利用同步摻雜的方式以形成經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅層。
請(qǐng)參考圖2D，實(shí)施一蝕刻步驟以去除覆蓋于殘留墊層220’表面與第一開口225底部的第二導(dǎo)電層230，殘留于第一開口225側(cè)壁的第二導(dǎo)電層230形成導(dǎo)電側(cè)壁層232，此導(dǎo)電側(cè)壁層232的頂部尖銳的部分即為尖端(tip)。前述的蝕刻步驟可以是非等向性的蝕刻步驟。
請(qǐng)參考圖2E，本圖為本發(fā)明實(shí)施圖2B形成第一開口225后的快閃存儲(chǔ)器上視圖，其顯示第一開口225與后續(xù)過(guò)程中將形成的淺溝槽隔離區(qū)(ShallowTrench Isolation，STI)226與主動(dòng)區(qū)205的相關(guān)位置。前述的圖2A至圖2D是根據(jù)本圖中B-B’剖面線所繪制的剖面圖。其次，于半導(dǎo)體基底200表面形成淺溝槽隔離區(qū)226以定義主動(dòng)區(qū)205，圖2F至圖2H將詳細(xì)說(shuō)明其形成的步驟。
請(qǐng)參考圖2F，實(shí)施微影與蝕刻過(guò)程，依序去除部分的墊層220、第一導(dǎo)電層215、第一絕緣層210與基底200，形成第二開口240。此蝕刻步驟可以是非等向性的蝕刻步驟。殘留的第一導(dǎo)電層215與第一絕緣層210分別以殘留第一導(dǎo)電層215’與殘留第一絕緣層210’表示。
請(qǐng)參考圖2G，于殘留墊層220’表面形成第二絕緣層(未顯示)并填滿第二開口240。此第二絕緣層可以是由化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的氧化硅所組成，其厚度約為3000-5000埃。然后去除殘留墊層220’表面的第二絕緣層，僅保留第二開口240內(nèi)的部分形成淺溝槽隔離區(qū)(Shallow TrenchIsolation，STI)226。
請(qǐng)參考圖2H，本圖為實(shí)施圖2G的過(guò)程步驟以后的快閃存儲(chǔ)器的布局圖，其顯示淺溝槽隔離區(qū)226、第一開口225與位于淺溝槽隔離區(qū)226間的主動(dòng)區(qū)205的相關(guān)位置。
請(qǐng)參考圖2I，本圖是根據(jù)圖2H中B-B’剖面線所繪制的剖面圖。與圖2G的同一步驟，殘留墊層220’表面所形成的第二絕緣層(未顯示)同時(shí)填滿第一開口225。然后去除殘留墊層220’表面的第二絕緣層，僅保留第一開口225內(nèi)的部分形成第一柵極絕緣層235。本發(fā)明于形成第二絕緣層后，可同時(shí)形成第一柵極絕緣層235與淺溝槽隔離區(qū)。
請(qǐng)參考圖2J，實(shí)施一蝕刻過(guò)程將所有殘留墊層220’予以去除，暴露出殘留第一導(dǎo)電層215’表面，此蝕刻過(guò)程可以是等向性蝕刻過(guò)程。
請(qǐng)參考圖2K，本圖是根據(jù)圖2H中A-A’剖面線所繪制的剖面圖。接續(xù)圖2K的步驟，顯示去除所有的殘留墊層220’以后，暴露出殘留第一導(dǎo)電層215’以及淺溝槽隔離區(qū)226。
請(qǐng)參考圖2L，以第一柵極絕緣層235為硬式罩幕(hard mask)，實(shí)施一蝕刻過(guò)程，依序去除未被第一柵極絕緣層235與導(dǎo)電側(cè)壁層232所遮蔽的殘留第一導(dǎo)電層215’與殘留第一絕緣層210’，保留位于第一柵極絕緣層235與導(dǎo)電側(cè)壁層232下方的部分。剩余的殘留第一導(dǎo)電層215’與尖端232合并成為浮置柵極244，剩余的殘留第一絕緣層210’即為第二柵極絕緣層242。為方便說(shuō)明，第一柵極絕緣層235、導(dǎo)電側(cè)壁層232、浮置柵極244與第二柵極絕緣層242以柵極區(qū)252表示。其中，導(dǎo)電側(cè)壁層232的尖端即為復(fù)晶硅尖端(polytip)238。本發(fā)明以側(cè)壁層(spacer)形成復(fù)晶硅尖端，較諸現(xiàn)有技術(shù)的制造方法容易且更容易取得較尖銳的復(fù)晶硅尖端。
請(qǐng)參考圖2M，形成第三絕緣層250覆蓋基底200表面與柵極區(qū)252的表面及側(cè)壁，此第三絕緣層250可以是由高溫氧化法或化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的氧化硅所組成，其厚度約為50-250埃。
請(qǐng)參考圖2N，形成一層厚度為1000-2500埃的第三導(dǎo)電層255覆蓋第三絕緣層250，此第三導(dǎo)電層255可以是由經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅層所組成，其制法例如是先以低壓化學(xué)氣相沉積法沉積一層復(fù)晶硅層，再運(yùn)用擴(kuò)散或離子植入法植入砷離子或磷離子，或者利用同步摻雜的方式，形成經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅層做為導(dǎo)電層。
請(qǐng)參考圖2O，實(shí)施微影與蝕刻過(guò)程，去除柵極區(qū)252的上方及其側(cè)邊的部分第三導(dǎo)電層255以及第三絕緣層250，形成第三開口262，并同時(shí)去除部分第三導(dǎo)電層255以及第三絕緣層250，于柵極區(qū)252的另一側(cè)形成第四開口264，結(jié)果，殘余的第三導(dǎo)電層255即形成控制柵260，殘余的第三絕緣層250則形成穿隧氧化層(tunneling oxide)266。接著，于第三開口262內(nèi)的半導(dǎo)體基底200表層形成源極區(qū)270。
請(qǐng)參考圖2P，形成一層第四絕緣層(未顯示)覆蓋控制柵260表面，并均勻地覆蓋第三開口262與第四開口264的側(cè)壁與底部，此第四絕緣層的厚度約為200-2000埃，可以是由化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成的氧化硅所組成。然后，實(shí)施回蝕刻過(guò)程以去除部分的第四絕緣層，于第三開口262與第四開口264的側(cè)壁形成絕緣側(cè)壁層265。接著于第四開口264底部的半導(dǎo)體基底200表層形成漏極區(qū)275。至此即完成快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開，然其并非用以限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作等效變更與修改。因此本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于，制造方法包括下列步驟提供半導(dǎo)體基底；于該半導(dǎo)體基底表面形成第一絕緣層；于該第一絕緣層表面形成第一導(dǎo)電層；于該第一導(dǎo)電層表面形成墊層；去除部分的該墊層以形成第一開口，暴露出該第一導(dǎo)電層表面；形成第二導(dǎo)電層于該墊層表面與該第一開口的側(cè)壁及底部；去除覆蓋于該墊層表面與該第一開口底部的該第二導(dǎo)電層，殘留于該第一開口側(cè)壁的該第二導(dǎo)電層形成導(dǎo)電側(cè)壁層，此導(dǎo)電側(cè)壁層的頂部尖銳的部分即為尖端；依序去除部分的該墊層、第一導(dǎo)電層、第一絕緣層與基底，形成第二開口；形成第二絕緣層填滿該第一開口與該第二開口，分別形成第一柵極絕緣層與淺溝槽隔離區(qū)；去除殘留的該墊層，暴露出該第一導(dǎo)電層表面；以該第一柵極絕緣層為硬式罩幕，依序去除未被該第一柵極絕緣層與該導(dǎo)電側(cè)壁層所遮蔽的該第一導(dǎo)電層與該殘留第一絕緣層，保留位于該第一柵極絕緣層與該導(dǎo)電側(cè)壁層下方的部分，剩余的殘留該第一導(dǎo)電層即為浮置柵極，剩余的殘留該第一絕緣層即為第二柵極絕緣層，該第一柵極絕緣層、導(dǎo)電側(cè)壁層、浮置柵極與第二柵極絕緣層以柵極區(qū)表示；形成第三絕緣層覆蓋該基底表面與該柵極區(qū)的表面及側(cè)壁；形成第三導(dǎo)電層覆蓋該第三絕緣層；去除該柵極區(qū)的上方及其側(cè)邊的部分該第三導(dǎo)電層與第三絕緣層，形成第三開口，同時(shí)于柵極區(qū)的另一側(cè)形成第四開口，殘余的該第三導(dǎo)電層形成控制柵，殘余的該第三絕緣層則形成穿隧氧化層；于該第三開口底部的該基底表層形成源極區(qū)；形成第四絕緣層覆蓋該控制柵表面，并均勻地覆蓋該第三開口與第四開口的側(cè)壁與底部；去除部分的該第四絕緣層，于該第三開口與第四開口的側(cè)壁形成絕緣側(cè)壁層；以及于該第四開口底部的該基底表層形成漏極區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該半導(dǎo)體基底是硅基底。
3.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第一導(dǎo)電層是由經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第一導(dǎo)電層厚度為500-2000埃。
5.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第二導(dǎo)電層是由經(jīng)摻雜的復(fù)晶硅所構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第二導(dǎo)電層厚度為50-200埃。
7.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成該墊層是由氮化硅所組成。
8.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該墊層厚度為500-3000埃。
9.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的第一絕緣層是由氧化硅所組成。
10.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第一絕緣層厚度為500-2000埃。
11.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成該第二絕緣層是由氧化硅所組成。
12.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第二絕緣層厚度為3000-5000埃。
13.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第三絕緣層是由氧化硅所組成。
14.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第三絕緣層厚度為50-250埃，
15.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成該第四絕緣層是由氧化硅所組成。
16.如權(quán)利要求1所述的快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，其特征在于所述的形成的該第四絕緣層厚度為200-2000埃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快閃存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的制造方法，主要于半導(dǎo)體基底表面依序形成第一絕緣層、第一導(dǎo)電層與墊層，移除部分的墊層形成第一開口，于第一開口的側(cè)壁形成導(dǎo)電側(cè)壁層亦即尖端，去除部分的墊層、第一導(dǎo)電層、第一絕緣層與基底以形成第二開口，以第二絕緣層填滿第一開口與第二開口，形成第一柵極絕緣層與淺溝槽隔離區(qū)，再以第一柵極絕緣層為硬式罩幕，去除部分的第一導(dǎo)電層與第一絕緣層，形成浮置柵極與第二柵極絕緣層，于浮置柵極表面形成穿隧氧化層與控制柵，然后再形成源/漏極區(qū)。
文檔編號(hào)H01L21/8246GK1464550SQ0212434
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者林圻輝 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司