專利名稱：：非揮發(fā)性存儲(chǔ)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件與其制造方法，特別是涉及一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器與其制造方法。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體應(yīng)用元件中，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器具有體積小、存取速度快及耗電量低的優(yōu)點(diǎn)，因此，近來被使用于數(shù)碼照相機(jī)(DigitalStillCameras)及存儲(chǔ)卡(MemoryCard)等可攜式掌上型終端器(PortableHandyTerminal)的大量儲(chǔ)存(MassStorage)元件中。典型的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器以摻雜的多晶硅制作浮置柵極(FloatingGate)與控制柵極(ControlGate)。當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行程序化(Program)時(shí)，注入浮置柵極的電子會(huì)均勻分布于整個(gè)多晶硅浮置柵極層之中。然而，當(dāng)多晶硅浮置柵極層下方的穿隧氧化層有缺陷存在時(shí)，就容易造成浮置柵極(FloatingGate)所儲(chǔ)存的電荷流失(漏電流)，影響元件的可靠性。為了解決這個(gè)問題，一種半導(dǎo)體-氧化物-氮化物-氧化物-半導(dǎo)體(SONOS)的結(jié)構(gòu)已被提出。SONOS結(jié)構(gòu)即使在穿隧氧化層具有漏電路徑的情形下仍可以維持良好的電荷保存能力。在一般SONOS存儲(chǔ)器的工藝中，其有源區(qū)域(ActiveRegion)之間通常都有隔離結(jié)構(gòu)來作元件之間的隔離之用。目前普遍利用的隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)。圖1所繪示為現(xiàn)有一種SONOS存儲(chǔ)器的剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，此SONOS存儲(chǔ)器是由硅基底100、隔離結(jié)構(gòu)102、底氧化層104、氮化硅層106、頂氧化層108、多晶硅層110、金屬硅化物層112以及介電層114所構(gòu)成。底氧化層104是利用熱氧化工藝來形成的。然而，在此熱氧化工藝步驟中，氧氣容易穿透隔離結(jié)構(gòu)102的溝槽填充絕緣層并且與溝槽的內(nèi)壁反應(yīng)，因此導(dǎo)致溝槽填充絕緣層的體積膨脹。這樣的體積膨脹會(huì)在與溝槽填充層相接的硅基底100上產(chǎn)生應(yīng)力。如標(biāo)號(hào)116所指示的第一部位，施加在硅基底100上的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致例如為差排的晶格缺陷(CrystalDefect)，而造成漏電的問題。另一方面，在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成過程中，在溝槽絕緣結(jié)構(gòu)的邊緣形成的凹陷會(huì)造成后續(xù)形成的底氧化層變薄(GateOxideThinning)的現(xiàn)象。如標(biāo)號(hào)118所指示的第二部位。當(dāng)施以大電壓于此SONOS存儲(chǔ)器上時(shí)，例如施以大于5V以上的電壓時(shí)，容易產(chǎn)生許多問題，例如漏電現(xiàn)象，以及造成不必要的基底電流，大大降低元件的可靠性(Reliability)。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，以防止晶格缺陷以及底氧化層變薄的現(xiàn)象。本發(fā)明的再一目的是提供一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，以提供良好的可靠性。本發(fā)明提供一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法。此方法首先提供基底，然后于基底中形成多個(gè)溝槽。此些溝槽往第一方向延伸。接著，于基底表面及溝槽表面形成一層第一介電層。于第一介電層上形成一層電荷陷入層。于溝槽內(nèi)填入絕緣層。于基底上形成一層第二介電層。之后，于第二介電層上形成一層導(dǎo)體層，此導(dǎo)體層往第二方向延伸。其中第一方向與該第二方向交錯(cuò)。于一實(shí)施例中，上述于基底中形成溝槽的步驟是先于基底上形成一層墊層，再于墊層上形成一層掩模層。圖案化此掩模層與此墊層，以形成暴露出基底的多個(gè)開口。移除部分基底以于基底中形成此些溝槽。然后，移除此掩模層與此墊層。于一實(shí)施例中，上述第一介電層的材料例如是氧化硅，上述于基底表面及溝槽表面形成第一介電層的方法例如是熱氧化法。于一實(shí)施例中，上述電荷陷入層的材料例如是氮化硅，于第一介電層上形成此電荷陷入層的方法例如是化學(xué)氣相沉積法。于一實(shí)施例中，上述第二介電層的材料例如是氧化硅，于基底上形成此第二介電層的方法例如是化學(xué)氣相沉積法。于一實(shí)施例中，上述于溝槽內(nèi)填入絕緣層的步驟例如是先于基底上形成一層絕緣材料層，再移除部分此絕緣材料層直到暴露出電荷陷入層。移除部分絕緣材料層的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法。于一實(shí)施例中，上述在移除部分絕緣材料層的步驟中，還包括使此絕緣材料層的表面低于電荷陷入層。此時(shí)移除部分絕緣材料層的方法例如是回蝕刻法。于一實(shí)施例中，上述導(dǎo)體層的材料為多晶硅化金屬。本發(fā)明的步驟流程所制造的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器可避免因?yàn)榫Ц袢毕荻斐傻慕雍下╇妴栴}。而且可以避免底氧化層變薄的現(xiàn)象。而且，因?yàn)樯鲜龅谝唤殡妼釉跍喜壑械牟糠志哂幸r層的功能，因此省略了制作襯層的步驟，而簡(jiǎn)化了制造流程。本發(fā)明再提出一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器。此非揮發(fā)性存儲(chǔ)器是由基底、多個(gè)絕緣層、電荷陷入層以及多個(gè)導(dǎo)體層所構(gòu)成?；字芯哂卸鄠€(gè)溝槽，這些溝槽往第一方向延伸。多個(gè)絕緣層填滿此些溝槽。電荷陷入層設(shè)置于此些絕緣層之間的基底上以及此些絕緣層與基底之間。此些導(dǎo)體層往第二方向延伸。其中第一方向與第二方向交錯(cuò)。于一實(shí)施例中，上述電荷陷入層與基底之間還包括一層第一介電層，此第一介電層的材料例如是氧化硅。此第一介電層例如是穿隧介電層。于一實(shí)施例中，上述電荷陷入層與導(dǎo)體層之間還包括第二介電層，此第二介電層還包括位于導(dǎo)體層與絕緣層之間。此第二介電層的材料例如是氧化硅，此第二介電層例如是阻擋介電層。于一實(shí)施例中，上述此些絕緣層的表面低于電荷陷入層。于一實(shí)施例中，上述導(dǎo)體層的材料例如是多晶硅化金屬。此些導(dǎo)體層為柵極。于一實(shí)施例中，上述電荷陷入層的材料例如是氮化硅。本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的電荷陷入層可以緩沖絕緣層在后續(xù)的熱工藝因體積膨脹而對(duì)基底施加的應(yīng)力，以避免因基底的晶格缺陷而產(chǎn)生漏電的問題。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實(shí)施例，以更詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖1繪示現(xiàn)有的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的剖面圖。圖2A是本發(fā)明一實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的上視圖。圖2B是沿圖2A的剖面線I-I’的剖面圖。圖2C本發(fā)明另一實(shí)施例的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的剖面圖。圖3A至圖3E為本發(fā)明一實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造流程剖面圖。圖4A至圖4B為本發(fā)明另一實(shí)施例的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造流程剖面圖。簡(jiǎn)單符號(hào)說明100硅基底102隔離結(jié)構(gòu)104底氧化層106氮化硅層108頂氧化層110多晶硅層112金屬硅化物層114介電層116、118第一和第二部位200基底202墊層204掩模層206溝槽207有源區(qū)208、214介電層210電荷陷入層212絕緣層216導(dǎo)體層x、y方向I-I’剖面線具體實(shí)施方式圖2A是本發(fā)明的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的上視圖，圖2B是沿圖2A的剖面線I-I’的剖面圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A與圖2B。本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器是由基底200、介電層208、絕緣層212、電荷陷入層210、介電層214以及導(dǎo)體層216所構(gòu)成?；?00例如是硅基底?；?00中具有多個(gè)溝槽206以及溝槽206之間的有源區(qū)207，這些溝槽206往方向y延伸。多個(gè)絕緣層212填滿該些溝槽206。絕緣層212的材料例如是氧化硅。電荷陷入層210設(shè)置于這些絕緣層212之間的基底200上以及此些絕緣層212與基底200之間。電荷陷入層210的材料例如是氮化硅。電荷陷入層210與基底200之間還包括一層介電層208。介電層208的材料例如是氧化硅，介電層208例如是穿隧介電層。多個(gè)導(dǎo)體層216位于電荷陷入層210上并往方向x延伸。方向y與方向x交錯(cuò)。此外，電荷陷入層210與這些導(dǎo)體層216之間還設(shè)置有一層介電層214。介電層214還設(shè)置于此些導(dǎo)體層214與絕緣層212之間。介電層214的材料例如是氧化硅，介電層214例如為阻擋介電層。導(dǎo)體層216的材料例如是多晶硅化金屬。這些導(dǎo)體層216例如為此非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的柵極。圖2C繪示在另一實(shí)施例的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的剖面圖。在圖2C中，構(gòu)件與圖2B中的構(gòu)件相同者給予相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。在此只針對(duì)不同點(diǎn)做說明。請(qǐng)參照?qǐng)D2C，絕緣層212的表面低于溝槽206外的電荷陷入層210。本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的電荷陷入層210可以緩沖絕緣層212在后續(xù)的熱工藝因體積膨脹而對(duì)基底200施加的應(yīng)力，以避免造成基底200的晶格缺陷而產(chǎn)生漏電的問題。圖3A至圖3E為本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造流程剖面圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D3A，提供基底200，基底200例如是硅基底。然后于基底200上形成一層墊層202與一層掩模層204。墊層202的材料例如是氧化硅，墊層202的形成方法例如是熱氧化法。掩模層204的材料例如是氮化硅，掩模層204的形成方法例如是低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D3B，圖案化掩模層204與墊層202，以形成暴露出基底200的多個(gè)開口(未繪示)。圖案化掩模層204與墊層202的方法例如是先于基底200上形成一層圖案化光致抗蝕劑層(未繪示)，再以此圖案化光致抗蝕劑層為掩模，移除部分掩模層204與部分墊層202，然后移除此圖案化光致抗蝕劑層。之后，以圖案化的掩模層204為掩模，對(duì)基底200進(jìn)行各向異性蝕刻工藝以移除部分基底200，而于基底200中形成多個(gè)溝槽206。此些溝槽206往y方向延伸。各溝槽206之間的基底200是作為此非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的有源區(qū)207。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D3C，例如以磷酸為蝕刻劑的濕式蝕刻工藝來移除掩模層204。之后例如以氫氟酸為蝕刻劑的濕式蝕刻工藝來移除墊層202。接著，例如以熱氧化法于基底200表面及溝槽206表面形成一層共形的介電層208。介電層208的材料例如是氧化硅。之后，例如以化學(xué)氣相沉積法于介電層208上形成一層共形的電荷陷入層210。電荷陷入層210的材料例如是氮化硅。值得注意的是，在后續(xù)的熱氧化工藝步驟中，氧氣容易穿透溝槽填充絕緣層并且與溝槽的內(nèi)壁反應(yīng)，因此導(dǎo)致溝槽填充絕緣層的體積膨脹，而在與溝槽填充層相接的基底200上產(chǎn)生應(yīng)力，尤其是溝槽206底部的邊緣。施加在基底200上的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致例如為差排的晶格缺陷，而造成接合漏電。位于溝槽206中的電荷儲(chǔ)存層210就是可以緩沖溝槽填充絕緣層施加于基底200上的應(yīng)力，以避免接合漏電的問題。之后，于基底200上形成一層絕緣材料層(未繪示)。絕緣材料層的材料例如是氧化硅。于基底200上形成絕緣材料層的步驟例如是高密度等離子體(HDP)化學(xué)氣相沉積法。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D3D，利用化學(xué)機(jī)械研磨法并以電荷陷入層210為研磨終止層來移除部分此絕緣材料層，直到暴露出電荷陷入層210，并形成絕緣層212。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D3E，于基底200上形成一層介電層214。介電層214的材料例如是氧化硅，于基底200上形成介電層214的方法例如是以化學(xué)氣相沉積法以沉積一層高溫氧化物(HighTemperatureOxide，HTO)。然后，于介電層214上形成一層導(dǎo)體層216，此導(dǎo)體層216往方向x延伸，而方向y與方向x交錯(cuò)。導(dǎo)體層216的材料例如是多晶硅化金屬，導(dǎo)體層216的形成方法例如是先以低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)于基底200上形成一層摻雜多晶硅層，再以LPCVD于摻雜多晶硅上形成一層硅化金屬層。導(dǎo)體層216是作為此非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的控制柵極與字線。圖4A與圖4B是本發(fā)明另一實(shí)施例的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造流程剖面圖。圖4A是接續(xù)圖3C所繪示的制造流程剖面圖。在圖4A與圖4B中，構(gòu)件與圖3A～圖3C中的構(gòu)件相同者給予相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。請(qǐng)參照?qǐng)D4A，上述移除部分絕緣材料層而形成絕緣層212的步驟中，還可以使此絕緣材料層的表面低于電荷陷入層210，以確保于有源區(qū)207上的電荷陷入層210完全暴露在外。為了使此絕緣材料層的表面低于電荷陷入層210，可選擇利用回蝕刻法取代化學(xué)機(jī)械研磨法來移除部分絕緣材料層?；匚g刻法例如是干式蝕刻。利用電荷陷入層210(例如是氮化硅)與絕緣材料層(例如是氧化硅)的蝕刻選擇性的不同，此干式蝕刻得以移除部分絕緣材料層直到使此絕緣材料層的表面低于電荷陷入層210，卻不會(huì)損害電荷陷入層210。由于可以確保于有源區(qū)207上的電荷陷入層210完全暴露在外，而且電荷陷入層210不會(huì)受到損害，因此在各有源區(qū)207上的電荷陷入層210可以具有比較平均的電性。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D4B，利用上述的方法來依序形成介電層214與導(dǎo)體層216，而形成繪示于圖4B的結(jié)構(gòu)。由于回蝕刻法不會(huì)傷害電荷陷入層210，因此繪示于圖4B的結(jié)構(gòu)具有比較平均的電性。在本發(fā)明所提供的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法中，由于在溝槽206中配置有電荷陷入層210作為溝槽206的襯層，可緩沖后續(xù)形成的絕緣層212對(duì)基底200施加的應(yīng)力，而避免因?yàn)榛?00產(chǎn)生晶格缺陷而造成的接合漏電問題。而且，由于絕緣層212在形成過程中不會(huì)遭受破壞，所以后續(xù)的工藝不會(huì)發(fā)生底氧化層變薄的現(xiàn)象。本發(fā)明的另一項(xiàng)特點(diǎn)是制造流程的簡(jiǎn)化。介電層208是作為本發(fā)明的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的穿隧介電層與襯層(Liner)。在本發(fā)明中，由于穿隧介電層與襯層在同一步驟中形成，因此簡(jiǎn)化了制造流程而降低成本。雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，包括提供一基底；于該基底中形成多個(gè)溝槽，該些溝槽往一第一方向延伸；于該基底表面及該些溝槽表面形成一第一介電層；于該第一介電層上形成一電荷陷入層；于該些溝槽內(nèi)填入一絕緣層；于該基底上形成一第二介電層；以及于該第二介電層上形成一導(dǎo)體層，該導(dǎo)體層往一第二方向延伸，該第一方向與該第二方向交錯(cuò)。2.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于該基底中形成該些溝槽的步驟包括于該基底上形成一墊層；于該墊層上形成一掩模層；圖案化該掩模層與該墊層，以形成暴露出該基底的多個(gè)開口；移除部分該基底以于該基底中形成該些溝槽；以及移除該掩模層與該墊層。3.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中該第一介電層的材料包括氧化硅。4.如權(quán)利要求3所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于該基底表面及該些溝槽表面形成該第一介電層的方法包括熱氧化法。5.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中該電荷陷入層的材料包括氮化硅。6.如權(quán)利要求5所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于該第一介電層上形成該電荷陷入層的方法包括化學(xué)氣相沉積法。7.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中該第二介電層的材料包括氧化硅。8.如權(quán)利要求7所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于該基底上形成該第二介電層的方法包括化學(xué)氣相沉積法。9.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中于該些溝槽內(nèi)填入該絕緣層的步驟包括于該基底上形成一絕緣材料層；以及移除部分該絕緣材料層，至少暴露出該電荷陷入層。10.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中移除部分該絕緣材料層的方法包括化學(xué)機(jī)械研磨法。11.如權(quán)利要求9所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中在移除部分該絕緣材料層的步驟中，還包括使該絕緣材料層的表面低于該電荷陷入層。12.如權(quán)利要求11所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中移除部分該絕緣材料層的方法包括回蝕刻法。13.如權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法，其中該導(dǎo)體層的材料為多晶硅化金屬。14.一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，包括一基底，該基底中具有多個(gè)溝槽，該些溝槽往一第一方向延伸；多個(gè)絕緣層，填滿該些溝槽；一電荷陷入層，設(shè)置于該些絕緣層之間的該基底上及該些絕緣層與該基底之間；以及多個(gè)導(dǎo)體層，該些導(dǎo)體層往一第二方向延伸，該第一方向與該第二方向交錯(cuò)。15.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該電荷陷入層與該基底之間還包括一第一介電層。16.如權(quán)利要求15所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該第一介電層的材料包括氧化硅。17.如權(quán)利要求15所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該第一介電層為穿隧介電層。18.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該電荷陷入層與該些導(dǎo)體層之間還包括一第二介電層。19.如權(quán)利要求18所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該第二介電層的材料包括氧化硅。20.如權(quán)利要求18所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該第二介電層為阻擋介電層。21.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該些絕緣層的表面低于該電荷陷入層。22.如權(quán)利要求18所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該第二介電層還包括位于該些導(dǎo)體層與該絕緣層之間。23.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該些導(dǎo)體層的材料為多晶硅化金屬。24.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該些導(dǎo)體層為柵極。25.如權(quán)利要求14所述的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，其中該電荷陷入層的材料包括氮化硅。全文摘要一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的制造方法。首先提供基底，然后于基底中形成多個(gè)溝槽。此些溝槽往第一方向延伸。接著，于基底表面及溝槽表面形成一層第一介電層，并于第一介電層上形成一層電荷陷入層。繼之，于溝槽內(nèi)填入絕緣層。于基底上形成一層第二介電層。之后，于第二介電層上形成一層導(dǎo)體層，此導(dǎo)體層往第二方向延伸。其中第一方向與該第二方向交錯(cuò)。由于位于溝槽中的電荷陷入層可以舒解絕緣層施加于基底的應(yīng)力，因此可以避免基底晶格缺陷的產(chǎn)生而造成漏電的問題。文檔編號(hào)H01L21/8247GK1937209SQ200510109788公開日2007年3月28日申請(qǐng)日期2005年9月20日優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日發(fā)明者賴佳平,王進(jìn)忠,魏鴻基申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司