專利名稱：浮置柵極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器元件的制造方法，且特別涉及一種浮置柵極的制造方法。
背景技術(shù)：
快閃存儲(chǔ)器由于具有可多次進(jìn)行數(shù)據(jù)的存入、讀取、抹除等動(dòng)作，且存 入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，所以已成為個(gè)人電腦和電子設(shè)備所廣 泛采用的一種非易失性存儲(chǔ)器元件。典型的快閃存儲(chǔ)器通常具有浮置柵極(floating gate)與控制柵極(control gate),而且浮置柵極與控制柵極之間以介電層相隔，而浮置柵極與基底間以 隧穿氧化層(tunnel oxide)相隔。然而，由于快閃存儲(chǔ)器的尺寸持續(xù)縮小，使 得在形成浮置^^及的工藝中面臨到一些困難。圖1A至圖1C所繪示為已知的一種浮置柵極的制造流程剖面圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，在利用氮化硅層106作為獨(dú)刻掩模，而在基底IOO 中形成隔離結(jié)構(gòu)108的工藝中，會(huì)一并形成隧穿介電層102以及用以形成浮 置柵極的多晶硅層104。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，移除氮化硅層106,而在相鄰兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)108 之間形成開口 110。然后，在基底100上形成多晶硅材料層112,且多晶硅 材料層112填滿開口 IIO并覆蓋多晶硅層104及隔離結(jié)構(gòu)108。此外，在開 口 110中填入多晶硅材料層112時(shí)，會(huì)在多晶硅材料層112中形成孔洞114。接下來，請(qǐng)參照?qǐng)D1C,移除部分多晶硅材料層112，直到暴露出隔離結(jié) 構(gòu)108，而在開口 110中形成多晶硅層116。之后，對(duì)多晶硅層116及多晶 硅層104進(jìn)行一個(gè)圖案化工藝，而由經(jīng)圖案化后的多晶硅層116及多晶硅層 104組成浮置4冊(cè)極118。然而，在快閃存儲(chǔ)器的尺寸不斷地縮減的趨勢(shì)下，開口 110的深寬比 (aspectratio)也跟著提高，使得在形成浮置柵極118的填洞工藝面臨瓶頸，會(huì) 在所形成的浮置柵極118中產(chǎn)生孔洞(void)114或裂縫(seam)(未繪示)，進(jìn)而 造成快閃存儲(chǔ)器的可靠度降低
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是在提供一種浮置柵極的制造方法，可 避免在浮置柵極中出現(xiàn)孔洞或裂縫。
本發(fā)明的另一目的是提供一種浮置柵極的制造方法，可以有效地提升快 閃存儲(chǔ)器的可靠度。
本發(fā)明提出一種浮置柵極的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底， 基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，在隔離結(jié)構(gòu)之間的基底上已依序形成有介電 層與第 一多晶硅層，且第 一多晶硅層的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。接著， 在第一多晶硅層上形成外延硅層，且外延硅層的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)的上表 面。然后，在外延硅層上形成第二多晶硅層，且第二多晶硅層的上表面與隔 離結(jié)構(gòu)的上表面實(shí)質(zhì)上位于同一高度位置。接下來，對(duì)第二多晶硅層、外延 硅層及第 一 多晶硅層進(jìn)行一個(gè)圖案化工藝。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中，外 延硅層的形成方法例如是外延成長(zhǎng)法。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中，第 二多晶硅層的形成方法，包括下列步驟。首先，在基底上形成多晶硅材料層， 且多晶硅材料層覆蓋外延硅層及隔離結(jié)構(gòu)。接著，移除部分多晶硅材料層， 直到暴露出隔離結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中，多 晶硅材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中，部 分多晶硅材料層的移除方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法。
本發(fā)明提出另一種浮置柵極的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基 底，基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，在隔離結(jié)構(gòu)之間的基底上已依序形成有 介電層與第一多晶硅層，且第一多晶硅層的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。 接著，在第一多晶硅層上形成第二多晶硅層，且第二多晶硅層的上表面低于 隔離結(jié)構(gòu)的上表面。然后，在第二多晶硅層上形成外延硅層，且外延硅層的 上表面與隔離結(jié)構(gòu)的上表面實(shí)質(zhì)上位于同一高度位置。接下來，對(duì)外延硅層、 第二多晶硅層及第 一多晶硅層進(jìn)行一個(gè)圖案化工藝。
依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中， 第二多晶硅層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中， 外延硅層的形成方法，包括下列步驟。首先，在基底上形成外延硅材料層， 且外延硅材料層覆蓋第二多晶硅層及隔離結(jié)構(gòu)。接著，移除部分外延硅材料 層，直到暴露出隔離結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中， 外延硅材料層的形成方法例如是外延成長(zhǎng)法。依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例所述，在上述的浮置柵極的制造方法中， 部分外延硅材料層的移除方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法?；谏鲜觯诒景l(fā)明所提出的浮置柵極的制造方法中，會(huì)先在相鄰隔離 結(jié)構(gòu)之間的開口中形成外延硅層，以降低開口的深寬比。由于外延硅層使開 口的深寬比降低，所以在將第二多晶硅層形成于開口中時(shí)，不會(huì)在第二多晶 硅層中形成孔洞或裂縫。此外，在本發(fā)明所提出的另一種浮置柵極的制造方法中，是先在相鄰隔 離結(jié)構(gòu)之間的開口中形成第二多晶硅層，可降低開口的深寬比。由于開口中 的第二多晶硅層降低了開口的深寬比，所以在將外延硅層形成于開口中時(shí)，外延硅層中不會(huì)形成孔洞或裂縫。如此一來，通過本發(fā)明所提出的另 一種浮置柵極的制造方法能夠制作出 高品質(zhì)的浮置柵極，而可以有效地提升快閃存儲(chǔ)器的可靠度。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，下文特舉優(yōu) 選實(shí)施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1C所繪示為已知的一種浮置柵極的制造流程剖面圖。圖2A至圖2C所繪示為本發(fā)明一實(shí)施例的浮置柵極的制造流程剖面圖。圖3A至圖3C所繪示為本發(fā)明另一實(shí)施例的浮置柵極的制造流程剖面圖。附圖標(biāo)記說明100、 200、 300:基底 102:隧穿介電層104、 116、 206、 216、 306、 312:多晶硅層106:氮化硅層108、 202、 302:隔離結(jié)構(gòu)110、 210、 310:開口112、 214:多晶硅材料層114:孔洞118、 218、 318:浮置柵極204、 304:介電層208、 308:掩模層212、 316:外延珪層 314:外延硅材料層具體實(shí)施方式
圖2A至圖2C所繪示為本發(fā)明一實(shí)施例的浮置柵極的制造流程剖面圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，提供基底200，基底200中已形成有隔離結(jié)構(gòu)202, 在隔離結(jié)構(gòu)202之間的基底200上已依序形成有介電層204、多晶硅層206 及掩模層208,且多晶硅層206的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)202的上表面。介電 層204的材料例如是氧化硅。隔離結(jié)構(gòu)202例如是材料為氧化硅的淺溝槽隔 離結(jié)構(gòu)，而其形成方法為此技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，故于此不再贅述。值得一提的是，在形成隔離結(jié)構(gòu)202的工藝中，會(huì)一并形成用以作為隧 穿介電層的介電層204以及用以形成浮置柵極的多晶硅層206。介電層204 的材料例如是氧化硅。掩模層208是在形成隔離結(jié)構(gòu)202的工藝中作為蝕刻 掩模使用。掩模層208的材料例如是氮化硅。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，移除掩模層208，而在相鄰兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)202之間 形成開口 210。掩模層208的移除方法例如是濕式蝕刻法。然后，在多晶硅層206上形成外延硅層212，且外延硅層212的上表面 低于隔離結(jié)構(gòu)202的上表面，外延硅層212可用以降低開口 210的深寬比。 外延硅層212的形成方法例如是外延成長(zhǎng)法。此外，由于外延硅層212是只有在硅材料表面才會(huì)成長(zhǎng)，所以在開口 210 中的外延硅層212會(huì)均勻成長(zhǎng)于多晶硅層206表面，而不會(huì)在外延硅層206
中形成孔洞或裂縫。接下來，在基底200上形成多晶硅材料層214,且多晶硅材料層214覆 蓋外延硅層212及隔離結(jié)構(gòu)202并填滿開口 210。多晶硅材料層214的形成 方法例如是化學(xué)氣相沉積法。繼的，請(qǐng)參照?qǐng)D2C,移除部分多晶硅材料層214,直到暴露出隔離結(jié)構(gòu) 202，而在外延硅層212上形成填滿開口 210的多晶硅層216。其中，若不考 慮工藝上的誤差，多晶硅層216的上表面與隔離結(jié)構(gòu)202的上表面實(shí)質(zhì)上會(huì) 位于同一高度位置。部分多晶硅材料層214的移除方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光 法。隨后，對(duì)多晶硅層216、外延硅層212及多晶硅層206進(jìn)行一個(gè)圖案化 工藝，以將條狀的多晶硅層216、外延硅層212及多晶硅層206定義成塊狀， 而經(jīng)圖案化后的多晶硅層216、外延硅層212及多晶硅層206組成浮置柵極 218。由上述實(shí)施例可知，形成于開口 210中的外延硅層212可以有效地降低 開口210的深寬比，所以多晶硅材料層214能夠順利地填入開口 210中。因 此，所形成的浮置柵極218的品質(zhì)優(yōu)選，不會(huì)出現(xiàn)孔洞或裂縫。圖3A至圖3C所繪示為本發(fā)明另一實(shí)施例的浮置柵極的制造流程剖面圖。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D3A，提供基底300,基底300中已形成有隔離結(jié)構(gòu)302， 在隔離結(jié)構(gòu)302之間的基底300上已依序形成有介電層304、多晶硅層306 及掩模層308,且多晶硅層306的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)302的上表面。介電 層304的材料例如是氧化硅。隔離結(jié)構(gòu)302例如是材料為氧化硅的淺溝槽隔 離結(jié)構(gòu)，而其形成方法為此技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，故于此不再贅述。值得一提的是，在形成隔離結(jié)構(gòu)302的工藝中，會(huì)一并形成用以作為隧 穿介電層的介電層304以及用以形成浮置柵極的多晶硅層306。介電層304 的材料例如是氧化硅。掩模層308是在形成隔離結(jié)構(gòu)302的工藝中作為蝕刻 掩模使用。掩模層308的材料例如是氮化硅。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D3B,移除掩模層308，而在相鄰兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)302之間 形成開口 310。掩^^層308的移除方法例如是濕式蝕刻法。然后，在基底300上形成共形的多晶硅層312，多晶硅層312覆蓋隔離 結(jié)構(gòu)302及多晶硅層306,且位于開口 310中的多晶硅層312可降低開口 310 的深寬比。多晶硅層312的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。此外，位于多晶硅層306上的多晶硅層312(不包括隔離結(jié)構(gòu)302測(cè)壁上 的多晶硅層312)的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)302的上表面。亦即，由于所形成的 多晶硅層312并不會(huì)填滿開口 310,因此在多晶硅層312中不至于產(chǎn)生空洞或裂縫。接下來，在基底300上形成外延硅材料層314,且外延硅材料層314覆 蓋多晶硅層312及隔離結(jié)構(gòu)302并填滿開口 310。外延硅材料層314的形成 方法例如是外延成長(zhǎng)法。繼的，請(qǐng)參照?qǐng)D3C移除部分外延硅材料層314及部分多晶硅層312, 直到暴露出隔離結(jié)構(gòu)302,而在多晶硅層312上形成填滿開口 310的外延硅 層316。其中，若不考慮工藝上的誤差，外延硅層316的上表面與隔離結(jié)構(gòu) 302的上表面實(shí)質(zhì)上會(huì)位于同一高度位置。部分外延硅材料層314及部分多 晶硅層312的移除方法例如是化學(xué)機(jī)械拋光法。隨后，對(duì)外延硅層316、多晶硅層312及多晶硅層306進(jìn)行一個(gè)圖案化 工藝，以將條狀的外延硅層316、多晶硅層312及多晶硅層306定義成塊狀， 而經(jīng)圖案化后的外延硅層316、多晶硅層312及多晶硅層306組成浮置柵極 318。同樣地，形成于開口 310中的多晶硅層312能使得開口 310的深寬比降 低，所以在將外延硅層316形成于開口 310中時(shí)，可避免在外延硅層316中 形成孔洞或裂縫。因此，由圖案化后的外延硅層316、多晶硅層312及多晶 硅層306所組成的浮置柵極318，可有效地提高快閃存儲(chǔ)器的可靠度。綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1 .通過本發(fā)明所提出的浮置柵極的制造方法能夠制作出高品質(zhì)的浮置柵 極，在浮置柵極中不會(huì)產(chǎn)生孔洞或裂縫。2.本發(fā)明所提出的另 一種浮置柵極的制造方法可以有效地提升快閃存儲(chǔ) 器的可靠度。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 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)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與 潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種浮置柵極的制造方法，包括提供基底，該基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，在這些隔離結(jié)構(gòu)之間的該基底上已依序形成有介電層與第一多晶硅層，且該第一多晶硅層的上表面低于這些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；在該第一多晶硅層上形成外延硅層，且該外延硅層的上表面低于這些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；在該外延硅層上形成第二多晶硅層，且該第二多晶硅層的上表面與這些隔離結(jié)構(gòu)的上表面實(shí)質(zhì)上位于同一高度位置；以及對(duì)該第二多晶硅層、該外延硅層及該第一多晶硅層進(jìn)行圖案化工藝。
2. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法，其中該外延硅層的形成方 法包括外延成長(zhǎng)法。
3. 如權(quán)利要求1所述的浮置柵極的制造方法，其中該第二多晶硅層的形 成方法，包括在該基底上形成多晶硅材料層，且該多晶硅材料層覆蓋該外延硅層及這 些隔離結(jié)構(gòu)；以及移除部分該多晶硅材料層，直到暴露出這些隔離結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求3所述的浮置柵極的制造方法，其中該多晶硅材料層的形 成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
5. 如權(quán)利要求3所述的浮置柵極的制造方法，其中部分該多晶硅材料層 的移除方法包括化學(xué)機(jī)械拋光法。
6. —種浮置柵極的制造方法，包括提供基底，該基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，在這些隔離結(jié)構(gòu)之間的該 基底上已依序形成有介電層與第一多晶硅層，且該第一多晶硅層的上表面低 于這些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；在該第一多晶硅層上形成第二多晶硅層，且該第二多晶硅層的上表面低 于這些隔離結(jié)構(gòu)的上表面；在該第二多晶硅層上形成外延硅層，且該外延硅層的上表面與這些隔離 結(jié)構(gòu)的上表面實(shí)質(zhì)上位于同一高度位置；以及對(duì)該外延硅層、第二多晶硅層及該第一多晶硅層進(jìn)行圖案化工藝。
7. 如權(quán)利要求6所述的浮置柵極的制造方法，其中該第二多晶硅層的形 成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
8. 如權(quán)利要求6所述的浮置柵極的制造方法，其中該外延硅層的形成方 法，包括在該基底上形成外延硅材料層，且該外延硅材料層覆蓋該第二多晶硅層 及這些隔離結(jié)構(gòu)；以及移除部分該外延硅材料層，直到暴露出這些隔離結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的浮置柵極的制造方法，其中該外延硅材料層的形 成方法包括外延成長(zhǎng)法。
10. 如權(quán)利要求8所述的浮置柵極的制造方法，其中部分該外延硅材料層 的移除方法包括化學(xué)機(jī)械拋光法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種浮置柵極的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底，基底中已形成有多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，在隔離結(jié)構(gòu)之間的基底上已依序形成有介電層與第一多晶硅層，且第一多晶硅層的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。接著，在第一多晶硅層上形成外延硅層，且外延硅層的上表面低于隔離結(jié)構(gòu)的上表面。然后，在外延硅層上形成第二多晶硅層，且第二多晶硅層的上表面與隔離結(jié)構(gòu)的上表面實(shí)質(zhì)上位于同一高度位置。接下來，對(duì)第二多晶硅層、外延硅層及第一多晶硅層進(jìn)行一個(gè)圖案化工藝。
文檔編號(hào)H01L21/28GK101399232SQ20071016177
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者何青原 申請(qǐng)人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司