專利名稱：閃存器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存器件及其制造方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種 卯nm的閃存器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
可將半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件分類為只讀存儲(chǔ)(ROM)器或易失性RAM器件，例如 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)以及靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)。 ROM器件可隨著時(shí)間 流逝維持?jǐn)?shù)據(jù)，但具有較低的I/0數(shù)據(jù)率。RAM器件具有較高的I/0數(shù)據(jù)率， 但會(huì)隨著時(shí)間流逝逐漸遺失數(shù)據(jù)。
非易失性存儲(chǔ)器件具有幾乎無限的積累能力。對(duì)閃存器件的需求已增加， 例如具有I/O數(shù)據(jù)性能的電可擦除可編程ROM。閃存是一種即使斷電也不會(huì) 對(duì)已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)造成損害的非易失性存儲(chǔ)媒體。閃存的優(yōu)點(diǎn)例如相對(duì)高的寫、 讀以及擦除工藝速率。因此，閃存可在機(jī)頂盒、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中用于 PC偏壓或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及也用于數(shù)碼照相機(jī)和移動(dòng)電話。
可將閃存器件分類為NAND型器件或NOR型器件。NAND閃儲(chǔ)器件將 包括細(xì)胞晶體管，將其串聯(lián)以形成單元串。將單元串在比特線和地線之間并聯(lián)， 從而實(shí)現(xiàn)高度集成。NOR閃存器件將包括在字線和地線之間并聯(lián)的細(xì)胞晶體 管，從而實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。
如實(shí)例圖1中所示，細(xì)胞陣列的結(jié)構(gòu)將包括有源區(qū)域，其中形成溝道以產(chǎn) 生熱電子、用于存儲(chǔ)已注入的熱電子的浮柵、以及漏極觸點(diǎn)。根據(jù)細(xì)胞陣列的 結(jié)構(gòu)，兩個(gè)柵極區(qū)域在單元格室(imitcdl)中將共用一個(gè)漏極觸點(diǎn)。
實(shí)例圖2為說明實(shí)例圖1沿A-A'線的單元格室的示意性截面圖。單元格 室包括形成于半導(dǎo)體襯底100上和/或上方的隧道氧化膜101。用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的浮柵102可形成于隧道氧化膜101上和/或上方。介電薄膜可形成于浮柵102 上和/或上方?？稍诮殡姳∧?05上和/或上方形成作為字線的控制柵103。從 而，介電薄膜105分隔浮柵和控制柵103?？赏ㄟ^相繼涂上并蝕刻氧化膜106 和氮化膜107形成具有氧化物-氮化物(ON)結(jié)構(gòu)的一對(duì)隔離墊108以分隔并保 護(hù)柵極區(qū)域。單元格室可進(jìn)一步包括應(yīng)用隔離墊108作為掩膜通過離子注入形 成的源極/漏極區(qū)域。層間絕緣薄膜109可應(yīng)用硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)薄膜或 例如HDP-USG的絕緣材料形成于控制柵103和隔離墊108上和/或上方。作為 比特線觸點(diǎn)的漏極觸點(diǎn)110可形成穿過層間絕緣薄膜109。在編程、擦除以及 讀單元格室的過程中，控制柵103作為字線而且漏極觸點(diǎn)110作為比特線。
如實(shí)例圖3中所示，單元格室具有充足的空間，以在0.13um閃存器件中 形成觸點(diǎn)，0.13um閃存器件是NOR型閃存器件的主要類型。然而，因?yàn)閱卧?格室的尺寸更小了，所以可減小形成單元格室的柵極區(qū)域之間的距離，從而在 用于形成層間絕緣薄膜109的沉積工藝之后產(chǎn)生空隙111?？障秾⒏淖兏鱾€(gè)格 室的特性。產(chǎn)生空隙lll時(shí)，存在一個(gè)問題，即字線將很難運(yùn)行。如果在漏極 觸點(diǎn)110形成后注入例如鎢(W)的金屬材料，鎢將擴(kuò)散入空隙lll中。這將依 次產(chǎn)生接觸橋現(xiàn)象，在接觸橋中鎢根據(jù)另一個(gè)觸點(diǎn)形成橋。從而，形成于字線 中的柵極將無法適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行并從而產(chǎn)生運(yùn)行錯(cuò)誤，因此在格室運(yùn)行中引起錯(cuò) 誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種閃存器件及其制造方法，其中可在取代了氧化 物-氮化物(ON)結(jié)構(gòu)的氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)中形成柵極區(qū)域的隔 離墊。此外，可應(yīng)用隔離墊形成源極/漏極區(qū)域，并可去除ONO結(jié)構(gòu)中的最外 的氧化層，從而通過確保用于形成層間絕緣薄膜和漏極觸點(diǎn)的充足區(qū)域防止空 隙的產(chǎn)生。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種用于制造閃存器件的方法，其可包括至少一項(xiàng) 以下歩驟在半導(dǎo)體襯底上方形成包括隧道氧化膜、浮柵、介電薄膜以及控制 柵的柵極區(qū)域；靠著柵極區(qū)域的側(cè)壁形成具有多層絕緣薄膜結(jié)構(gòu)的隔離墊薄 膜；通過執(zhí)行整個(gè)表面蝕刻，在隔離墊薄膜上形成隔離墊圖案；去除沉積在隔 離墊圖案的最外部分的絕緣薄膜；以及，隨后在其上形成了柵極區(qū)域和隔離墊
的半導(dǎo)體襯底上方形成層間絕緣薄膜。
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種閃存器件，該閃存器件可包括半導(dǎo)體襯底；形 成于半導(dǎo)體襯底上方的柵極區(qū)域，其包括隧道氧化薄膜、浮柵、介電薄膜以及
控制柵；形成于柵極區(qū)域側(cè)壁上的隔離墊薄膜，其包括下部隔離墊薄膜和上部 隔離墊薄膜；以及形成于柵極區(qū)域和隔離墊上方的層間絕緣層。


實(shí)例圖1至實(shí)例圖3說明閃存器件的格室陣列；
實(shí)例圖4至實(shí)例圖8說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的閃存器件；
具體實(shí)施例方式
當(dāng)描述將某一特定薄膜沉積于另一薄膜或半導(dǎo)體襯底"上"時(shí)，該特定薄 膜可直接與另一薄膜或半導(dǎo)體襯底接觸，或可將第三薄膜沉積于他們之間。此 外，為了更加方便和清楚的解釋，將擴(kuò)大圖中各個(gè)層的厚度和尺寸。
如實(shí)例圖4中所說明，可將半導(dǎo)體襯底分為邏輯區(qū)域和格室或SONOS區(qū) 域。邏輯區(qū)域可包括邏輯PMOS區(qū)域和邏輯NMOS區(qū)域。形成于邏輯區(qū)域的 柵氧化膜的厚度將依據(jù)低壓區(qū)域、高壓區(qū)域以及特高壓區(qū)域而相應(yīng)改變。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，閃存器件將包括分別形成于格室區(qū)域和邏輯區(qū)域 的多個(gè)柵極圖案A、 B和C。單元格室的結(jié)構(gòu)是使兩個(gè)柵極區(qū)域A和B能夠 共用漏極觸點(diǎn)80。邏輯區(qū)域中的觸點(diǎn)分配給柵極區(qū)域C。在柵極區(qū)域A， B和 C中應(yīng)用相同的數(shù)字標(biāo)注相同的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底IO將包括器件隔離薄膜、 阱和隧道。
格室的柵極區(qū)域A或B可包括形成于半導(dǎo)體襯底10上和/或上方的隧 道氧化膜20?？稍诎ㄋ淼姥趸?0的半導(dǎo)體襯底10上和/或上方形成用于 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的浮柵30。柵控制50可作為字線，同時(shí)可在浮柵30和控制柵50之 間形成介電薄膜40以使他們相互分隔。介電薄膜40可具有例如氧化物-氮化 物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)。
邏輯區(qū)域的柵極區(qū)域C將包括形成于半導(dǎo)體襯底10上和/或上方的柵氧 化膜21，以及形成于柵氧化膜21上和/或上方的多晶硅柵極31?？勺鳛榈蜐?度摻雜區(qū)域的輕摻雜漏極(LDD)區(qū)域可沉積于格室區(qū)域的柵極區(qū)域A和B之間。單元格室可包括用于分隔和保護(hù)柵極區(qū)域A和B的隔離墊62。隔離墊62 將具有包括下部隔離電薄膜63和上部隔離墊薄膜64的多層堆疊結(jié)構(gòu)。下部隔 離墊薄膜63將由氧基物質(zhì)組成，同時(shí)上部隔離墊薄膜64將由氮基物質(zhì)組成。
可在柵極區(qū)域A、 B和C上和/或上方形成層間絕緣薄膜70。根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施方式的閃存器件在柵極區(qū)域A和B之間具有充足的空間。因此，當(dāng)形成 層間絕緣薄膜70時(shí)不會(huì)產(chǎn)生空隙。其后，可在柵極區(qū)域C的側(cè)面部分上和/ 或上方以及柵極區(qū)域A和B之間形成接觸孔?？蓪⒗珂u(W)的金屬材料填充 到接觸孔中以形成漏極觸點(diǎn)80和觸點(diǎn)81。
如實(shí)例圖5中所示，可分別在半導(dǎo)體襯底10的邏輯區(qū)域和格室區(qū)域中形 成多個(gè)柵極圖案A、 B和C?？上嗬^在半導(dǎo)體襯底10上和/或上方堆疊和構(gòu)圖 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的隧道氧化膜20、浮柵30、介電薄膜40以及控制柵50以形成 柵極區(qū)域A和B?？赏ㄟ^在半導(dǎo)體襯底10上和/或上方相繼堆疊并構(gòu)圖柵氧化 膜21和多晶硅柵極31來形成邏輯區(qū)域的柵極區(qū)域C。
在柵極區(qū)域A、 B和C形成后，通過離子注入工藝的低濃度摻雜，并且柵 極區(qū)域A和B作為掩膜，在半導(dǎo)體襯底10上和/或上方的柵極區(qū)域之間形成 LDD。
可在柵極區(qū)域A、 B和C的側(cè)壁上和/或上方形成具有多層絕緣薄膜結(jié)構(gòu) 的隔離墊薄膜。通過在整個(gè)單元格室上和/或上方相繼沉積第一氧化膜63、氮 化膜64以及第二氧化膜65形成多層絕緣薄膜結(jié)構(gòu)。第一氧化膜63將由四乙 基正硅酸鹽(TEOS)組成，其厚度在大約150至約300A之間。氮化膜64將由 SiN組成，其厚度在大約100至300A之間。第二氧化膜65將由TEOS組成， 其厚度在大約500至800A之間。
如實(shí)例圖6A所示，在形成三層絕緣薄膜結(jié)構(gòu)的隔離墊薄膜60形成以后， 可應(yīng)用整個(gè)表面蝕刻法蝕刻隔離墊薄膜60以在柵極區(qū)域A、 B和C的對(duì)側(cè)形 成隔離墊圖案61。將第一禁帶(gap)區(qū)域D1形成為空的空間以暴露柵極區(qū) 域A和B之間的半導(dǎo)體襯底10的最上表面。應(yīng)用反應(yīng)離子蝕刻將隔離墊圖案 61形成為具有充分的球形形狀。將應(yīng)用蝕刻工藝暴露第一氧化膜63、氮化膜 64以及第二氧化膜65的最外末端。可應(yīng)用氮化膜64作為蝕刻停止薄膜，以 便蝕刻工藝可在氮化膜64停止。
可應(yīng)用隔離墊圖案61和柵極區(qū)域A、 B和C作為離子注入掩膜執(zhí)行離子注入工藝，以在半導(dǎo)體襯底10上和/或上方形成具有高濃度摻雜物區(qū)域的源極
/漏極區(qū)域35。由于應(yīng)用離子注入工藝將離子注入其中，源極/漏極區(qū)域35可 具有傳導(dǎo)性。
如實(shí)例圖7中所示，相鄰隔離墊圖案61可形成狹窄的第一禁帶區(qū)域D1。 當(dāng)隨后形成層間絕緣層70時(shí)，可生成空隙。然而，為了防止空隙的產(chǎn)生，可 去除沉積在隔離墊圖案61的最外部分的第二氧化薄膜65?？蓱?yīng)用濕蝕刻法蝕 刻第二氧化膜65。
可通過應(yīng)用緩沖劑HF(BHF)溶液蝕刻第二氧化膜65去除第二氧化膜65。 可通過在例如氟化氫(HF)的蝕刻溶液中浸泡半導(dǎo)體襯底10去除第二氧化膜 65。氟化氫(HF)和水(H20)的混合比例將在大約1:100至1:200之間的范圍內(nèi)。 工藝時(shí)間將在大約100至140秒之間的范圍內(nèi)。當(dāng)蝕刻第二氧化膜65時(shí)，也 可蝕刻與第二氧化膜65材料相同的第一氧化膜63的外部部分，從而形成隔離 墊62和第二禁帶區(qū)域D2。在用以去除第二氧化膜65的蝕刻工藝中，可將氮 化膜64用作蝕刻停止薄膜。盡管隔離墊圖案61的外形(profile)轉(zhuǎn)變?yōu)楦綦x 墊62，然而對(duì)閃存器件的運(yùn)行不會(huì)有任何影響。結(jié)果，由于去除了第二氧化 膜65，可在柵極區(qū)域A和B上和/或上方形成包括第一氧化膜63以及氮化膜 64的隔離墊62。可在柵極區(qū)域A和B之間形成具有很大空間的第二禁帶區(qū)域 D2。
實(shí)例圖8示出了在去除多晶硅用作帽層的第二氧化膜65后，由掃描電子 顯微鏡獲得的照片。
如實(shí)例圖8所示，在多晶硅沉積為帽層200后，應(yīng)用SEM拍照?？梢部?出去除第二氧化膜直到氮化膜。柵極區(qū)域A和B之間的第一禁帶區(qū)域Dl增加 至第二禁帶區(qū)域D2。從而，在下面形成漏極觸點(diǎn)的歩驟中，可以確保工藝容 限。此外，可以將柵極區(qū)域A和B之間的距離減小至等于去除的第二氧化膜 65的厚度的量，從而增加了閃存器件的集成密度。
如實(shí)例圖4所示，可在柵極區(qū)域A、 B和C上和/或上方形成層間絕緣薄 膜70。層間絕緣薄膜70可由金屬前介質(zhì)模塊(PMD)組成，例如磷摻雜硅酸鹽 玻璃(PSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)以及等離子增強(qiáng)TEOS(PE-TEOS)中的至少 一個(gè)。因?yàn)榈诙麕^(qū)域D2具有充分的空間，當(dāng)形成層間絕緣薄膜70時(shí)， 將不會(huì)產(chǎn)生空隙。
在柵極區(qū)域C的側(cè)邊部分中和柵極區(qū)域A和B之間形成接觸孔之后，可
在接觸孔中形成例如鎢(W)的金屬物質(zhì)，從而形成漏極觸點(diǎn)80和觸點(diǎn)81。由 于空隙不是產(chǎn)生于層間絕緣薄膜70中，在鎢的沉積工程中，將不會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散 現(xiàn)象。從而，閃存器件可以正常運(yùn)行。
盡管可以同時(shí)形成柵極區(qū)域A和B以及柵極區(qū)域C，但是柵極區(qū)域A和 B的形成應(yīng)與柵極區(qū)域C的形成分開。
根據(jù)實(shí)施方式，閃存器件以及制造閃存器件的方法將包括形成具有氧化 物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)的柵極區(qū)域的隔離墊，以及應(yīng)用ONO結(jié)構(gòu)形成 的源極/漏極區(qū)域。可去除ONO結(jié)構(gòu)的最外氧化物以形成層間絕緣薄膜，以便 在柵極區(qū)域之間提供空間。從而，可防止層間絕緣薄膜中空隙的產(chǎn)生，并因此， 也防止字線與漏極觸點(diǎn)電連接以形成比特線。這意味著，將防止接觸橋現(xiàn)象， 從而確保閃存器件的可靠性并實(shí)現(xiàn)高度集成。
盡管已在這里對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，可以理解，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn) 和變形。更具體地說，在本發(fā)明的說明，附圖以及附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可 對(duì)本發(fā)明的部件和/或排列做出各種改進(jìn)和變形。顯然，除對(duì)部件和/或排列的 改進(jìn)和變形之外，技術(shù)人員也可對(duì)其進(jìn)行選擇應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種方法，其特征在于，包括在半導(dǎo)體襯底上方形成包括隧道氧化膜、浮柵、介電薄膜以及控制柵的柵極區(qū)域；靠著所述柵極區(qū)域的側(cè)壁形成具有多層絕緣薄膜結(jié)構(gòu)的隔離墊薄膜；通過在所述隔離墊薄膜上執(zhí)行整個(gè)表面蝕刻形成隔離墊圖案；去除沉積在所述隔離墊圖案的最外部分的絕緣薄膜；以及，隨后在其上形成所述柵極區(qū)域和隔離墊的所述半導(dǎo)體襯底上方形成層間絕緣薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，應(yīng)用濕蝕刻法除去沉積在 所述多層絕緣薄膜的最外部分的所述絕緣薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述濕蝕刻法中應(yīng)用BHF 溶液作為蝕刻溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔離墊薄膜的形成包 括相繼沉積第一氧化膜、氮化膜以及第二氧化膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一氧化膜包括TEOS。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二氧化膜包括TEOS。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述氮化膜包括SiN。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一氧化膜的厚度在 大約150至300A之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮化膜的厚度在大約 100至300A之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二氧化膜的厚度在 大約500至800A之間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，在去除沉積 于所述隔離墊圖案的最外部分的絕緣薄膜之前，應(yīng)用所述隔離墊圖案和所述柵 極區(qū)域作為掩膜，通過離子注入工藝形成源極/漏極區(qū)域。
12. —種設(shè)備，其特征在于，包括 半導(dǎo)體襯底； 形成于所述半導(dǎo)體襯底上方的柵極區(qū)域，該柵極區(qū)域包括隧道氧化膜、 浮柵、介電薄膜以及控制柵；隔離墊薄膜包括形成于所述柵極區(qū)域的側(cè)壁上的下部隔離墊薄膜和上部 隔離墊薄膜；以及在所述柵極區(qū)域和所述隔離墊上方形成層間絕緣薄膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述下部隔離墊薄膜包 括氧化膜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述上部隔離墊薄膜包 括氮化膜。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述氧化膜包括TEOS。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述氮化膜包括SiN。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一氧化膜的厚度 在大約150至300A之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述氮化膜的厚度在大 約100至300A之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述層間絕緣薄膜包括 金屬前介質(zhì)材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述金屬前介質(zhì)材料包 括至少一個(gè)磷摻雜硅酸鹽玻璃、硼磷硅酸鹽玻璃以及等離子增強(qiáng)TEOS。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閃存器件，其具有在氧化物-氮化物-氧化物(ONO)結(jié)構(gòu)中形成的柵極區(qū)域隔離墊，以及應(yīng)用ONO結(jié)構(gòu)形成的源極/漏極區(qū)域。去除ONO結(jié)構(gòu)中的最外氧化物并形成層間絕緣薄膜，以確保柵極區(qū)域之間足夠的空間。從而，可以防止層間絕緣薄膜中空隙的產(chǎn)生，并防止字線與漏極觸點(diǎn)電連接以形成比特線。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101192577SQ200710187538
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者樸真河, 金宰熙 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司