专利名称：非易失存储器的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体内存组件的制造方法，且特别是有关于一种非易失存储器的制造方法。
背景技术：
在各种非易失存储器产品中，具有可进行多次数据之存入、读取、抹除等动作，且存入之数据在断电后也不会消失之优点的可电擦除且可编程只读存储器(EEPROM)，已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种内存组件。
业界提出一种非易失存储器，如图1所示。此非易失存储器包括由多个存储胞102与多个存储胞116所构成之存储胞串行。存储胞102与存储胞116系藉由间隙壁110而隔离开来。存储胞102由衬底100起依序为底介电层104a、电荷俘获层104b与顶介电层104c(底介电层104a、电荷俘获层104b与顶介电层104c构成复合介电层104)、栅极106与顶盖层108。存储胞116系配置于两个存储胞102之间。而且，存储胞116由衬底100起依序为底介电层112a、电荷俘获层112b、顶介电层112c(底介电层112a、电荷俘获层112b、顶介电层112c构成复合介电层112)与栅极114。此种非易失存储器的各个存储胞之间无间隙，因此可以增加组件集成度。
然而，上述之非易失存储器的制造过程中，存储胞102的复合介电层104与存储胞116的复合介电层112是在不同的步骤中所完成的，故其工艺较为繁琐。而且，由于存储胞116是形成在两个存储胞102之间，也就是说存储胞116的复合介电层112是形成在非平坦的表面上。由于存储胞102与衬底100所形成的转角，将使得存储胞116的复合介电层112的厚度不均匀，而导致存储胞116的可靠度较差。如此将造成存储胞102及存储胞116之电性不一致，影响组件的效能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种非易失存储器的制造方法，能够同时形成性质相同的复合介电层，提高存储胞的可靠度。
本发明的另一目的是提供一种非易失存储器的制造方法，可以降低热预算(thermal budget)，以提高组件效能，且其工艺简单，能够降低成本。
本发明提出一种非易失存储器的制造方法，此方法系先提供衬底。然后，于衬底上形成复合介电层，此复合介电层包括底介电层、电荷俘获层与顶介电层。接着，于复合介电层上形成牺牲层。之后，于牺牲层上形成掩膜层。继而，图案化掩膜层，以形成暴露出牺牲层之多数个第一开口。接下来，移除这些第一开口所暴露之部分牺牲层。再于这些第一开口中形成多数个第一栅极，这些第一栅极与其下方之复合介电层构成多数个第一存储胞。之后，移除掩膜层，以于多数个第一栅极之间形成多数个第二开口。然后，在这些第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层。继而，移除这些第二开口所暴露之部分牺牲层，并于这些第二开口中形成多数个第二栅极。这些第二栅极与其下方之复合介电层构成多数个第二存储胞。这些第二存储胞与第一存储胞构成存储胞串行。继而，于存储胞串行两侧之衬底中各自形成源极/漏极区。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第一开口中形成第一栅极的步骤例如是先于衬底上形成第一导体层，然后再移除第一开口以外之部分第一导体层，以暴露出掩膜层。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述第一导体层之材质可以是掺杂多晶硅，移除第一开口以外之部分第一导体层的方法包括化学机械研磨法。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述牺牲层之材质可以是氮化硅，而移除第一开口所暴露出之部分牺牲层的步骤及移除第二开口所暴露出之部分牺牲层的步骤例如是进行湿式蚀刻工艺，其例如是使用磷酸作为蚀刻剂。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述掩膜层之材质与牺牲层之材质具有不同的蚀刻选择性，且牺牲层亦与顶介电层具有不同的蚀刻选择性。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述掩膜层之材质例如是氧化硅。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第二开口中形成第二栅极的步骤例如是于衬底上形成第二导体层，然后移除第二开口以外之部分第二导体层，以暴露出位在第一栅极顶部的绝缘层。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述第二导体层之材质可以是掺杂多晶硅，移除第二开口以外之部分第二导体层的方法包括化学机械研磨法。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层之方法包括热氧化法。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述底介电层与顶介电层之材质例如是氧化硅，电荷俘获层之材质例如是氮化硅。
本发明提出另一种非易失存储器的制造方法，此方法系先提供衬底。然后于衬底上形成复合介电层，此复合介电层包括底介电层、电荷俘获层与顶介电层。接着，于复合介电层上形成掩膜层。继而，图案化掩膜层，以形成暴露出复合介电层之多数个第一开口，并于这些第一开口中形成多数个第一栅极，这些第一栅极与其下方之复合介电层构成多数个第一存储胞。之后，移除掩膜层，以于这些第一栅极之间形成多数个第二开口。接下来，于第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层。然后，在这些第二开口中形成多数个第二栅极。这些第二栅极与其下方之复合介电层构成多数个第二存储胞。这些第二存储胞与第一存储胞构成存储胞串行。继之，于存储胞串行两侧之衬底中各自形成源极/漏极区。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第一开口中形成第一栅极的步骤例如是于衬底上形成第一导体层，然后再移除第一开口以外之部分第一导体层，以暴露出掩膜层。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第二开口中形成第二栅极的步骤例如是先于衬底上形成第二导体层，然后再移除第二开口以外之部分第二导体层，以暴露出位于第一栅极顶部的绝缘层。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述第一导体层之材质可以是掺杂多晶硅，第二导体层之材质可以是掺杂多晶硅。移除第一开口以外之部分第一导体层，以及移除第二开口以外之部分第二导体层的方法例如是化学机械研磨法。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述于第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层之方法可以是热氧化法。
依照本发明的较佳实施例所述之非易失存储器的制造方法，上述之底介电层与顶介电层之材质例如是氧化硅，电荷俘获层之材质例如是氮化硅。
本发明因于平坦的表面上同时形成存储胞串行的所有复合介电层，可以避免习知之复合介电层因为沉积在非平坦的表面，造成存储胞可靠度差的问题。另外，由于只需要形成一次复合介电层，因此可以降低热预算，进而提高组件的效能，而且这个方法的工艺简单，能够降低成本。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1所绘示为一种非易失存储器的结构剖面图。
图2A至图2G所绘示为依照本发明一较佳实施例之一种非易失存储器的制造流程剖面图。
主要组件符号说明100、200衬底102、116、Q1、Q2存储胞104、112、201复合介电层104a、112a、201a底介电层104b、112b、201b电荷俘获层104c、112c、201c顶介电层106、114、209、215栅极108顶盖层110间隙壁203牺牲层205掩膜层207、211开口213绝缘层221源极/漏极区具体实施方式
图2A至图2G为依照本发明一较佳实施例之一种非易失存储器的制造流程剖面图。
请参照图2A，此方法系先提供衬底200，衬底200例如是硅衬底。然后，于衬底200上形成一层复合介电层201，此复合介电层201例如是由底介电层201a、电荷俘获层201b与顶介电层201c所构成。其中，底介电层201a之材质例如是氧化硅，其形成方法例如是热氧化法。电荷俘获层201b之材质例如是氮化硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。顶介电层201c之材质例如是氧化硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。当然，底介电层201a及顶介电层201c也可以是其它类似的材质。电荷俘获层201b之材质并不限于氮化硅，也可以是其它能够使电荷俘获于其中之材质，例如钽氧化层、钛酸锶层与铪氧化层等。
然后，于复合介电层201上形成牺牲层203。牺牲层203之材质与顶介电层201c之材质具有不同的蚀刻选择性。此牺牲层203之材质例如是氮化硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。
之后，请参照图2B，于牺牲层203上形成掩膜层205。掩膜层205之材质与牺牲层203之材质具有不同的蚀刻选择性。掩膜层205之材质例如是氧化硅，其形成方法例如是化学气相沉积法。
继而，请参照图2C，图案化掩膜层205，以形成暴露出牺牲层203之多数个开口207。图案化掩膜层205的方法例如是经由平版印刷、蚀刻工艺而完成之。
接下来，请参照图2D，移除这些开口207所暴露之部分牺牲层203。其中，移除此部分牺牲层203的步骤例如是进行湿式蚀刻工艺，其例如是使用磷酸作为蚀刻剂。由于牺牲层203之材质与顶介电层201c之材质具有不同的蚀刻选择性。因此，于移除部分之牺牲层203之时，并不会侵蚀到顶介电层201c，可以维持复合介电层201的可靠度。而掩膜层205下方的复合介电层201则由掩膜层205所覆盖住而不会受到蚀刻。
然后，请继续参照图2D，于这些开口207中形成多数个栅极209。形成栅极209的步骤例如是先于衬底200上形成导体层(未绘示)，然后再移除这些开口209以外之部分导体层，以暴露出掩膜层205。导体层之材质例如是掺杂多晶硅，其形成方法例如是利用化学气相沉积法形成一层未掺杂多晶硅层后，进行离子注入步骤以形成之，当然也可以采用临场注入杂质的方式以化学气相沉积法形成掺杂多晶硅层。移除开口209以外之部分导体层的方法例如是化学机械研磨法。
之后，请参照图2E，移除掩膜层205，以于这些栅极209之间形成多数个开口211。移除掩膜层205的方法例如是干式蚀刻或湿式蚀刻等适当之蚀刻工艺。由于掩膜层205之材质与牺牲层203之材质具有不同的蚀刻选择性，因此蚀刻会终止在牺牲层203，而不会侵蚀到顶介电层201c。然后，在这些栅极209的顶部及侧壁形成绝缘层213。绝缘层213的材质例如是氧化硅，其形成方法例如是热氧化法。
接着，再移除这些开口211所暴露之部分牺牲层203，暴露出复合介电层201。其中，移除这些开口211所暴露之部分牺牲层203的步骤例如是进行湿式蚀刻工艺，其例如是使用磷酸作为蚀刻剂。由于牺牲层203之材质与顶介电层201c之材质具有不同的蚀刻选择性。因此，于移除部分之牺牲层203之时，并不会侵蚀到顶介电层201c，可维持复合介电层201的可靠度。
继而，请参照图2F，于开口211中形成多数个栅极215。形成栅极215的步骤例如是于衬底200上形成导体层(未绘示)，再移除开口211以外之部分导体层，以暴露出栅极209顶部的绝缘层213。其中，导体层之材质例如是掺杂多晶硅，其形成方法例如是利用化学气相沉积法形成一层未掺杂多晶硅层后，进行离子注入步骤以形成之，当然也可以采用临场注入杂质的方式以化学气相沉积法形成掺杂多晶硅层。至于移除开口211以外之部分导体层的方法例如是化学机械研磨法。
其中，栅极209和其下方的复合介电层201构成存储胞Q1；栅极215和其下方的复合介电层201构成存储胞Q2。多数个存储胞Q1与多数个存储胞Q2构成存储胞串行，如图2F所示。
然后，请参照图2G，移除存储胞串行两侧，欲形成源极/漏极区的区域上所残留之栅极215。此移除方法例如是进行一蚀刻工艺。继而，于存储胞串行两侧之衬底200中形成源极/漏极区221。源极/漏极区221的形成方法例如是离子注入法，注入的离子可以是P型离子或N型离子，其端视所欲形成之组件型态而定。
值得一提的是，上述实施例系以于复合介电层201上形成一层牺牲层203为例作说明。牺牲层203虽具有保护底下之复合介电层201之功用，然而牺牲层203的设置是可以视实际需要而选择性地设置的。惟倘若选择不设置牺牲层203，则可以将掩膜层205直接形成于顶介电层201c上。只要掩膜层205之材质选用氮化硅或其它与顶介电层201c之蚀刻选择性不同之适当材质。如此一来，在移除掩膜层205之时，可以留下顶介电层201c，并能够维持复合介电层201的品质。
另外，在上述实施例中，系以形成六个存储胞结构为实例做说明。当然，使用本发明之存储胞串行之制造方法，可以视实际需要而形成适当数目的存储胞，举例来说，同一条位线可以串接32至64个存储胞结构。而且，本发明之非易失存储器的制造方法，实际上是应用于形成整个存储胞串行。
综上所述，由于复合介电层201，系于平坦的表面上在同一步骤中形成，在工艺上可以节省所需的热预算，有利于组件的效能，而且能够有效简化制造流程，降低制造成本。此外，存储胞Q1及存储胞Q2的复合介电层201因系于平坦的表面上所形成的，其成膜品质较稳定，得以确保存储胞Q1及存储胞Q2之间的电性一致，进而提高组件的可靠度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种非易失存储器的制造方法，包括提供衬底；于该衬底上形成复合介电层，该复合介电层包括底介电层、电荷俘获层与顶介电层；于该复合介电层上形成牺牲层；于该牺牲层上形成掩膜掩膜层；图案化该掩膜掩膜层，以形成暴露该牺牲层之多数个第一开口；移除该些第一开口所暴露之部分该牺牲层；于该些第一开口中形成多数个第一栅极，该些第一栅极与该些第一栅极下方之该复合介电层构成多数个第一存储胞；移除该掩膜掩膜层，以于该些第一栅极之间形成多数个第二开口；于该些第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层；移除该些第二开口所暴露之部分该牺牲层；于该些第二开口中形成多数个第二栅极，该些第二栅极与该些第二栅极下方之该复合介电层构成多数个第二存储胞，该些第二存储胞与该些第一存储胞构成存储胞串行；以及于该存储胞串行两侧之该衬底中各自形成源极/漏极区。
2.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第一开口中形成该些第一栅极的步骤包括于该衬底上形成第一导体层；以及移除该些第一开口以外之部分该第一导体层，以暴露出该掩膜掩膜层。
3.如权利要求2所述之非易失存储器的制造方法，其中该第一导体层之材质包括掺杂多晶硅。
4.如权利要求3所述之非易失存储器的制造方法，其中移除该些第一开口以外之部分该第一导体层的方法包括化学机械研磨法。
5.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中该牺牲层之材质包括氮化硅。
6.如权利要求5所述之非易失存储器的制造方法，其中移除该些第一开口所暴露之部分该牺牲层之的步骤及移除该些第二开口所暴露之部分该牺牲层的步骤包括进行湿式蚀刻工艺。
7.如权利要求6所述之非易失存储器的制造方法，其中在该湿式蚀刻工艺包括使用磷酸作为蚀刻剂。
8.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中该掩膜掩膜层之材质与该牺牲层之材质具有不同的蚀刻选择性，且该牺牲层亦与该顶介电层具有不同的蚀刻选择性。
9.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中该掩膜层之材质包括氧化硅。
10.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第二开口中形成该些第二栅极的步骤包括于该衬底上形成第二导体层；以及移除该些第二开口以外之部分该第二导体层，以暴露出于该些第一栅极的顶部的该绝缘层。
11.如权利要求10所述之非易失存储器的制造方法，其中该第二导体层之材质包括掺杂多晶硅。
12.如权利要求11所述之非易失存储器的制造方法，其中移除该些第二开口以外之部分该第二导体层的方法包括化学机械研磨法。
13.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第一栅极的顶部及侧壁形成该绝缘层之方法包括热氧化法。
14.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中该底介电层与该顶介电层之材质包括氧化硅。
15.如权利要求1所述之非易失存储器的制造方法，其中该电荷俘获层之材质包括氮化硅。
16.一种非易失存储器的制造方法，包括提供衬底；于该衬底上形成复合介电层，该复合介电层包括底介电层、电荷俘获层与顶介电层；于该复合介电层上形成掩膜层；图案化该掩膜层，以形成暴露该复合介电层之多数个第一开口；于该些第一开口中形成多数个第一栅极，该些第一栅极与该些第一栅极下方之该复合介电层构成多数个第一存储胞；移除该掩膜层，以于该些第一栅极之间形成多数个第二开口；于该些第一栅极的顶部及侧壁形成绝缘层；于该些第二开口中形成多数个第二栅极，该些第二栅极与该些第二栅极下方之该复合介电层构成多数个第二存储胞，该些第二存储胞与该些第一存储胞构成存储胞串行；以及于该存储胞串行两侧之该衬底中各自形成源极/漏极区。
17.如权利要求16所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第一开口中形成该些第一栅极的步骤包括于该衬底上形成第一导体层；以及移除该些第一开口以外之部分该第一导体层，以暴露出该掩膜层。
18.如权利要求17所述之非易失存储器的制造方法，其中该第一导体层之材质包括掺杂多晶硅。
19.如权利要求18所述之非易失存储器的制造方法，其中移除该些第一开口以外之部分该第一导体层的方法包括化学机械研磨法。
20.如权利要求16所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第二开口中形成该些第二栅极的步骤包括于该衬底上形成第二导体层，该第二导体层之材质包括多晶硅；以及移除该些第二开口以外之部分该第二导体层，以暴露出于该些第一栅极的顶部的该绝缘层。
21.如权利要求20所述之非易失存储器的制造方法，其中该第二导体层之材质包括掺杂多晶硅。
22.如权利要求21所述之非易失存储器的制造方法，其中移除该些第二开口以外之部分该第二导体层的方法包括化学机械研磨法。
23.如权利要求16所述之非易失存储器的制造方法，其中于该些第一栅极的顶部及侧壁形成该绝缘层之方法包括热氧化法。
24.如权利要求16所述之非易失存储器的制造方法，其中该底介电层与该顶介电层之材质包括氧化硅。
25.如权利要求16所述之非易失存储器的制造方法，其中该电荷俘获层之材质包括氮化硅。
全文摘要
一种非易失存储器的制造方法，首先提供衬底，于衬底上依序形成复合介电层、牺牲层与掩膜层。之后，图案化掩膜层，以形成暴露出牺牲层之多数个第一开口。接下来，移除第一开口所暴露出之部分牺牲层，再于第一开口中形成多数个第一栅极。之后，移除掩膜掩膜层，以于第一栅极之间形成多数个第二开口。然后，在第一栅极的顶部及侧壁形成一绝缘层。接着，再移除这些第二开口所暴露出之部分牺牲层，并于这些第二开口中形成多数个第二栅极。多数个第二栅极与多数个第一栅极构成存储胞串行。继而，于存储胞串行两侧之衬底中各自形成源极/漏极区。
文档编号H01L21/8246GK101022089SQ20061000701
公开日2007年8月22日 申请日期2006年2月14日 优先权日2006年2月14日
发明者魏鸿基, 毕嘉慧 申请人:力晶半导体股份有限公司