專利名稱：自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于半導(dǎo)體裝置制程技術(shù)，特別是有關(guān)于一種電子可抹除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory；EEPROM)的制造方法，能夠利用自我對準式漂浮柵極(self-aligned floating gate)以提高存儲器的密度。
已知電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法是在半導(dǎo)體基底上方形成隧穿氧化層(tunnel oxide)、第一復(fù)晶硅層(polysilicon)，然后定義(define)第一復(fù)晶硅層以形成漂浮柵極，接著形成復(fù)晶硅間絕緣層(interpoly insulating layer)以及第二復(fù)晶硅層，再定義第二復(fù)晶硅層以形成控制柵極，接著進行離子摻雜步驟以形成源極/漏極(source/drain)。
然而，上述傳統(tǒng)制程所形成的存儲器單元(cell)的尺寸受到極大的限制，并且存儲器的密度難以提高。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，包括下列步驟(a)提供一表面形成有長條硬掩膜(mask)的半導(dǎo)體基底；(b)利用上述硬掩膜為遮蔽物，以蝕刻上述半導(dǎo)體基底而形成一溝槽；(c)在上述溝槽內(nèi)形成上表面與上述硬掩膜上表面略為等高的氧化物；(d)去除上述硬掩膜，使得填入上述溝槽的氧化物之間形成一凹處；(e)全面性沉積第一復(fù)晶硅層以填入上述凹處；(f)平坦化上述第一復(fù)晶硅層，以在第一方向形成上表面與上述氧化物的上表面略為等高的第一復(fù)晶硅長條物；(g)選擇性蝕刻上述第一復(fù)晶硅長條物以形成漂浮柵極區(qū)塊，并且露出部分半導(dǎo)體基底；(h)在上述漂浮柵極區(qū)塊表面形成一復(fù)晶硅間絕緣層；(i)全面性沉積第二復(fù)晶硅層，以覆蓋上述復(fù)晶硅間絕緣層；以及(j)選擇性蝕刻上述第二復(fù)晶硅層，以在第二方向形成一第二復(fù)晶硅長條，來當作控制柵極。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，長條硬掩膜包括下層具有墊氧化層的氮化硅掩膜。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，步驟(c)還包括全面性沉積填入上述溝槽的二氧化硅層，以及利用化學(xué)機械研磨法平坦化上述二氧化硅層的步驟。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，步驟(d)去除硬掩膜(mask)是利用磷酸溶液完成。
并且，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，上述第一與第二復(fù)晶硅層系采用同步摻雜離子(in-situ doped)化學(xué)沉積法以形成第一復(fù)晶硅層?；蚴窍纫曰瘜W(xué)氣相沉積一未摻雜的第一復(fù)晶硅層；再摻入離子于上述第一復(fù)晶硅層。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，第一方向與第二方向呈垂直。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，步驟(f)是利用化學(xué)機械研磨法完成。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，步驟(j)之后還包括在步驟(g)露出的半導(dǎo)體基底表面形成離子摻雜區(qū)，以當作源極/漏極的步驟。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，形成第一復(fù)晶硅層之前，還包括在半導(dǎo)體基底表面形成隧穿氧化層的步驟。
再者，上述具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法之中，復(fù)晶硅間絕緣層是二氧化硅/氮化硅/二氧化硅(O/N/O)的復(fù)合層。


圖1~圖8與9是根據(jù)本發(fā)明實施例具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制程剖面圖，其中圖8是圖10的AA’線剖面圖，圖9是圖10的BB’線剖面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例形成的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的上視圖。
首先，請參照圖1，利用熱氧化法(thermal oxidation)在半導(dǎo)體基底100表面形成墊氧化層102，然后，利用低壓化學(xué)氣相沉積法(low pressure chemical mapordeposition，LPCVD)在上述墊氧化層102上方形成適當厚度(1500_~5000埃)的氮化硅層104。
接著，請參照圖2，利用傳統(tǒng)微影制程以形成光阻圖案(圖未顯示)再利用非等向性蝕刻法(anisotropically etching)以選擇性蝕刻上述氮化硅層104與墊氧化層102，而形成氮化硅層104與墊氧化層102構(gòu)成的長條狀硬掩膜HM，然后利用上述硬掩膜HM為遮蔽物，蝕刻上述半導(dǎo)體基底100以形成溝槽106。
然后，請參照圖3，利用化學(xué)氣相沉積法以在上述溝槽填入二氧化硅層，并且覆蓋上述硬掩膜HM，其次，利用化學(xué)機械研磨法(chemical mechanical polishingCMP)平坦化上述二氧化硅層，以留下上表面與硬掩膜HM上表面略為等高的填入溝槽氧化物108。
接下來，請參照圖4，利用例如磷酸溶液等去除上述硬掩膜HM的氮化硅層104a，再以氫氟酸等溶液去除墊氧化層102，此時溝槽氧化層108可能被去除少許。其次，利用熱氧化法重新成長可抹除式只讀存儲器的適當厚度(＿~＿埃)(注，此處請補入數(shù)值)的隧穿氧化層110，此時，溝槽氧化物108之間形成凹處109。
然后，請參照圖5，利用同步摻雜離子的化學(xué)氣相沉積法以在上述氧化物108與隧穿氧化層110上方全面性地形成摻雜離子的第一復(fù)晶硅層112，其填入上述凹處109。接著，請參照圖6，利用化學(xué)機械研磨法平坦化上述第一復(fù)晶硅層112，以形成互為隔離的自我對準式復(fù)晶硅長條112a，此區(qū)亦為擴散長條(diffusionstrap)DL的位置。
其次，請參照圖7與圖10，利用微影制程以及蝕刻步驟以定義上述復(fù)晶硅長條112a，以形成當成漂浮柵極的復(fù)晶硅區(qū)塊112b，以在擴散長條DL的位置露出部分半導(dǎo)體基底100表面，然后，去除部分溝槽氧化物108，使其上表面低于上述復(fù)晶硅區(qū)塊112b的上表面。
然后，請參照圖8與圖10，全面性形成復(fù)晶硅間絕緣層114，例如為二氧化硅/氮化硅/二氧化硅(ONO)復(fù)合層，然后，全面性沉積第二復(fù)晶硅層，以覆蓋上述復(fù)晶硅間絕緣層114，其次，選擇性蝕刻上述第二復(fù)晶硅層，以形成第二復(fù)晶硅長條116，來當作控制柵極，上述第二復(fù)晶硅長條116與第一復(fù)晶硅長條112a呈略為垂直地設(shè)置。上述第二復(fù)晶硅層亦可采用同步摻雜離子的化學(xué)氣相沉積法來形成。
之后，在擴散長條DL露出的半導(dǎo)體基底100表面摻入離子以形成離子摻雜區(qū)，此當作源極S/漏極D，請參照圖9與圖10所示。
根據(jù)本發(fā)明實施例的自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，能夠利用自我對準式漂浮柵極而縮小存儲器單元尺寸并且提高存儲器的密度。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，包括下列步驟(a)提供一表面形成有長條硬掩膜的半導(dǎo)體基底；(b)利用上述硬掩膜為遮蔽物，以蝕刻上述半導(dǎo)體基底而形成一溝槽；(c)在上述溝槽內(nèi)形成上表面與上述硬掩膜上表面略為等高的氧化物；(d)去除上述硬掩膜，使得填入上述溝槽的氧化物之間形成一凹處；(e)全面性沉積第一復(fù)晶硅層以填入上述凹處；(f)平坦化上述第一復(fù)晶硅層，以在第一方向形成上表面與上述氧化物的上表面略為等高的第一復(fù)晶硅長條物；(g)選擇性蝕刻上述第一復(fù)晶硅長條物以形成漂浮柵極區(qū)塊，并且露出部分半導(dǎo)體基底；(h)在上述漂浮柵極區(qū)塊表面形成一復(fù)晶硅間絕緣層；(i)全面性沉積第二復(fù)晶硅層，以覆蓋上述復(fù)晶硅間絕緣層；以及(j)選擇性蝕刻上述第二復(fù)晶硅層，以在第二方向形成第二復(fù)晶硅長條，來當作控制柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述長條硬掩膜包括下層具有墊氧化層的氮化硅掩膜。
3.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(c)還包括全面性沉積填入上述溝槽的二氧化硅層，以及利用化學(xué)機械研磨法平坦化上述二氧化硅層的步驟。
4.如權(quán)利要求2所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(d)去除硬掩膜是利用磷酸溶液以完成。
5.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(e)是采用同步摻雜離子化學(xué)沉積法以形成第一復(fù)晶硅層。
6.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(e)還包括下列步驟化學(xué)氣相沉積一未摻雜的第一復(fù)晶硅層；摻入離子于上述第一復(fù)晶硅層。
7.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述第一方向與第二方向呈垂直。
8.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，步驟(f)是利用化學(xué)機械研磨法完成。
9.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，步驟(j)之后還包括在步驟(g)露出的半導(dǎo)體基底表面形成離子摻雜區(qū)，以當作源極/漏極的步驟。
10.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，形成第一復(fù)晶硅層之前，還包括在半導(dǎo)體基底表面形成隧穿氧化層的步驟。
11.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(i)是采用同步摻雜離子化學(xué)沉積法以形成第二復(fù)晶硅層。
12.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述步驟(i)還包括下列步驟化學(xué)氣相沉積一未摻雜的第二復(fù)晶硅層；摻入離子于上述第二復(fù)晶硅層。
13.如權(quán)利要求1所述的具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，其特征在于，上述復(fù)晶硅間絕緣層是二氧化硅/氮化硅/二氧化硅(O/N/O)的復(fù)合層。
14.一種具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底；(b)依序在上述半導(dǎo)體基底上方形成墊氧化層以及氮化硅層；(c)定義上述氮化硅層以及上述墊氧化層，以形成長條狀硬掩膜；(d)利用上述硬掩膜為遮蔽物，以蝕刻上述半導(dǎo)體基底而形成一溝槽；(e)在上述溝槽內(nèi)形成上表面與上述硬掩膜上表面略為等高的氧化物；(f)去除上述硬掩膜，使得填入上述溝槽的氧化物之間形成一凹處；(g)全面性沉積第一復(fù)晶硅層以填入上述凹處；(h)平坦化上述第一復(fù)晶硅層，以在第一方向形成上表面與上述氧化物的上表面略為等高的第一復(fù)晶硅長條物；以及(i)選擇性蝕刻上述第一復(fù)晶硅長條物以形成漂浮柵極區(qū)塊，并且露出部分半導(dǎo)體基底。
15.一種具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底；(b)選擇性蝕刻上述半導(dǎo)體基底而形成一長條狀溝槽；(c)在上述溝槽內(nèi)形成上表面高于上述半導(dǎo)體基底的氧化物；(d)全面性沉積第一復(fù)晶硅層以覆蓋上述半導(dǎo)體基底以及上述氧化物；以及(e)利用化學(xué)機械研磨法平坦化上述第一復(fù)晶硅層，以形成上表面與上述氧化物的上表面略為等高的第一復(fù)晶硅長條物，而當作漂浮柵極區(qū)塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有自動對準漂浮柵極的電子可抹除可編程只讀存儲器的制造方法，首先，提供一表面形成有長條硬掩膜(mask)的半導(dǎo)體基底，然后利用上述硬掩膜為遮蔽物，以蝕刻上述半導(dǎo)體基底而形成一溝槽。接著在上述溝槽內(nèi)形成上表面與上述硬掩膜上表面略為等高的氧化物。然后去除上述硬掩膜，使得填入上述溝槽的氧化物之間形成一凹處，其次，全面性沉積第一復(fù)晶硅層以填入上述凹處。然后平坦化上述第一復(fù)晶硅層，以在第一方向形成上表面與上述氧化物的上表面略為等高的第一復(fù)晶硅長條物，然后選擇性蝕刻上述第一復(fù)晶硅長條物以形成漂浮柵極區(qū)塊，并且露出部分半導(dǎo)體基底。
文檔編號H01L21/70GK1455451SQ02118930
公開日2003年11月12日 申請日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者許丹 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司