專利名稱：隔離結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，且特別是有關(guān)于一種隔離 結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
在各種非易失性存儲器產(chǎn)品中，具有可進行多次數(shù)據(jù)的存入、讀取、擦 除等動作，且存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會消失的優(yōu)點的可電擦除可編程只讀
存儲器(EEPROM),已成為個人電腦和電子設(shè)備所廣泛采用的一種非易失性
存儲器。
典型的可電擦除可編程只讀存儲器以摻雜的多晶硅制作浮置柵極 (floating gate)與控制柵極(control gate)。 一般來說，浮置柵極與控制柵極之間 的柵極耦合率(gate-coupling ratio, GCR)愈大，其操作所需的工作電壓將愈 低，而存儲器的操作速度與效率會隨之提升。由于柵極耦合率是指浮置柵極、 控制柵極之間的電容值與存儲器總電容值的比率，因此，增加浮置柵極與控 制柵極之間的等效電容面積，將有助于增加?xùn)艠O耦合率。
然而在集成電路持續(xù)追求高集成度的趨勢下，存儲器每一個單元所占的 面積卻因而必須縮減，元件的線寬同樣隨之縮小。如此一來，浮置柵極與控 制柵極之間的柵極耦合率也會跟著下降，非易失性存儲器所需的操作電壓將 會被迫提高。這對于將非易失性存儲器應(yīng)用在低耗能需求的可攜式電子產(chǎn)品 領(lǐng)域，相當(dāng)?shù)夭焕?br> 此外，由于每個單元之間的距離縮短，因此，在操作選定的單元的時候， 容易導(dǎo)致選定單元的浮置柵極與周圍其他單元的浮置柵極產(chǎn)生耦合效應(yīng)，使 得選定單元的起始電壓差值提高改變，很容易導(dǎo)致操作上的可靠度下降，影 響元件的效能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，可以降低選定單元的浮置柵極與周圍單元的浮置柵極所產(chǎn)生的耦合效應(yīng)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，可以提高單元的柵 極耦合率。
本發(fā)明提出一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供基底，基底上設(shè)置有介 電層與導(dǎo)體層，導(dǎo)體層位于介電層上，且導(dǎo)體層、介電層與基底中設(shè)置有隔 離層。移除部分隔離層，使隔離層的頂面低于導(dǎo)體層頂面但高于導(dǎo)體層底面。 然后，于導(dǎo)體層側(cè)壁形成間隙壁。之后以間隙壁為掩模，移除部分隔離層， 形成隔離結(jié)構(gòu)，隔離結(jié)構(gòu)頂部具有凹陷，且隔離結(jié)構(gòu)覆蓋住導(dǎo)體層與介電層 交界的轉(zhuǎn)角處。接著于形成隔離結(jié)構(gòu)之后，移除間隙壁。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，凹陷可以是圓弧狀凹陷。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，以間隙壁為掩模，移除部分隔離層的方法 包括濕式蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，移除間隙壁的方法包括干式蝕刻法或濕式
蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，間隙壁的形成方法包括先于基底上形成間 隙壁材料層，然后移除部分間隙壁材料層，留下位于導(dǎo)體層側(cè)壁的間隙壁材料層。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，移除部分間隙壁材料層的方法包括干式蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。隔離層的材質(zhì) 包括氧化硅。導(dǎo)體層的材質(zhì)包括摻雜多晶硅。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于非易失性存儲器的工藝，其中的導(dǎo)體 層為非易失性存儲器的浮置柵極。
本發(fā)明提出另一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供基底，基底上設(shè)置有 介電層與導(dǎo)體層，導(dǎo)體層位于介電層上，且導(dǎo)體層、介電層與基底中設(shè)置有 隔離層。接著，移除部分隔離層，使隔離層的頂面低于導(dǎo)體層頂面但高于導(dǎo) 體層底面。之后，于基底上形成間隙壁材料層。繼而移除部分間隙壁材料層， 形成位于導(dǎo)體層側(cè)壁的間隙壁。然后，至少移除部分隔離層，形成隔離結(jié)構(gòu)， 隔離結(jié)構(gòu)頂部具有凹陷，且隔離結(jié)構(gòu)覆蓋住導(dǎo)體層與介電層交界的轉(zhuǎn)角處。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，凹陷可以是圓弧狀凹陷。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，間隙壁與隔離層具有不同的蝕刻選擇比。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括以間隙壁為掩模，移除部分隔離層。 而以間隙壁為掩模，移除部分隔離層的方法包括濕式蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括于形成隔離結(jié)構(gòu)之后，移除間隙壁。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，間隙壁與隔離層具有約略相同的蝕刻選擇比。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，還包括于形成隔離結(jié)構(gòu)的步驟中，同時移 除間隙壁與部分隔離層。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，同時移除間隙壁與部分隔離層的方法包括
濕式蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，形成間隙壁材料層的方法包括以四乙基硅
酸酉旨(TEOS)為氣體源，進行化學(xué)氣相沉積法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，移除部分間隙壁材料層，形成間隙壁的方 法包括干式蝕刻法。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法中，隔離層的材質(zhì)包括氧化硅。導(dǎo)體層的材質(zhì) 包括摻雜多晶硅。
上述隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于非易失性存儲器的工藝，其中導(dǎo)體層 為非易失性存儲器的浮置柵極。
本發(fā)明提出的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，由于移除了部分隔離層，因此可以 加大浮置柵極與后續(xù)形成的控制柵極之間的等效電容面積，進而提高柵極耦 合率，以降低存儲器的操作電壓。此外，由于降低了相鄰浮置柵極之間的隔 離結(jié)構(gòu)高度，還可以減輕浮置柵極之間的耦合效應(yīng)，縮小單元的起始電壓差 值，進一步提高存儲器的可靠度與整體效能。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實 施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)i兌明如下。


圖1A至圖1D是繪示本發(fā)明實施例的一種隔離結(jié)構(gòu)的制造流程剖面圖。 圖2A至圖2C是繪示本發(fā)明另一實施例的一種隔離結(jié)構(gòu)的制造流程剖 面圖。
主要元件符號說明
100:基底110:介電層115:溝槽
120、 120，隔離層130:導(dǎo)體層
135、 135，間隙壁材料層140、 140，間隙壁
150:隔離結(jié)構(gòu)155:凹陷
A:導(dǎo)體層高度B:導(dǎo)體層棵露出的側(cè)壁高度
D、 D': 隔離結(jié)構(gòu)頂面中央與基底頂面的高度差
W、 W':隔離層所移除的厚度
具體實施例方式
圖1A至圖1D是繪示本發(fā)明實施例的一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法。
請參照圖1A，本實施例所提出的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法是應(yīng)用于非易失 性存儲器的制造過程，其例如是先提供基底100，于基底100上依序形成一 層介電層110與一層掩模層(未繪示)?；?00例如是硅基底。介電層110 的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。掩模層的材質(zhì)例 如是氮化硅，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
之后，于掩模層、介電層IIO與基底100中形成多個溝槽115。溝槽115 的形成方法例如是利用微影蝕刻工藝，移除部分掩模層、介電層110與基底 100而形成溝槽115。
而后，于溝槽115中填滿隔離層120。隔離層120的材質(zhì)例如是氧化石圭， 其形成方法例如是先以高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法于基底100上形成一 層隔離材料層(未繪示)，并以掩模層為終止層，平坦化隔離材料層以形成 的。
然后，移除掩模層，而于隔離層120之間隙填滿導(dǎo)體層130。導(dǎo)體層130 的材質(zhì)例如是摻雜多晶硅，其形成方法例如是先于基底IOO上形成一層共形 的導(dǎo)體材料層(未繪示)，之后以隔離層120為終止層，利用化學(xué)機械研磨 工藝，平坦化導(dǎo)體材料層。
在一實施例中，也可以以其他方法來形成如圖1A的結(jié)構(gòu)，例如是先依 序形成介電層110、導(dǎo)體材料層與掩模層，然后移除部分掩模層、導(dǎo)體材料 層、介電層IIO與基底100,形成溝槽115。之后再填入隔離層120。而后以 導(dǎo)體層130為終止層，移除掩^f莫層與部分隔離層120。當(dāng)然，上述形成如圖 1A的結(jié)構(gòu)的方法，還可以依工藝的設(shè)計而有不同，上述實施例并非用以限
定本發(fā)明。
繼而，請參照圖1B，移除部分隔離層120，使隔離層120的頂面低于導(dǎo) 體層130頂面但高于導(dǎo)體層130底面。移除部分隔離層120的方法例如是回 蝕刻法，如濕式蝕刻法或干式蝕刻法。在一實施例中，導(dǎo)體層130的厚度A 例如是60nm,剩余的隔離層120的頂面與導(dǎo)體層130頂面的高度差W (即 隔離層120所移除的厚度W)例如是40nm。隔離層120被移除的厚度可以 是利用濕式蝕刻法，依照蝕刻的時間來控制。
之后，在基底IOO上形成一層共形的間隙壁材料層135。間隙壁材料層 135的材質(zhì)例如是氮化硅、碳化硅、氮碳化硅等，與隔離層120具有不同蝕 刻選擇比的材質(zhì)。其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
接著，請參照圖1C，移除部分間隙壁材料層135,而形成位于導(dǎo)體層 130側(cè)壁的間隙壁140。移除部分間隙壁材料層135的方法例如是干式蝕刻 法。
然后，請參照圖1D，以間隙壁140為掩模，移除部分隔離層120，形成 隔離結(jié)構(gòu)150。移除部分隔離層120的方法例如是濕式蝕刻法或干式蝕刻法， 較佳例如是濕式蝕刻法。在一實施例中，濕式蝕刻法可以是選用氬氟酸等蝕 刻液，其對于隔離層120的蝕刻速率會遠(yuǎn)大于間隙壁140或?qū)w層130，還 可以避免破壞導(dǎo)體層130,而維持導(dǎo)體層130的高度。
隔離結(jié)構(gòu)150的頂部具有凹陷155，此凹陷155例如是圓弧狀的凹陷155, 而使得隔離結(jié)構(gòu)150的側(cè)壁會覆蓋住導(dǎo)體層130與介電層110交界的轉(zhuǎn)角處。 這么一來，也可以避免導(dǎo)體層130 (浮置柵極)發(fā)生漏電流的問題。
而后，再以千式蝕刻法或濕式蝕刻法移除間隙壁140,棵露出導(dǎo)體層130 的側(cè)壁，以便于進行后續(xù)非易失性存儲器的其他工藝。后續(xù)完成非易失性存 儲器的工藝應(yīng)為熟知本技術(shù)領(lǐng)域者所周知，于此不再贅述。
在一實施例中，上述導(dǎo)體層130的高度A例如是60nm，移除間隙壁140， 之后，導(dǎo)體層130棵露出的側(cè)壁高度B例如是40nm，而隔離結(jié)構(gòu)頂面中央 與基底100頂面的高度差D例如為10nm。
與習(xí)知技術(shù)相比，本實施例中由于移除了部分隔離層120,使得高度B 得以增加，則浮置柵極(導(dǎo)體層130)與后續(xù)形成的控制柵極之間的等效電 容面積也會加大，有利于柵極耦合率的提高；而于隔離結(jié)構(gòu)150頂部形成凹 陷155，降低高度差D,則可以減輕相鄰的浮置柵極之間的耦合效應(yīng)，縮小
單元的起始電壓的差值，進而提高存儲器的可靠度與整體效能。
再者，由于本實施例所使用的間隙壁材料層135,與隔離層120具有極 佳的蝕刻選擇比，因此在移除部分隔離層120，形成隔離結(jié)構(gòu)150的步驟中， 可以有效地保護導(dǎo)體層130，使導(dǎo)體層130不受侵蝕，而得以維持導(dǎo)體層130 (浮置柵極)的高度。
圖2A至圖2C是繪示依照本發(fā)明另一實施例的隔離結(jié)構(gòu)的制造流程剖 面圖。圖2A至圖2C是"f妾續(xù)于上述圖1A的工藝。
請參照圖2A,于形成導(dǎo)體層130之后，移除部分隔離層120。移除的方 法例如是回蝕刻法，如干式蝕刻法或濕式蝕刻法。而在本實施例中，導(dǎo)體層 130的厚度A例如是60nm,剩余的隔離層120，的頂面與導(dǎo)體層130頂面的 高度差W，，亦即所移除的隔離層120的厚度W，例如是30nm。而隔離層 120被移除的厚度可以利用濕式蝕刻法，依照蝕刻的時間來控制。
之后，在基底IOO上形成一層共形之間隙壁材料層135，。在本實施例中， 間隙壁材料層135，例如是選用氧化硅等，與隔離層120'具有約略相同或 相似的蝕刻選^奪比的材質(zhì)。在一實施例中，間隙壁材料層135'例如是以四 乙基硅酸酯(TEOS)為氣體源，進行化學(xué)氣相沉積工藝所形成的，而所形成的 間隙壁材料層的厚度例如是20nm。
繼而，請參照圖2B,移除部分間隙壁材料層135',而形成位于導(dǎo)體層 130側(cè)壁之間隙壁140，。移除部分間隙壁材料層135'的方法例如是干式蝕 刻法。在一實施例中，間隙壁140'的高度例如是30nm,而隔離層120，頂 面與基底IOO頂面的高度差D'例如是30nm。
之后，請參照圖2C，利用回蝕刻法移除間隙壁140，與部分隔離層120'， 而形成隔離結(jié)構(gòu)150。移除間隙壁140'與部分隔離層120'的方法例如是以 氫氟酸為蝕刻液，進行濕式蝕刻法。隔離層120'頂部移除之后，其頂面與 基底100頂面的高度差D，也會隨之降低。
回蝕刻的結(jié)果將于隔離結(jié)構(gòu)150頂部形成凹陷155，此凹陷155可以是 呈圓弧狀的，而隔離結(jié)構(gòu)150的側(cè)壁會覆蓋住導(dǎo)體層130與介電層110交界 的轉(zhuǎn)角處。從而得以降低導(dǎo)體層130 (浮置柵極)發(fā)生漏電流的問題。
在一實施例中，上述導(dǎo)體層130的高度A例如是60nm,導(dǎo)體層130棵 露出的側(cè)壁高度B例如是40nm，而隔離結(jié)構(gòu)頂面中央與基底100頂面的高 度差D'則為10nm。
在本實施例中，由于間隙壁材并+層135，的材質(zhì)與隔離層120，的材質(zhì) 具有約略相同的蝕刻選擇比，因此，于形成隔離結(jié)構(gòu)150的步驟中，可以同 時移除部分隔離層120，以及間隙壁140，，而可以省去另行移除間隙壁140，
的步驟。
值得一提的是，上述實施例雖然是以非易失性存儲器的工藝為例來說 明，然其并非用以限定本發(fā)明，此種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，當(dāng)然也可以用在 其他半導(dǎo)體工藝中。
綜上所述，本發(fā)明提出的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，由于移除了部分隔離層， 因此可以加大浮置柵極與后續(xù)形成的控制柵極之間的等效電容面積，進而提 高柵極耦合率，以降低存儲器的操作電壓。此外，由于凹陷155的形成，降 低了浮置柵極與浮置柵極之間的隔離結(jié)構(gòu)高度，還可以減輕浮置柵極之間的 耦合效應(yīng)，縮小單元的起始電壓差值，進一步提高存儲器的可靠度與整體效 能。
雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些 許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供基底，所述基底上設(shè)置有介電層與導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層位于所述介電層上，且所述導(dǎo)體層、介電層與基底中設(shè)置有多個隔離層；移除部分所述隔離層，使所述隔離層的頂面低于所述導(dǎo)體層頂面但高于所述導(dǎo)體層底面；于所述導(dǎo)體層側(cè)壁形成間隙壁；以所述間隙壁為掩模，移除部分所述隔離層，形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)頂部具有凹陷，且所述隔離結(jié)構(gòu)覆蓋住所述導(dǎo)體層與所述介電層交界的轉(zhuǎn)角處；以及移除所述間隙壁。
2. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述凹陷為圓弧狀凹陷。
3. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中以所述間隙壁為掩模，移除部分所述隔離層的方法包括濕式蝕刻法。
4. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中移除所述間隙壁的方法包括干式蝕刻法或濕式蝕刻法。
5. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述間隙壁的形成方法包括于所述基底上形成間隙壁材料層；以及移除部分所述間隙壁材料層，留下位于所述導(dǎo)體層側(cè)壁的間隙壁材料層。
6. 如權(quán)利要求5的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中移除部分所述間隙壁材料層的方法包括干式蝕刻法。
7. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述間隙壁的材質(zhì)包括氮化硅。
8. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述隔離層的材質(zhì)包括氧化硅。
9. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述導(dǎo)體層的材質(zhì)包括摻雜多晶硅。
10. 如權(quán)利要求1的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于非易失性存儲器的工藝，其中所述導(dǎo)體層為所述非易失性存儲器的浮置柵極。
11. 一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供基底，所述基底上設(shè)置有介電層與導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層位于所述介 電層上，且所述導(dǎo)體層、介電層與基底中設(shè)置有隔離層；移除部分所述隔離層，使所述隔離層的頂面低于所述導(dǎo)體層頂面但高于 所述導(dǎo)體層底面；于所述基底上形成間隙壁材料層；移除部分所述間隙壁材料層，形成位于所述導(dǎo)體層側(cè)壁的間隙壁；以及 至少移除部分所述隔離層，形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)頂部具有凹陷， 且所述隔離結(jié)構(gòu)覆蓋住所述導(dǎo)體層與所述介電層交界的轉(zhuǎn)角處。
12. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述凹陷為圓弧狀凹陷。
13. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述間隙壁與所述隔離 層具有不同的蝕刻選擇比。
14. 如權(quán)利要求13的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括以所述間隙壁為掩模，移除部分所述隔離層。
15. 如權(quán)利要求14的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中以所述間隙壁為掩模， 移除部分所述隔離層的方法包括濕式蝕刻法。
16. 如權(quán)利要求14的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括于形成所述隔離結(jié)構(gòu) 之后，移除所述間隙壁。
17. 如權(quán)利要求13的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述間隙壁的材質(zhì)包括 氮化硅。
18. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述間隙壁與所述隔離 層具有約略相同的蝕刻選擇比。
19. 如權(quán)利要求18的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括于形成所述隔離結(jié)構(gòu) 的步驟中，同時移除所述間隙壁與部分所述隔離層。
20. 如權(quán)利要求19的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中同時移除所述間隙壁與 部分所述隔離層的方法包括濕式蝕刻法。
21. 如權(quán)利要求18的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成所述間隙壁材料層 的方法包括以四乙基硅酸酯為氣體源，進行化學(xué)氣相沉積法。
22. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中移除部分所述間隙壁材 料層，形成所述間隙壁的方法包括干式蝕刻法。
23. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述隔離層的材質(zhì)包括氧化硅。
24. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，其中所述導(dǎo)體層的材質(zhì)包括摻雜多晶硅。
25. 如權(quán)利要求11的隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，適用于非易失性存儲器的工 藝，其中所述導(dǎo)體層為所述非易失性存儲器的浮置柵極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隔離結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供基底，基底上設(shè)置有介電層與導(dǎo)體層，導(dǎo)體層位于介電層上，且導(dǎo)體層、介電層與基底中設(shè)置有隔離層。移除部分隔離層，使隔離層的頂面低于導(dǎo)體層頂面但高于導(dǎo)體層底面。然后，于導(dǎo)體層側(cè)壁形成間隙壁。之后以間隙壁為掩模，移除部分隔離層而形成隔離結(jié)構(gòu)，隔離結(jié)構(gòu)頂部具有凹陷，且隔離結(jié)構(gòu)覆蓋住導(dǎo)體層與介電層交界的轉(zhuǎn)角處。接著于形成隔離結(jié)構(gòu)之后，移除間隙壁。
文檔編號H01L21/762GK101174576SQ20061013660
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者曾維中, 朱建隆, 魏鴻基 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司