CN101236928A - 非挥发性存储器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非挥发性存储器的制造方法，包括下列步骤。提供具有存储单元区与周边电路区的基底。于基底上形成第一介电层与第一导体层。于存储单元区的基底上依序形成栅间介电层、第二导体层与牺牲层。于周边电路区的第一导体层上形成第三导体层。图案化存储单元区的牺牲层、第二导体层、栅间介电层与第一导体层以形成堆迭结构。图案化周边电路区的第三导体层与第一导体层以形成栅极结构。于基底上形成层间绝缘层后，移除层间绝缘层直到暴露出堆迭结构的顶部表面。移除牺牲层，以于第二导体层上形成开口。然后，于开口中填入第四导体层。
Description
技术领域
本发明是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种非挥发性存储器的制造方法。
背景技术
非挥发性存储器元件由于具有可多次数据的存入、读取、抹除等动作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点，因此已成为个人电脑和电子设备所广泛采用的一种存储器元件。
典型的非挥发性存储器元件，一般是被设计成具有堆迭式栅极(Stacked-Gate)结构，其中包括以掺杂多晶硅制作的浮置栅极(Floating Gate)，以多晶硅化金属(由一层掺杂多晶硅与一层金属硅化物(如硅化钨))制作控制栅极(Control Gate)。浮置栅极位于控制栅极和基底之间，且处于浮置状态，没有和任何电路相连接，而控制栅极则与字元线(Word Line)相接，此外还包括穿隧氧化层(Tunneling Oxide)和栅间介电层(Inter-Gate Dielectric Layer)分别位于基底和浮置栅极之间以及浮置栅极和控制栅极之间。
在目前提高元件集成度的趋势下，会依据设计规则缩小元件的尺寸。而缩小元件尺寸，使得材质为多晶硅化金属的控制栅极(字元线)的片电阻(sheetresistance)上升，降低元件的操作速度。由于金属材料(如钨金属等)具有低且均匀的片电阻，因此可采用金属材料作为控制栅极(字元线)。
然而，当使用金属材料作为控制栅极(字元线)时，如果直接蚀刻金属层与掺杂多晶硅层以形成控制栅极(字元线)与浮置栅极，则金属产物会污染底层的栅介电层，而影响元件效能。因此，目前业界提出一种方法，在蚀刻金属层后，在金属层侧壁形成氮化硅间隙壁以覆盖住金属层。然后，再蚀刻掺杂多晶硅层。如此，即可避免金属产物污染底层的栅介电层。然而，若要于金属层侧壁形成氮化硅间隙壁，则需要加宽控制栅极之间的线宽，而无法进一步提高元件集成度。而且，氮化硅间隙壁会影响后续的光刻、蚀刻工艺的调整，也会使控制栅极(字元线)间的短路测试变的困难。
发明内容
本发明提供一种非挥发性存储器的制造方法，可于存储单元区与周边电路区分别形成材质不同的控制栅极与晶体管材质，且采用金属材料制作控制栅极(字元线)，可以降低控制栅极(字元线)的片电阻，并提高元件效能。
本发明提供一种非挥发性存储器的制造方法，采用镶嵌工艺制作金属控制栅极(字元线)，可以避免金属产物污染栅介电层，并可以提高元件集成度。
本发明提出一种非挥发性存储器的制造方法，包括下列步骤。首先，提供基底。此基底具有存储单元区与周边电路区。在基底中已形成多个元件隔离结构，以定义出有源区。在有源区上已形成第一介电层与第一导体层(conductive layer)。于基底上依序形成栅间介电层与第二导体层后，移除周边电路区的基底上的第二导体层与栅间介电层。接着，于周边电路区的第一导体层上形成第三导体层，并于存储单元区的第二导体层上形成牺牲层。图案化存储单元区的牺牲层、第二导体层、栅间介电层与第一导体层以形成堆迭结构。图案化周边电路区的第三导体层与第一导体层，以形成栅极结构。于基底上形成覆盖堆迭结构与栅极结构的层间绝缘层，移除层间绝缘层直到暴露出存储单元区的牺牲层。移除牺牲层，以于第二导体层上形成开口。然后，于开口中填入第四导体层。
在本发明的一实施例中，上述的于开口中填入第四导体层的步骤如下。于基底上形成导体材料层，此导体材料层填满该开口。然后，进行化学机械研磨工艺以移除开口以外的导体材料层。
在本发明的一实施例中，更包括进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在层间绝缘层上的部分导体材料层。
在本发明的一实施例中，于基底上形成导体材料层的步骤前，更包括于基底上形成粘着层。
在本发明的一实施例中，上述的第四导体层的材质包括金属材料。
在本发明的一实施例中，上述的移除层间绝缘层直到暴露出存储单元区的牺牲层的步骤包括进行化学机械研磨工艺。
在本发明的一实施例中，上述的牺牲层的材质与层间绝缘层的材质具有不同的蚀刻选择性。
在本发明的一实施例中，上述的牺牲层的材质包括氮化硅。
在本发明的一实施例中，上述的层间绝缘层的材质包括氧化硅。
在本发明的一实施例中，上述的第三导体层的材质包括金属硅化物。
在本发明的一实施例中，在存储单元区中，第一导体层作为浮置栅极、第二导体层与第四导体层共同作为控制栅极；在周边电路区中，第三导体层与第一导体层共同作为晶体管栅极。
在本发明的一实施例中，更包括移除元件隔离结构的一部份，使元件隔离结构的顶部表面低于第一导体层的顶部表面。
本发明提出一种非挥发性存储器的制造方法，包括下列步骤。首先，提供基底。此基底具有存储单元区与周边电路区。在基底中已形成多个元件隔离结构，以定义出有源区。在有源区上已形成第一介电层与第一导体层(conductive layer)。于基底上依序形成栅间介电层与第二导体层后，移除周边电路区的基底上的第二导体层与栅间介电层。于基底上形成牺牲层。图案化存储单元区的牺牲层、第二导体层、栅间介电层与第一导体层，以形成第一堆迭结构。图案化周边电路区的牺牲层与第一导体层，以形成第二堆迭结构。于基底上形成覆盖第一堆迭结构与该第二堆迭结构的层间绝缘层。移除层间绝缘层直到暴露出存储单元区以及周边电路区的牺牲层。移除牺牲层，以于存储单元区的第二导体层上形成第一开口，并于周边电路区的第一导体层上形成第二开口。于第一开口与第二开口中填入第三导体层。
在本发明的一实施例中，上述的于第一开口与第二开口中填入第三导体层的步骤如下。于基底上形成导体材料层，导体材料层填满第一开口该第二开口。进行化学机械研磨工艺以移除第一开口与第二开口以外的导体材料层。
在本发明的一实施例中，更包括进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在层间绝缘层上的部分导体材料层。
在本发明的一实施例中，于基底上形成导体材料层的步骤前，更包括于基底上形成粘着层。
在本发明的一实施例中，上述的第三导体层的材质包括金属材料。
在本发明的一实施例中，上述的移除层间绝缘层直到暴露出存储单元区以及周边电路区的牺牲层的步骤包括进行化学机械研磨工艺。
在本发明的一实施例中，上述的牺牲层的材质与层间绝缘层的材质具有不同的蚀刻选择性。
在本发明的一实施例中，上述的牺牲层的材质包括氮化硅。
在本发明的一实施例中，上述的层间绝缘层的材质包括氧化硅。
在本发明的一实施例中，在存储单元区中，第一导体层作为浮置栅极、第二导体层与第三导体层共同作为控制栅极；在周边电路区中，第三导体层与第一导体层共同作为晶体管栅极。
在本发明的一实施例中，更包括移除元件隔离结构的一部份，使元件隔离结构的顶部表面低于第一导体层的顶部表面。
本发明的非挥发性存储器的制造方法，因采用镶嵌的方式制作含有金属的控制栅极，不需对金属材料进行蚀刻工艺，因此可以避免金属产物污染栅氧化层，且可以大幅地节省成本。
而且，本发明的非挥发性存储器的制造方法，由于不必对于金属材料直接进行光刻、蚀刻等步骤，且不需形成间隙壁保护金属材料，因此，还可以缩小控制栅极(字元线)之间的间隙。这也就是说，本发明所采用的非挥发性存储器的制造方法，可以制造线宽更窄的存储器，达到提高元件集成度的功效。
此外，本发明的非挥发性存储器的制造方法，可以制作出材质为相同或材质为不同的晶体管的栅极与控制栅极(字元线)。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为绘示本发明一实施例的一种非挥发性存储器的上视图。
图2A至图2G为绘示本发明的一优选实施例的一种非挥发性存储器的制造流程剖面图。
图3A至图3D为绘示本发明的另一优选实施例的一种非挥发性存储器的制造流程剖面图。
【主要元件符号说明】
100、200：基底
102、202：存储单元区
104、204：周边电路区
106a、106b、210a、210b：隔离结构
108a、108b：有源区
100：控制栅极(字元线)
112：浮置栅极
114：栅极
206a、206b：介电层
208a1、208a2、208b1、208b2、214、214a、218、218a、238：导体层
212：栅间介电层
216、220、224、226：图案化光致抗蚀剂层
222、222a、222b：牺牲层
228、230、240：堆迭结构
230：栅极结构
232：层间绝缘层
234、242：开口
236：粘着层
A、B、C、D：区域
具体实施方式
图1为绘示本发明一实施例的一种非挥发性存储器的上视图。
如图1所示，此非挥发性存储器例如是设置于基底100上。此基底100例如可区分为存储单元区102与周边电路区104。在基底100中例如设置有隔离结构106a、隔离结构106b，以分别于存储单元区102与周边电路区104定义出有源区108a与有源区108b。
隔离结构106a、隔离结构106b例如是分别平行设置于基底100中。隔离结构106a、隔离结构106b例如是在X方向上延伸。隔离结构106a、隔离结构106b例如是浅沟渠隔离结构。
多个控制栅极(字元线)110例如是平行设置于存储单元区102的基底100上，并在Y方向上延伸。X方向例如是与Y方向交错。控制栅极(字元线)110例如是由一层掺杂多晶硅层与一层金属层所构成。
多个浮置栅极112例如是设置于控制栅极1 06下方，且位于相邻两隔离结构106a之间的有源区108a上。浮置栅极112的材质例如是掺杂多晶硅、多晶硅化金属等导体材料。
晶体管的栅极114例如是设置于周边电路区104的基底100上，且位于相邻两隔离结构106b之间的有源区108b上。晶体管的栅极114的材质包括导体材料，例如是由一层掺杂多晶硅层与一层金属层或金属硅化物层所构成。
由于本发明所提出的非挥发性存储器的控制栅极(字元线)110是由一层掺杂多晶硅层与一层金属层(例如为钨、铜等)所构成，而不是由多晶硅化金属(一层掺杂多晶硅层与一层金属硅化物层)所构成。因此控制栅极110具有的较低且较均匀的片电阻。而且，晶体管的栅极114的材质与控制栅极(字元线)110的材质可以为相同，亦可以为不同。以下，即对本发明的非挥发性存储器的制造方法作说明。
图2A至图2G为绘示本发明的一优选实施例的一种非挥发性存储器的制造流程剖面图。在图2A至图2G中，区域A为图1中沿A-A’线的剖面示意图；区域B为图1中沿B-B’线的剖面示意图；区域C为图1中沿C-C’线的剖面示意图；区域D为图1中沿D-D’线的剖面示意图。
请参照图2A，首先提供基底200。此基底200例如可区分为存储单元区202与周边电路区204。
接着，于存储单元区202的基底200上形成一层介电层206a。于周边电路区204的基底200上形成一层介电层206b。介电层206a、介电层206b的材质例如是氧化硅。而且依照元件的特性，介电层206a、介电层206b的厚度并不相同。其中于存储单元区202与周边电路区204中形成厚度不同的介电层206a、介电层206b的方法，可采用任何公知的方法。
然后，于整个基底200上形成一层导体材料层(未绘示)，导体材料层的材质例如是掺杂多晶硅，此导体材料层的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的；或者也可采用临场(in-situ)注入掺杂剂的方式，利用化学气相沉积法形成的。
然后，于存储单元区202的基底200中形成隔离结构210a并于周边电路区204的基底200中形成隔离结构210b，以定义出有源区。隔离结构210a与隔离结构210b例如是浅沟渠隔离结构。隔离结构210a与隔离结构210b的形成方法例如是先于基底200上形成一层掩模层(未绘示)，之后图案化掩模层，以形成暴露导体材料层的开口(未绘示)。然后，以掩模层为掩模蚀刻导体材料层、介电层206a、介电层206b、基底200，而于基底200中形成多个沟渠(未绘示)，于沟渠中填入绝缘材料(例如是以高密度等离子体化学气相沉积法形成的氧化硅)后，移除掩模层。隔离结构210a分隔导体材料层，而于存储单元区202的基底200上形成导体层208a1，隔离结构210b分隔导体材料层，而于周边电路区204的基底200上形成导体层208b1。
请参照图2B，移除隔离结构210a与隔离结构210b的一部分，而使隔离结构210a与隔离结构210b顶部表面低于导体层208a1与导体层208b1的顶部表面。移除隔离结构210a与隔离结构210b的一部分的方法包括湿式蚀刻法。
之后，于基底200上形成栅间介电层212，此栅间介电层212的材质例如是氧化硅/氮化硅/氧化硅。此栅间介电层212的形成方法例如是先以热氧化法形成一层底氧化硅层，接着，再利用化学气相沉积法形成一层氮化硅层，其后再于氮化硅层上形成顶氧化硅层。当然，栅间介电层212的材质也可以是氧化硅、氧化硅/氮化硅或其他的介电材料。
接着，于基底200上形成另一层导体层214。导体层214的材质例如是掺杂多晶硅，此导体层214的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的；或者也可采用临场(in-situ)注入掺杂剂的方式，利用化学气相沉积法形成的。
然后，于基底200上形成一层图案化光致抗蚀剂层216。图案化光致抗蚀剂层216暴露出整个周边电路区204。图案化光致抗蚀剂层216的形成方法例如是先于整个基底200上形成一层光致抗蚀剂材料层，然后进行曝光、显影而形成的。接着，以图案化光致抗蚀剂层216为掩模，移除周边电路区204上的导体层214与栅间介电层212，而暴露出周边电路区204的导体层208b1与隔离结构210b。移除周边电路区204上的导体层214与栅间介电层212的方法例如是蚀刻法。
请参照图2C，移除图案化光致抗蚀剂层216。移除图案化光致抗蚀剂层216的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。移除图案化光致抗蚀剂层216后，于基底200上形成一层导体层218。导体层218的材质包括耐火金属的金属硅化物，例如是镍、钴、钛、铜、钼、钽、钨、铒、锆、铂与该些金属的合金的硅化物的其中之一。导体层218的形成方法例如是化学气相沉积法。
然后，于基底200上形成一层图案化光致抗蚀剂层220。图案化光致抗蚀剂层220暴露出整个存储单元区202。图案化光致抗蚀剂层220的形成方法例如是先于整个基底200上形成一层光致抗蚀剂材料层，然后进行曝光、显影而形成的。
接着，以图案化光致抗蚀剂层220为掩模，移除存储单元区202上的导体层218，而暴露出存储单元区202的导体层214。移除存储单元区202上的导体层218的方法例如是蚀刻法。
请参照图2D，移除图案化光致抗蚀剂层220。移除图案化光致抗蚀剂层220的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。移除图案化光致抗蚀剂层220后，在于基底200上形成一层牺牲层222。牺牲层222的材质例如是氮化硅。牺牲层222的形成方法例如是化学气相沉积法。
然后，于基底200上形成一层图案化光致抗蚀剂层224。图案化光致抗蚀剂层224暴露出整个周边电路区204。图案化光致抗蚀剂层224的形成方法例如是先于整个基底200上形成一层光致抗蚀剂材料层，然后进行曝光、显影而形成的。接着，以图案化光致抗蚀剂层224为掩模，移除周边电路区204上的牺牲层222，而暴露出周边电路区204的导体层218。移除周边电路区204上的牺牲层222的方法例如是蚀刻法。
请参照图2E，移除图案化光致抗蚀剂层224。移除图案化光致抗蚀剂层224的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。移除图案化光致抗蚀剂层224后，于基底200上形成一层图案化光致抗蚀剂层226。图案化光致抗蚀剂层226的形成方法例如是先于整个基底200上形成一层光致抗蚀剂材料层，然后进行曝光、显影而形成的。
接着，以图案化光致抗蚀剂层226为掩模，图案化存储单元区202的牺牲层222、导体层214、栅间介电层212与导体层208a1，以形成堆迭结构228。堆迭结构228例如是由牺牲层222a、导体层214a、栅间介电层212与导体层208a2所构成。同时，以图案化光致抗蚀剂层226为掩模，图案化周边电路区204的导体层218与导体层208b1，以形成栅极结构230。栅极结构230例如是由导体层218a与导体层208b2所构成。本实施例是以堆迭结构228与栅极结构230在同一道图案化工艺中形成为例子作说明，当然堆迭结构228与栅极结构230也可以分别在不同的图案化工艺中形成。
请参照图2F，移除图案化光致抗蚀剂层226。移除图案化光致抗蚀剂层226的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。
接着，于基底200上形成层间绝缘层232。层间绝缘层232填满堆迭结构228之间的间隙以及栅极结构230之间的间隙。层间绝缘层232的材质与牺牲层222a的材质具有不同的蚀刻选择性。层间绝缘层232的材质包括氧化硅，例如是磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等。层间绝缘层232的形成方法例如是化学气相沉积法。
然后，移除部分层间绝缘层232直到暴露出存储单元区202的堆迭结构228的顶部表面。亦即，暴露出牺牲层222a。此时，周边电路区204的堆迭结构230顶部表面仍被层间绝缘层232覆盖。移除部分层间绝缘层232的方法例如是化学机械研磨法。
请参照图2G，移除牺牲层222a，以于存储单元区202的导体层214a上形成多个开口234。这些开口234暴露出导体层214a。之后，于开口234中形成导体层238。导体层238的材质包括金属材料，例如钨、铜、铝等。于开口234中形成导体层238的方法例如是先于基底200上形成一层填满开口234的导体材料层后，利用化学机械研磨法移除部分导体材料层，直到暴露出层间绝缘层232。在进行化学机械研磨工艺以移除开口234以外的导体材料层的步骤后，也可以进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在层间绝缘层232上的部分导体材料层。在此湿式蚀刻工艺后，导体层238的顶部表面会略低于层间绝缘层232的顶部表面。
此外，在形成导体层238之前，也可以先于基底200上形成一层粘着层236。此粘着层236的材质例如是氮化钨、钛化钨、氮化钛/钛等，以加强导体层238与导体层214a的附着能力。当然，此粘着层236也可作为导体层238与导体层214a之间的扩散阻障层。粘着层236的形成方法例如是物理气相沉积法。
如图2G所示，存储单元区的202介电层206a是作为非挥发性存储器的穿隧介电层，导体层208a2是作为非挥发性存储器的浮置栅极，导体层214a与导体层238是共同作为非挥发性存储器的控制栅极(字元线)，且导体层238的材质可以是金属材料，使得控制栅极具有较低且较均匀的片电阻。周边电路区204的介电层206b是作为晶体管的栅介电层，而导体层218a与导体层208b2是共同作为晶体管的栅极。至于后续完成非挥发性存储器的工艺为本领域技术人员所周知，在此不再赘述。
在上述实施例中，由于采用镶嵌的方式形成导体层238(金属材料)，不需对导体层238(金属材料)进行蚀刻工艺，因此可以避免金属产物污染栅氧化层，且可以大幅地节省成本。
而且，由于不必对于导体层238(金属材料)直接进行光刻、蚀刻等步骤，且不需形成间隙壁保护导体层238(金属材料)，因此，还可以缩小控制栅极(字元线)之间的间隙。这也就是说，本发明所采用的非挥发性存储器的制造方法，可以制造线宽更窄的存储器，达到提高元件集成度的功效。
此外，本发明的非挥发性存储器的制造方法，可以在存储单元区制作出含有金属的控制栅极，而在周边电路区制作出材质多晶硅化金属的栅极。因此，可对应实际的需求，而存储单元区及周边电路区制作出性质不同的栅极。
图3A至图3D为绘示本发明的另一优选实施例的一种非挥发性存储器的制造流程剖面图。在图3A至图3D中，构件与图2A至图2G相同者，给予相同的符号，并省略其详细说明。
图3A是接续于图2B。请参照图3A，移除图案化光致抗蚀剂层216。移除图案化光致抗蚀剂层216的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。移除图案化光致抗蚀剂层216后，于基底200上形成一层牺牲层222。牺牲层222的材质例如是氮化硅。牺牲层222的形成方法例如是化学气相沉积法。在牺牲层222形成后，更包括对牺牲层222进行平坦化工艺。
请参照图3B，于基底200上形成一层图案化光致抗蚀剂层226。图案化光致抗蚀剂层226的形成方法例如是先于整个基底200上形成一层光致抗蚀剂材料层，然后进行曝光、显影而形成的。
接着，以图案化光致抗蚀剂层226为掩模，图案化存储单元区202的牺牲层222、导体层214、栅间介电层212与导体层208a1，以形成堆迭结构228。堆迭结构228例如是由牺牲层222a、导体层214a、栅间介电层212与导体层208a2所构成。同时，以图案化光致抗蚀剂层226为掩模，图案化周边电路区204的牺牲层222与导体层208b1，以形成堆迭结构240。堆迭结构240例如是由牺牲层222b与导体层208b2所构成。本实施例是以堆迭结构228与堆迭结构240在同一道图案化工艺中形成为例子作说明，当然堆迭结构228与堆迭结构240也可以分别在不同的图案化工艺中形成。而且，在形成堆迭结构228与堆迭结构240时，也可以先利用图案化光致抗蚀剂层226图案化牺牲层222，然后移除图案化光致抗蚀剂层226而直接以牺牲层222a、牺牲层222b作为硬掩模，图案化导体层214、栅间介电层212与导体层208a1以及导体层208a2。
请参照图3C，移除图案化光致抗蚀剂层226。移除图案化光致抗蚀剂层226的方法例如是湿式去光致抗蚀剂法或干式去光致抗蚀剂法。
接着，于基底200上形成层间绝缘层232。层间绝缘层232填满堆迭结构228之间的间隙以及堆迭结构240之间的间隙。层间绝缘层232的材质与牺牲层222a的材质具有不同的蚀刻选择性。层间绝缘层232的材质例如是磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等。层间绝缘层232的形成方法例如是化学气相沉积法。
然后，移除部分层间绝缘层232直到暴露出堆迭结构228的顶部表面及堆迭结构240的顶部表面。亦即，暴露出牺牲层222a与牺牲层222b。移除部分层间绝缘层232的方法例如是化学机械研磨法。
请参照图3D，移除牺牲层222a与牺牲层222b，以于存储单元区202的导体层214a上形成多个开口234，并于周边电路区204的导体层208b2上形成开口242。开口234暴露出导体层214a。开口242暴露出导体层208b2。之后，于开口234与开口242中形成导体层238。导体层238的材质包括金属材料，例如钨、铜、铝等。于开口234与开口242中形成导体层238的方法例如是先于基底200上形成一层填满开口234与开口242的导体材料层后，利用化学机械研磨法移除部分导体材料层，直到暴露出层间绝缘层232。在进行化学机械研磨工艺以移除开口234与开口242以外的导体材料层的步骤后，也可以进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在层间绝缘层232上的的部分导体材料层。在此湿式蚀刻工艺后，导体层238的顶部表面会略低于层间绝缘层232的顶部表面。
此外，在形成导体层238之前，也可以先于基底200上形成一层粘着层236。此粘着层236的材质例如是氮化钨、钛化钨、氮化钛/钛等，以加强导体层238与导体层214a以及导体层208b2的附着能力。当然，此粘着层236也可作为导体层238与导体层214a以及导体层208b2之间的扩散阻障层。粘着层236的形成方法例如是物理气相沉积法。
如图3D所示，存储单元区202的导体层208a2是作为非挥发性存储器的浮置栅极，导体层214a与导体层238是共同作为非挥发性存储器的控制栅极(字元线)，且导体层238的材质可以是金属材料，使得控制栅极具有的较低且较均匀的片电阻。而周边电路区204的导体层238与导体层208b2是做为晶体管的栅极。至于后续完成非挥发性存储器的工艺为本领域技术人员所周知，在此不再赘述。
在上述实施例中，由于采用镶嵌的方式形成导体层238(金属材料)，不需对导体层238(金属材料)进行蚀刻工艺，因此可以避免金属产物污染栅氧化层，且可以大幅地节省成本。
而且，由于不必对于导体层238(金属材料)直接进行光刻、蚀刻等步骤，且不需形成间隙壁保护导体层238(金属材料)，因此，还可以缩小控制栅极(字元线)之间的间隙。这也就是说，本发明所采用的非挥发性存储器的制造方法，可以制造线宽更窄的存储器，达到提高元件集成度的功效。
此外，本发明的非挥发性存储器的制造方法，可以在存储单元区及周边电路区制作出含有金属的控制栅极及晶体管的栅极。
综上所述，本发明的非挥发性存储器的制造方法，由于采用镶嵌的方式制作含有金属的控制栅极，不需对金属材料进行蚀刻工艺，因此可以避免金属产物污染栅介电层，且可以大幅地节省成本。
而且，本发明的非挥发性存储器的制造方法，由于不必对于金属材料直接进行光刻、蚀刻等步骤，且不需形成间隙壁保护金属材料，因此，还可以缩小控制栅极(字元线)之间的间隙。这也就是说，本发明所采用的非挥发性存储器的制造方法，可以制造线宽更窄的存储器，达到提高元件集成度的功效。
此外，本发明的非挥发性存储器的制造方法，可以制作出材质为相同或材质为不同的晶体管的栅极与控制栅极(字元线)。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (23)
1. 一种非挥发性存储器的制造方法，包括：
提供一基底，该基底具有一存储单元区与一周边电路区，该基底中已形成多个元件隔离结构，以定义出一有源区，在该有源区上已形成一第一介电层与一第一导体层；
于该基底上形成一栅间介电层；
于该基底上形成一第二导体层；
移除该周边电路区的该基底上的该第二导体层与该栅间介电层；
于该周边电路区的该第一导体层上形成一第三导体层；
于该存储单元区的该第二导体层上形成一牺牲层；
图案化该存储单元区的该牺牲层、该第二导体层、该栅间介电层与该第一导体层，以形成一堆迭结构；
图案化该周边电路区的该第三导体层与该第一导体层，以形成一栅极结构；
于该基底上形成一层间绝缘层，该层间绝缘层覆盖该堆迭结构与该栅极结构；
移除该层间绝缘层直到暴露出该存储单元区的该牺牲层；
移除该牺牲层，以于该第二导体层上形成一开口；以及
于该开口中填入一第四导体层。
2. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中于该开口中填入该第四导体层的步骤包括：
于该基底上形成一导体材料层，该导体材料层填满该开口；以及
进行化学机械研磨工艺以移除该开口以外的该导体材料层。
3. 如权利要求2的非挥发性存储器的制造方法，更包括进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在该层间绝缘层上的部分该导体材料层。
4. 如权利要求2的非挥发性存储器的制造方法，其中于该基底上形成该导体材料层的步骤前，更包括于该基底上形成一粘着层。
5. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中该第四导体层的材质包括金属材料。
6. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中移除该层间绝缘层直到暴露出该存储单元区的该牺牲层的步骤包括进行化学机械研磨工艺。
7. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中该牺牲层的材质与该层间绝缘层的材质具有不同的蚀刻选择性。
8. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中该牺牲层的材质包括氮化硅。
9. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中该层间绝缘层的材质包括氧化硅。
10. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中该第三导体层的材质包括金属硅化物。
11. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，其中在该存储单元区中，该第一导体层作为一浮置栅极、该第二导体层与该第四导体层共同作为一控制栅极；在该周边电路区中，该第三导体层与该第一导体层共同作为一晶体管栅极。
12. 如权利要求1的非挥发性存储器的制造方法，更包括移除该些元件隔离结构的一部份，使该些元件隔离结构的顶部表面低于该第一导体层的顶部表面。
13. 一种非挥发性存储器的制造方法，包括：
提供一基底，该基底具有一存储单元区与一周边电路区，该基底上已有形成多个元件隔离结构，以定义出一有源区，在该有源区上具有一第一介电层与一第一导体层；
于该基底上形成一栅间介电层；
于该基底上形成一第二导体层；
移除该周边电路区的该基底上的该第二导体层与该栅间介电层；
于该基底上形成一牺牲层；
图案化该存储单元区的该牺牲层、该第二导体层、该栅间介电层与该第一导体层，以形成一第一堆迭结构；
图案化该周边电路区的该牺牲层与该第一导体层，以形成一第二堆迭结构；
于该基底上形成一层间绝缘层，该层间绝缘层覆盖该第一堆迭结构与该第二堆迭结构；
移除该层间绝缘层直到暴露出该存储单元区以及该周边电路区的该牺牲层；
移除该牺牲层，以于该存储单元区的该第二导体层上形成一第一开口，并于该周边电路区的该第一导体层上形成一第二开口；以及
于该第一开口与该第二开口中填入一第三导体层。
14. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中于该第一开口与该第二开口中填入该第三导体层的步骤包括：
于该基底上形成一导体材料层，该导体材料层填满该第一开口与该第二开口；以及
进行化学机械研磨工艺以移除该第一开口与该第二开口以外的该导体材料层。
15. 如权利要求14的非挥发性存储器的制造方法，更包括进行湿式蚀刻工艺，以移除残留在该层间绝缘层上的部分该导体材料层。
16. 如权利要求14的非挥发性存储器的制造方法，其中于该基底上形成该导体材料层的步骤前，更包括于该基底上形成一粘着层。
17. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中该第三导体层的材质包括金属材料。
18. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中移除该层间绝缘层直到暴露出该存储单元区以及该周边电路区的该牺牲层的步骤包括进行化学机械研磨工艺。
19. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中该牺牲层的材质与该层间绝缘层的材质具有不同的蚀刻选择性。
20. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中该牺牲层的材质包括氮化硅。
21. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中该层间绝缘层的材质包括氧化硅。
22. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，其中在该存储单元区中，该第一导体层作为浮置栅极、该第二导体层与该第三导体层共同作为控制栅极；在该周边电路区中，该第三导体层与该第一导体层共同作为一晶体管栅极。
23. 如权利要求13的非挥发性存储器的制造方法，更包括移除该些元件隔离结构的一部份，使该些元件隔离结构的顶部表面低于该第一导体层的顶部表面。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101901812A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-12-01 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体存储元件及电子元件与其形成方法 |
| CN103208415A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 电容及其形成方法 |
| CN108538788A (zh) * | 2017-03-01 | 2018-09-14 | 联华电子股份有限公司 | 半导体存储装置的制作方法 |
| WO2019237248A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Memory device and forming method thereof |
| CN112309984A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 华邦电子股份有限公司 | 存储器装置与其制造方法 |
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2007
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101901812A (zh) * | 2009-05-14 | 2010-12-01 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体存储元件及电子元件与其形成方法 |
| CN103208415A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 电容及其形成方法 |
| CN103208415B (zh) * | 2013-03-22 | 2016-08-24 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 电容及其形成方法 |
| CN108538788A (zh) * | 2017-03-01 | 2018-09-14 | 联华电子股份有限公司 | 半导体存储装置的制作方法 |
| CN108538788B (zh) * | 2017-03-01 | 2020-10-02 | 联华电子股份有限公司 | 半导体存储装置的制作方法 |
| WO2019237248A1 (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Memory device and forming method thereof |
| US10651193B2 (en) | 2018-06-12 | 2020-05-12 | Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. | Memory device and forming method thereof |
| CN112309984A (zh) * | 2019-07-31 | 2021-02-02 | 华邦电子股份有限公司 | 存储器装置与其制造方法 |
| CN112309984B (zh) * | 2019-07-31 | 2023-11-10 | 华邦电子股份有限公司 | 存储器装置与其制造方法 |
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