TW399286B - Method for manufacturing flash memory - Google Patents

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Yau-Kai Shiu
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United Microelectronics Corp
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Description

3837twf.doc/008 A7 B7 五、發明説明（I ) 本發明是有關於一種快閃（flash)可抹除可程式唯讀記 憶體(Erasable Programmable ROM，EPROM)，且特別是一 種有關於利用淺溝渠隔離技術之快閃記憶體的製造方法。 EPROM是電腦和電子產品所經常使用的記憶體電 路，其優點是其中所儲存的程式和資料，在正常情況下是 不會消失的，但若要抹除該些程式和資訊，則可利用紫外 線(Ultraviolet ; UV)照射一段時間，以前所儲存的資料便 會消失，接著即可再重新燒寫新的程式和資訊。然而 EPROM進行資料刪改時，將把所有存於EPROM的程式 或數據淸除，這使得EPROM進行刪改時，都要重頭來過， 非常耗時。後來，一種由Intel公司所發展，稱爲快閃(Flash) 的EPROM已獲得市場熱烈的迴響，快閃EPROM並不會 使資料完全消失，而是以一塊一塊(Block by Block)的方式 讓資料可以局部修改，上述Intel公司所提出的快閃記憶 體記億胞被稱爲 ETOX 胞（EPROM with Tunnel Oxide Cell)。 第1A圖係繪示習知一種快閃記憶體的佈局圖；第1B 圖係繪示沿第1A圖中I - I線方向之剖面圖；第1C圖係 繪示沿第1A圖中Π-Π線方向之剖面圖。 請參照第1A圖與第1B圖，使用區域氧化法(L〇cos) 所形成的場氧化物(Field Oxide)將基底100區分爲主動區 105(Active Area)與場氧化層 104(Field Oxide Layer)。請同 時參照第1A，IB，1C圖，由於利用微影蝕刻技術形成多 晶矽層110與介電層108之後，暴露出未被多晶矽層1〇6 3 木紙張尺度iij川十阈K丨枕彳（（，NS ) Λ4规招（210Χ 297公f ) "~" --------I -1 f^先时讀^5之注意事項再场'寫本頁} -* 3837twf.doc/008 B7 五、發明説明（^) 所覆蓋之部份主動區l〇5a(如第1A圖中網底之部位），而 隨後接著以多晶矽層110爲罩幕進一步蝕刻多晶矽層106 以形成多晶矽層l〇6a時，亦會同時蝕刻所暴露出之部份 主動區105a，而使得部份主動區105a受到侵蝕而形成溝 渠118，後續完成離子植入步驟後，所形成導電部份之源 極線120會因爲溝渠118的存在而使其接續性不良，造成 源極線的電阻値升高。此外，以習知技術中因爲場氧化層 104所佔面積過大，記憶體之積集度難以提升。 有鑑於此，本發明提出一種快閃記憶體的製造方法， 得以簡化製程，以使主動區之源極線不會有接續性不良的 問題，避免了源極線產生高電阻値。 本發明之目的爲提出一種快閃記憶體的製造方法。首 先，提供一基底，基底上形成一層穿隧氧化層、一層第一 多晶矽層及一層氮化矽層。之後，形成用以隔離主動區的 淺溝渠隔離，並於淺溝渠隔離與第一多晶矽層上，依序形 成一層介電層與一層第二多晶矽層，定義第二多晶層、介 電層與第一多晶矽層，再進行離子植入步驟以形成源極區 與汲極區。而定義上層之第二多晶矽物質外，並往下蝕刻 多晶矽介電物質，下層之第一多晶矽層，使下層之第一多 晶矽層形成浮動閘極結構，上層之之第二多晶矽物質形成 閘極導電層。 由本發明使用淺溝渠隔離來定義出主動區，相較於習 知使用場氧化層來定義主動區，可提高積集度。且形成的 多晶矽層之過程中，下層的多晶矽層之圖案隨著主動區的 4 (誚先&之注意事項再瑣寫本頁)
,1T 川屮1¾¾¾.:標彳（（'NS )八4規秸（210X 297公漦） 3837twf.doc/008 A7 B7 it f- Λ 11 卬 五、發明説明（s) 定義而同時形成，因此製程上比習知少了一道罩幕，可節 省成本。再者，所形成的源極線不會有習知製程中爲定義 出兩層多晶矽層，而使得部份主動區受到侵蝕而形成溝 渠，造成主動區之源極線接續性不良的問題，避免了源極 線產生高電阻値。 圖式之簡單說明： 第1A圖係繪示習知一種快閃記憶體的佈局圖； 第1B圖係繪示沿第1A圖中I - I線方向之剖面圖； 第1C圖係繪示沿第1A圖中Π-Π線方向之剖面圖； 第2A圖〜第2B圖係繪示本發明一較佳實施例，一種 快閃記憶體的佈局俯視圖； 第2C圖係繪示沿第2B圖中I - I線方向之剖面圖； 以及 第2D圖係繪示周邊區之剖面圖。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之標記說明： 100、200 :基底 102、202 :穿隧氧化層 104 :場氧化層 105、260 :主動區 l〇5a :部份主動區 108、208、210 :介電層 5 木尺度这川中國阄家枕碑（（’奶）ΛΜ見梠(210X 297公釐) _~ t/i 先 閱
意 寫 本 頁 訂 3837twf.doc/008 Λ/ _______ B7_ 五、發明説明（α ) 110、106、106a、203、203a :多晶砂層 118 :溝渠 1?〇 :源極線 201a :記憶胞區 201b :周邊區 203a :浮動閘極結構 206 :淺溝渠 211 :閘氧化層 214 :多晶矽層 214a、214b :閘極導電層 250 :淺溝渠隔離 實施例 第2A圖〜第2B圖係繪示本發明一較佳實施例，一種 快閃記憶體的佈局俯視圖、第2C圖係繪示沿第2B圖中I -I線方向之剖面圖’以及第2D圖係繪示周邊區之剖面圖。 請參照第2C圖。首先，提供一基底200，基底200分 爲記憶胞區201a與周邊區201b(第2D圖）接著，於基底200 上形成一層穿隧氧化層（Tunnel Oxide Layer)202，例如使 用熱氧化法，再於穿隧氧化層202上形成一層多晶矽物質 和一層氮化矽（Si3N4)層（圖中未顯示），例如使用化學氣相 沉積法沉積，氮化矽層（圖中未顯示)厚度約1500 A〜2500 A 左右。接著，定義此氮化矽層（圖中未顯示）、多晶矽物質 和基底200，例如使用微影蝕刻技術，於記憶胞區201a定 義出主動區260與淺溝渠206，而主動區260最上層即爲 6 ~~-—-____ 本紙张尺度埯川中國改家榡蜱（rN,S ) Λ4現指(210X297公釐) 一 I ----— -- (对先""·背^之注項再填寫本頁} -* 3837twf.doc/008 A7 B7_ __ 五、發明説明（尤） 圖案化之多晶矽層203，溝渠之深度約3000 A〜6000 A。 然後於淺溝渠206中形成一層厚度約300 A〜600 A之 共形的襯氧化層（Liner Oxide)(圖中未顯示），再回塡一層 氧化矽層210，使氧化矽層210塡滿淺溝渠206而形成淺 溝渠隔離250。其後，去除部份氧化矽層210，例如以氮 化矽層（圖中未顯示）爲終止層，進行化學機械硏磨或進行 氧化矽層之回蝕，再去除氮化矽層（圖中未顯示）。完成如 第2A圖所示，基底200表面暴露出多晶矽層203和氧化 砂層210。 接著，於氧化矽層210及多晶矽層203上形成一層內 多晶矽介電物質212,例如一層氧化矽-氮化矽-氧化矽(ΟΝΟ) 材質。此時，於周邊區201b部份，則另外用一層罩幕， 利用蝕刻製程去除位於周邊區201b之內多晶矽介電物質， 多晶砂層203與穿隧氧化層202。而後於罩幕光阻去除後， 形成如第2D圖所示，基底上具有一層閘氧化層（Gate Oxide)2li 〇 請同時參照第2C圖與第2D圖，再以一層多晶矽層 214(圖中未顯示），例如使用化學氣相沈積法，沈積於記憶 胞區2〇la之內多晶矽介電物質212與周邊區201b之閘氧 化層211之上。 然後利用二層不同之罩幕定義多晶矽層214,分別於 記憶胞區201a與周邊區201b形成閘極導電層214a、214b。 此定義步驟所使用之技術於記憶胞區201a與周邊區201b 並不相同。定義周邊區201之閘極導電層214b僅單純移 7 本紙认尺/mH1 _ ( rNS ) ( 210X297^ )—一 3837twf.doc/008 A7 B7 五、發明説明（< ) 除不要之多晶矽物質’而定義記憶胞區201a內之閘極導 電層214a時’除蝕刻上層之多晶矽物質外，並往下蝕刻 內多晶矽介電物質212 ’下層之多晶矽層203。完成如第2A 圖所示之佈局。如此一來，下層之多晶矽層203即可正確 形成浮動閘極結構203a ’且因記憶胞區201a之主動區260 於蝕刻前皆覆蓋著下層多晶矽層203，於蝕刻完後並無習 知第1C圖所示之淺溝渠118 ’可改善接續性不良之問題。 然後，進行摻雜離子步驟以形成源極區與汲極區（圖中 未顯示）。再進行後續的製程以完成可程式唯讀記憶體之 製造。由於後續製程爲習知技藝者所熟知故此處不另贅 述。 綜上所述，本發明的優點在於： (1) 使用淺溝渠隔離來定義出主動區，相較於習知使用 場氧化層來定義主動區，可提高積集度。 (2) 本發明形成多晶矽層之過程中，下層的多晶矽層之 圖案隨著主動區的定義而同時形成，因此製程上比習知少 了一道罩幕，可節省成本。 (3) 本發明所形成的源極線不會有習知爲定義出兩層多 晶矽層，而使得部份主動區受到侵蝕而形成溝渠，造成主 動區之源極線接續性不良的問題，避免了源極線產生高電 阻値。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 8 i紙张尺度诗川屮阈內家標呤（（，NS ) Mim ( 210 x 297/^ ™ (¾先'閱讀背恐之注意事項再4寫本頁)
、1T A7 3837twf.doc/008 妗，·'1'"··邓+^:":Trr,-?m 1-消肾 A"朽.^ήκ
n m· ^—^1 —^ϋ ml nn In ^ nn n^i in TJ -su (誚讀f行之注意Ϋ項再填寫本頁) 本紙仏尺度这川中國Him ( ) Λ4规梠（2丨OX297公f )

Claims (1)

  1. 3837twf.d〇c/008 六、申請專利範圍
    經濟部中央楳率局β；工消费合作社印装 l —種快閃記憶體的製造方法，包括： 於-基底上，依序形成〜穿險氧化層、一第一多晶砂 層與一氮化矽層； 於該基底內’形成-淺溝渠隔離，以定義出一主動區 並使δ亥弟~多晶砍層具一圖案； 去除該氮化砂層； 於該淺溝渠隔離麵第〜多晶砂層上，依序形成1 電層與一第二多晶矽層；定義該第—多晶砂層 '該介電顧該第一多晶砂層， 使該第一多晶砂層形成一浮動«極結構 ，該第二多晶矽層 形成-閘極職層’其中該軸導電層完全覆蓋該浮動鬧 極結構；以及 進行離子佈値，於該基底內形成-_/汲極。 如申請專利範圍第丨处快_憶體_造方法， 其中形顏穿關化_方_應法。 3·如申g靑專利範圍第i項之快閃記憶體的製造方法， 其中形贿m晶龍㈣法包括化學氣藝積法及微 影蝕刻技術。 4. 如申請專利範圍第丨項之快閃記億體的製造方法， 其中形成該介電層與該第二多晶矽層的方法包括化學氣相 沉積法及微影蝕刻技術。 5. 如申請專利範圍第1項之快閃記憶體的製造方法， 其中該介電層的材質包括氧化砂-氮化砂-氧化砂。 6_如申請專利範圍第1項之快閃記憶體的製造方法， 10 本紙張尺度通用中國國家揉丰（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） 請 先 讀 項 再 f / I 寫t 本表 頁 訂 η I I A8 B8 C8 D8 3837twf.doc/008 六、申請專利範圍 其中形成該些淺溝渠隔離的方法包括： 定義該氮化矽層、該多晶矽層、該穿隧氧化層與該基 底，以形成一淺溝渠； 於該淺溝渠上形成一共形的襯氧化層； 於該淺溝渠上方形成一氧化矽層，並塡滿該淺溝渠； 以及 I 去除部份該氧化矽層，以暴露出該氮化矽層。 7. 如申請專利範圍第6項之快閃記憶體的製造方法， 其中去除部份該氧化矽層的方祛包括以該氮化矽層當終止 層，進行化學機械硏磨。 訂 8. 如申請專利範圍第7項之快閃記憶體的製造方法， 其中去除部份該氧化矽層的方法包括進一步回蝕該氧化 9. 如申請專利範圍第6項之快閃記憶體的製造方法， 其中去除部份該氧化矽層的方法包括回蝕該氧化矽層。 10. —種快閃記憶體的製造方法，包括： 經濟部中央標率局貝工消费合作社印装 提供一基底，該基底包括一記憶胞區與一周邊區： 於該基底上，依序形成一穿隧氧化層、一第一多晶矽 層與一氮化砍層； 於該基底內，形成一淺溝渠隔離，以定義出一主動區， 並同時使該第一多晶砂具有一圖案； 去除該氮化矽層； 於該淺溝渠隔離與該第一多晶砂層上’形成一介電 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) Μ規格（210X297公釐） A8 B8 C8 3837twf.doc/008 D8 六、申請專利範圍 去除該周邊區之該介電層、該第一多晶矽層與該穿隧 氧化層； 於該周邊區表面形成一閘氧化層； 於該基底上，形成一第二多晶矽層； 於該記憶胞區之中，定義該第二多晶矽層、該介電層 與該第一多晶矽層，使該第一多晶矽層形成一浮動閘極結 構，該第二多晶矽層形成一閘極導電層，其中該閘極導電 層完全覆蓋該浮動閘極結構； 於該周邊區之中，去除部份該第二多晶矽層；以及 進行離子佈値，於該基底內，形成一源極/汲極。 11. 如申請專利範圍第10項之快閃記憶體的製造方 法，其中形成該穿隧氧化層的方法包括熱氧化法。 12. 如申請專利範圍第10項之快閃記憶體的製造方 法，其中形成該第一多晶矽層的方法包括化學氣相沉積法 及微影蝕刻技術。 13. 如申請專利範圍第10項之快閃記憶體的製造方 法，其中形成該介電層與該第二多晶矽層的方法包括化學 氣相沉積法及微影蝕刻技術。 14. 如申請專利範圍第10項之快閃記憶體的製造方 法，其中該介電層的材質包括氧化矽·氮化矽-氧化矽。 15. 如申請專利範圍第10項之快閃記憶體的製造方 法，其中形成該淺溝渠隔離的方法包括： 定義該氮化矽層、該多晶矽層、該穿隧氧化層與該基 底，以形成一淺溝渠； 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -> 1- --------J裝-- /:\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央揉率局負工消費合作社印裝 3837twf. doc/008 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 於該淺溝渠上形成一共形的襯氧化層； 於該淺溝渠上方形成一氧化矽層，並塡滿該淺溝渠； 以及 去除部份該氧化矽層，以暴露出該氮化矽層。 16. 如申請專利範圍第15項之快閃記憶體的製造方 法，其中去除部份該氧化矽層的方法包括以該氮化矽層當 終止層，進行化學機械硏磨。 17. 如申請專利範圍第16項之快閃記憶體的製造方 法，其中去除部份該氧化矽層的方法進一步包括回蝕該氧 化層。 18. 如申請專利範圍第15項之快閃記憶體的製造方 法，其中去除部份該氧化矽層的方法包括回蝕該氧化矽 層。 請 先 •閲 背 再 旁 裝 訂 經濟部中央標率局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）
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