TW460953B - Semiconductor device having multi-gate insulating layers and methods of fabricating the same - Google Patents

Semiconductor device having multi-gate insulating layers and methods of fabricating the same Download PDF

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TW460953B
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Hyung-Hyun Kim
Changki Hong
Uin Chung
Bun-Su Kim
Yoo-Chcol Shin
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Description

460953 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（1 ) 發明範8壽 本發明係關於半導體裝置及其製造方法。詳言之，本發 明係關於一種具有多層閘極絕緣層之半導體裝置及其製造 方法。 發明背景 大部份之半導體裝置（例如半導體記憶裝置或半導體邏輯 裝置）爲增加積體密度並減少耗能，均使用複數個金屬氧半 導體電晶體。一般而言係使用一特定厚度之氧化物層作爲 半導體裝置中所有金屬氧半導體電晶體之閘極絕緣層。然 而，電子可程式化唯讀記憶（EPROM)裝置、電子可抹除可 程式化唯讀記憶（EEPROM)裝置.、或快閃記憶裝置...等 不變性記憶裝置既需使用以讀取模式運作之低壓金屬氧半 導體電晶體，亦需使用以抹除模式或程式模式運作之高壓 金屬氧半導體電晶體。因此，不變性記憶裝置至少設有兩 、種金屬氧半導體電晶體。 由於吾人施予高壓金屬氧半導體電晶體之電壓高於吾人 施予低壓金屬氧半導體電晶體之電壓，因此，高壓金屬氧 半導體電晶體之設計應與低壓金屬氧半導體電晶體不。 舉例而言，高壓金屬氧半導體電晶體其閘極絕緣層之厚度 應大於低壓'金屬氧半導體電晶體閘極絕緣層之厚度，以求 在高壓下具有可靠性。因此，製造不變性記憶裝置時，至 少需設置兩種不同厚度之閘極絕緣層，亦即多層閘極絕緣 層。 在張（Chang)等人所獲之美國專利第5,723,355號：「在内 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n 1 n n ]fl n n w n n 1-11--1 ^1« 1« n ϋ- flu .1 ^ I n n n n —fl n 1 (請先閱讀背面之注音？事項^-i填寫本頁) 460953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 肷式不變性記憶體之單一次0 3微米製程中結合不變性記憶 與邏輯構件之方法」中，曾説明一種製造不變性記憶裝置 之方法，該嚷專利以提及之方式併入本文。該方法包括下 列步驟：在—半.導體基體之整個表面上，依序形成—單元 電ΘΗ m之隧道氧化物層、及—爲浮閘而設置之多晶發層； 依序使該多晶矽層及隧道氧化物層形成圖型，以便露出基 體位高壓金屬氧半導體電晶體區之部份、及基體位^ 邏輯金屬氧半導體電晶體區之部份；在外露之半導體基 體表=上，爲高壓金屬氧半導體電晶體形成一閘極絕緣層 ，依β人之選擇，去除位於邏輯金屬氧半導體電晶體區 之閘;L、’色緣層，以便露出基體位於邏輯金屬氧半導體電晶 體區ι邵份；及在邏輯金屬氧半導體電晶體區之外露基體 表面上，爲邏輯金屬氧半導體電晶體形成一閘極絕緣層。 根據美國專利第5,723,355號，位於單元電晶體區之隧道 氧化物層將不致直接接觸—可露出高壓電晶體區與邏輯'電 晶體區·^第一抗光蝕圖型。因此，隧道氧化物層將不致因 第一抗光蝕圖型而受到污染。但由於高壓電晶體區内之閘 極緣層係直接接觸一僅露出邏輯電晶體區之第二抗光蚀 圖型，因此，高壓電晶體之閘極絕緣層有可能受到第二抗 光蝕圖型之污染，其可靠性亦將因而降低。 圖1爲一頂視平面圖’顯示一具有多層閘極絕緣層之典型 不變性S己憶裝置之—部份。圖中之參考標號"a，，代表週邊電 路區域内之一高壓電晶體區，參考標號"b"則代表一單元陣 列區。單70陣列區b可對應於週邊電路區域内之一低壓電晶體 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公楚） ------ - ----II- - I ---I ί ^ · l· ---1 I ./„ C請先閲讀背面Μ注意事頊存填寫本貢> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 095 3 五、發明說明（3 ) 區。 μ參見圖1 ’在高蜃電晶體區a與單元陣列區b内分別設有— 弟、=用區la及-第1乍用區lb。—第—閘極圖型肥係橫 越於弟-作用區la。_第一閘極絕緣層係位於第一閑極圖 型Gpm第—作用區la之間。第一閉極圖型阳包括（依堆叠 順序）-第-閘極、—第—閘間電介質層、及—第—虛擬問 才虽0 同樣，一第二閘極圖型GP2係橫越於第二作用區仙。第二 ，極圖型GP2包括（依堆叠順序）一浮閑阳、—第二閑間電介 質層、及-控制閘極CG。—第二閘極絕緣層（亦即一隨道氧 化物=)係位於該浮閘與第二作用區lb之間。第二閉極絕緣 層（厚度小於第-閘極絕緣層之厚度。浮閘FG應與鄰近之 浮閘（未圖示）分離，並與部份之控制閘極（：(?重疊。因此， 在形成浮閘FG時，需使用兩道形成圖型之製程。詳言之， 形成浮閘之第一道圖型形成製程係爲露出一鄰近第二作用 區lb之隔離區3，第二道圖型形成製程則可^義出控制閑接 CG。 一 若單7L陣列區b係對應週邊電路區域内之低壓電晶體區， 則第二閘極圖型GP2將包括（依堆疊順序）一第二閘極、—第 一閘間电介處層、及一第二虚擬閘極。第二閘極與第二产 擬閘極係兒全重疊。 圖2至圖8、圖9A、圖9B、圖10、圖n、圖12A、與圖12B 等剖面圖系韻、示傳統技術中一製造半導體裝置之方法。各 圖中I參考標號”a”均代表圖！中之高壓電晶體區，參考椤 本紙張尺度適时關家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐) ---—____
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ---------^ ------- d 6 095 3
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 號：均代表圖1中之單元陣列區。此外，圖2至圖8、圖10 、與圖1 1係沿圖i中“判 β面或Π_Π刮面之剖面圖；圖9A與圖 脚沿圖1中1―1剖面之剖面圖⑻Β與圖竭'沿圖 II剖面之剖面圖。 乂:二，吾人先在—半導體基體u之整個表面上形成一 弟τ :、’、邑緣層13 ’吓即—高壓電晶體之閘極絕緣層。其 形成之方式係針對半導體其# 眩基肢11 (例如一矽基體）進行高溫 虱化。馬承受高壓（例如15圣 厭 至20伏特之程式電壓及/或抹除電 )ϋ極絕緣層13之厚度至少須爲300埃。 然後則需形成一覆蓋於高壓電晶體區a之第-抗光蚀圖型 15,再以第—抗絲圖型15作爲《遮罩，針對第-問柄 絕緣層13進行濕式蚀刻，使單元陣列區b之基體U外露。 參見圖3 1-抗光蚀圖型15業已去除。此時則需針對已 去除第一抗光蚀圖型15之結構進行高溫氧化，以便在單元 陣列區b之外露基體上形成―第二閘極絕緣心，例如—單 兀電晶體^遂道氧化物層。第二閉極絕緣層Η之厚度不超 過1〇〇埃。此時在第―閉㈣緣層13^m緣層η之 間便產生一表面高度差丁，如圖3所示。表面高度差丁至少係 對應於第一與第二閘極絕緣層13、17之厚度差。 而後則需在已形成第-與第二閘極絕緣層13、17之社 (整個表面上依料成_第_導電層19及_化學機 (⑽)停止層21。第—導電層19係由經掺雜之多晶硬層所形 成，化學機械研磨停止層21係由氮化矽層所形成。 /見圖4 。人需先使化學機械研磨停止層21與第—導電 I ! ϋ裝 (請先閲讀背面之注意事項#'填寫本頁} ' 訂!-11----i
本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 4 3 095 3
五、發明說明（5 層19依序形成圖型，以便在高壓電晶體區&形成一第一襯墊 圖型’並在單元陣列形成—第二襯墊圖型。第一襯墊圖 31匕括第—導電層圖型19a及—化學機械研磨停止層圖型 2/a，兩者係依序堆疊於高壓電晶體區&之一預定區域内。 同樣，第二襯塾圖型包括—第—導電層圖型㈣及一化學機 械研磨停止層圖型21b，兩者係依序堆疊於單元陣列區匕之 一預定區域内。 广而後再以第一與二襯墊圖型作爲蝕刻遮罩，針對第一與 第二閘極絕緣層13、17進行蚀刻，以便使基體u外露。之 後再針對外露之基體㈣行乾式蚀刻，以形成—渠溝區23 ，孩渠溝區至少可在高壓電晶體區a内定義出—個第一作用 區la，並至少在單元陣列區b内定義出—個第二作用㈣、 此時，渠溝區23之側壁有可能呈圖4中之斜坡狀，之所以如 此’係因聚合财實施乾式_之過財㈣㈣刻區之 侧壁。 然後則需對已具有渠溝區23之構造進行高溫氧化，以便 在渠溝區23〈侧壁及底邵形成_高溫氧化物層“a。此時在 第一與第二導電層圖型19&、19b之側壁亦有可能形成—高 溫氧化物層25b。設置高溫氧化物層…之目的係爲修補： 體11爲形成渠溝區23而接受乾式崎時所產生之*刻損壞。 參見圖5，吾人需在已設置高溫氧化物層仏之結構之整 個表面上形成-填充於渠溝區23之絕緣層。該絕緣層需： 平面化，直到化學機械研磨停止層圖型2u與外露爲止 ，以便在渠溝區23内形成一絕緣層圖型27。此時就研：之 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝---I I--訂--！ 1線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
Λ 6 Ο 9 5 3 Α7 B7 五、發明說明（6 ) 度 口 焉壓' 电晶體區内之化學機械研磨停止層圖型 21a係大於單元區之化學機械研磨停止層圖型2ib，其原 因即在於圖3相關説^明中之高度差τ。@ 土匕，高壓電晶體區汪 内尚存之化學機械研磨停止層圖型21 a，，其厚度將小於 單元陣列區b内尚存之化學機械研磨停止層圖型2ib之厚度 。若令絕緣層圖型27之頂面至第一閘極絕緣層13之頂面爲 第一深度τι，絕緣層圖型27之頂面至第二閘極絕緣層口之 頂面局第二深度T2 ,則第一深度71將小於第二深度丁2。 參見圖6，在將化學機械研磨停止層圖型，與21匕去除後/ ，即可使絕緣層圖型27下凹，以形成一隔離層27a (或27b) 。、下凹製程須作精確之控制。詳言之，若因下凹不足而形 成一第一隔離層27a，其頂面27,高於第一閘極絕緣層13之 頂面，或許將有條狀餘料遺留在後續製程所形成之相鄰浮 闕之間。 若因過份下凹而形成一第二隔離層27b，其頂面27，，低於 第一閘極絕緣層13之頂面，則第一閘極絕緣層13將產生薄 化之現象。易言之，對第一作用區丨a與後續製程所形成之 一向壓電晶體閘極而言，其間之一電介質擊穿特性將因而 減弱。特別是當第二隔離層27b之頂面27，，與第二閘極絕緣 層Π之頂面.等高時，吾人雖可將相鄰浮閥間之條狀餘料完 王去除，但在此一狀況下，高整電晶體之電介質擊穿特性 則將大幅降低。 圖7、圖8、圖9A、與圖9B等剖面圖可更清楚顯示傳統技 術在第一隔離層27a之頂面與第一閘極絕緣層13之頂面等高 -9 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>
---訂— ^----I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國窆；德進枴故0CV7 V -f 3 V 3 t · * - ▲ ' * f 度 4
095 3 ...... 一 五、發明說明（7 時所產生之問題。 參見圖7，吾人先在已形成第一隔離層27a之結構之整個 表面上形成—第二導電層29，再於該第二導電層上形成 可覆盖南壓電晶體區a及第二作用區lb之第二抗光蝕圈 型31。 參見圖8，吾人先以第二抗光蚀圖型31作爲蝕刻遮罩，針 對第二導電層29進行蝕刻，以形成一第二導電層圖型，使 單元陣列區b内之第一隔離層27a外露。該第二導電層圖型 玆括一覆i於高壓電.晶體區&其整個表面之第二導電層圖型 29a '及一覆蓋於第二作用區lb之第二導電層圖型29b。然 後則為在已具有第二導電層圖型29a與29b之結構之整個表 面上，依序形成一閘間電介質層33及一第三導電層35。 參見圖9A與圖9B，第三導電層35、閘間電介質層33、第 二導電層圖型29a與29b、及第一導電層圖型19a與19b在接 受各方向不同程度之蝕刻後，已形成一橫越於第一作用區 1 a之第一閘極圖型GP丨、及—橫越於第二作用區化之第二閘 極圖型GP2。此時在第二作用區丨b之邊緣、相鄰之第二^閑極 圖型間將產生條狀餘料19s。條狀餘料19s係因第一導電層 圖型19bi斜坡狀侧壁而產生。第—隔離層27a之頂面愈高 ，條狀餘料19s愈難去除。 第一閘極圖型GP1包括（依堆疊順序）一第一閘極3 、— 第一閘間電介質層33a、及一第一虛擬閘極35a。第—閘極 30a則包括一可覆蓋部份第—閘極絕緣層13之第一導電層圖 型19a’、及一橫越於第一導電層圖型i9a，之第一導電層圖型 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) U,敦 --------LI I I I--·線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460953 A7 --------B7_______ 五、發明說明（8 )
同樣第一閘極圖型GP2包括（依堆疊順序）一浮閘FG .第—閘間電介質層33b、及一控制閘極c;G。浮閘1?(}則 。括可覆盍邵份第二閘極絕緣層17之第一導電層圖型 1外’、及一覆蓋於第一導電層圖型19b，之第二導電層圖型 29b，。 此外人若依傳統之方法在第一與第二閘極圖型Gp j、 GP2t側壁形成一氮化矽間隔件（未圖示”在條狀餘料1九 (側壁上則將產生-間隔件殘留物37，其原因即在於「第 -作用nib之頂面」與「第__層27&其料第二作.用區 lb之頂面」❺者之高度*。目此，吾人若在後續製程中於 第二作用區lb形成-接觸孔（例如一無邊緣接觸孔），該接觸 孔所能露出之第二作用區丨]3之面積將較小。 圖10圖11、圖12A、與圖12B等剖面圖可更清楚顯示傳 統技術在第二隔離層27b之頂面與第二閘極絕緣層17之頂面 等尚時所產生之問題。參見圖1〇、圖u、圖12A、與圖ΐ2β ，其中第一閘極圖型GP1與第二閘極圖型Gp2之形成方式與 圖7、圖8、圖9A、及圖9B相關説明中户斤説明之方式相同。 但在此即使第一導電層圖型19a與19b之侧壁爲斜坡狀，第 二作用區lb之邊緣亦不致形成條狀餘料，其原因在於第二 隔離層27b之頂面與第二閘極絕緣層17之頂面等高。然而， 如圖12B所示，第一閘極絕緣層13於邊緣部份w之有效厚度 較小。 一如前述，根據傳統技術並不易判定渠溝區内絕緣層圖 型之最佳下凹狀況。即使渠溝區之側壁呈垂直狀，隔離層 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ''--—裝-------Γ訂-------^-^τ / ... > (請先閱讀背面之注意事項#[填寫本頁) 6 4 095 3
五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之頂面亦應高於筮 緣層產生薄化現Γ 緣層之頂面，以免第—間極繞 ，絕緣層圖型下凹製：―：第二：極絕緣層之高度差愈大 , 王之谷限則愈小。若渠溝區之側壁呈 ’、啊離層〈頂面應低於第-閘極絕緣層之頂面， 以尤產生縱狀餘鮏 餘科。然而，當隔離層之頂面低於第—閘極 系巴緣層之頂面摘：，f 0 ’弟—閘極絕緣層之有效厚度較小。 發明總钴 因此二本發明之—目的係爲縮小多層不同厚度之閘極絕 緣層〈高度差，以提供可靠性高之半導體裝置。 “本發明，另—目的係爲提供製造半導體裝置之方法，其 叱”伯小夕層不同厚度之閘極絕緣層之高度差，#以提高形 成隔離層時所用下凹製程之容限。 / 本發明之另一目的係爲提供製造半導體裝置之方法 邊使相鄰閘極間不致產生條狀餘料。 本發明之另一目的係爲提供製造半導體裝置之方法 可改良多層不同厚度之閘極絕緣層之電介質擊穿特性。 '就本發明之某-方面而言，該種半導體裝置包括由—隔 離區所定義出之複數個作用區，該隔離區係形成於一半^ 體基體之-預定區域。該等作用區包括至少—個第—作用 區及至少一個第二作用區。第一作用區之頂面係低於第二 作用區之頂面。第一與第二作用區上分別覆有—第一閘極 '纟豕層及一第二閘極絕緣層。第一閘極絕緣層之厚产大於 第二閘極絕緣層之厚度。—隔離區係形成於該半導體基體 上' I亥等作用區之間。隔離區之底邵係低於第—作用巴之 -12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其 其 裝·！ ！ — 訂---— — — — — — ^ 6 4 095 3
五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表面。隔離區内填有一隔離層，該隔離層可覆蓋第一閘極 絕緣層與第二閘極絕緣層之整個側壁。 在一具體貫例中，第一與第二閘極絕緣層之頂面高度差 'J於該弟一與第二絕緣層之厚度差。 此外，在一具體實例中，隔離區之底部係低於第一作用 區疋頂面。隔離區可爲半導體基體一預定區域内經蝕刻而 成之一渠溝區。 爲達上述目的，根據本發明一具體實例之方法包括下列 步驟，在一半導體基體之—預定區域内形成一第一閘極絕 緣層，其底面係低於該半導體基體之一主要表面；在該基 骨旦之王要表W、鄰近第一閘極絕緣層處，形成一厚度小於 第一閘極絕緣層之第二閘極絕緣層；在已具有第一與第二 閘極絕緣層之結構之整個表面上，依序形成一第一導電層 及一化學機械研磨（CMP)停止層；依序針對化學機械研磨停 止層、第一導電層、第一與第二閘極絕緣層、及基體進行 蝕刻，以形成一隔離區（例如一渠溝區），其可在第一閘極絕 緣層下方定義出一第一作用區，並在第二閘極絕緣層下方 定義出一第二作用區；在隔離區内形成一絕緣層圖型；去 除已形成圖型之化學機械研磨停止層；及使絕緣層圖型下 凹，以形成一隔離層。 第一與第二閘極絕緣層可由一高溫氧化物層形成。 吾人可讓第一與第二閘極絕緣層之整個側壁在絕緣層圖 型下凹後仍爲隔離層所覆蓋。 爲達上述目的，根據本發明另一具體實例之方法包括下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i · 11 - 訂 l·------ -13 460953 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 歹J步驟在半導體基體上形成複數個襯塾圖型；以該等 襯墊圖型作爲蝕刻遮軍，進行基體之姓刻，以形成一渠溝 區，忒木4區可定義出至少一個第一作用區及至少一個第 一作用區；在渠溝區内形成一絕緣層圖型；依照吾人之選 擇，去除第一作用區上之襯墊圖型，以便使第一作用區外 路，在第一作用區之表面形成一第一閘極絕緣層，第—閘 極絕緣層之底面可低於第二作用區之頂面；纟除第二作用 區上又·概墊圖型，以便依照吾人之選擇，使第二作用區外 路，及在第二作用區之表面形成一厚度小於第一閘極絕緣 層之第二閘極絕緣層。 第一閘極絕緣層之底面可低於第二閘極絕緣層之底面。 此外，第一與第二閘極絕緣層可由一高溫氧化物層形成。 圖式簡诚 在參照本發明較佳具體實例之詳細説明後，即可明瞭本 發明之上述及其他目的、特色、及優點。本發明之較佳具 體實例如附圖所示，不同圖式中之相同參考標號係指相同 i構件。圖式未必依比例繪製，重點係爲説明本發明之原 理。 . ’、 圖1爲一頂視平面圖，顯示一具有多層閘極絕緣層之典型 不變性記憶裝置之一部份。 圖2至圖8、圖9A、圖9B、圖10、圖11、圖12A、及圖12B 等剖面圖係爲説明一製造半導體裝置之傳統方法。 圖13至圖22'圖23A、及圖23B等剖面圖係爲説明根據本 發明一具體實例、用於製造半導體裝置之方法。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 4 6 0 9 53
五、發明說明（ 12 經濟邹智慧財產局員-X.消費合作、社印製 圖24至圖30、圖31A、及圖31B等剖面圖係爲說明根 發明另-具體實例、用於製造半導體裝置之方法。* 二32爲-剖面圖，顯示一根據本發明 '具有多層 緣層之半導體装置。 細説明 以下將參照附圖，針對本發明作更完整之説明，附圖所 不爲本發明之較佳具體實例。本發明在實作時可採用多種 不同之形式，並不限於本文所述之具體實例。之所以提供 騎具體實例係爲使本説明更爲詳盡而完整，並對 項技藝之人士充份表達本發明之範圍。爲使圖面清“ 式τ各摩及各區之厚度均經放大。文中若提及某—層係位 於另-層(或基體)之上’前者有可能係直接位於後者上，亦 有可能尚有其他層存在相者之間4圖式中，參考標號"a" 係代表^中之高壓電晶體區，參考標號,,b,，則代表圖Y中之 皁元陣列·。此外，圖13至圖22、圖24至圖3〇、及圖32係 沿圖⑴-!剖面或Π-Π剖面之剖面圖；圖23A與圖3ia係沿圖 1中Μ剖面之剖面圖’·圖23B與圖31B係沿圖剖面之 剖面圖。 參見圖32, 一可定義出複數個作用區之隔離區3〇7係形成 於-半導體.基細（例如，體)之一預定區域。該複數 個作用區包括：定義於高壓電晶體區a内之至少一個第一作 用區la、及定義於單元陣列區b内之至少—個第二作用區 1 b 〇 、第—作用區la之頂面最好低於第二作用區ib之頂面。此 • n _1 n 1 1 eat I ϋ n n ϋ n I— n 1 Bi_· n an 1 n ϋ n iaa· V 一 .// · (請先閲讀背面之注意事項#(填寫本頁) 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格 (210 X 297 公釐） -15 4 6 095 3 A7 B7 五、發明說明（13) 外’隔離區307之底面最好低於第一作用區1 a之頂面。隔離 區307可爲基體301上經蝕刻而成之一渠溝區。 第一作用區la上覆有一第一閘極絕緣層305a。同樣，第 一作用區1 b上則覆有一第二閘極絕緣層3 0 5 b。第一與第二 閘fe纟巴緣層305a、305b之頂面高度差最好小於第一與第二 閘極絕緣層305a、305b之厚度差。第一閘極絕緣層3〇.5a之 頂面最好與第二閘極絕緣層3 〇5b之頂面等高。易言之，第 一閘極絕緣層3 05a之厚度最好等於Γ第一與第二閘極絕緣 層3〇5a、3〇5b之頂面高度差Dj與「第二閘極絕緣層3〇.51)之 厚度」之總和。 隔離區3 07内填有一隔離層3 〇9。第一與第二閘極絕緣層 3〇5a、3 05b之整個側壁最好均爲隔離層309所覆蓋。易言之 ’隔離層309之頂面最好不低於第一與第二閘極絕緣層3〇5a 、3 0 5 b兩者頂面中之較高者.。在隔離層3 〇 9與基體3 〇丨間.可 設置一高溫氧化物薄層3丨i。設置高溫氧化物層3丨i之目的 係爲修補隔離區307 (例如渠溝區）所受之蚀刻損壞。 一第一閘極圖型GP 1係位於第一閘極絕緣層3 〇5a之一預定 區域，並橫越於第一作用區1 a。第一閘極圖型Gpi包括(依 堆疊順序）一第一閘極3 13a、一第一閘間電介質層3 15a、及 一第一虛擬.閘極3 17a。此外，一第二閘極圖型GP2係位於第 二閘極絕緣層305b之一預定區域，並橫越於第二作用區lb 。第二閘極圖型GP2包括（依堆疊順序）一浮閘fg、一第二閘 間電介負層3 15 b、及一控制閘極c G。此處之浮閘f g僅位於 控制閘極CG與第二作用區lb之重疊區，而控制閘極CG則橫 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐.） --------------- 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁.) 訂------|、今 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 0 9 5 3 A7 -----B7 ------—----—--------- -._ — 五、發明說明（14 ) 越第二作用區1 b 〇 .若單，陣列區b係對應-週邊電路區域内之低壓電晶體區 ，則第二閘極圖型GP2將包括（依堆疊順序第二閘極、— 第一斗間毛介質層、及一第二虛擬閘極。此時之第二閘極 係與第一虛擬閘極完全重疊，與浮閘FG不同。 以下將説明根據本發明具體實例、用於製造半導體裝置 心万法。圖13至圖22、圖23A、及圖233等剖面圖可説明— 種根據本發明一具體實例、用於製造半導體裝置之方法。 參見圖13，吾人先在一半導體基體1〇1 (例如一矽基體）之 一主要表面上，依序形成一襯墊氧化物層1〇3、一襯墊氮化 物層105、及—遮罩氧化物層1〇7。襯墊氧化物層1〇3之形成 方式係針對基ω 1 〇 1進行高溫氧化，觀整氮化物層1 〇5則係 由一化學蒸汽沉積（CVD)氮化矽層所形成。此外，用以形成 遮罩氧化物層1〇7之材料層最好對襯墊氮化物層105 (例如化 學蒸汽沉積氧化物層）具有蝕刻選擇性。襯墊氧化物層ι〇3 之厚度不超過200埃，最好不超過1〇〇埃；襯墊氮化物層1〇5 之厚度爲50至200埃；遮罩氧化物層1〇7之厚度則爲1〇〇至 5〇〇埃。之後便可在遮罩氧化物層1〇7上形成一可露出高壓 電晶體區a (亦即—第—區）之第一抗光蝕圖型1〇9。 參見圖14’，吾人係以第一抗光蚀圖型i 〇9作爲蚀刻遮罩， 進行遮罩氧化物層107之蝕刻，以便形成一具有圖型、且覆 蓋於單兀陣列區b (亦即一第二區）之遮罩氧化物層1〇7a〇遮 罩氧化物層107最好係以一濕式蝕刻劑進行蝕刻，例如氫氟 酸（HF)或經緩衝之氧化物蚀刻劑（B〇E)，因爲若對遮罩氧化 -17- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS〉A4規格（21〇 X 297公爱〉 ^裝----I---訂'!----.丨峻 ί、 /, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 460953
物層W7進行乾式㈣，基體1Q1之主要表面有可能產生蚀 刻知壞。之後便可將第一抗光蝕圖型109去除。 發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參見圖15，吾人係使用已形成圖型之遮罩氧化物層職 作局㈣遮軍，並依照吾人之·，針對絲電晶體區a内 心硯塾氮化物層1Q5進行㈣卜以形成—覆蓋於單元陣列區 b、且具有圖型之襯墊氮化物層心。爲免基體ι〇ι產生蝕 刻損壞’襯墊氮化物層105最好同樣係以一濕式蝕刻劑進行 蚀刻，例如《(H3P〇4)。而後再以具有圖型之襯塾氣化物 層啊作爲蚀刻遮罩，針對襯整氧化物層1〇3進行濕式蚀刻 ’以形成-覆蓋於單元陣列以、且具有圖型之襯墊氧化物 層l〇3a。至此已將具有圖型之遮罩氧化物層ι〇7&去除，並 依照吾人之選擇，使高壓電晶體區&内之基體ι〇ι外露。 #吾人可省略圖丨3中形成遮罩氧化物層1〇7之步驟，但此時 第一抗光蝕圖型109與襯墊氮化物層1〇5間應有強固之黏著 力、，以免抗光蝕圖型109在吾人以磷酸（HjO4)進行濕式蝕 刻之過程中脱落。
參見圖“，吾人先針對上一步驟所產生之結構(其中高壓 電晶體區a内之基體101業已外露)進行高溫氧化，以便依昭 吾人之選擇，在外露基體101之表面形成一第一問極絕緣層 111 (例如“第-閘極氧化物層）。料基於高;显氧化製程之 特性，第一閘極絕緣層lu之底面係低於基體101之主要表 面，如圖16所示；但第一閘極絕緣層U1之頂面則高於基體 1〇1(主要表面。因此’吾人可執行—額外之下凹製程，藉 以降低第一閘極絕緣層ln之頂面，使第一閘極絕緣層J l!'v 裝.！ (請先閲讀背面之注意事項士填寫本頁) 1 δί·ι·------吟 -18 -
460953 五、發明說明（ 具有一較接近基體101主要表面之頂面F。因此，若考量此 厂下凹製程，第—閘極絕緣層H1之厚度最好大於第一閉極 絕緣層在後續製程中之最終厚度。舉例而言，若高壓電晶 體需使用-厚度爲350埃之閘極絕緣層，則第_問極絕緣層 111〈初始厚度最好至少爲埃。此時第_閘極絕緣層⑴ 之下凹深度最好爲150至200埃。 此外，吾人亦可在第一閘極絕緣層lu尚未形成前即以具 有圖型之襯墊氮化物層105a作爲蝕刻遮罩，針對高壓電晶 體區a之外露基體101進行蝕刻，以蝕去一預定之深度。如 此-來’當第—閘極絕緣層lu形成後，其頂面可能二需借 助下凹製程即已接近基體101其主要表面之高度。 曰 、參見圖17,吾人先使用濕式蝕刻劑（例如磷酸）將具有圖型 U現塾氮化物層lG5a去除，再對具有圖型之襯#氧化物層 l〇3a進行濕式蝕刻，以便使單元陣列區之基體“I外露 。此時即可對第一閘極絕緣層1U實施下凹作業，下凹深度 至少需爲具有圖型之襯塾氧化物層1〇3a之厚度。至此，^ 壓電晶體區a内尚存之第一閘極絕緣層1Ua其厚度約爲 土 400埃。相較於傳統技術，第一閘極絕緣層〗11 &與外露基 體101兩者之頂面高度差S已顯著縮小。 路土 員 下 訂 另一作法係省略圖ό相關説明中第一閘極絕緣層ι丨1之 凹作業。此時，吾人可針對已具有圖型之襯墊氧化物 103a進行超限蝕刻，以形成第一閘極絕緣層 參見圖18，吾人先對上一步驟所產生之結構（其中具有” 型之襯墊氧化物層1〇3&業已去除）進行高溫氧化，以便在= 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱) -19 - 460953 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 元陣列區b内外露基體101之表面上形成一厚度不超過80埃 之第一閘極絕緣層113，例如一隧道氧化物薄層。相較於傳 統技術，第一與第二閘極絕緣層llla ' 113之頂面高度差較 小。第一閘極絕緣層111 &之頂面最好與第二閘極絕緣層m 之頂面等高。而後便需在已具有第一與第二閘極絕緣層 Ilia、113之結構上，依序形成一第一導電層〖Η及一化學 機械研磨停止層117。第一導電層115最好係由厚度爲5〇〇至 1000埃且經摻雜之多晶矽層所形成；化學機械研磨停止層 117最好係由厚度爲500至2000埃之氮化矽層所形成。 參見圖19，吾人先使化學機械研磨停止層117與第一導電 層115依序形成圖型，以便在高壓電晶體區&内至少形成— 個第一襯墊圖型，並在單元陣列區至少形成一個第二襯 墊圖型。第一襯墊圖型包括一第一導電層圖型丨15a及一化 學機械研磨停止層圖型117a，兩者係依序堆疊於高壓電晶 體區a之—預定區域。同樣，第二襯墊圖型包括—第一導電 層圖型115b及一化學機械研磨停止層圖型U7b，兩者係依 序堆疊於單元陣列區b之一預定區域。 而後便可利用化學機械研磨停止層圖型丨丨乃與丨丨外作爲 蚀刻遮罩’同時針對第—與第二閘極絕緣層⑴a'⑴進行 乾式蚀刻，以便使基體101局部外露。之後再以化學機械； 磨停止層圖型117a與U7b作爲㈣遮罩，針對外露之基體 進行乾式蝕刻，以形成一隔離區119 (例如—渠溝區「 ’其可在第一襯墊圖型下方定義出—第一作用區u:並在 第二襯墊圖型下方定義出一第二作用區lb。 * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • i I I I! I 訂----ml·— ^ &紙張尺度適財關家標準（CNS)A4規格（21〇 ； 297公釐） -20- 4 6 095 3
五、發明說明（ 此時即可針對已具有隔離區119， 心〜構進行高溫氧化，以 便在隔離區119之側壁及底部形成—高溫氧化物声⑵ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時在第-導電層圖型115樓i 15b (例如多}之· 上_成—高溫氧化物層121b。實施高溫氧化之目的； 爲修復基體1G1爲形成渠溝區而接受蚀刻時所產生之钱刻損 壞 〇 '、 參見圖20,吾人先在上一步驟所產生之結構（其已具有高 溫氧化物層ma與mb)之整個表面上形成—填充於隔離區 119之絕緣層，該絕緣層最好係由高密度電漿（HDp)氧.化物 層所形成。冑高密度電漿氧化物層之形成方式係交替實施 =沉積作業與一濺擊蝕刻作業。詳言之，就蝕刻之程度而 言，突出部份之頂部角落區係大於平面部份。因此，高縱 橫比之間隙區可完全爲高密度電漿氧化物層所充滿。此外 ，若該絕緣層係由高密度電漿氧化物層所形成，高密度電 漿製程中反覆實施之濺擊蝕刻作業將使化學機械研磨停止 層圖型117a與117b之側壁呈斜坡狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 而後便可將該絕緣層平面化，直到化學機械研磨停止層 圖型117a與117b外露爲止。實施平面化作業時最好係採用 化學機械研磨法。此時，隔離區Π 9内將形成一絕緣層圖型 123。若令化學機械研磨停止層圖型117a之頂面至第一閘極 絕緣層111a之頂面爲第一深度τι，，化學機械研磨停止層圖 型U7b之頂面至第二閘極絕緣層lllb之頂面爲第二深度T2, ’相較於傳統技術，此處第一深度丁丨，與第二深度T2,之差 已明顯縮小，其原因在於，相較於傳統技術，第一與第二 -21 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 ^ 0953 A7 B7 19 五、發明說明（ 閘極絕緣層111 a、113之頂面高度差較小。第一深度τ Γ最 好等於第二深度T2,。 參見圖21，在將化學機械研磨停止層圖型117&與117b去 除後’即可進行絕緣層圖型U3之下凹作業，以形成一隔離 層123a。此時若第一深度ή，小於第二深度T2,，絕緣層圖 型123之蝕刻深度最好即爲第一深度τ丨，。相反的，若第一 深度ΤΓ大於第二深度丁2，，絕緣層圖型123之蝕刻深度最好 即爲第二深度T2,。總之，隔離層Π3 a最好能覆蓋第一與第 二閘極絕緣層111 a、113之整個側壁。 第一深度Τ Γ與第二深度T2’之差愈小，絕緣層圖型.123下 凹製程之容限愈大舉例而言，若第一深度T1，與第二深度 T2’相等，絕緣層圖型123下凹製程之最大容限即爲第一深 度T1或弟一深度T2’。但若根據傳統技術，圖5中絕緣層圖 型27下凹製程之最大容限則爲第一深度τι。圖5中之第一深 度T 1小於本發明之第一深度τ Γ，其原因在於，第一與第二 閘極絕緣層13、17之頂面高度差將使圖5中化學機械研磨停 止層圖型21a，之厚度在化學機械研磨製程中縮小。 而後則需在基體（包含隔離層123a)之整.個表面上形成一第 二導電層125 (例如一經掺雜之多晶矽層），並利用一光罩， 在第二導電層125上形成一第二抗光蝕圖型127，使鄰近第 一作用區lb之隔離層123a外露。如此一來，高壓電晶體区& 與第二作用區lb之整個表面均爲第二抗光蝕圖型U7所覆言 ，如圖2 1所示。 參見圖22，吾人係以第二抗光蝕圖型127作爲蝕刻遮罩， -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 -.II11IIIIIH1— · I I i I II Γ ^------I |*«^^ ^ · (請先閱讀背面之注意事項#,:填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460953 A7 B7 20 五、發明說明（ 針對第一導電層12 5進行蝕刻，以形成一覆蓋於高壓_電晶體 ’區a之第一導電層圖型125a、及一覆蓋於第二作用區ib之第 二導電層圖型125b。之後便可將第二抗光蝕圖型127去除， 並在第二抗光蝕圖型127經去除後之結構之整個表面上，依 序形成一閘間電介質層及一第三導電層131。閘間電介 質層129係由一氧化矽層、或一包括氮化矽層之多層電介質 層所形成。氮化物/氧化物（N/〇)層或氧化物/氮化物/氧化物 (0/N/0)層均爲常用之電介質層。此外，第三導電層i3i可 由—經摻雜之多晶矽層、或一難熔金屬多晶矽化物（Metal Polycide)層所形成。梦化鴒—多晶碎層、梦化钦—多晶梦 層、矽化赵-多晶矽層、或類似之矽化物—多晶矽層均爲 常用之難熔金屬多晶矽化物。 此時若單元陣列區b係對應週邊電路區域内之低壓電晶體 區，則第二抗光蝕圖型127便無形成之必要。易言之，若欲 形成圖1與圖3 2中不變性記憶裝置之浮閉F G才需使用第二抗 光蝕圖型127。 參見圖23A與圖2SB，吾人先使第三導電層i3i、閘間電介 質層129、第二導電層圖型125讀12513、及第—導電層圖型 收與⑽依序形成_，以形成—橫越於第—作用區 之第型GP卜及-橫越於第二作用區lb之第二間極 圖型GP21-閘極圖型Gpi包括（依堆疊順序）—第一閑極 a第Μ間電介質層129a'及-第一虚擬閑極ma 。其中第一閘極126a包括第一閘極絕緣層ma上尚存之一 第一導電層圖型115&，、及_橫越於第—導電層_u5a，之 -23 本紙張尺度適財@國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
，曹 Bn n ϋ _ϋ n ϋ 一δ, · n n n ϋ ϋ 1 -n I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460953 A7 B7 21 五、發明說明（ 第二導電層圖型125a’。 :此外，第二閘極圖型GP2包括（依堆疊順序）—浮閘FG、一 第二閘間電介質層129b、及一控制閘極CG。其中浮閘FG包 括第二閘極絕緣層113上尚存之一第一導電層圖型U5b，、 及一覆蓋於第一導電層圖型U5b，之第二導電層圖型l25b,。 雖然圖式中並未顯示，但此時若單元陣列係對應於低 壓電晶體區，第二閘極圖型GP2之構造將與第一閘極圖型 GP1相同，亦即形成於低壓電晶體上之第二閘極圖型Gp2可 包括（依堆疊順序）一第二閘極、一第二閘間電介質層、.及一 第二虛擬閘極。 一如前述，第一與第二閘極絕緣層111&與113之頂面高度 差愈小，絕緣層圖型123下凹製程之容限則愈大。因此，如 圖23B所示，吾人可藉由加大製程之容限，以防止第一與第 一閘極絕緣層Π la與113遭受破壞。此外，如圖23A所示， 即使第—導電層圖型（圖19中之115a與115b)呈斜坡狀，第一 作用區la或第二作用區b之邊緣均不致形成由第一導電層 圖型115&與115b之殘屑所構成之條狀餘料。因此，本發明 可提供一最佳製程狀況，.其不但能使相鄰浮閘間不致產生 條狀餘料，亦能改良多層不同厚度之閘極絕緣層之電介質 擊穿特性。. 圖24至圖30、圖31A、及圖31β等剖面圖可説明一種根據 本發明另一具體實例、用於製造半導體裝置之方法。參見 圖24,吾人先在一半導體基體201 (例如一矽基體）上依序形 成—襯墊氧化物，層及一襯墊氮化物層，前者之厚度最好爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·11111 I.1 ^ ·ΡΙΙ1—— — · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24- 460953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（ 100至200埃，後者之厚度最好爲5〇〇至1〇〇〇埃。而後再使該 襯墊氮化物層及襯墊氧化物層依序形成圖型，以便分別在 南壓電晶體區a與單元陣列區b内至少形成一個椒替圖型2〇6 。襯墊圖型206包括（依堆疊順序）一襯墊氧化物層圖型2〇3及 一襯墊氮化物層圖型2〇5。之後再以襯墊圖型2〇6作爲蚀刻 遮罩，針對基體2〇1進行蝕刻，以形成一隔離區2〇7 (例如一 渠溝區），其可在高壓電晶體區a内定義出一第一作用區^， 並在单元陣列區b内定義出一第二作用區lb。而後便可針對 包含木溝區在内&基體進行高溫氧化，以便在渠溝區之側 壁及底部形成一高溫氧化物層209。 參見圖25,吾人先在基體（包含渠溝區在内）之整個表面上 形成填充於該隔離區之絕緣層。該絕緣層之形成方式可 與圖20之相關説明中、本發明第一具體實例所用之方式相 同。而後則需將該絕緣層平面化，直到襯墊氮化物層圖型 205外露爲止，以便在隔離區2〇7内形成一絕緣層圖型。 實施平面化作業時最好係採用化學機械研磨法。而後則需 在包含絕緣層圖型211在内之基體上形成一第一抗光蝕圖型 213,其可依吾人之選擇，露出高壓電晶體區&内之襯墊氮 化物層圖型205。 參見圖26，吾人係利用一濕式蝕刻劑（例如如磷酸 (HJO4))去除第一抗光蝕圖型213所露出之襯墊氮化物層圖 型205。之後便可將第一抗光蝕圖型213去除。而後再利用 一氧化物蚀刻劑（例如氫氟酸（HF)或經緩衝之氧化物蝕刻劑 (BOE))去除尚壓電晶體區&内之襯塾氧化物層圖型Μ]，已 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J— 裝 ------.1 訂--------.-At -25· 23460953 A7 五、發明說明（
便使第一作用區1 a外露。，士咕B 川進行蚀刻。如此Λ將可1针對局部之絕緣層圖型 將了降低絕緣層圖型2 u (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而第-作用區la之邊緣亦有可能形成 / ’、 而，爲去除襯#氧化物薄層圖型2 :£R1 °然 由於爲時不長，因此，第—下凹區R1之深度不大。/ 參錢27,吾人先針對上-步驟所產生之結構（其中第一 作用區1 a業已外露）進行冥、、w备 路）逛仃河/皿乳化，以便在第—作用區13之 表面形成-第一閘極絕緣層215。爲考量後續之下凹製程， 第-閘極絕緣層215之厚度最好爲5⑻埃以上。此時基於高 ，氧化製程本身之特性，第—閘極絕緣層215之底面係低於 第二作用區ib之表面。舉例而言’若第_閘極絕緣層215係 由一厚度爲500埃之高溫氧化物層所形成，則第一與第二作 用區la、lb兩者之表面高度差D約爲2〇〇至25〇埃。高度差〇 最好等於「第一閘極絕緣層在後續製程中之最終厚度」與 「後續製程所形成之一第二閘極絕緣層之厚度’」兩者之差 因此’可使第一閘極絕緣層215進一步下凹，以.縮小第— 閘極絕緣層215與第二作用區lb之頂面高度差。此時，第— 作用區la上尚存之第一閘極絕緣層215其頂面η最好仍高於 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第二作用區lb之表面。 參見圖28，吾人已去除單元陣列ib内之襯塾氮化物層圖 型20 5與襯墊氧化物薄層圖型2〇3，以便使第二作用區lb外 露。因此，第一作用區la上將形成一具有所需厚度E之第一 閘極絕緣層2 1 5 a，而渠溝區内則形成一隔離層2 11 a。第一 閘極絕緣層2 15a之頂面最好仍高於第二作用區lb之表面。 26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 460953 Α7
下凹區R2， 此時在第二作用區lb之邊緣有可能形成—第 其深度則愈淺愈好。 參見圖29,吾人先針對上一步驟所產生之結構p中第二 作用區比業已外露)進行高溫氧化，以形成一厚度不超過 埃之第二閘極絕緣層217，例如―陡道氧化物薄層。此時， 第-作用區u與第二閘極絕緣層217之頂面高度差d，最好等 於第-閘極絕緣層215a之厚度。易言之，帛一閑極絕緣層 215a之頂面最好與第二閘極絕緣層217之頂面等高。 曰 然後便可在基體（包含第二閘極絕緣層2 \ 7在内）之整個表 面上形成一第一導電層219。第一導電層219最好係由一經 摻雜之多晶矽層所形成。最後則在第—導電層219上形成— 可覆蓋尚壓電晶體區a及第二作用區β整個表面之第二抗光 蝕圖型221。 參見圖3 0 ’吾人先以第二抗光蝕圖型22丨作爲蚀刻遮罩， 針對第一導電層21 9進行蝕刻，以形成一覆蓋於高壓電晶體 區a之第一導電層圖型219a、及一覆蓋於第二作用區lb之第 一導電層圖型219b。之後再將第二抗光蝕圖型221去除。 此時若單元陣列區b係對應週邊電路區域内之低壓電晶體 區’則第二抗光蚀圖型22 1便無形成之必要。易言之，若欲 形成圖1與圖32中不變性記憶裝置之浮閘;FG才需使用第二抗 光蝕圖型221 〇 之後便可在第二抗光蝕圖型221經去除後之結構之整個表 面上，依序形成一閘間電介質層223及一第二導電層.225。 用以形成閘間電介質層223之材料層係與本發明第一具體實 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
· ϋ § ϋ —I n iai n Ml I it a_la I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460953 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（ 例之閘間電介質層129相同。此外，用以形成第二導電層 225之材料層亦與本發明第— __ a随Λ例夂罘二導電層13 i相 同。 參見圖31A與圖31B，吾人需使第二導電層225、閑間電介 質層223、及第-導電層圖型2l9M%2i9b依序形成圖型，以 形成-橫料第-作用區la之第1極圖型阳 '及一橫越 於第二作用區ib之第二閘極圖型 括(依堆疊順序)-第一閘極219a，' —第—閘間電介質層 223a、及一第一虛擬閘極225a。同樣，第二閉極圖型肥包 括（依堆疊順序）-浮閘FG、_第二閑間電介質層223b、及 一控制閘極CG。 此外，雖然圖式中並未顯示’但若單元阵列區⑽對應於 低壓電晶體區，第二閘極圖型GP2之構造將與第一閘極圖型 GP1相同，亦即形成於低壓電晶體之第二閘極圖型〇ρ2可包 括（依堆疊順序）一第二閘極、一第二閘間電介質層、及—第 二虛擬閘極。 根據本發明之第二具體實例，縱使第一與第二閘極絕緣 層215a、217之頂面高度差，相鄰之浮閥1?(}間亦不致產生條 狀餘料，如圖31A所示。其原因在於，吾人係先形.成渠溝= 離（因而產生斜坡狀之側壁），再實施第一圖型形成製程（用 於形成浮閥FG)。此外，在形成隔離層時亦不必準確控制絕 緣層圖型之下凹製程。 一如前述，本發明可縮小第一與第二閘極絕緣層之頂面 高度差。因此，若以自動對準之渠溝隔離技術製造不變性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 I I —.1 .rIIIIIJ — , 28- 4 6 0953
發明說明（ ，思I置„人知可在形成隔離層時提高絕緣層圖型下凹 製，之最大容限。此外，縮小第—與第二閘極絕緣層之頂 面同度差亦可使作用區之邊緣、相鄰閘極圖型間不致產生 '條狀餘料。 此外，拫據本發明，在用以定義第_與第二作用區之隔 離層形成後，吾人不需使用抗光蚀層，即可在第一作用區 上形成高壓電晶體之閘極絕緣層，並在第二作用區上形成 早几電晶體之隨道氧化物層。此—特性可防止閘極絕緣層 文抗光蝕層之污染，並解決「閘極絕緣層薄化現象」與 「條狀餘料之出現」導致製程失敗之問題。 本备明之圖式與説明雖係以本發明之較佳具體實例爲夂 照對象，但熟知此.項技藝之人士即知，其中之形式與細節 均可作多種變化而不脱離本發明之精神與範圍。本發明之 精神與範圍係由後附之申請專利範圍加以界定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------— —訂--------'.-^. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -29 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. ^6 095 3 A8 . ___ D8 -------------- 六、申請專利範圍 1.—種半導體裝置，包括： 複數個作用區，該等作用區係定義於一半導體基體之 預定區域，且包括至少一個第—作用區、及至少一個第 :作用區；該第一作用區之表面係低於該半導體基體之 y主要表面，該第二作用區之表面則高於該第一作用區 之表面 ; —形成於該第一作用區之第—閘極絕緣層； 形成於該第二作用區之第二閘極絕緣層，其厚度小 於該第一閘極絕緣層之厚度； 隔離區，該隔離區係形成於該半導體基體上、該等 .作用區之間，且該隔離區之底部係低於該第一作用區之 表面；及 柄充於该隔離區之隔離層，其可覆蓋該第一與第二 閘接絕緣層之整個側壁。 2‘如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第岁與第二 間極絕緣層之頂面高度差小於該第一與第二閉極辑緣層 厚度差之一半。 3 ·如申請專利範圍第2項之半導體裝置，其中該隔離層之頂 面係與该弟一與第二閘極絕緣層中較高者之頂面等高。 4.如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該隔離區係— 渠溝區。. 5 _如申請專利範圍第1項之半導體裝置，尚包栝： —橫越於該第一作用區之第一閘極圖塑，其可覆蓋該 第一閘極絕緣層之一預定區域；及 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (琦先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Z裝--------訂--------•.線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 0953 六、申請專利範圍 —橫越於該第二作用 A/r 區I弟一間極圖型，Jt可灣貧谷· 弟二閘極絕緣層之―敢區域。 -了覆蓋琢 6. 如中請專利範圍第5,頁之半 型包括一第一閘極、_〜p裝置其中間極圖 弟閘間電介質層、及一第 — * 擬閘極，該第一Ρϋ 4Τ β 矛虚 这罘閘極 '第—閘間電 閘極係依序堆疊。 次罘虚擬 7. 如申請專利範圍第巧之半導體裝 型包括-第二間極、-第二間間電介質層、及:Γ产 擬間極，該第二間極、第二閑間電介質層、及第= 閘極係依序堆疊。 盧擬 I如中請專利範圍第w之半導體裝置，其中該第二閉極圖 —型包括-洋閘第二閘間電介質層、及_控制閘極， 忑浮閘 '第一閘間電介質層、及控制閘極係依序堆疊。 9· 一種製造半導體裝置之方法，包括下列步驟： 在一丰導體基體之一預定區域形成—第—閘極絕緣層 ，該第一閘極絕緣層之底面係低於該半導體基體之一主 要表面； 在遠半導體基體上、鄰近該第一閘極絕緣層處形成一 第二閘極絕緣層，該第二間·極絕緣層之底面高於該第— 閘極 '纟巴緣層之底面，且該第二閘極絕緣層之厚度小於該 第一閘極絕緣層之厚度； 在上一步驟所產生之結構（其已具有該第一與第二閘極 絕緣層）之整個表面上，依序形成一第一導電層及—化學 機械研磨停止層； -31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — limn! - — — lull· ^ «II — — — — — —· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 460953 A8 B8 C8 _ D8 -----~~- 六、申請專利範圍 電層、第一與 ，以形成一渠 出一第一作用 第二作用區； 電層圖型及一 其可覆蓋該 一與第二閘極 一襯墊•氧化物 形成圖型，以 成圖型之襯塾 之表面形成一 -I I ------ - -- -裝！！ —訂· ----- — I-線·γ . - - -/IV. /> . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 仅序使该化學機械研磨停止層' 第一導 第二閘極絕緣層、及半導體基體形成圖型 溝區，其可在該第一閘極絕緣層下方定義 區，並在該第二閘極絕緣層下方定義出一 同時形成依序堆疊於各作用區之—第一導 化學機械研磨停止層圖型； 形成一填充於該渠溝區之絕緣層圖型； 去除該化學機械研磨停止層圖型；及 使該絕緣層圖型下凹，以形成—隔離層 第一與弟二閘極絕緣層之整個側壁。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中形成第 絕緣層之步驟包括下列步碟： 在該半導體基體之整個表面上依序形成 層及一襯墊氮化物層； 依序使該襯墊氮化物層及襯整氧化物層 便露出該半導體基體之一第—區； 針對上一步驟所產生之結構（其具有已形 览化物層）進行南溫氧化，以便在該第—區 第一閘極絕緣層； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將已形成圖型之襯墊氮化物層及已形成圖型之襯墊氧 化物層去.除，以便露出一位於後者下方之第二區；及. 針對上一步驟所產生之結構（其中已形成圖型之襯墊氧 化物層樣業經去除）進行高溫氧化，以便在該第二區之表 面形成一厚度小於該第一閘極絕緣層之第二閘極絕緣層。 -32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 460953 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 Η 如申请專利範圍 ' 麵垃地一。奴万去，其中孩第-導電層係由 經濟部智慧財產局貢工消費合作社印製 經摻雜之多晶矽I所形成。 12. 如申請專利範圍第9項之方法 層係由一氮化矽層所形成。 13. 如申請專利範圍第9項之方法 聲包括下列步骤： 在上一步驟所產生之結構（其中渠溝區業已形成）之整 個表面上形成一填充於該渠溝區之絕緣層；及 將孩絕緣層平面化，直到該化學機械研磨停止層外露 爲止。 ° 14. 如申请專利範圍第13項之方法，其中將絕緣層平面化之 步驟係採用化學機械研磨法。 15 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中使絕緣層圖型下凹之 步驟需進行至第一導電層圖型之侧壁外露爲止。 16. 如申請專利範圍第9項之方法，尚包括下列步驟： 在該第一作用區上形成一第一閘極圖型，該第一閘極 圖型係橫越於該第一作用區，且包括該第一導電層圖型 之—部份；及 在該第二作用區上形成一第二閘極圖型，該第二閘極 圖型係橫越於該第二作用區，且包括該第一導電層圖型 之一部份。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中形成第一與第二閘 極圖型之步驟包括下列步驟： 在上一步驟所產生之結構（其中隔離層業已形成）之整 其中該化學機械研磨停止 其中形成絕緣層圖型之步 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) S,裝--------L 訂 ------.線 33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 46 095 3 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 個表面上，依序形成—第二導電層、一閘間電介質層、 及一第三導電層；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使該第三導電層、閘間電介質層、第二導電層、及第 一導電層圖型依序形成圖型，以便形成—第一閘極、一 第一閘間電介質層、及一第—虛擬閘極，三者係依序堆 疊於咸第一閘極絕緣層之—預定區域；同時形成—第二 閘極 ' —第二閘間電介質層、及一第二虛擬閘極，三者 係依序堆疊於該第二閘極絕緣層之一預定區域。 18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中形成第一與第二閘 極圖型之步驟包括下列步驟： 在上一步驟所產生之結構（其中隔離層業已形成）之整 個表面上形成一第二導電層； 使該第二導電層形成圖型，以便形成—第二導電層圖 型其可使鄰近該第二作用區之隔離層外露； 在上一步，驟所產生之結構（其中第二導電層圖型業已形 成）之整個表面上，依序形成一閘間電介質層及一第三導 電層；及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使該第三導電層、閘間電介質層、第二導電層圖型、 及第一導電層圖型依序形成圖型，以便形成一第—閘極 、一第一閘間電介質層、及一第一虛擬閘極，三者係依 序堆疊於該第一閘極絕緣層之一預定區域；同時形成_ 浮閘、一第二閘間電介質層、及一控制閘極，三者係依 序堆疊於該第二閘極絕緣層之一預定區域。 19. 一種製造半導體裝置之方法，包括下列步驟： -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4 6 095 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 在一半導體基體上形成複數個襯墊圖型. 利用該《«型作爲㈣遮罩，針對該半導體基體 ’以形成-渠溝區，其可定義出至少—個第— 作用區及至.少一個第二作用區； 形成一填充於該渠溝區之絕緣層圖型； 依照吾人之選擇，去除該第-作用區上之襯墊圖型， 使該第一作用區外露； 在及弟-作用區（表面形成—第—閱板 面係低於該第二作用區之頂面； ’ 去除该弟—作用區上之為教t圆剔 炙硯墊圖型，以便依照吾人之選 .擇，使該第二作用區^此露；及 形成一第二閘極絕緣層，其厚度，^、於該第—閘極絕緣 層疋厚度，其頂面則高於該第—閘極絶氣層之 ' 20.如申請專利範圍第19項之方法，並 二〜〜。 a . ^ Y私成弟—閘極絕緣 層（万式係針對外露之第一作用區之表面進行高溫氧化 Η.如申請專利範圍第19項之方法，並 门/孤氧化。 層之步驟包括下列步驟：中^成弟―閘極絕緣 :對：第；：用區之表面進行高溫氧化，以一 具有一罘一厚度之高溫氧化層；及 針對具有該第一厚度之高溫氧化屬 便形成-具有-第二厚度之高溫氧化層以 於該第一厚度。 眾卑一厚度小 22.如申請專利範圍第19項之方法，其中形 層之方式係針對外露之第二作用區之表面進==緣 -35- (紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4 &格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i ! I 丨—訂·11111!.1·^^ 6 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 095 3 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 23. 如申請專利範圍第19項之方法，尚包括下列步驟： 在該第一閘極絕緣層之一預定區域形成一橫越於該第 一作用區之第一閘極圖型；及 在該第二閘極絕緣層.之一預定區域形成一橫越於該第 二作用區之第二閘極圖型。 24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中形成第一與第二閘 極圖型之步驟包括下列步驟： 在上一步驟所產生之結構（其中第一與第二閘極絕緣層 業已形成）之整個表面上，依序形成一第一導電層、一閘 間電介質層、及一第二導電層；及 依序使該第二導電層、閘間電介質層、及第一導電層 形成圖型，以便形成一第一閘極、一第一閘間電介質層 、及一第一虚擬閘極，三者係依序堆疊於該第—閘極絕 緣層之一預定區域；同時形成一第二閘極、一第二閘間 電介質層、及一第二處擬閘極，三者係依序堆疊於該第 二閘極絕緣層之一預定區域。 25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中形成第一與第二閘 極圖型之步驟包括下列步驟： 在上一步骤所產生之結構（其中第一與第二閘極絕緣廣 業已形成）之整個表面上形成一第一導電層； 使該第.一導電層形成圖型，以便形成一第一導電層圖 型，其可使鄰近該第二作用區之絕緣層外露； 在上一步驟所產生之結構（其中第一導電層圖型業已形 成）之整個表面上，依序形成一閘間電介質層及一第二導 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------I------1 ; ^--------^ ^ i.-------漆，1 ,.-.-ί V (請先間讀背面之注意事項wf填寫本 460953 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 電層；及 使該第二導電層、閘間電介質層、及第一導電層圖型 依序形成圖型’以便形成一第一閘_極、一第一閘間電介 質層、及一第一虛擬閘極，三者係依序堆疊於該第一閘 極絕緣層之一預定區域；同時形成一浮閘、一第二閘間 電介質層、.及一控制閘極，三者係依序堆疊於該第二閘 極絕緣層之一預定區域。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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