515030 經濟部中夬標隼局員工消費合作社印褽 8082twf.doc/0 i 2 A7 B7_ 五、發明説明（/ ) 本發明是有關於一種積體電路的製造方法及其結構， 且特別是有關於一*種類比快閃δΗ彳思兀件的電容的製造方 法。 製造業使用或提出了多種的記憶體元件。例如是可抹 除且可編程唯讀記憶體（Erasable Programmable ROM， EPROM)，EPROM元件可讀取、可寫入、可抹除，亦即是 能夠程式化。EPROM係使用浮置閘場效電晶體爲手段而 具有兩進位的主要狀態。其中二進位狀態係以電荷存在或 是不存在於浮置閘中來表示。甚至於當供給一個普通高信 號給予EPROM時，電荷通常足以防止傳導的發生。 EPROM具有相當廣泛的種類。一般而言EPROM係 用電編程以及用紫外光曝光抹除，此類的EPROM通常被 稱爲稱爲紫外光可抹除可編程唯讀記憶體（Ultraviolet Erasable Programmable Read Only Memories，UVEPROM)。 UVEPROM可經由施加正電壓給UVEPROM電晶體的控制 閘，而藉由流經源極與汲極間的高電流進行編程。此施加 於汲極的正電壓將會由汲極至源極的電流吸引具能量的電 子（亦即是熱電子），當電子跳至或注入浮置閘時則陷入浮 置閘中。 另一種EPROM是電氣抹除式可編程唯讀記憶體 (Electrically Erasable Programmable ROM, EEPROM or E2PROM) 〇 EEPROM 通常係藉由 Fowler-Nordheim 穿隧法 (FN Tunneling)以進行編程以及抹除。再另一種的EPROM 係爲快閃記憶體（Flash EPROM)。快閃記憶體係用熱電子 8082twf.doc/0 i 2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 奢· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨〇X297公釐） 515030 8082twf.doc/0 1 2 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（>) 進行編程以及使用FN穿隧進行抹除，快閃記憶體能夠以” 快閃”或是區塊的模式，使得陣列中的所有記憶胞或是陣 列中部份記憶胞能夠以FN穿隧同時抹除，並且通常被稱 爲”快閃記憶胞”或是”快閃元件”。 快閃記憶體通常包含兩層多晶矽層：第一多晶矽層通 常定義爲浮置閘層，第二多晶矽層通常定義爲控制閘層， 第一多晶矽層爲淺摻雜，且第二多晶矽層爲重摻雜。由於 輕摻雜的第一多晶砂層提供了穩定的電容，此些多晶砂層 適於作爲電荷蓄積電容器的電極。 然而，輕摻雜的多晶矽層由於它的線性特性不足，並 不適合作爲類比式電容器。類比電路需要線性類比電容器 以供給精密電路，例如是開關電容濾波器、運算放大器、 比較器。此種線性類比電容器，需要對多晶矽層做多晶矽 摻雜以作爲其電極。另外，高摻雜多晶矽層必須避免因電 容器電壓係數降低而導致多晶矽層中的電容寄生空乏。類 比式電容器的電壓係數必須非常小（在30 PPM/Volt的程 度），以降低信號失真至可接受的程度。 依此與其他的理由，需要一種進步的方法製造類比快 閃記憶體的電容器。 根據本發明的一實施例，一種在基底上製造電容器的 方法，包括形成一第一多晶矽層覆蓋於基底，用以定義出 浮置閘。形成第二多晶矽層覆蓋於第一多晶矽層，用以定 義控制閘以及電容器的第一電極。介電層形成於第二多晶 石夕層上。第三介電層形成於介電層上。鈾刻第三介電層以 4 本紙張尺度適用中國國家%(〇^)八4規格（210父297公釐) ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 41. 訂_
V 515030 8082twf.doc/0 1 2 A 7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（3 ) 定義電容器的第二電極，然後蝕刻去除介電層。 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： 圖式之簡單說明： 第1圖至第7圖所繪示爲依照本發明一較佳實施例之 在基底上形成電容器的製造方法的示意圖；以及 第8圖所繪示爲在一個基底中，在蝕刻第三多晶矽層 之前先蝕刻ΟΝΟ層的示意圖。 圖式之標示說明： 100 :基底 102 :場氧化層 104 :閘氧化層 106 :浮置閘 108 :多晶矽層間介電層 110 :第二多晶矽層 112 :矽化金屬層 114 :絕緣層 114a :第一氧化層 114b :氮化層 114c :第二氧化層 11 6 :上部電極 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) L0. -訂 9. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 515030 8082twf.doc/0 1 2 A 7 B7 五、發明説明（t ) 120 :類比電容器 122 :介電層 124 :控制閘 126 :下部電極 128 :衍生物 130 :氧化層 實施例 首先，請參照第1圖，依據本發明一較佳實施例，首 先於例如是矽晶圓的基底100上形成場化層102。且場氧 化層102的形成，係包括在基底100表面上形成熱氧化層 或墊氧化層（未圖示），然後於墊氧化層上形成通常材質爲 氮化物的罩幕層（未圖示），將罩幕層圖案化以暴露出部份 的墊氧化層。之後在暴露的區域，場氧化層102將會長成 爲6500埃左右。場氧化層102提供了在快閃記憶體元件 中，電性隔離各種主動區域的功能。在形成場氧化層102 後，將罩幕層以及墊氧化層移除以露出底下的基底100。 接著，請參照第2圖，在基底100上形成一層薄氧化 層或是閘氧化層104，其中形成閘氧化層104的方法例如 是在乾氧化爐的熱成長製程。閘氧化層104的厚度通常爲 50至150埃左右。接著在閘氧化層104上沈積一層厚度爲 500至100埃左右的第一多晶矽層（未圖示）。隨後第一多 晶矽層經由後述的步驟蝕刻定義形成浮置閘106。通常第 一多晶砂層係由低壓化學氣相沈積法（Low Pressure 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
515030 8082twf.doc/0 1 2 A7 B7 ----^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（彡） Chemical Vapor Deposition, LPCVD)所沈積並進行淺摻雜。 對第一多晶砂層進行摻雜的方法例如是擴散摻雜、臨場撞 雜、離子植入摻雜等。第一多晶矽層係摻入η形摻質，且 摻雜濃度爲lx 1019摻質每立方公分。在此摻雜濃度，多 晶矽層的傳導能力並不足以使用作爲類比電容器的電極。 一般而言，多晶矽層適於作爲類比電容器，摻雜濃度必須 -爲lx 1021摻質每立方公分或更高。 然後，飽刻第二多晶砂層以定義浮置閘106。此步驟 包括在第一多晶砂層上形成一個罩幕層（未圖示），圖案化 此罩幕層並暴露出第一多晶矽層不需要的部份，再以乾倉虫 刻的方法去除第一多晶矽層所暴露出的部份。其中乾蝕刻 的方法例如是離子反應蝕刻法（Reactive Ion Etching, RIE)，且所使用的蝕刻電漿例如是由溴化氫與氧氣，或是 溴化氫、氯氣與氧氣等混合氣體所激發的電漿。殘留在閘 氧化層104上的第一多晶矽層定義爲浮置閘106。 然後，在浮置閘106與基底100上形成多晶矽層間介 電層108。介電層108通常被稱爲多晶矽層間介電層係因 爲其爲夾於每一個記憶胞的第一多晶矽層與其他後述用以 定義爲控制閘的多晶矽層之間。多晶矽層間介電層108可 爲厚度爲150至400埃左右的氧化矽或是氧化物_氮化物_ 氧化物（Oxide-Nitride-Oxide，0N0)層，其中 〇N〇 層爲氧 化砂、氮化砂、氧化政依序堆疊所形成。在介電層上 形成一個罩幕層（未圖不）’圖案化此罩幕層並暴露出未直 接形成於浮置閘106上的介電層108。蝕刻暴露的介電層 請 先 閲 之 項 i 訂 t 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 515030 8082twf.doc/0 1 2 A7 B7 五、發明説明（《） 以形成如第2圖所示介電層108。蝕刻步驟係以垂直方向 的非等向性蝕刻步驟進行。此蝕刻步驟可爲例如是電獎倉虫 刻法，離子反應蝕刻法以及其他的製程。 另一方面’多晶矽層間介電層108的形成如第2圖所 示，可經由在浮置閘106上形成罩幕層，再圖案化此罩幕 層以僅暴露出浮置閘106上表面。接著將介電層1〇8沈積 在暴露出的浮置閘106表面上。然後將罩幕層移除。然而 在其他實施例，可使用其他的方法以形成浮置閘與成形的 多晶矽層間介電層。 經濟部中央椋準局貝工消黄冶竹名 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，請參照第3圖，在形成多晶矽層間介電層1〇8 後，在基底1〇〇以及介電層1〇8上使用許多形成方法中的 一種以形成第二多晶矽層110，其厚度爲1000至2000埃 左右，通常爲1500埃。通常第二多晶矽層110係由低壓 化學氣相沈積法所沈積並進行較第一多晶矽層的摻雜濃度 高的深摻雜。對第二多晶矽層no進行摻雜的方法例如是 擴散摻雜、臨場摻雜、離子植入摻雜等。在本發明較佳實 施例中，第二多晶矽層110係摻入η形摻質，且摻雜濃度 爲lx 1021摻質每立方公分。因此摻雜濃度足以使用作爲 類比電容器的電極。之後定義第二多晶矽層Π0以同時形 成控制閘以及類比電容器的下部電極。 在一些實施例中，多晶矽層係在低溫的非晶矽態下定 義再結晶化。另一種則是在形成多晶矽層的初始即多晶矽 化。接著在第二多晶矽層110上形成金屬層（未圖示），再 將之回火以形成矽化金屬層112。金屬層的材質可爲鎢、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 515030 8082twf.doc/0 1 2 A7 ___B7 五、發明説明（9 ) 鈦、鉬、鉻、鎳、鈷、鉅等。矽化金屬層112提供了低阻 抗以及提升記憶胞的效能。 如第4圖所示的，在矽化金屬層112形成絕緣層n4， 此絕緣層114通常是ΟΝΟ層，ΟΝΟ層的厚度爲230至500 埃左右，較佳爲350埃左右。其中第一氧化層U4a沈積 在矽化金屬層112上，其厚度爲80至150埃左右，較佳 爲120埃左右。氮化層114b沈積在第一氧化層114a上， 其厚度爲100至200埃左右，較佳爲150埃左右。第二氧 化層114c沈積在氮化層114b上，其厚度爲50至150埃 左右，較佳爲80埃左右。在本發明較佳實施例中，ΟΝΟ 層114提供了足夠的厚度，足以承受15伏特的電壓10年。 本發明的發明者發現第一氧化層H4a的厚度大於第 二氧化層114c的厚度，可以在ΟΝΟ層114得到相當對稱 的正或是負的崩潰電壓。亦即是，相對而言，當ΟΝΟ層114 的第一氧化層114a與第二氧化層114c具有相同的厚度， 則所得的崩潰電壓將爲不對稱的正電壓及負電壓。例如 ΟΝΟ層114的第一氧化層114a的厚度爲100埃，氮化層 114b的厚度爲150埃，第二氧化層114c的厚度爲100埃， 則實驗所得的崩潰電壓爲正12伏特以及負17伏特。然而， 當ΟΝΟ層114的第一氧化層114a的厚度爲120埃，氮化 層114b的厚度爲150埃，第二氧化層lMc的厚度爲80 埃，則實驗所得的崩潰電壓爲正15伏特以及負15伏特’ 提供了相當對稱的崩潰電壓。如同此處所述，對稱的崩潰 電壓適用於當崩潰正電壓與崩潰負電壓彼此的差値在± 2 9 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
515030 8082twf.doc/0 1 2 A7 B7 經濟部中央椋準局員Η消黄冶0 五、發明説明（名） 伏特時。在本發明較佳實施例中，第一氧化層114a的厚 度比第二氧化層114b的厚度厚40%至60%左右以得到對 稱的崩潰電壓。 接著，請參照第5圖，在ΟΝΟ層II4上使用許多形 成方法中的一種以形成第三多晶砂層（未圖示），其厚度爲 2000至3000埃左右。通常第三多晶矽層係由低壓化學氣 相沈積法所沈積並進行與第二多晶矽層110相同的深摻 雜。在一些實施例中，多晶矽層係在低溫的非晶矽態下定 義再結晶化，另一種則是在形成多晶矽層的初始即多晶矽 化。對第三多晶矽層進行摻雜的方法例如是擴散摻雜、臨 場摻雜、離子植入摻雜等。在本發明較佳實施例中，第三 多晶矽層係摻入η形摻質，且摻雜濃度爲lx 1〇21摻質每 立方公分。因此摻雜濃度足以使用作爲類比電容器的電 極。之後定義第三多晶矽層以形成類比電容器的上部電極 116 ° 接著，請參照第6圖，蝕刻第三多晶矽層以定義類比 電容器的上部電極116。此步驟包括在第三多晶矽層上形 成一個罩幕層（未圖示），圖案化此罩幕層並暴露出第三多 晶矽層不需要的部份，再以乾蝕刻的方法去除第三多晶矽 層所暴露出的部份。其中乾蝕刻的方法例如是離子反應蝕 刻法（Reactive Ion Etching，RIE)，且所使用的鈾刻電漿例 如是由溴化氫與氧氣，或是溴化氫、氯氣與氧氣等混合氣 體所激發的電漿。殘留在ΟΝΟ層114上的第三多晶矽層 定義爲類比電容器120的上部電極116。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -%· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
8〇82twf.d〇c/〇1 發明説明（ 等向性=^胃__ ' 11子反賴觀以及其他的非 刻法等技術蝕刻麵暴露的議層μ。結果將 多晶矽層下的部份以定義類比電容器120的介 智茑2(第二圖）。同樣的，在第三多晶矽層上形成一個 未圖7^)，圖案化此罩幕層並暴露出多晶砂層不需 二::严，再以以電黎_法、離子反雜刻法以及其他 C、=性蝕刻法等方法去除多晶雜所暴露出的部份。 乂疋我第一多晶砂層110形成控制閘124，且覆蓋於浮置 鬧1〇6亦即是第—多晶砂層上，並同時形成類比電容器12〇 的下部電極126。 本發明的發明者們發現在上述的步驟中，在蝕刻第二 多晶矽層110之前先蝕刻第三多晶矽層，將提供一個額外 的好處能夠降低或是避免衍生物128的產生，例如是多晶 5夕在蝕刻步驟的殘留物(請參照第8圖）。衍生物128通常 在蝕刻ΟΝΟ層114結束之後產生，如第8圖所示。衍生 物128將使得蝕刻步驟無法形成完整的垂直結構，而導致 多晶矽層的蝕刻步驟不完全。 當使用另外的步驟以製造類比電容器，將會如第8圖 所示的產生相當多的衍生物I28,此另外的步驟包括首先 蝕刻第二多晶矽層，沈積ΟΝΟ層，然後沈積第Η多晶砂 層。接著在第三多晶矽層上形成罩幕並蝕刻，續之不 罩幕並繼續蝕刻ΟΝΟ層而形成相同圖案。在此蝕刻最初 的兩層ΟΝΟ層時，例如蝕刻氧化物層以及氮化物層時， 將倉虫刻至僅殘留氧化層130在所選擇部份的第二多晶$夕層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr 515030 80821wf.d〇c/0 ] 2 A7 B7 五、發明説明（/⑺ 的表面上。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然而亦能夠 使用種種的修正、其他的構造以及相等構件。例如對於特 別的尺寸則對應特別的實施例。此些尺寸能作爲特別的應 用。因此上述的敘述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，當可作些許之更 動與潤飾，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所 界定者爲準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉