TWI225287B - Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process - Google Patents

Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process Download PDF

Info

Publication number
TWI225287B
TWI225287B TW092136489A TW92136489A TWI225287B TW I225287 B TWI225287 B TW I225287B TW 092136489 A TW092136489 A TW 092136489A TW 92136489 A TW92136489 A TW 92136489A TW I225287 B TWI225287 B TW I225287B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
item
volatile memory
forming
patent application
Prior art date
Application number
TW092136489A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200522273A (en
Inventor
Ming-Tung Lee
Chao-Ching Lin
Original Assignee
Macronix Int Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Macronix Int Co Ltd filed Critical Macronix Int Co Ltd
Priority to TW092136489A priority Critical patent/TWI225287B/zh
Priority to US10/707,707 priority patent/US6881619B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI225287B publication Critical patent/TWI225287B/zh
Publication of TW200522273A publication Critical patent/TW200522273A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66833Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a charge trapping gate insulator, e.g. MNOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401Multistep manufacturing processes
    • H01L29/4011Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
    • H01L29/40117Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a charge-trapping insulator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/954Making oxide-nitride-oxide device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

1225287 五、發明說明(l) — 曼明所屬之枯 本發明是有關於一種半導體元件的製造方法,且特別 是有關於一種非揮發性記憶體元件的製造方法及金屬内連 線製程。 先前技術 非揮發性記憶體(N〇nv〇iati le memory)現係應用在各 種電子兀件的使用上,如儲存結構資料、程式資料及其它 可以重複存取的資料,而其中一種可重複存取資料之非揮 發性§己憶體係稱為快閃記憶體(F丨ash )。快閃記憶體係 一種可電抹除且可程式唯讀記憶體(ElectricaUy
Erasable Programmable Read Only Memory ,EEPR0M), 其=有可進行多次資料之存入、讀取、抹除等動作且存入 之資料在斷電後也不會消失之優點,所以已成為個人電腦 和電子設備所廣泛採用的一種記憶體元件。 典型的快閃記憶體係以摻雜的複晶矽製作浮置閘極 (Floating Gate)與控制閘極(c〇ntr〇i Gate)。當記憶體 ,行程式化(Programming)時,分別在源極(s〇urce) 區/及極(drain)區與控制閘極上,加上適當的電壓將 其程式化,則電子會從源極區經由通道(Channel)流向汲 極區。在此過程中,將有部分的電子會穿過複晶矽浮置 極層下方的穿隧氧化層(TunneHng 〇xide),而進入複曰 :浮置閘極層+,並且會均勻分布於整個複晶矽浮置閘曰曰極 二之中,此種電子穿越穿隧氧化層進入複晶矽浮置閘極芦 、現象,稱為穿隧效應(丁11111^;^112以卜(:1;)。快閃記憶二
五、發明說明(2) 一般之操作機制是以通道熱電子(Channel H〇t —Electr〇n Injection)進行程式化,並且利用F〇wler一N〇rdhei[n穿隧 Tunnel ing)進行抹除。但是,若複晶矽浮置閘極層 下方的穿隨氧化層有缺陷(Defect)存在,則容易造成元件 的漏電流,影響元件的可靠度。 為了解决快閃δ己憶體元件漏電流之問題,㈢厨習知的 二種方法,利用一電荷捕捉層取代多晶矽浮置閘極,而形 ,一種由氧化矽/氮化矽/氧化矽(0Ν0)複合層所構成之堆 璺式(Stacked)閘極結構之EEpR〇M,其中此電荷捕捉層之 材質例如是氮化矽。因為電荷捕捉層之材質為氮化矽,且 ,係作為唯讀記憶體之浮置閘極,所以此種EEpR〇M亦稱為 氮化矽唯項記憶體(NR〇M)。因為,氮化矽層具有抓住電荷 之效,,所以射入氮化矽層之中的電子並不會均勻分布於 ,,氮化石夕層之中,而^:以高斯分布的方式集中於氣化石夕 二从?部區域上。由於射入於氮化矽層的電子僅集中於局 二▲區域,因此,對於穿隧氧化層其缺陷的敏感度較小, 70件漏電流的現象較不易發生。 曰此外,以氮化矽層取代多晶矽浮置閘極的另一項優點 ΐΪ兀件程式化時,電子僅會在接近源極或汲極上方的 堆t 3 2地儲存。因1^ ’在進行程式化時,可以分別對 j,間極一端的源極區與控制閘極施加電壓,而在接近 的::式閘極另一端之汲極區的氮化矽層中產生高斯分布 制Η朽故並且也可以为別對堆疊式閘極一端的汲極區與控 制閘極施加電壓,而在接 ^ 1225287 五、發明說明(3) " 的氣化石夕層中產生高斯分布的電子。故而,藉由改變控制 閘極與其兩側之源極/沒極區所施加電壓,可以在單一的 ^化矽層之中存在兩群具有高斯分布的電子、單一群具有 冋斯为布的電子或是不存在電子。因此,此種以氮化石夕材 質取代浮置閘極的快閃記憶體,可以在單一的記憶胞之中 寫入四種狀態,為一種單一記憶胞二位元(1 cell 2bit) 之快閃記憶體。 •然而,在一般之氮化矽唯讀記憶體之製造過程中,由 於製程環境之影響,例如在電漿增益型化學氣相沈積法 (PECVD)製程中,電漿(Plasma)會使得電荷沿著金屬移 動發生所明之天線效應(Antenna Effect),而瞬間的電 荷不平衡,將使部分電荷陷於(trap)氧化矽/氮化矽/ 化矽(ΟΝΟ)複合層中,造成唯讀記憶體元件有不均勻之程 式化(Programming)之現象,而會有啟始電壓分佈過大之 問題。 a 、值付注意的是,在PECVD製程中所使用的電漿除了會 =成天線效應而致使元件的啟始電壓分佈過大外,也有可 能使所沈積的薄膜表面上聚集電荷。舉例來說,在nr〇m的 金屬内連,製程中,通常會利用]?£;(:〇沈積一層較緻密的 、、邑緣層覆蓋於金屬導線上,且此絕緣層常用的材質是氧化 = °然❿,PECVD製程中之電裂卻會使絕緣層表 X 電,且此絕緣層表面所聚集的電荷會沿著金屬導 ^移動至乳化矽/氮化矽/氧化矽(0N0)複合層之氮化矽層 ,因而造成唯讀記憶體元件不均勻之程式化現象,而會 1225287 五、發明說明(4) 有啟始電壓之分佈過大的問題。 此外,在微影製程中通常係以紫外光來進行曝光的動 作。然而,在NROM元件中,當紫外光照射到氧化石夕/氮化 石夕/氧化矽(ΟΝΟ)複合層之氮化矽層中時,卻會在氮化石夕層 中產生電子電洞對,且又因電洞容易流失而存留電子在氣 化矽層中,因此同樣會造成唯讀記憶體元件不均勻之程式 化現象,而會有啟始電壓之分佈過大的問題。 發明内交 種非揮發性記憶體元 產生之電荷造成唯讀 ,而有啟始電壓之分 '因此,本發明的目的就是提供一 件的製造方法,可減少因天線效應所 記憶體元件形成不均勻之程式化現象 佈過大的問題。 不赞明的 不發明的又 少以程所形成之絕緣層其表面聚集的^ 方去二Γ ί ί 一種非揮發性記憶體元件的製造方\ 層上形成圖案化之光阻層電層。再於抗反射 化抗反射層、閘極導電層、阻 《為蝕刻罩幕圖案 以及穿隧材料層’以形成由穿二;二:荷捕捉材料層 曰 电何捕捉層、阻障層
1225287 五、發明說明(5) -------- 以及控制閘所構成之堆疊結構。且此堆疊結構上覆蓋有一 圖案化之抗反射層。接著再移除光阻層,並於暴露的控制 閘表面形成一薄氧化層。之後在堆疊結構之側壁形成絕 間隙壁,、並覆蓋住薄氧化層。然冑,在上述所形成之結構 j面形成一防紫外光(uv)襯層,用以防止紫外光穿透至電 荷捕捉層,避免在電荷捕捉層中累積電荷。 、本發明提出一種金屬内連線製程,其係首先提供已形 ^有導電結構之基底’然後在基底上形成介電層,覆蓋於 導電結構上。之後在介電層中形成與基底上之導電結構電 性連接的接觸窗,再於介電層上形成與接觸窗電性連接的 導線結構,然後在介電層與導線結構的表面上形成低表 電荷襯層。 本發明提出另一種非揮發性記憶體元件的製造方法, 此方法係首先在基底上依序形成穿隧材料層、電荷捕捉材 料層、阻障材料層、閘極導電層以及抗反射層。再於抗反 射層上形成圖案化之光阻層,然後以光阻層為蝕刻罩幕圖 案化抗反射層、閘極導電層、阻障材料層、電荷捕捉材料 層以及穿隧材料層,以形成由穿隧層、電荷捕捉層、阻障 層以及控制閘所構成之堆疊結構。且此堆疊結構上覆蓋有 一圖案化之抗反射層。接著再移除光阻層,並於暴露的控 制閘表面形成一薄氧化層。之後在堆疊結構之側壁形成絕 緣間隙壁,並覆蓋住薄氧化層。然後,在上述所形成之結 構f面形成一防紫外光(uv)襯層,用以防止紫外光穿透至 電荷捕捉層,避免在電荷捕捉層中累積電荷。之後,再於
1225287 五 、發明說明(6) 防紫外光襯層上形成介電層 電性連接的接觸窗,之後在 接之導線結構,然後,在介 低表面電荷襯層。 ’並於介電層中形成與控制閘 介電層上形成與接觸窗電性連 電層以及導線結構之表面形成 由上述可知,本發明在堆疊結構之側壁形成絕緣間隙 壁之後,更在絕緣間隙壁以及基底表面形成防紫外光襯 f ’以防止紫外線穿透至電荷捕捉層,避免電荷累積在電 荷捕捉層中。而且,本發明更改變習知pECVD製程的參 數’以於導線結構上形成低表面電荷襯層,藉以降低天線 效應對元件造成不良的影響。 為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。 實施方式 第1A圖至第1 G圖係繪示本發明之一較佳實施例的一種 非揮發性記憶體元件的製造流程剖面圖。請參照第丨A圖, 首先在基底100上依序形成穿隧材料層102、電荷捕捉材料 層1 0 4以及阻障材料層1 〇 6。其中,基底1 〇 〇的材質例如是 砍(Si) ’而穿隨材料層1〇2例如是一薄氧化發層。電荷 捕捉材料層1 0 4的材質例如是氮化矽,且阻障層材料丨〇 6的 材質例如是氧化矽。 然後在阻障材料層1 〇 6上依序形成多晶矽層丨0 8與金屬 矽化物層107,則多晶矽層1〇8與金屬矽化物層1〇7之複合 層即為閘極導電層1 0 5。之後再於閘極導電層丨〇 5上形成抗
1225287 五、發明說明(7) 反射層11 0。其中,多晶矽層丨08之形成方法例如是化學氣 相沈積法。金屬矽化物層107的形成方法例如是先在多晶 石夕層108上形成一金屬層,再進行一熱處理以使金屬層與 多晶矽層1 0 8產生反應,而形成金屬矽化物層丨〇 7。接續, 在抗反射層1 1 〇上形成圖案化之光阻層丨丨2,其係利用傳統 之微影製程所形成。 ’ 請參照1B圖,以光阻層為蝕刻罩幕進行蝕刻製程,以 將穿隧材料層1 〇 2、電荷捕捉材料層1 〇 4、阻障材料層 106、閘極導電層1〇5、抗反射層ho以及光阻層112圖案 化,而形成由穿隧層l〇2a/電荷捕捉層104a/阻障層 、 10 6a(氧化矽氮化矽/氧化矽,〇N〇)複合層與控制閘1〇53所 構成之堆疊(Stacked)結構113,其中,堆疊結構Π3上係 覆蓋有圖案化之抗反射層11 〇a。 在上述光阻層112之微影製程的曝光過程中,由於抗 反射層11 0可有效吸收光線,因此其能夠防止曝光光源之 入射光與由基底或膜層反射出之光線產生干涉。而且,抗 反射層110的材質可以是有機材料或無機介電材料,以下 將分別對使用有機材料及無機介電材料作為抗反射層i i 〇 的製程加以詳細說明。在此,若抗反射層丨i 0的材質為無 機介電材料時,其製程步驟如下: 請參照第1 C圖,移除光阻層11 2,其中因圖案化之抗 反射層ll〇a的材質為無機介電材料,因此於移除光阻層 11 2時並不會將圖案化之抗反射層1 1 〇 a移除。之後,於暴 露出的控制閘1 〇 5 a表面(即控制閘1 0 5 a之側壁)形成薄氧化
1225287 五、發明說明(8) 石夕層11 9。在一較佳實施例中,薄氧化矽層丨丨9的形成方法 例如是藉由一熱氧化製程,並通入氧氣與氮氣而形成。在 此’薄氧化矽層11 9以及抗反射層1 1 〇 a可以用來保護控制 閘1 0 5 a避免其在後續製程中受到損害。 請參照第1 D圖,然後在控制閘1 〇5a兩侧之基底1 〇〇中 形成源極/汲極114。接著,在堆疊結構丨13的側壁上形成 絕緣間隙壁11 6。而絕緣間隙壁11 6的形成方法例如是先以 化學氣相沈積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)於 基底1 0 0上形成共形的介電層(未繪示),再以非等向性 餘刻法回蝕共形的介電層,以形成絕緣間隙壁丨丨6。在 此’介電層的材質例如是氧化矽。 請參照第1E圖,進行PECVD製程,在間隙壁116以及基 底1 0 0的表面上形成防紫外光之襯層丨丨8。在一較佳實施例 中’防養外光之概層118的材質例如是氮化碎,且形成氮 化矽材質之防紫外光之襯層118之製程參數包括使用矽烷 (SiH4 )、氨氣(NH3 )以及氮氣(N2 )作為反應氣體, 其中氮氣的流量例如是在2 6 0 0 s c c m〜3 0 0 0 s c c m之間,較佳 的是2800sccm,氨氣之流量例如是在2〇sccm〜30sccm之 間,較佳的是25sccm,而矽烷之流量例如是在5〇sccm〜 60seem之間,較佳的是55sccm。進行沈積之環境溫度例如 是在攝氏380度〜攝氏420度之間,較佳的是攝氏400度。 製程所使用之功率例如是在370瓦〜410瓦之間,較佳的是 390瓦。而工作壓力例如是在7.〇t〇rr〜8.0torr之間,較 佳的是7· 5torr。所沈積的膜厚例如是在ι80埃〜22〇埃之
11809twf.ptd 第14頁 ⑽5287 五、發明綱i ' -----— 的是2_。值得注意的是,本發明所使用之製 烷蛊〃 A ,矽烷與氨氣之流量皆較習知技術中所使用的矽 小?:::流量小,而且製程所使用之功率也較習知技術 、,發明所使用之製程參數能夠降低薄膜的沈積速 ’以形成較緻密的薄膜。 X氮化矽材質之防紫外光襯層為例,本發明之防紫外 襯,118的整體總沈積速率係為每分鐘68〇埃,較習知 利^中氮化矽層之沈積速率每分鐘7 0 0 0埃慢了許多,因此 用本發明之方法所形成之防紫外光之襯層ιΐ8較習知技 氺斤沈積的膜層更為緻岔。所以,當後續製程中使用紫外 =進行微影製程時,防紫外光之襯層118能夠將紫外光阻 搐在其外,使紫外光不會因穿透至電荷捕捉層1〇“,進而 避免電荷聚集在其中。而且,即使防紫外光襯層丨丨8可會 ^紫外光的照射而有電荷累積在防紫外光襯層〗18中。但 疋,由於防紫外光襯層11 8與作為儲存資料(捕捉電荷) 用的電荷捕捉層l〇4a之間隔有絕緣間隙壁116,因此其不 會對電荷捕捉層104a造成影響。 在本發明之一較佳實施例的非揮發性記憶體元件的製 造方法中,更包括在第1 E圖之後繼續進行金屬内連線製 程。請參照第1 F圖,此製程係首先在防紫外光襯層丨〗8上 形成内層介電材質(Inter-Layer Dielectrics,ILD) 120 ’並在内層介電材質i2〇中形成穿透防紫外光之襯層 118以及圖案化之抗反射層n〇a的接觸窗122。然後在介電 層120及接觸窗122上形成金屬層126。
第15頁 1225287 五、發明說明(ίο) β --- 請參照第1G圖,進行微影製程以及蝕刻製程,以將金 屬層126圖案化,例如是圖案化為導線結構126a,且導線 結構126a藉由接觸窗122而與控制閘極1〇5a電性連接。接 著進行PECVD製程,以在導線結構丨26a以及内層介電材質 120的表面上形成低表面電荷襯層128,且低表面電荷襯層 1 2 8的材質例如是氧化矽或氮化矽。以氧化矽為例,其 PECVD製程參數包括使用的功率例如是在8〇瓦〜12〇瓦之 間,較佳的是1 〇 〇瓦。而進行沈積之環境溫度例如是在攝 氏380度〜攝氏420度之間,較佳的是攝氏4〇〇度。且工作 壓力例如是在2.0torr〜3.0torr之間,較佳的是 2· 5torr。而所使用的反應氣體例如是矽烷以及一氧化二 氮’其中碎烧的流量例如是在2 〇 s c c m〜3 0 s c c m之間,較佳 的疋25sccm ’ 一氧化二氣的流量例如是在75〇sccin〜 lOOOsccm之間,較佳的是9〇〇sccm。而所沈積的薄膜厚度 例如是在900埃〜3300埃之間,較佳的是2000埃。值得注 意的是’在此所使用之石夕烧流量較習知技術中之石夕烧流量 小,且製程功率也較習知技術小,所以利用本發明之製程 參數能夠降低薄膜的沈積速率,以形成較緻密的薄膜,其 例如是能使沈積速率由習知每分鐘1 2 〇 〇 〇埃降低至每分鐘 3800 埃。 值得注意的是,一般以PECVD製程所形成之膜層,其 表面累積的電荷量與分佈情形會與所提供之功率大小以及 參與反應之氣體的化學性質有關。而在習知的PECVD製程 中,用以形成氧化矽層的功率通常係為1 85瓦,且矽烷的
1225287
=約制通入90sccm。然而’由上述實施例可知,本發明在 PECVD 1程中所使用的功率以及矽烷流量遠比習知來的 =崔所以利用本發明之製程參數可減少在襯層128表面所 /、的電荷篁,進而降低天線效應對元件造成不良影響。 而且若低表面電荷襯層128之材質是選擇氮化矽,則低表 面電何襯層128更具有防止水氣滲入的功能。 #旦在本實施例中,測量出低表面電荷襯層128的表面電 荷里之方法例如是利用儀器測量襯層丨28以及基底丨〇〇的功 ,若兩者間之功函數差異大,表示襯層128之表面電 荷多,f之若兩者間之功函數差異小,則表示襯層丨28之 表面電荷少。所以藉由測量的數據即可知道,襯層丨2 8是 否達到所要求之低表面電荷。 此外’在本發明之另一較佳實施例中,抗反射層丨丨〇a 的材質例如是有機材料。此實施例是在定義出堆疊結構 11 3 (如第1B圖所示)之後,進行去光阻之製程,而使控制 閘1 05a暴露出來,如第2A圖所示。在此,由於使用的抗反 射層其材質是有機材料,因此在去除光阻層112的過程 中’可同時將圖案化之抗反射層1 1 〇 a移除。然後,在暴露 出的控制閘1 0 5 a表面形成薄氧化矽層11 9 a,其例如是形成 於控制閘1 05a之頂部及侧壁表面。而薄氧化矽層丨丨9a係用 以保護控制閘1 0 5 a免於遭到後續製程之損害。其中,薄氧 化矽層11 9a之材質與形成方法與上述實施例之薄氧化矽層 11 9相似。 而且,本實施例之元件標號與上述實施例相同者,其
11809twf.ptd 第17頁 1225287 五、發明說明(12) 材質與形成方法皆與上述實施例所述相似,以下將不再贅 述0 請參照第2B圖,在堆疊結構丨丨3之兩側之基底丨〇〇中形 成源極/汲極114。再於堆疊結構丨丨3之側壁上形成絕緣間 隙壁1 1 6,並覆蓋控制閘1 〇 5 a侧壁上之薄氧化矽層丨丨9 a。 請參照第2C圖,進行PECVD製程,在間隙壁116以及基 底1 0 0的表面上形成防紫外光之襯層丨丨8。請參照第2D圖, 在防紫外光概層118上形成内層介電材質(Inter —Uyer
Dielectrics ’I LD )120,並在内層介電材質120中形成穿 透防紫外光之襯層11 8以及控制閘丨05a上表面之薄氮氧化 石夕層119a的接觸窗122。然後在介電層12〇及接觸窗122上 形成金屬層1 2 6。 π參照第2 E圖,進行微影製程以及餘刻製程,以將金 屬層126圖案化,例如是圖案化為導線結構126a ,且導線 ,構1 26a藉由接觸窗1 22而與控制閘極丨〇5a電性連接。接 著進行PECVD製程,以在導線結構丨26a以及内層介電材質 120的表面上形成低表面電荷襯層丨28。 然而,上述貫施例中之金屬内連線製程並不限定於非 揮發性記憶體中,此金屬内連線製程亦可以應用於其他金 屬内連線製程,以下將舉一實施例說明之。請參照第3 A 圖,提供基底300,且基底300上已形成有導電結構3〇2, ,例如是MOS電晶體。接著請參照第⑽圖,於基底3〇〇以及 導電結構302表面上形成介電層30 6,並在介電層3〇6中形 成接觸©3G8。凊接著參照第3C圖,在介電層3G6及接觸窗
11809twf.ptd 第18頁 1225287 五、發明說明(13) ' - 3〇8之上表面上形成金屬層312。 請參照第3D圖,進行蝕刻製程將金屬層312圖案化, 例如是圖案化為導線結構312a,且導線結構312a係盥接觸 窗308電性連接。接著進行PECVD製程,以在導線結 以及介電層306的表面上形成低表面電荷襯層314,且襯層 31 4的材質例如是氧化矽或氮化矽。以氧化矽為例,其 PECVD製程參數包括使用的功率例如是在瓦〜瓦之 間’較佳的是1 0 0瓦。而進行沈積之環境溫度例如是在攝 氏380度〜攝氏420度之間,較佳的是攝氏4〇〇度。且工作 壓力例如是在2.0torr〜3.0torr之間,較佳的是 2· 5torr。而所使用的反應氣體例如是矽烷以及一氧化二 氣’其中石夕烧的流量例如是在2 〇 s c c m〜3 0 s c c m之間,較佳 的是25sccm,一氧化二氮的流量例如是在750sccm〜 100〇3(2(:111之間,較佳的是9〇〇5(:(:111。而所沈積的薄膜厚度 例如是在9 0 0埃〜3 3 0 0埃之間,較佳的是2 0 0 0埃。 綜合以上所述,本發明係採用低功率以及低沈積速率 之PECVD製程,以形成緻密且低表面電荷襯層,以降低天 線效應對元件的影響。另外,本發明更採用低功率以及低 沈積速率之PECVD製程來形成防紫外光襯層,以阻擋紫外 光穿透至電荷捕捉層中。由於本發明之非揮發性記憶體的 製造方法及金屬内連線製程係屬於簡單又不複雜的製造方 法,因此不但可以輕易解決上述之問題,又不會增加製程 複雜度。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以
11809twf.ptd 第19頁 1225287 五、發明說明(14) 限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神 和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
11809twf.ptd 第20頁 !225287
圖式簡單說明 第1 A圖至第1 G圖是繪示本發明之一較佳實施例的一種 非揮發性記憶體的製造方法之流程剖面圖。 另一較佳實施例的一 剖面圖。 一種金屬内連線製程
第2A圖至第2E圖是繪示本發明之 種非揮發性記憶體的製造方法之流裎 第3A圖至第3D圖是繪示本發明之 的流程剖面圖。 【圖式標示說明】 100、300 :基底 1 〇 2 :穿隧材料層 102a :穿隧層 104 :電荷捕捉材料層 104a :電荷捕捉層 1 0 5 :閘極導電層 1 0 5 a :控制閘 1 0 6 :阻障材料層 1 0 6 a :阻障層 1 0 7 :金屬矽化物層 I 0 8 ·多晶石夕層 II 0 :抗反射層 110a :圖案化之抗反射層 11 2 :圖案化之光阻層 11 3 :堆疊結構 11 4 :源極/沒極 11 6 :間隙壁
11809twf.ptd
1225287 圖式簡單說明 118 ··防UV之襯層 119、119a ··薄氧化矽層 120 :内層介電材料 122、308 :接觸窗 126、312 :金屬層 126a、312a :導線結構 128、314 :襯層 3 0 2 ··導電結構 30 6 :介電層
11809twf.ptd 第22頁

Claims (1)

1225287 六、申請專利範圍 1 · 一種非揮發性記憶體元件的製造方法,包括: 在一基底上依序形成一穿隧材料層、一電荷捕捉材料 層、一阻障材料層、一閘極導電層以及一抗反射層; 在該抗反射層上形成一圖案化之光阻層; 以該光阻層為蝕刻罩幕圖案化該抗反射層、該閘極導 電層、該阻障材料層、該電荷捕捉材料層以及該穿随材料 層,以形成由一穿隧層、一電荷捕捉層、一阻障層以及一 控制閘所構成之一堆疊結構,且該堆疊結構上係覆蓋一圖 案化之抗反射層;
移除該光阻層; 在暴露的該控制閘之表面形成一薄氧化層; 在該堆疊結構之側壁形成一絕緣間隙壁,覆蓋住該 氧化層;以及 / 在上述所形成之結構表面形成一防紫外光(UV)襯層。 2·如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法,其中該絕緣間隙壁係為一氧化矽間隙壁。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法’其中該防UV襯層係為一氮化石夕襯層。
,4 ·如申請專利範圍第3項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法’其中形成該氮化矽襯層之方法包括進行一電 聚增益型化學氣相沈積製程(PECVD),且該PECVD之功率係 ^於370瓦至41〇瓦,該PECVI)之反應氣體係包括矽烷、氨 氣以及氮氣,且該矽烷之流量為50sccms6〇sccm。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件
1225287
,2造方法,其中該抗反射層係為一無機介電材料,因此 除該光阻層時,該抗反射層不會被移除,且該薄氧化 層會形成在該控制閘之側壁表面 • b•如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法,其中該抗反射層係為一有機材料,因此在移 除该光阻層時,該抗反射層會一併被移除,且該薄氧化層 會形成在該控制閘之側壁以及頂部表面。 7·如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法,其中形成該薄氧化層之方法包括進行一熱氧 化製程。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之非揮發性記憶體元件 的製造方法,更包括在該堆疊結構兩側之該基底中形成一 源極/沒極。 9· 一種金屬内連線製程,包括. 提供一基底,該基底上已形成有一導電結構; 在該基底上形成一介電層,覆蓋該導電結構; 在該介電層中形成與該導電結構電性連接之一接觸 · 固 , 在該介電層上形成與該接觸窗電性連接之一導線結 構;以及 在該介電層以及該導線結構之表面形成一低表面電荷 〇 其 010·如申請專利範圍第9項所述之金屬内連線製程, 中該低表面電荷襯層係為一氧化矽襯層或是一鼠化矽襯
11809twf.ptd 1225287 六、申請專利範圍 層0 11 ·如申請專利範圍第丨〇項所述之金屬内連線製程, 其中形成該氧化矽襯層之方法包栝進行一電漿增益型化學 氣相沈積製程(PECVD),且該PECVD之功率係介於80瓦至 12〇瓦,該PECVD之反應氣體係包括矽烷以及一氧化二氮, 且該石夕烷之流量為2〇sccm至30sccm。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所述之金屬内連線製程,更 包括在該低表面電荷襯層上形成另一介電層。 1 3 · —種非揮發性記憶體元件的製造方法,包括·· 在一基底上依序形成一穿隧材料層、一電荷捕捉材料 層、一阻障材料層、一閘極導電層以及一抗反射層; 在該抗反射層上形成一圖案化之光阻層; 圖案化該抗反射層、該閘極導 荷捕捉材料層以及該穿隧材料 電荷捕捉層、一阻障層以及一 ’且該堆疊結構上係覆蓋一圖 以該光阻層為蝕刻罩幕 電層、該阻障材料層、該電 層’以形成由一穿隧層、一 控制閘所構成之一堆疊結構 案化之抗反射層; 移除該光阻層; ==制間之表面形成—薄氧化層; 侧之該基底中形成-源極"及極; 氧化層T且、。t側壁形成-絕緣間隙壁,覆蓋住該薄 防紫外光(uv)襯層; 在上述所形成之結構表面形成一 在該防UV襯層上形成—介電層;
1225287 六、申請專利範圍 接觸窗 導線結 在該$電層中形成與該控制閘電性連接之一 在$介電層上形成與該接觸窗電性連接之一 構;以及 在該)丨電層以及該導線結構之表面形成一低表 襯層。 叫电何 1 4·如申請專利範圍第1 3項所述之非揮發性記憶體元 件的製造方法,其中該絕緣間隙壁係為一氧化矽間隙壁。 1 5·如申請專利範圍第丨3項所述之非揮發性記憶體元 件的製造方法,其中該防UV襯層係為一氮化矽襯層。疋 1 6·如申請專利範圍第1 5項所述之非揮發性記憶體元 件的製造方法,其中形成該氮化矽襯層之方法包括“進行1 電聚增益型化學氣相沈積製程(PECvd),且該pECVD<2 係介於3 70瓦至410瓦,該PECVD之反應氣體係包括;ε夕燒 氣氣以及氮氣’且該石夕院之流量為5〇sccm至60sccm。 1 7 ·如申請專利範圍第1 3項所述之非揮發性記憶體_ 件的製造方法’其中該低表面電荷襯層係為一氧化石夕概 或是一氮化石夕襯層。 胃 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之非揮發性記憶體-件的製造方法,其中形成該氧化矽襯層之方法包括進行1 電漿增益型化學氣相沈積製程(PECVD),且該PECVD之j力^ 係介於80瓦至120瓦,該PECVD之反應氣體係包括;g夕燒^ μ 一氧化二氮,且該矽烷之流量為2〇3(:(:111至3(^(::(3111。 1 9·如申請專利範圍第1 3項所述之非揮發性記憶體元 件的製造方法,其中該抗反射層係為一無機介電材料,_
11809twf 1225287 六、申請專利範圍 移除該光阻層時,該抗反射層並不會被移除,且該薄 匕層會形成在該控制閘之側壁表面。 件的申請專利範圍第13項所述之非揮發性記憶體元 移除im其中該抗反射層係為一有機材料,因此在 声會fir該抗反射層會一併被移除’且該薄氧化 曰會形成在該控制閘之側壁以及頂部表面。 件的造非揮發性記憶體元 氧化製程其中形成該薄氧化層之方法包括進行-熱 2 2 ·如申睛專利範圍第1 3項 件的製造方法,更包括在該低表面電Y襯揮/上'?'體元 電層。 电何襯層上形成另一介 11809twf.ptd 第27頁
TW092136489A 2003-12-23 2003-12-23 Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process TWI225287B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW092136489A TWI225287B (en) 2003-12-23 2003-12-23 Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process
US10/707,707 US6881619B1 (en) 2003-12-23 2004-01-06 Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnect process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW092136489A TWI225287B (en) 2003-12-23 2003-12-23 Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI225287B true TWI225287B (en) 2004-12-11
TW200522273A TW200522273A (en) 2005-07-01

Family

ID=34433037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092136489A TWI225287B (en) 2003-12-23 2003-12-23 Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6881619B1 (zh)
TW (1) TWI225287B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112038232A (zh) * 2020-08-27 2020-12-04 上海华力集成电路制造有限公司 Sab氮化硅膜制造方法及sab工艺控制模块

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW591760B (en) * 2003-06-27 2004-06-11 Macronix Int Co Ltd Method for improving cell retention capacity of nitride read only memory
KR100546693B1 (ko) * 2004-05-06 2006-01-26 동부아남반도체 주식회사 플래시 메모리 장치 및 그 제조방법
US7091088B1 (en) * 2004-06-03 2006-08-15 Spansion Llc UV-blocking etch stop layer for reducing UV-induced charging of charge storage layer in memory devices in BEOL processing
KR100703971B1 (ko) * 2005-06-08 2007-04-06 삼성전자주식회사 반도체 집적 회로 장치 및 그 제조 방법
JP2008305871A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Spansion Llc 半導体装置およびその製造方法
US7498228B2 (en) * 2007-07-09 2009-03-03 United Microelectronics Corp. Method for fabricating SONOS a memory
CN110098113A (zh) * 2019-04-17 2019-08-06 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种半导体器件的制造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5910453A (en) * 1996-01-16 1999-06-08 Advanced Micro Devices, Inc. Deep UV anti-reflection coating etch
DE10038877A1 (de) * 2000-08-09 2002-02-28 Infineon Technologies Ag Speicherzelle und Herstellungsverfahren
US6617204B2 (en) * 2001-08-13 2003-09-09 Macronix International Co., Ltd. Method of forming the protective film to prevent nitride read only memory cell charging
US6743681B2 (en) * 2001-11-09 2004-06-01 Micron Technology, Inc. Methods of Fabricating Gate and Storage Dielectric Stacks having Silicon-Rich-Nitride
JP3987418B2 (ja) * 2002-11-15 2007-10-10 株式会社東芝 半導体記憶装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112038232A (zh) * 2020-08-27 2020-12-04 上海华力集成电路制造有限公司 Sab氮化硅膜制造方法及sab工艺控制模块

Also Published As

Publication number Publication date
TW200522273A (en) 2005-07-01
US6881619B1 (en) 2005-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW561513B (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7479425B2 (en) Method for forming high-K charge storage device
CN101335208B (zh) 制造具有电荷俘获层的非易失性存储器元件的方法
US20070026651A1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP4357526B2 (ja) 不揮発性半導体メモリ装置およびその製造方法
KR20080036679A (ko) 불 휘발성 메모리 소자의 형성 방법
US8044454B2 (en) Non-volatile memory device
US20110163368A1 (en) Semiconductor Memory Device and Manufacturing Method Thereof
TWI225287B (en) Method for fabricating a non-volatile memory and metal interconnects process
JPWO2007043491A1 (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
US20080085584A1 (en) Oxidation/heat treatment methods of manufacturing non-volatile memory devices
TW200404339A (en) Method for forming a protective buffer layer for high temperature oxide processing
TWI228834B (en) Method of forming a non-volatile memory device
JP6292507B2 (ja) 水素拡散障壁を備える半導体デバイス及びその製作方法
JP2006203105A (ja) 半導体装置の製造方法
US7919371B2 (en) Method for fabricating non-volatile memory device with charge trapping layer
KR100897288B1 (ko) 비휘발성 메모리 소자 및 그 형성방법
US7867849B2 (en) Method of manufacturing a non-volatile semiconductor device
CN100341139C (zh) 非挥发性内存元件的制造方法及金属内连线制程
KR101050453B1 (ko) 비휘발성 메모리 소자의 제조방법
TWI478293B (zh) 非揮發性記憶元件的製造方法
US8696922B2 (en) Methods of plasma etching platinum-comprising materials, methods of processing semiconductor substrates in the fabrication of integrated circuitry, and methods of forming a plurality of memory cells
US20090001585A1 (en) Method of manufacturing flash memory device
CN105206579B (zh) 一种制作闪存的方法
KR20070023373A (ko) 비휘발성 메모리 장치의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MK4A Expiration of patent term of an invention patent