TWI278041B - Method of manufacturing flash memory device - Google Patents

Description

1278041 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種製造快閃記憶元件之方法，且更特定 地，關於一種製造快閃記憶元件之方法，其中閘線之頂層由 金屬層組成。 【先前技術】 於DRAM/SRAM元件中，假如電源被停止時儲存的資訊 會遺失，即是，於DRAM中，電晶體其作爲一開關與電容器 ® 其作爲儲存資料構成一單元（cell)，DRAM爲一種揮發性記 . 憶體其中假如電源供應被停止的話，儲存於單元中之資料會 自動遺失，SRAM爲一種揮發性記億體其具有正反器 (flip-flop)型式之電晶體結構且依據電晶體之驅動儲存資 料。 相反地，非揮發性記憶體雖電源被停止，儲存的資訊不 會遺失，已爲參與系統管理開發者開發出以提供一種作業系 統，非揮發性記憶包含 EPROM，EEPR0M，快閃 EEPR0M 等，更特定地，最近，NAND型快閃EEPR0M隨著行動通信 設備、MP3、數位相機與相類物之爆炸性成長已成爲注意的 焦點。 於具有浮置閘與控制閘之堆疊閘結構之全非揮發性記 憶元件之製程中，在設計準則爲7〇nm或更少之情形，通常 的矽化物（例，鎢矽化物）未被使用爲頂層，但金屬層（例，鎢 層）由於閘線之RC延滯問題必須被使用。 在閘線之頂層爲金屬層所形成之情形中，於閘線利用圖 1278041 案化製程被形成後，當氧化膜被形成閘線之 製程被實施於選擇性氧化模式以防止金屬層 擇性氧化製程爲形成氧化膜於控制閘與浮 製程，且同時防止異常氧化產生於金屬層牛 假如選擇性氧化製程被實施，金屬層之 止，但它係於一非常有限的情形被實施，因 之圖案化下產生之蝕刻損壞不足以彌補之障 到隧道式氧化膜之信賴度。 【發明內容】 因此，本發明鑒於以上問題被作成，且 一爲提供一種製造快閃記憶元件之方法，其 充份地彌補，在金屬層中之異常氧化產生可 之信賴度與元件之電氣特性可因此被改善， 被形成以具有一結構其中隧道式氧化膜、用 矽層、介電膜與用於控制閘之多晶矽層被堆 程蝕刻損壞被彌補，且用於控制閘形成於多 層利用嵌入式（damascence)製程被形成。 爲達以上目的，依據本發明之一實施例 快閃記憶裝置之方法，包含形成閘線之步驟 構其中隧道式氧化膜、第一多晶矽層、介電 層與硬罩被堆疊於半導體基板上，利用氧化 之側壁彌補蝕刻損壞，形成達到硬罩之高度 該硬罩以形成嵌入式圖案於第二多晶矽層」 於嵌入式圖案之第二多晶矽層上，其中於 ，側壁上時，氧化 f之異常氧化’選 置閘之側壁上之 I 〇 異常氧化可被防 此，會有在閘線 3題，且難以得 本發明之目的之 中蝕刻損壞可被 被防止，且製程 以此種方式閘線 於浮置閘之多晶 疊，利用氧化製 晶矽層上之金屬 ，提供一種製造 ，該閘線具有結 膜、第二多晶矽 製程藉氧化閘線 之絕緣膜，移除 :，且形成金屬層 氧化製程被實施 1278041 後，金屬層被形成，藉此防止金屬層中異常氧化之產生。 以上，隧道式氧化膜使用矽氧化膜或氮氧化膜較佳地被 形成爲厚度50A至150A。 介電膜可被形成以具有下氧化膜/氮化膜/上氧化膜之堆 疊結構，於此情形中，利用熱氧化製程或CVD方法，下氧 化膜或上氧化膜較佳地被形成厚度30A至100A，又，利用 CVD方法氮化膜較佳地被形成厚度30A至80A，同時，使用 鋁氧化膜、銷氧化膜與鈴氧化膜之一者介電膜可被形成，或 被形成以具有堆疊結構其中鋁氧化膜、锆氧化膜與紿氧化 膜，且矽氧化膜被選擇性地與矽氧化膜結合。 硬罩可由對氧化物或多晶矽具有充分選擇性之材料被 形成，當用以形成嵌入式圖案之硬罩被移除時，例如，使用 矽氮化膜，該硬罩可被形成。 金屬層可由對接續製程具有抵抗特性，如耐熱性之材料 被形成，例如，使用鎢該金屬層可被形成。 【實施方式】 現在，依據本發明之較佳實施例將參考附圖被描述，因 爲較佳實施例係爲使業界中技藝人士能瞭解本發明之目的 被提供，它們可以不同方式被修改且本發明之範疇不限於以 下描述之較佳實施例，同時，描述一膜在另一膜或半導體基 板”上”，爲該膜可直接接觸另一膜或半導體基板，或者，第 三膜可介於該膜與另一膜或半導體基板間，而且，於圖式 中，每一層之厚度與尺寸被放大以便於說明與清晰緣故，相 同的參考編號被用以辨識相同或相似的元件。 1278041 第1 a至1 e圖爲依據本發明之一實施例之剖面圖示，用 以說明製造快閃記憶元件之方法 參考第1 a圖，利用一通常製程閘線被形成於半導體基 板1 〇 1上，於此情形，閘線被形成以具有一結構其中隧道式 氧化膜102、用於浮置閘之第一多晶矽層103、介電膜1〇4 至106與用於控制閘之第二多晶矽層107被堆疊，硬罩1〇8 其於圖案化製程中被用作爲蝕刻罩用以形成閘線，接著被形 成於第二多晶矽層107上。 ® 於此情形，使用矽氧化膜或氮氧化膜，隧道式氧化膜1 02 .可被形成，且可被形成厚度50至15 0A。 介電膜104至106可被形成以具有氧化膜104/氮化膜 105/氧化膜106之堆疊結構，於此情形，利用熱氧化製程或 CVD方法，下氧化膜1〇4與上氧化膜106可被形成爲厚度 30至100A，而且，利用CVD方法氮化膜105可被形成爲厚 度30至80A，藉使用鋁氧化.膜、銷氧化膜與給氧化膜中之一 g 者介電膜可被形成，或被形成以具有一堆疊結構其中鋁氧化 膜、锆氧化膜與紿氧化膜，且矽氧化膜爲選擇性地與矽氧化 膜結合，而非氧化膜104/氮化膜105/氧化膜106之堆疊結構。 使用矽氮化膜該硬罩108可被形成，因爲被形成於第二 多晶矽層107之金屬層厚度依據接續製程中硬罩108之厚度 被決定，考慮以上事實硬罩108被形成爲一適當厚度。 同時，雖未示於圖式中，隔離膜被形成於半導體基板 1 〇 1之隔離區中，且源極/汲級被形成於其主動區中。 以上結構與傳統結構間之差異在於金屬層未被形成於 1278041 第二多晶矽層107上。 參考第1 b圖，爲緩和產生於圖案化製程用以形成閘線 之蝕刻損壞與改善元件之電氣特性，氧化製程被實施，利 用該氧化製程，薄氧化膜1 09被形成於閘線1 02至1 07之側 壁上，於此情形，因爲氧化製程與未被形成之金屬層被實 施，不用擔心金屬層中之異常氧化產生，因此，因爲氧化製 程可以一些餘裕被執行，它可能足以彌補閘線之圖案化下產 生之蝕刻損壞且亦確保隧道式氧化膜之信賴度。 ^ 參考第lc圖，絕緣膜110被形成達硬罩108之高度， . 使用矽氧化膜絕緣膜1 1 0可被形成，同時，絕緣膜1 1 〇藉形 成矽氧化膜於整個結構可被形成一厚度其係夠厚以覆蓋硬 罩108，且利用全面（blanket)蝕刻製程或CMP(化學機械硏 磨）製程接著容許矽氧化膜仍保持達硬罩108之高度。 參考第Id圖，第二多晶矽層107上之硬罩（第lc圖之 108)被移除，藉此形成嵌入式圖案111於第二多晶矽層107 上。 參考第le圖，金屬層112被形成於嵌入式圖案中（第Id 圖之1 1 1 )，使用鎢，金屬層1 1 2被較佳地形成，同時，金屬 層1 1 2藉形成金屬膜於整個結構上可被形成厚度其係夠厚以 完全覆蓋嵌入式圖案（第Id圖之111)，且利用全面蝕刻製程 或CMP (化學機械硏磨）製程，接著容許該鎢層保持僅位於嵌 入式圖案中（第1 d圖之1 1 1 )，藉此，閘線其中金屬層1 1 2被 形成於頂層中係完全被形成。 如上所述，依據符合本發明一種製造快閃記憶元件之方 1278041 法，閘線被形成以具有一結構其中隧道式氧化膜、用於浮置 閘之多晶矽層、介電膜與用於控制閘之多晶矽層被堆疊，利 用氧化製程触刻損壞被彌補，且利用嵌入式製程，形成於多 晶矽層上用於控制閘之金屬層被形成，因此，本發明對可充 分彌補蝕刻損壞，防止金屬層中異常氧化產生，與因此改善 製程之信賴度與元件之電氣特性爲有利的。 雖然先前描述係參考較佳實施例作成，它可瞭解到改變 與修改可由業界技藝人士達成，而無需逸離本發明與所附申 請專利範圍項之精神與範圍。 【圖式簡單說明】 第1 a至1 e圖爲依據本發明之一實施例之剖面圖示用以 說明製造快閃記憶元件之方法。 【主要元件符號說明】 101 半 導 體 基 板 102 隧 道 式 氧 化 膜 103 第 — 多 晶 矽 層 104 下 氧 化 膜 105 氮 化 膜 106 上 氧 化 膜 107 第 二 多 晶 矽 層 109 薄 氧 化 膜

Claims (1)

1278041 十、申請專利範圍： 1 · 一種製造快閃記憶元件方法，包括步驟： 形成閘線其具有結構其中隧道式氧化膜、第一多晶矽 層、介電膜、第二多晶矽層與硬罩被堆疊於半導體基板上； 利用氧化製程藉氧化閘線之側壁彌補蝕刻損壞； 形成達到硬罩高度之絕緣膜； 移除該硬罩以形成嵌入式圖案於第二多晶矽層上；與 形成金屬層於嵌入式圖案之第二多晶矽層上，其中氧化 製程被實施後，金屬層被形成，藉此避免金屬層中異常氧 化之產生。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中使用矽氧化膜或氮氧 化膜，隧道式氧化膜被形成爲厚度50A至150A。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中介電膜被形成具有下 氧化膜/氮化膜/上氧化膜之堆疊結構。 4 ·如申請專利範.圍第3項之方法，其中利用熱氧化製程或 CVD方法，下氧化膜或上氧化膜被形成厚度3〇A至1〇〇人。 5 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中利用CVD方法氮化膜 被形成厚度30A至80A。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中使用鋁氧化膜、锆氧 化膜與鈴氧化膜之一者介電膜被形成，或被形成具有堆疊 結構其中鋁氧化膜、鉻氧化膜與鈴氧化膜，且矽氧化膜被 選擇性地與矽氧化膜結合。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中硬罩由具有與氧化物 或多晶砂充分選擇性之材料所形成，當用以形成嵌入式圖 1278041 案之硬罩被移除時。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中硬罩由矽氮化膜所形 成。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中金屬層由對接續製程 具有抵抗特性如耐熱特性之材料所形成。 10.如申請專利範圍第8項之方法，其中金屬層由鎢所形成。