專利名稱：多階非揮發性存儲器的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體元件，且特別是涉及一種多階非揮發性存儲器的 制造方法。
背景技術：
非揮發性存儲器元件由于具有可多次進行數據的存入、讀取、抹除等動 作，且存入的數據在斷電后也不會消失的優點，所以已成為個人計算機和電 子設備所廣泛采用的一種存儲器元件。
典型的非揮發性存儲器元件， 一般是被設計成具有堆棧式柵極
(Stacked-Gate)結構，其中包括以摻雜多晶硅制作的浮置柵極(Floating Gate) 與控制柵極(ControlGate)。浮置柵極位于控制柵極和基底之間，且處于浮置 狀態，沒有和任何電路相連接，而控制柵極則與字線(WordLine)相接，此外 還包括穿隧氧化層(Tunneling Oxide)和柵間介電層(Inter-Gate Dielectric Layer) 分別位于基底和浮置柵極之間以及浮置柵極和控制柵極之間。
另一方面，目前業界較常使用的閃存陣列包括或非門(NOR)型陣列結構 與與非門(NAND)型陣列結構。由于與非門(NAND)型陣列的非揮發性存儲器 結構是使各存儲單元串接在一起，其積集度與面積利用率較或非門(NOR)型 陣列的非揮發性存儲器佳，已經廣泛地應用在多種電子產品中。
然而，將NAND型非揮發性存儲器中的存儲單元作為多階存儲單元使 用時，為了使NAND型非揮發性存儲器具有優選的元件可靠度，則需要使 存儲單元的用于判別各個數據狀態的啟始電壓分布范圍較小。然而，啟始電 壓分布(threshold voltage distribution)會受到非揮發性存儲器中的存儲單元的 耦合效應(coupling effect)影響。舉例來說，在NAND型非揮發性存儲器中， 在位線方向上，浮置柵極-浮置柵極之間的耦合效應；在字線方向上，浮置 柵極-浮置柵極之間的耦合效應；在位線對角方向上，浮置柵極-浮置柵極之 間的耦合效應；以及在位線方向上，控制柵極-浮置柵極之間的耦合效應等 都會影響到啟始電壓分布。
為了避免減少上述耦合效應(coupling effect)的影響，可使用低介電常數 材料取代氮化硅來制作存儲單元的間隙壁，以降低在位線方向上，浮置柵極 -浮置柵極之間的耦合效應。或者在元件隔離結構上形成凹陷，使控制柵極 的一部份填入相鄰浮置柵極之間，以降低字線方向上，浮置柵極-浮置柵極 之間的耦合效應。而且，目前業界仍在研究如何降低上述耦合效應的方法， 來達到提升多階存儲單元的可靠度的目的。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種多階非揮發性存儲器的制造方 法，可以提高元件的可靠度。
本發明的再一目的是提供一種多階非揮發性存儲器的制造方法，其工藝 簡單，而可以降低在位線方向上，浮置柵極-浮置柵極之間的耦合效應。
本發明提供一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括下列步驟。首先， 于基底上依序形成穿隧介電層、第一導體層、柵間介電層、第二導體層與頂 蓋層。圖案化頂蓋層與第二導體層，并暴露出柵間介電層，經圖案化的第二 導體層形成多個控制柵極。于控制柵極的側壁形成第一介電層后，以頂蓋層 為掩模，移除部分柵間介電層、第一導體層，以形成多個浮置柵極。接著， 移除部分浮置柵極，使相鄰兩浮置柵極之間的間距變大。于控制柵極與浮置 柵極的側壁形成絕緣間隙壁后，于基底中形成源極/漏極區。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于控制柵極的側壁形成第一介電層的方法包括熱氧化法。
移除部分浮置柵極的方法包括濕式蝕刻法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于浮置柵極的側壁形成第二介電層。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于浮置柵極的側壁形成第二介電層的方法包括熱氧化法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于基底上形成層間絕緣層。
層間絕緣層中具有多個空氣間隙(air gap),位于相鄰兩浮置柵極之間。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于控制柵極與浮置柵極的側壁形成絕緣間隙壁。
本發明提供一種多階非揮發性存^t器的制造方法，包括下列步驟。首先， 提供基底，此基底可區分為存儲單元區與周邊電路區，存儲單元區上形成有 穿隧介電層，且周邊電路區形成有柵介電層。于基底上依序形成第一導體層 與柵間介電層后，移除周邊電路區上的柵間介電層。接著，于基底上形成第 二導體層與頂蓋層，在周邊電路區上的第二導體層與第一導體層電連接。然
后，圖案化存儲單元區的頂蓋層與第二導體層，以于存儲單元區形成多個控 制柵極，并圖案化周邊電路區的頂蓋層、第二導體層與第一導體層以形成柵 極結構。之后，于控制柵極的側壁與柵極結構的側壁形成第一介電層。以存 儲單元區中的頂蓋層為掩模，移除部分柵間介電層、第一導體層，以形成多 個浮置柵極。然后，移除部分浮置柵極，使相鄰兩浮置柵極之間的間距變大。 于存儲單元區的控制柵極與浮置柵極的側壁形成第一絕緣間隙壁，并于周邊 電路區的柵極結構的側壁形成第二絕緣間隙壁。于存儲單元區的基底中形成 第一源極/漏極區，并手周邊電路區的基底中形成第二源極/漏極區。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于控制柵極的側壁形成第一介電層的方法包括熱氧化法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 移除部分浮置4冊極的方法包括濕式蝕刻法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于浮置柵極的側壁形成笫二介電層。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于浮置柵極的側壁形成第二介電層的方法包括熱氧化法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于基底上形成層間絕緣層。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中
層間絕緣層中具有多個空氣間隙(airgap)，位于相鄰兩浮置柵極之間。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于由控制柵極與浮置柵極構成的堆棧結構的側壁與柵極結構的側壁形成 絕緣間隙壁。
本發明提供一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底，此基底可區分為存儲單元區與周邊電路區，存儲單元區上形成有 穿隧介電層，且周邊電路區形成有柵介電層。于基底上依序形成第一導體層 與柵間介電層，并于周邊電路區上的柵間介電層形成開口。于基底上形成第 二導體層與頂蓋層，在周邊電路區上的第二導體層經由開口而與第一導體層 電連接。接著，圖案化頂蓋層與第二導體層，以于存儲單元區形成多個控制 柵極，并于周邊電路區形成堆棧結構，且開口至少位于堆棧結構內。于控制 柵極的側壁及堆棧結構的側壁形成第一介電層。以頂蓋層為掩模，移除部分 柵間介電層、第一導體層，以于存儲單元區形成多個浮置柵極，并于周邊電 路區形成包括堆棧結構的柵極結構。之后，移除部分浮置柵極，使相鄰兩浮 置柵極之間的間距變大。于存儲單元區的控制柵極與浮置柵極的側壁形成第 一絕緣間隙壁，并于周邊電路區的柵極結構的側壁形成第二絕緣間隙壁。于 存儲單元區的基底中形成第一源極/漏極區，并于周邊電路區的基底中形成第 二源極/漏極區。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于控制柵極的側壁及堆棧結構的側壁形成第一介電層的方法包括熱氧化法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 移除部分浮置柵極的方法包括濕式蝕刻法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于浮置柵極的側壁形成第二介電層。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中 于浮置柵才及的側壁形成第二介電層的方法包括熱氧化法。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于基底上形成層間絕緣層。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中
層間絕緣層中具有多個空氣間隙(airgap)，位于相鄰兩浮置柵極之間。
依照本發明的優選實施例所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包 括于由控制柵極與浮置柵極構成的堆棧結構的側壁與柵極結構的側壁形成 絕緣間隙壁。
本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，由于在控制柵極側壁形成介 電層，因此在移除部分浮置柵極以4吏相鄰浮置柵極之間的間距變大時，可以 避免控制柵極被移除。于是，可以在維持控制柵極長度的情況下，縮小浮置柵極長度，以使相鄰兩浮置柵極之間的間距d變大。通過使相鄰兩浮置柵極 之間的間距d變大，就可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的干 擾，而可以提高本發明的多階非揮發性存儲器的可靠度。
而且，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，由于在周邊電路區中 的柵極結構側壁形成介電層，因此在移除部分浮置柵極以使相鄰浮置柵極的 間距變大時，可以避免周邊電路區中的柵極結構被移除。于是，可以在維持 周邊電路區中的柵極結構的長度的情況下，縮小浮置柵極長度，以使相鄰兩
浮置柵極之間的間距d變大。通過使相鄰兩浮置柵極之間的間距d變大，就 可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的干擾，而可以提高本發明 的多階非揮發性存儲器的可靠度。
此外，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，在浮置柵極之間的層 間絕緣層中形成空氣間隙。通過形成空氣間隙，可進一步的縮小位線方向上 相鄰的存儲單元的浮置柵極的干擾。
為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實 施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖1A至圖1F為依照本發明的一實施例所繪示的多階非揮發性存儲器的 制造方法的流程剖面示意圖。
圖2為依照本發明的另一實施例所繪示的多階非揮發性存儲器的制造方 法的流程剖面示意圖。
圖3A至圖3F為依照本發明的又一實施例所繪示的多階非揮發性存儲器 的制造方法的流程剖面示意圖。
圖4為依照本發明的再一實施例所繪示的多階非揮發性存儲器的制造方 法的流程剖面示意圖。
簡單符號說明
100:基底
102:存儲單元區
104:周邊電路區
106:穿隧介電層
108:柵介電層
110、 110a、 110b、 110c、 110d、 118、 118a、 118b:導體層
112: 4冊間介電層
114、 114a:掩模層
112a、 116:開口
120、 120a、 120b:金屬石圭化物層
122、 122a、 122b:頂蓋層
124:堆棧結構
125、 125a:柵極結構
126、 126a、 128:介電層 130:絕^J'司隙壁
132、 134:摻雜區 136:層間絕緣層 138:空氣間隙
具體實施例方式
圖1A至圖1F是依照本發明一優選實施例的一種多階非揮發性存儲器的 制造流程剖面圖。
請參照圖1A，首先提供基底100，基底100例如是硅基底。此基底IOO 例如可區分為存儲單元區102與周邊電路區104。
接著，于存儲單元區102的基底IOO上形成一層穿隧介電層106。于周 邊電路區104的基底IOO上形成一層柵介電層108。穿隧介電層106、柵介 電層108的材料例如是氧化硅。而且依照元件的特性，穿隧介電層106、柵 介電層108的厚度并不相同。其中于存儲單元區102與周邊電路區104中形 成厚度不同的穿隧介電層106、柵介電層108的方法，可采用任何現有的方 法。
于整個基底100上形成一層導體層110，導體層110的材料例如是摻雜 多晶硅，此導體層IIO的形成方法例如是利用化學氣相沉積法形成一層未摻 雜多晶硅層后，進行離子注入步驟以形成之；或者采用臨場注入摻雜物的方
式利用化學氣相沉積法而形成之。
請參照圖1B,圖案化存儲單元區102上的導體層110，而形成呈條狀布 局的導體層110a。圖案化導體層110的方法例如是光刻蝕刻工藝。
接著，于基底100上形成柵間介電層112，此柵間介電層112的材料例 如是氧化硅/氮化硅/氮化硅，此柵間介電層112的形成方法例如是先以熱氧
化法形成一層底氧化硅層，接著，再利用化學氣相沉積法形成一層氮化硅層，
其后再于氮化硅層上形成頂氧化硅層。當然，柵間介電層112的材料也可以 是氧化硅、氧化硅/氮化硅或其它的介電材料。
然后，于基底100上形成一層圖案化掩模層114,此圖案化掩模層114 在周邊電路區104上具有開口 116。此開口 116所在的位置為后續形成柵極 結構的區域。圖案化掩模層114的材料例如是光致抗蝕劑材料，其形成方法 例如是先于基底上形成一層光致抗蝕劑層后，對該光致抗蝕劑層進行曝光、 顯影而形成之。
請參照圖1C，之后，移除未被圖案化掩模層114覆蓋的柵間介電層112, 以于柵間介電層112中形成開口 112a。移除柵間介電層112的方法包括干式 蝕刻法，例如毛良應性離子蝕刻法。
移除圖案化掩^t層114。移除圖案化掩才莫層114的方法例如是先以氧等 離子體灰化圖案化掩模層114后，再進行濕式清洗工藝。移除圖案化掩模層 114后，于基底100上形成另一層導體層118。導體層118的材料例如是摻 雜多晶硅。導體層118的形成方法例如是利用化學氣相沉積法形成一層未摻 雜多晶硅層后，進行離子注入步驟以形成之；或者采用臨場注入摻雜物的方 式利用化學氣相沉積法而形成之。當然，導體層118的材料也可以是其它導 體材料。然后，于導體層118上形成一層金屬硅化物層120。金屬硅化物層 120的形成方法例如是化學氣相沉積法。在周邊電路區104中導體層118經 由開口 112a而與導體層110電連接。之后，于基底100上形成一層頂蓋層 122,頂蓋層122的材料例如是氧化硅，其形成方法例如是化學氣相沉積法。
請參照圖1D,圖案化頂蓋層122、金屬硅化物層120、導體層118，以 于存儲單元區102形成頂蓋層122a、金屬硅化物層120a、導體層118a,并 于周邊電路區104形成由頂蓋層122b、金屬硅化物層120b、導體層118b構 成的堆棧結構124。在存儲單元區102中，導體層118經圖案化之后，形成 平行排列的多個條狀導^層118a,此導體層118a是作為存儲單元的控制柵 極。在周邊電路區104中，開口 112a至少位于堆棧結構124內。
然后，于導體層118a及導體層118b的側壁上形成介電層126。介電層 126的材料例如是氧化硅，其形成方法包括熱氧化法，例如快速熱氧化法(Rapid thermal oxide)。
請參照圖1E，以頂蓋層122a與頂蓋層122b為掩模，移除部分柵間介 電層112、導體層110、導體層110a，而于存儲單元區102形成彼此隔離的 導體層110b、并于周邊電路區104形成導體層llOc。在存儲單元區102中 的導體層110b是作為存儲單元的浮置柵極。在周邊電路區104中的導體層 110c則是與導體層118b、 120b—起作為晶體管的柵極。導體層110c、導體 層118b、金屬硅化物層120b及頂蓋層122b構成柵極結構125。導體層110b(浮 置柵極)、柵間介電層112、導體層118a(控制柵極)、金屬硅化物層120a及 頂蓋層122a構成存儲單元。
接著，移除部分導體層110b(浮置柵極)，使相鄰兩導體層110b之間的 間距d變大。移除部分導體層110b(浮置柵極)的方法例如是濕式蝕刻法，例 如是以高溫(約65。C)的氨水-過氧化氫的水溶液(APM， NH4OH / H202 / H20) 作為蝕刻劑。在此步驟中，在周邊電路區104中的部分導體層110c亦會被 移除。
請參照圖IF,于導體層110b及導體層110c的側壁上形成介電層128。 介電層128的材料例如是氧化硅，其形成方法包括熱氧化法，例如快速熱氧 化法(Rapid thermal oxide)。接著，于頂蓋層122a、金屬硅化物層120a、導體 層118a(控制柵極)與導體層110b(浮置柵極)構成的堆棧層與柵極結構125的 側壁形成絕緣間隙壁130。絕緣間隙壁130的材料例如是氮化硅。絕緣間隙 壁130的形成方法例如是先以化學氣相沉積法形成一層絕緣材料層后，進行 各向異性蝕刻工藝而形成之。
之后，于存儲單元區102形成摻雜區132(源極/漏極區)，于周邊電路區 104形成摻雜區134(源極/漏極區)。在存儲單元區102中，摻雜區132(源極/ 漏極區)位于存儲單元(堆棧層)兩側的基底100中。在周邊電路區104中，摻 雜區134(源極/漏極區)位于柵極結構125兩側的基底100中。摻雜區B2(源 極/漏極區)及摻雜區134(源極/漏極區)的形成方法例如是離子注入法。后續 完成非揮發性存儲器的工藝為本領域技術人員所周知，在此不再贅述。
在本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法中，由于在導體層118a(控 制柵極)側壁形成介電層126,以保護導體層118a(控制柵極)，然后移除部分 導體層110b(浮置柵極)，因此，可以維持導體層118a(控制柵極)的長度，縮 小導體層11 Ob(浮置柵極)的長度，并使相鄰兩導體層110b(浮置柵極)之間的間距d變大。于是，就可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的千 擾，而可以提高本發明的多階非揮發性存儲器的可靠度。
而且，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，可以與一般的互補式 金氧半導體工藝整合在一起。
圖2所繪示為本發明另一實施例的一種多階非揮發性存儲器的制造流程 剖面圖。圖2是接續于圖1E，構件與圖1A至1E相同者給予相同的符號， 并省略其說明。
如圖2所示，于導體層110b及導體層110c的側壁上形成介電層128后， 于存儲單元區102形成摻雜區132(源極/漏極區)，于周邊電路區104形成摻 雜區134(源極/漏極區)。接著，于基底IOO上形成層間絕緣層136。層間絕 緣層136的材料例如是磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等。層間絕緣層136的形成方 法例如是化學氣相沉積法。由于相鄰兩導體層110b(浮置柵極)之間的間距d 變大，在兩導體層110b(浮置柵極)之間的層間絕緣層136中會形成空氣間隙 138。此空氣間隙138可進一步的縮小位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵 極的干擾。
圖3A至圖3F是依照本發明又一優選實施例的一種多階非揮發性存儲器 的制造流程剖面圖。在圖3A至圖3F中，構件與圖1A至圖1F相同者，給 予相同的標號，并省略其說明。
請參照圖3A,首先提供基底100。此基底IOO例如可區分為存儲單元區 102與周邊電路區104。
接著，于存儲單元區102的基底100上形成一層穿隧介電層106。于周 邊電路區104的基底100上形成一層柵介電層108。于整個基底100上形成 一層導體層110，導體層110的材料例如是摻雜多晶硅。
請參照圖3B，圖案化存儲單元區102上的導體層110,使其成條狀布局 而形成導體層110a。圖案化導體層110的方法例如是光刻蝕刻工藝。
接著，于基底IOO上形成柵間介電層112，此柵間介電層112的材料例 如是氧化硅/氮化硅/氮化硅。當然，柵間介電層112的材料也可以是氧化硅、 氧化硅/氮化硅或其它的介電材料。
然后，于基底100上形成一層圖案化掩模層U4a,此圖案化掩模層114a 覆蓋存儲單元區102并暴露出整個周邊電路區104。圖案化掩模層114a的材 料例如是光致抗蝕劑材料。
請參照圖3C,移除未被圖案化掩模層114a覆蓋的柵間介電層112，以 暴露周邊電路區104的導體層110。
然后，移除圖案化掩^t層114a，并于基底100上形成另一層導體層118。 導體層118的材料例如是摻雜多晶硅。當然，導體層118的材料也可以是其 它導體材料。然后，于導體層118上形成一層金屬硅化物層120。金屬硅化 物層120的形成方法例如是化學氣相沉積法。在周邊電路區104中導體層118 完全與導體層110電連接。之后，于基底IOO上形成一層頂蓋層122,頂蓋 層122的材料例如是氧化硅。
請參照圖3D,圖案化存儲單元區102的頂蓋層122、金屬硅化物層120、 導體層118，以形成頂蓋層122a、金屬硅化物層120a、導體層118a;并圖 案化周邊電路區104的頂蓋層122、金屬硅化物層120、導體層118、導體層 110,形成由頂蓋層122b、金屬硅化物層120b、導體層118b、導體層U0d 構成的柵極結構125a。在存儲單元區102中，導體層118經圖案化之后，形 成平行排列的多個條狀導體層118a,此導體層118a是作為存儲單元的控制 柵極。
然后，于導體層118a的側壁上形成介電層126,并于導體層110d及導 體層118b的側壁形成介電層126a。介電層126、介電層126a的材料例如是 氧化硅，其形成方法包括熱氧化法，例如快速熱氧化法(Rapid thermal oxide)。
請參照圖3E,以頂蓋層122a為掩模，移除部分^f冊間介電層112、導體 層110a，而于存儲單元區102形成彼此隔離的導體層110b。在存儲單元區 102中的導體層110b是作為存儲單元的浮置柵極。導體層110b(浮置柵極)、 柵間介電層112、導體層118a(控制柵極)、金屬硅化物層120a及頂蓋層122a 構成存儲單元。
接著，移除部分導體層110b(浮置柵極)，使相鄰兩導體層110b之間的 間距d變大。移除部分導體層110b(浮置柵極)的方法例如是濕式蝕刻法，例 如是以高溫(約65。C)的氨水-過氧化氫的水溶液(APM, NH4OH / H202 / H20) 作為蝕刻劑。在此步驟中，由于在周邊電路區104中的導體層110d及導體 層118b由介電層126a覆蓋，因此不會被移除。于是，就可以保持周邊電路 區的柵極結構125a的長度。
請參照圖3F，于導體層110b的側壁上形成介電層128a。介電層128a 的材料例如是氧化硅，其形成方法包括熱氧化法，例如快速熱氧化法(Rapid
thermal oxide)。接著，于頂蓋層122a、金屬硅化物層120a、導體層118a(控 制柵極)與導體層110b(浮置柵極)構成的堆棧層與柵極結構125a的側壁形成 絕緣間隙壁125。
之后，于存儲單元區102形成摻雜區132(源極/漏極區)，于周邊電路區 104形成摻雜區134(源極/漏極區)。在存儲單元區102中，摻雜區132(源極/ 漏極區)位于存儲單元(堆棧層)兩側的基底100中。在周邊電路區104中摻雜 區134(源極/漏極區)位于柵極結構125兩側的基底100中。摻雜區132(源極/ 漏極區)及摻雜區134(源極/漏極區)的形成方法例如是離子注入法。后續完成 非揮發性存儲器的工藝為本領域技術人員所周知，在此不再贅述。
在本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法中，由于在導體層118a(控 制柵極)側壁形成介電層126，以保護導體層118a(控制柵極)，然后移除部分 導體層110b(浮置柵極)，因此，可以維持導體層118a(控制柵極)的長度，縮 小導體層110b(浮置柵極)的長度以使相鄰兩導體層110b(浮置柵極)之間的間 距d變大。于是，就可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的千擾， 而可以提高本發明的多階非揮發性存儲器的可靠度。
而且，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，由于周邊電路區104 中的導體層U0d及導體層118b由介電層126a覆蓋，因此在使相鄰兩導體 層110b(浮置柵極)之間的間距d變大的步驟中，導體層110d及導體層118b 不會被移除。于是，就可以保持周邊電路區的柵極結構125a的長度。
此外，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，可以與一般的互補式 金氧半導體工藝整合在一起。
圖4所繪示為本發明另一實施例的一種多階非揮發性存儲器的制造流程 剖面圖。圖4是接續于圖3E，構件與圖3A至3E相同者給予相同的符號， 并省略其說明。
如圖4所示，于導體層110b的側壁上形成介電層128a后，于存儲單元 區102形成摻雜區132，于周邊電路區104形成摻雜區134。接著，于基底 IOO上形成層間絕緣層136。由于相鄰兩導體層110b(浮置柵極)之間的間距d 變大，在兩導體層110b(浮置柵極)之間的層間絕緣層136中會形成空氣間隙 138。此空氣間隙138可進一步的縮小位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵 極的干擾。
綜上所述，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，由于在控制柵極側壁形成介電層，因此在移除部分浮置柵極以使相鄰浮置柵極之間的間距變大時，可以避免控制柵極被移除。于是，可以在維持控制柵極長度的情況下，縮小浮置柵極長度，以使相鄰兩浮置柵極之間的間距d變大。通過使相鄰兩浮置柵極之間的間距d變大，就可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的干擾，而可以提高本發明的多階非揮發性存儲器的可靠度。
而且，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，由于在周邊電路區中的柵極結構側壁形成介電層，因此在移除部分浮置柵極以使相鄰浮置柵極的間距變大時，可以避免周邊電路區中的柵極結構被移除。于是，可以在維持周邊電路區中的柵極結構的長度的情況下，縮小浮置柵極長度，以使相鄰兩浮置柵極之間的間距d變大。通過使相鄰兩浮置片冊極之間的間距d變大，就可以避免位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的干擾，而可以提高本發明的多階非揮發性存儲器的可靠度。
此外，本發明的多階非揮發性存儲器的制造方法，在浮置柵極之間的層間絕緣層中形成空氣間隙。通過此空氣間隙，可進一步的縮小位線方向上相鄰的存儲單元的浮置柵極的干擾。
雖然本發明以優選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應當以后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1、一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括于基底上依序形成穿隧介電層、第一導體層與柵間介電層、第二導體層與頂蓋層；圖案化該頂蓋層與該第二導體層，并暴露出該柵間介電層，經圖案化的該第二導體層形成多個控制柵極；于該些控制柵極的側壁形成第一介電層；以該頂蓋層為掩模，移除部分該柵間介電層、該第一導體層，以形成多個浮置柵極；移除部分該些浮置柵極，使相鄰兩該些浮置柵極之間的間距變大；于該些控制柵極與該些浮置柵極的側壁形成絕緣間隙壁；以及于該基底中形成源極/漏極區。
2、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該些 控制柵極的側壁形成該第 一介電層的方法包括熱氧化法。
3、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中移除部 分該些浮置柵極的方法包括濕式蝕刻法。
4、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于該 些浮置柵極的側壁形成第二介電層。
5、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該些 浮置柵極的側壁形成該第二介電層的方法包括熱氧化法。
6、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于該 基底上形成層間絕緣層。
7、 如權利要求6所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中該層間 絕緣層中具有多個空氣間隙，位于相鄰兩該些浮置柵極之間。
8、 如權利要求1所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于該 些控制柵極與該些浮置柵極的側壁形成絕緣間隙壁。
9、 一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括提供基底，該基底可區分為存儲單元區與周邊電路區，該存儲單元區上 形成有穿隧介電層與該周邊電路區形成有柵介電層； 于該基底上依序形成第一導體層與柵間介電層； 移除該周邊電路區上的該柵間介電層； 于該基底上形成第二導體層與頂蓋層，在該周邊電路區上的該第二導體層與該第一導體層電連接；圖案化該存儲單元區的該頂蓋層與該第二導體層，以于該存儲單元區形成多個控制柵極，并圖案化該周邊電路區的該頂蓋層、該第二導體層與該第一導體層以形成柵極結構；于該些控制柵極的側壁及該柵極結構的側壁形成第一介電層； 以該存儲單元區中的該頂蓋層為掩模，移除部分該柵間介電層、該第一導體層，以形成多個浮置初W及；移除部分該些浮置柵極，使相鄰兩該些浮置柵極之間的間距變大； 于該存儲單元區的該些控制柵極與該些浮置柵極的側壁形成第一絕緣間隙壁，并于該周邊電路區的該柵極結構的側壁形成第二絕緣間隙壁；以及 于該存儲單元區的該基底中形成笫一源極/漏極區，并于該周邊電路區的該基底中形成第二源極/漏極區。
10、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該些 控制柵極的側壁形成該第 一介電層的方法包括熱氧化法。
11、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中移除部 分該些浮置柵極的方法包括濕式蝕刻法。
12、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于該 些浮置柵極的側壁形成第二介電層。
13、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該些 浮置柵極的側壁形成該第二介電層的方法包括熱氧化法。
14、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于該 基底上形成層間絕緣層。
15、 如權利要求14所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中該層 間絕緣層中具有多個空氣間隙，位于相鄰兩該些浮置柵極之間。
16、 如權利要求9所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于由 該些控制柵極與該些浮置柵極構成的堆棧結構的側壁及該柵極結構的側壁 形成絕緣間隙壁。
17、 一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括提供基底，該基底可區分為存儲單元區與周邊電路區，該存儲單元區上 形成有穿隧介電層與該周邊電路區形成有柵介電層； 于該基底上依序形成第一導體層與柵間介電層； 于該周邊電路區上的該柵間介電層形成開口；于該基底上形成第二導體層與一頂蓋層，在該周邊電路區上的該第二導 體層經由該開口而與該第一導體層電連接；圖案化該頂蓋層與該第二導體層，以于該存儲單元區形成多個控制柵 極，并于該周邊電路區形成堆棧結構，且該開口至少位于該堆棧結構內；于該些控制柵極的側壁及該堆棧結構的側壁形成第一介電層；以該頂蓋層為掩模，移除部分該柵間介電層、該第一導體層，以于該存 儲單元區形成多個浮置柵極，并于該周邊電路區形成包括該堆棧結構的柵極 結構；移除部分該些浮置柵極，使相鄰兩該些浮置柵極之間的間距變大； 于該存儲單元區的該些控制柵極與該些浮置柵極的側壁形成第一絕緣間隙壁，并于該周邊電路區的該堆棧結構的側壁形成第二絕緣間隙壁；以及 于該存儲單元區的該基底中形成第一源極/漏極區，并于該周邊電路區的該基底中形成第二源極/漏極區。
18、 如權利要求17所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該 些控制柵極的側壁及該堆棧結構側壁形成該第一介電層的方法包括熱氧化 法。
19、 如權利要求17所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中移除 部分該些浮置4冊極的方法包括濕式蝕刻法。
20、 如權利要求17所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于 該些浮置柵極的側壁形成第二介電層。
21、 如權利要求20所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中于該 些浮置柵極的側壁形成該第二介電層的方法包括熱氧化法。
22、 如權利要求17所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于 該基底上形成一層間絕緣層。
23、 如權利要求22所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，其中該層 間絕緣層中具有多個空氣間隙，位于相鄰兩該些浮置柵極之間。
24、 如權利要求17所述的多階非揮發性存儲器的制造方法，還包括于 由該些控制柵極與該些浮置柵極構成的堆棧結構的側壁及該柵極結構的側 壁形成絕緣間隙壁。
全文摘要
一種多階非揮發性存儲器的制造方法，包括下列步驟。于基底上依序形成穿隧介電層、第一導體層、柵間介電層、第二導體層與頂蓋層。圖案化頂蓋層與第二導體層，并暴露出柵間介電層，經圖案化的第二導體層形成多個控制柵極。于控制柵極的側壁形成第一介電層后，以頂蓋層為掩模，移除部分柵間介電層、第一導體層，以形成多個浮置柵極。移除部分浮置柵極，使相鄰兩浮置柵極之間的間距變大。
文檔編號H01L21/70GK101174590SQ20061014326
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者松尾洋, 畢嘉慧, 清水悟, 魏鴻基 申請人:力晶半導體股份有限公司;株式會社瑞薩科技