[发明专利]浮置栅极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储器元件的制造方法，且特别涉及一种浮置栅极的制造方法。

背景技术

快闪存储器由于具有可多次进行数据的存入、读取、抹除等动作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点，所以已成为个人电脑和电子设备所广泛采用的一种非易失性存储器元件。

典型的快闪存储器通常具有浮置栅极(floating gate)与控制栅极(controlgate)，而且浮置栅极与控制栅极之间以介电层相隔，而浮置栅极与基底间以隧穿氧化层(tunnel oxide)相隔。然而，由于快闪存储器的尺寸持续缩小，使得在形成浮置栅极的工艺中面临到一些困难。

图1A至图1C所绘示为已知的一种浮置栅极的制造流程剖面图。

首先，请参照图1A，在利用氮化硅层106作为蚀刻掩模，而在基底100中形成隔离结构108的工艺中，会一并形成隧穿介电层102以及用以形成浮置栅极的多晶硅层104。

接着，请参照图1B，移除氮化硅层106，而在相邻两个隔离结构108之间形成开口110。然后，在基底100上形成多晶硅材料层112，且多晶硅材料层112填满开口110并覆盖多晶硅层104及隔离结构108。此外，在开口110中填入多晶硅材料层112时，会在多晶硅材料层112中形成孔洞114。

接下来，请参照图1C，移除部分多晶硅材料层112，直到暴露出隔离结构108，而在开口110中形成多晶硅层116。之后，对多晶硅层116及多晶硅层104进行一个图案化工艺，而由经图案化后的多晶硅层116及多晶硅层104组成浮置栅极118。

然而，在快闪存储器的尺寸不断地缩减的趋势下，开口110的深宽比(aspect ratio)也跟着提高，使得在形成浮置栅极118的填洞工艺面临瓶颈，会在所形成的浮置栅极118中产生孔洞(void)114或裂缝(seam)(未绘示)，进而造成快闪存储器的可靠度降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的就是在提供一种浮置栅极的制造方法，可避免在浮置栅极中出现孔洞或裂缝。

本发明的另一目的是提供一种浮置栅极的制造方法，可以有效地提升快闪存储器的可靠度。

本发明提出一种浮置栅极的制造方法，包括下列步骤。首先，提供基底，基底中已形成有多个隔离结构，在隔离结构之间的基底上已依序形成有介电层与第一多晶硅层，且第一多晶硅层的上表面低于隔离结构的上表面。接着，在第一多晶硅层上形成外延硅层，且外延硅层的上表面低于隔离结构的上表面。然后，在外延硅层上形成第二多晶硅层，且第二多晶硅层的上表面与隔离结构的上表面实质上位于同一高度位置。接下来，对第二多晶硅层、外延硅层及第一多晶硅层进行一个图案化工艺。

依照本发明的一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，外延硅层的形成方法例如是外延成长法。

依照本发明的一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，第二多晶硅层的形成方法，包括下列步骤。首先，在基底上形成多晶硅材料层，且多晶硅材料层覆盖外延硅层及隔离结构。接着，移除部分多晶硅材料层，直到暴露出隔离结构。

依照本发明的一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，多晶硅材料层的形成方法例如是化学气相沉积法。

依照本发明的一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，部分多晶硅材料层的移除方法例如是化学机械抛光法。

本发明提出另一种浮置栅极的制造方法，包括下列步骤。首先，提供基底，基底中已形成有多个隔离结构，在隔离结构之间的基底上已依序形成有介电层与第一多晶硅层，且第一多晶硅层的上表面低于隔离结构的上表面。接着，在第一多晶硅层上形成第二多晶硅层，且第二多晶硅层的上表面低于隔离结构的上表面。然后，在第二多晶硅层上形成外延硅层，且外延硅层的上表面与隔离结构的上表面实质上位于同一高度位置。接下来，对外延硅层、第二多晶硅层及第一多晶硅层进行一个图案化工艺。

依照本发明的另一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，第二多晶硅层的形成方法例如是化学气相沉积法。

依照本发明的另一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，外延硅层的形成方法，包括下列步骤。首先，在基底上形成外延硅材料层，且外延硅材料层覆盖第二多晶硅层及隔离结构。接着，移除部分外延硅材料层，直到暴露出隔离结构。

依照本发明的另一优选实施例所述，在上述的浮置栅极的制造方法中，外延硅材料层的形成方法例如是外延成长法。