專利名稱：閃存的制造方法
技術領域：
本發明是有關于一種閃存的制造方法，且特別是有關于一種閃存的柵極間介電層的制造方法。
背景技術：
閃存元件由于其優越的資料保存特性，所以已成為個人計算機和電子設備所廣泛采用的一種內存元件。典型的閃存元件，一般是被設計成具有堆棧式柵極(Stack-Gate)結構，此結構包括一穿隧氧化層，一用來儲存電荷的多晶硅浮置柵極(Floating gate)，一氧化硅/氮化硅/氧化硅(Oxide-Nitride-Oxide，ONO)結構的柵間介電層，以及一用來控制資料存取的多晶硅控制柵極(Control Gate)。
公知的閃存的制造方法中，于形成柵間介電層中的氧化層時，通常使用爐管熱氧化法或以高溫熱氧化法(High temperature oxidation)，由于此兩種方法的操作溫度約在750℃至950℃之間，操作時間長達4小時至6小時，其制作工藝熱預算高，因此，會使得已制作完成的源極與漏極內的雜質向外擴散，使源極與漏極的區域輪廓變大，導致兩相鄰的源極與漏極之間隔變小(亦即，信道區長度變小)，而造成在正常的操作電壓之下產生擊穿(Punch Through)現象。此外，傳統爐管熱氧化法所制作的氧化層表面粗糙，亦會導致元件電性上的問題。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種閃存的制造方法，以形成表面平滑且電性良好的氧化層。
本發明的再一目的就是在提供一種閃存的制造方法，其熱預算比傳統爐管熱氧化法低。
本發明的又一目的就是在提供一種閃存的制造方法，可以避免埋入式源極與漏極內的雜質繼續向外擴散，避免在正常的操作電壓之下產生擊穿現象。
本發明提出一種閃存的制造方法，此方法在基底上形成一層穿遂介電層，再于此穿遂介電層上形成一層導體層。接著圖案化此導體層以形成浮置柵極，然后，形成一柵間介電層，此柵間介電層之中包含一氧化層，該氧化層以實時蒸氣產生制作工藝(In-situ steam generation，ISSG)形成在浮置柵極上。然后于柵間介電層形成控制柵極。
本發明的柵間介電層中覆蓋在控制柵極上的氧化層采用實時蒸氣產生制作工藝來形成，由于實時蒸氣產生制作工藝以自由基反應的方式來形成氧化層，因此，所形成的氧化層的表面平滑且電性良好。此外，實時蒸氣產生制作工藝的操作溫度在850℃至1000℃之間，操作時間在2至3分鐘之間，熱處理的時間短，所以熱預算較低，因此，可以避免埋入式源極與漏極內的雜質向外擴散，以避免元件在正常的操作電壓之下產生擊穿現象。而且由于快速加熱制作工藝裝置來形成氧化層的時間非常短，因此得以縮短制作工藝時間，增加產能。
為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明。


圖1A至圖1E繪示本發明較佳實施例的一種閃存的制造流程剖面圖；以及圖2為本發明實施例與公知所形成的元件的電壓-電崩潰時間的關系圖。
標示說明100基底102穿遂介電層104、112導體層 104a浮置柵106圖案化光阻層108源極/漏極區110柵間介電層 120、130氧化層140氮化硅層具體實施方式
圖1A至圖1E為繪示本發明較佳實施例的一種閃存的制造流程剖面圖。
首先，請參照圖1A，提供一基底100，此基底100例如是半導體硅基底。然后，于此基底100上依序形成穿遂介電層102與導體層104。此穿遂介電層102的材質例如是氧化硅，形成穿遂介電層102的方法例如是熱氧化法(Thermal oxidation)。
導體層104的材質例如是摻雜多晶硅。其形成的方法例如是低壓化學氣相沉積法(LPCVD)，以硅甲烷(Silane)為氣體源沉積一層多晶硅層后，再進行摻質植入制作工藝以形成之。上述的沉積制作工藝的操作溫度為575℃至650℃之間，操作壓力約在0.3torr全0.6torr之間。
接著，請參照圖1B，在導體層104上形成一層圖案化光阻層106。接著以此圖案化光阻層106為罩幕，蝕刻導體層104，以形成圖案化導體層104a，如圖1C所示。
接著，請參照圖1C，移除圖案化光阻層106。接著于圖案化導體層104a兩側的基底100中形成源極/漏極區108。形成此源極/漏極區108的方法，例如是離子植入法。
接著，請參照圖1D，于圖案化導體層104a上形成柵間介電層110，此柵間介電層110的材質例如是氧化硅、氧化硅/氮化硅或是氧化硅/氮化硅/氧化硅(ONO)。因閃存特別要求與圖案化導體層104a接觸的氧化硅層須具備良好的電性，以避免在正常電壓下，發生用來儲存電荷的浮置柵極發生漏電或是過早電崩潰的問題。以柵間介電層110的材質是氧化硅/氮化硅/氧化硅為例，本發明以實時蒸氣產生制作工藝(In-situ steamgeneration，ISSG)，在圖案化導體層104a的表面上形成一層均勻的氧化硅層120，接著以例如是低壓化學氣相沉積法(LPCVD)在氧化硅層120上形成氮化硅層130，然后再以例如是實時蒸氣產生制作工藝或是低壓化學氣相沉積法形成另一層氧化硅層140。
上述的進行實時蒸氣產生制作工藝(ISSG)的機臺例如是快速加熱制作工藝裝置(Rapid thermal processing apparatus，RTP apparatus)，其反應室周圍為鎢絲燈加熱管所包圍，這些加熱燈管能在極短的時間，在例如是100秒內將反應室內的芯片加熱至制作工藝所需的溫度例如是850℃以上，待熱處理階段(氧化反應時間例如是約60秒)完成后，再于例如是30秒內從高溫降回原來的溫度。由此得知，與公知以爐管來形成柵極間氧化層的方法所需要的數小相比，由于本發明以快速加熱制作工藝裝置來形成其熱預算較低，因此可以使得源極/漏極區108內的摻質擴散問題減少，而且由于快速加熱制作工藝裝置來形成氧化層的時間非常短，因此得以縮短制作工藝時間。
此外，實時蒸氣產生制作工藝的反應氣體組成包括氫氣與氧氣，氫氣的比例例如是在1％至33％之間，氧氣的比例例如是在99％至67％之間，操作溫度范圍例如是在850℃至1000℃之間，操作壓力例如是在5torr至15torr之間，氧化反應時間介于50至70秒之間。當反應氣體源(氧氣與氫氣)通入反應室時，氧氣與氫氣經過加熱而形成水蒸汽，而使圖案化導體層104a暴露在水蒸氣的環境中，然后繼續進行熱制作工藝使反應過程中所產生的氧自由基與圖案化導體層104a表面產生反應，而生成氧化硅。氣體源(氧氣與氫氣)在反應室中的反應機構如下(1)(2)(3)(4)由于反應式(3)所產生的氧自由基(Oxygen radical)可以均勻地接觸圖案化導體層104a的表面，因此所生成的氧化層的表面平滑且電性良好。
之后，請參照圖1E，于柵間介電層110之上形成另一導體層112當作控制柵極。導體層112的材質例如是摻雜復晶硅與金屬硅化物。后續完成閃存的制作工藝為熟悉此項技術者所周知，在此不再贅述。
圖2繪示本發明以實時蒸氣產生制作工藝來形成覆蓋在浮置柵極上的氧化硅層以及公知以高溫氧化法所形成的覆蓋在浮置柵極上的氧化硅層二者的電壓與崩潰時間的關系圖。
本發明以實時蒸氣產生制作工藝來形成氧化層的實驗條件如下反應氣體為氫氣及氧氣，氫氣流率為6升/分鐘，氧氣流率為12升/分鐘，使反應室內的氫氣占反應氣體的33％，以及氧氣占反應氣體的67％，反應溫度為850℃，反應時間為2分鐘。而公知的高溫氧化法的實驗條件如下，反應氣體為氧氣，反應溫度為750℃，進行反應的時間為40-50分鐘。于元件制作完成之后，分別對其柵極施以不同的電壓，作元件電崩潰時間試驗，電壓-電崩潰時間關系圖如圖2所示。由圖2的結果顯示在相同的電壓下，以實時蒸氣產生制作工藝所形成的氧化硅層，具有較長的抗壓時間(即元件壽命較長)。
綜上所述，本發明的柵間介電層中覆蓋在浮制柵極上的氧化層采用實時蒸氣產生制作工藝來形成，由于實時蒸氣產生制作工藝以自由基反應的方式來形成氧化層，因此，所形成的氧化層的表面平滑且電性良好。此外，實時蒸氣產生制作工藝的操作溫度在850℃至1000℃之間，操作時間在2至3分鐘之間，熱處理的時間短，所以熱預算較低，因此，可以避免埋入式源極與漏極內的雜質向外擴散，以避免元件在正常的操作電壓之下產生擊穿現象。另一方面，由于快速加熱制作工藝裝置來形成氧化層的時間非常短，因此得以縮短制作工藝時間。
權利要求
1.一種閃存的制造方法，其特征在于包括下列步驟在一基底上形成一穿遂介電層；于該穿遂介電層上形成一導體層；圖案化該導體層以形成一浮置柵極；于該浮置柵極兩側的該基底中形成一源極/漏極區；于該浮置柵極上形成一柵間介電層，該柵間介電層包含一直接覆蓋在該浮置柵極上的一第一氧化硅層，該第一氧化層以一實時蒸氣產生制作工藝形成；以及于柵間介電層上形成一控制柵極。
2.如權利要求1所述的閃存的制造方法，其特征在于還包括于該第一氧化硅層之上形成一氮化硅層。
3.如權利要求2項所述的閃存的制造方法，其特征在于還包括于該氮化硅層之上形成一第二氧化硅層。
4.如權利要求1項所述的閃存的制造方法，其特征在于該浮置柵極的材質包括摻雜多晶硅。
5.如權利要求1項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的反應氣體組成包括氫氣與氧氣。
6.如權利要求5項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的氫氣比例在1％至33％之間，氧氣比例包括在99％至67％之間。
7.如權利要求1項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的操作溫度范圍在850℃至1000℃之間，操作壓力在5torr至15torr之間。
8.如權利要求1項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的氧化反應時間介于50至70秒之間。
9.一種閃存的制造方法，其特征在于包括下列步驟在一基底上形成一穿遂介電層；于該穿遂介電層上形成一導體層；圖案化該導體層以形成一浮置柵極；于該浮置柵極兩側的該基底中形成一源極/漏極區；進行一氧自由基反應制作工藝，以使該浮置柵極氧化形成一底氧化層；于該底氧化硅層上形成一氮化硅層；于該氮化硅層上形成一頂氧化層；以及于該頂氧化層上形成一控制柵極。
10.如權利要求9項所述的閃存的制造方法，其特征在于該浮置柵極的材質包括摻雜多晶硅。
11.如權利要求9項所述的閃存的制造方法，其特征在于該氧自由基反應制作工藝為一實時蒸氣產生制作工藝。
12.如權利要求11項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的反應氣體組成包括氫氣與氧氣。
13.如權利要求12項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的氫氣比例包括在1％至33％之間，氧氣比例包括在99％至67％之間。
14.如權利要求11項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的操作溫度范圍在850℃至1000℃之間，操作壓力在5torr至15torr之間。
15.如權利要求11項所述的閃存的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的氧化反應時間包括介于50至70秒之間。
16.一種柵間介電層的制造方法，適于形成在一復晶硅電極上，其特征在于該方法以一氧自由基反應制作工藝在該復晶硅電上形成一氧化硅層。
17.如權利要求16項所述的柵間介電層的制造方法，其特征在于該氧自由基反應制作工藝為一實時蒸氣產生制作工藝。
18.如權利要求17項所述的柵間介電層的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的反應氣體組成包括氫氣與氧氣。
19.如權利要求18項所述的柵間介電層的制造方法，其特征在于該實時蒸氣產生制作工藝的氫氣比例包括在1％至33％之間，氧氣比例包括在99％至67％之間。
20.如權利要求17項所述的柵間介電層的制造方法，其特征在于還包括在該氧化層上形成一氮化硅層，并在該氮化硅層上形成另一層氧化硅層。
全文摘要
一種閃存的制造方法，此方法在基底上依序形成穿遂介電層與導體層，之后圖案化此導體層，以形成浮置柵極(floating gate)，然后于此浮置柵極兩側的基底中形成源極/漏極區。接著，形成一柵間介電層，此柵間介電層之中包含一氧化層，該氧化層以實時蒸氣產生制作工藝(In－situ steamgeneration，ISSG)形成在浮置柵極上。然后于柵間介電層上形成控制柵極(control gate)。
文檔編號H01L21/70GK1521838SQ0310269
公開日2004年8月18日 申請日期2003年2月14日 優先權日2003年2月14日
發明者鄭培仁, 韓宗廷, 謝榮裕, 姚俊敏 申請人:旺宏電子股份有限公司