形成奈米丛集电荷储存装置之方法

摘要

本发明揭示一种形成奈米丛集电荷储存装置之方法。藉由使用一覆盖奈米丛集(24)的中间双重多晶矽－氮化物控制电极堆叠来形成复数个记忆体单元装置。该堆叠包括一首先形成的多晶矽－氮化物层(126)及一其次形成的含多晶矽之层(28)。将该其次形成的含多晶矽之层从包含该复数个记忆体单元之区域中移除。在一形成方法中，该其次形成的含多晶矽之层亦包含一氮化物部分，亦将该氮化物部分移除，从而留下该首先形成的多晶矽－氮化物层来形成该等记忆体单元装置。在另一形成方法中，该其次形成的含多晶矽之层并不包含氮化物且亦将该首先形成的多晶矽－氮化物层之一氮化物部分移除。在后者形成方法中，在剩余的多晶矽层(28)上方形成一随后的氮化物层(30)。在两形成方法中，该装置之一顶部部分均受保护以免氧化，从而保持了下方奈米丛集之尺寸与品质。该等记忆体单元装置周边之装置之闸极电极亦使用该其次形成的含多晶矽之层。

主权项

一种形成一奈米丛集电荷储存装置之方法，其包含：提供一基板，其具有与该奈米丛集电荷储存装置关联之一第一掺杂剂井，及与不具有奈米丛集之一半导体装置关联之一第二掺杂剂井；形成一第一闸极堆叠，其覆盖该第一掺杂剂井且具有复数个奈米丛集嵌入其中的一第一闸极介电层，及一第一导电闸极材料层，其形成该第一闸极堆叠中之一闸极电极；该第一导电闸极材料层覆盖该第一闸极介电层中所嵌入的该复数个奈米丛集；形成覆盖于该第二掺杂剂井之一第二闸极堆叠；形成覆盖于该第一导电闸极材料层及该第二闸极堆叠之一第二导电闸极材料层；其中该第二导电闸极材料层之一部份覆盖于该第二掺杂剂井且系用作该第二闸极堆叠中之一闸极电极；以及将覆盖该第一导电闸极材料层之该第二导电闸极材料层之一部分移除。如请求项1之方法，其进一步包含：藉由遮罩远离该第一掺杂剂井之所有区域并选择性蚀刻该第二导电闸极材料层而将覆盖该第一导电闸极材料层之该第二导电闸极材料层之该部分移除。如请求项1之方法，其进一步包含：使用掺杂的多晶矽、一金属或一金属合金来形成该第一导电闸极材料层与该第二导电闸极材料层。如请求项3之方法，其进一步包含：采用不同于该第二导电闸极材料层之一材料来实施该第一导电闸极材料层。如请求项1之方法，其进一步包含：形成该第一闸极介电层，其包含形成覆盖该奈米丛集层并围绕该奈米丛集层之一闸极氧化层与一第二闸极氧化层，其中所形成之该第一闸极介电层与该第一导电闸极材料层系覆盖该第一掺杂剂井与该第二掺杂剂井；及使用一湿式蚀刻与一乾式蚀刻之一组合，从覆盖该第一导电闸极材料层之该第二掺杂剂井之区域开始选择性蚀刻该第一闸极介电层与该奈米丛集层。如请求项1之方法，其进一步包含：藉由形成一第二闸极介电层与覆盖该第二掺杂剂井之一部分之该第二导电闸极材料层来形成该第二闸极堆叠，该第二导电闸极材料层覆盖该第二闸极介电层。如请求项6之方法，其进一步包含：由二氧化矽或氮氧化矽形成该第二闸极介电层。如请求项1之方法，其进一步包含：在该第一闸极堆叠中形成一氮化层，该氮化层覆盖该第一导电闸极材料且系在该第一导电闸极材料之一部分与该第二导电闸极材料之间；形成覆盖该氮化层并与其实体接触之一氧化层，在移除该第二导电闸极材料时，该氮化层与氧化层用作一蚀刻停止层，且在该第一闸极堆叠中形成该闸极电极时，该氮化层亦用作一抗反射涂层。如请求项1之方法，其进一步包含：由含铪、镧、铝与矽之至少一者之一化合物之一氧化物或一氮氧化物形成该第一闸极介电层。如请求项1之方法，其进一步包含：藉由形成一层掺杂或未掺杂的半导体奈米晶体、金属奈米晶体、由两或更多掺杂或未掺杂的半导体形成之奈米晶体或金属合金奈米晶体，来形成覆盖该第一掺杂剂井与该第二掺杂剂井之该第一闸极介电层中所嵌入之该复数个奈米丛集。如请求项1之方法，其进一步包含：在该第一闸极堆叠周围且在该第一掺杂剂井内部形成一第一源极与一第一汲极，以使该电荷储存装置形成为一非挥发性记忆体(NVM)之电晶体；及在该第二闸极堆叠周围且在该第二掺杂剂井内部形成一第二源极与一第二汲极，以形成一周边电晶体。如请求项1之方法，其进一步包含：由该第二闸极堆叠形成一半导体装置，该半导体装置能使该奈米丛集电荷储存装置充电与放电。