存储器元件及其制造方法技术

一种存储器元件及其制造方法。所述存储器元件包括基底、浮置栅极、栅极绝缘层、栅间介电层以及控制栅极，所述控制栅极为三层以上的多层结构，且所述多层结构的至少一层为金属硅化物层。

Memory components and their manufacturing methods

A memory element and its manufacturing method. The memory element comprises a base, a floating gate, a gate insulating layer, an intergate dielectric layer and a control gate. The control gate has a multi-layer structure of more than three layers, and at least one layer of the multi-layer structure is a metal silicide layer.

【技术实现步骤摘要】
存储器元件及其制造方法
本专利技术是涉及一种半导体技术，且特别涉及一种存储器元件及其制造方法。
技术介绍
非易失性存储器由于具有可多次进行数据写入、读取、擦除等动作，并且写入的数据在断电后也不会消失等优点，因此已成为个人计算机和电子设备所广泛采用的一种存储器元件。非易失性存储器中的字线(wordline)通常是形成于控制栅极上的金属硅化物层。其中，为了去除金属硅化物层中的不纯物，在形成金属硅化物层后通常会对金属硅化物层进行热处理。然而金属硅化物层中的金属硅化物可能因为这道热处理而扩散至控制栅极中，甚至使金属硅化物接触栅间介电层(IPD)，并导致栅间介电层电容失效、栅间介电层的崩溃电压降低、元件可靠性降低等缺点。图1是现有的一种存储器元件的透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)照片。请参照图1，存储器元件包括基底100、基底100内的隔离结构102、浮置栅极104、栅极绝缘层106、栅间介电层108、控制栅极110。其中，控制栅极110一般为双层结构，包括填入浮置栅极104之间的第一层1101与其上的第二层1102，第一层1101为多晶硅，第二层1102为金属硅化物。在图1的存储器元件中，第二层1102的金属硅化物会因为热处理而扩散至第一层1101中，甚至在圈起来的部位，金属硅化物已直接接触到栅间介电层108，导致栅间介电层108电容失效、栅间介电层108的崩溃电压降低、元件可靠性降低等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种存储器元件及其制造方法，能够防止金属硅化物层中的金属硅化物因为热处理导致的扩散接触栅间介电层，并且使半导体元件具有良好的可靠度。本专利技术提供一种存储器元件，包括浮置栅极、栅极绝缘层、栅间介电层以及控制栅极。浮置栅极位于基底上。栅极绝缘层位于浮置栅极与基底之间。栅间介电层位于浮置栅极上。控制栅极位于栅间介电层上，并且为三层以上的多层结构，多层结构的至少一层为金属硅化物层。在本专利技术的一实施例中，控制栅极包括第一层、第二层以及第三层。第二层位于第一层与第三层之间。在本专利技术的一实施例中，控制栅极的第一层与第二层的厚度小于第三层的厚度。在本专利技术的一实施例中，控制栅极的第一层的晶粒大小小于第二层与第三层的晶粒大小。在本专利技术的一实施例中，控制栅极的至少一层为碳掺杂的多晶硅。本专利技术又提供一种存储器元件的制造方法，包括在基底上依序形成栅极绝缘层与浮置栅极。图案化所述浮置栅极与所述栅极绝缘层，并且在基底中形成多个隔离结构，隔离结构的表面低于浮置栅极的表面。在浮置栅极与隔离结构上形成栅间介电层。在栅间介电层上形成控制栅极，控制栅极为三层以上的多层结构，其中至少一层为金属硅化物层。在本专利技术的又一实施例中，形成所述控制栅极的方法包括：在栅间介电层上依序形成第一层、第二层以及第三层。在本专利技术的又一实施例中，形成上述第一层的期间可掺杂碳。在本专利技术的又一实施例中，形成上述第二层的期间可掺杂碳。在本专利技术的又一实施例中，形成上述金属硅化物层之后还可进行热处理。基于上述，本专利技术通过使存储器元件的控制栅极为三层以上的多层结构，因此能够防止金属硅化物层因为热处理而扩散接触栅间介电层的情形发生，并且使半导体元件具有良好的可靠度。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特列举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1是现有的一种存储器元件的透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)照片。图2A至图2H是依照本专利技术一实施例所绘示的存储器元件的制造流程的剖面示意图。图3是实例中的存储器元件的透射电子显微镜照片。【附图标记说明】20：存储器元件100、200、200a：基底102、208b：隔离结构104、204a：浮置栅极106、202、202a：栅极绝缘层108、210、310：栅间介电层110、212a、312：控制栅极1101、2121、3121：第一层1102、2122a、3122：第二层204：导体层204s：浮置栅极204a的表面205：图案化掩模层206：沟道208、208a：绝缘材料层208s：隔离结构208b的表面2101、2102、2103：介电层212：叠层结构2122：第二材料层2123：第三材料层2123a、3123：第三层具体实施方式图2A至图2H是依照本专利技术一实施例所绘示的存储器元件的制造流程的剖面示意图。请参照图2A，在基底200上形成栅极绝缘层202。在本实施例中，基底200例如为半导体基底、半导体化合物基底或是绝缘层上有硅(silicononinsulator，SOI)。半导体例如是IVA族的原子，例如硅或锗。半导体化合物例如是IVA族的原子所形成的半导体化合物，例如是碳化硅或是硅化锗，或是IIIA族原子与VA族原子所形成的半导体化合物，例如是砷化镓。基底200可以具有掺杂，基底200的掺杂可以是P型或N型。P型的掺杂可以是IIIA族离子，例如是硼离子。N型掺杂可以是VA族离子，例如是砷或是磷。在本实施例中，栅极绝缘层202可以由单一材料层构成。单一材料层例如是低介电常数材料或是高介电常数材料。低介电常数材料为介电常数低于4的介电材料，例如是氧化硅或氮氧化硅。高介电常数材料为介电常数高于4的介电材料，例如是HfAlO、HfO2、Al2O3或Si3N4。栅极绝缘层202也可以依据能隙工程理论(band-gapengineering(BE)theory)选择可以提高注入电流的双层叠层结构或是多层叠层结构。双层叠层结构例如是低介电常数材料与高介电常数材料所组成的双层叠层结构(以低介电常数材料/高介电常数材料表示)，例如是氧化硅/HfSiO、氧化硅/HfO2或是氧化硅/氮化硅。多层叠层结构例如是低介电常数材料、高介电常数材料以及低介电常数材料所组成的多层叠层结构(以低介电常数材料/高介电常数材料/低介电常数材料表示)，例如是氧化硅/氮化硅/氧化硅或是氧化硅/Al2O3/氧化硅。栅极绝缘层202的形成方法例如是热氧化法或是化学气相沉积法。请继续参照图2A，在栅极绝缘层202上再形成导体层204。导体层204的材质例如是多晶硅(包括掺杂多晶硅)、多晶硅化金属或其组合的叠层层、金属层或可应用的导体，导体层204的形成方法例如是利用化学气相沉积法或是物理气相沉积法。接着，在导体层204上形成图案化掩模层205。图案化掩模层205可以是单一材料层或是双层材料层。在一实施例中，图案化掩模层205例如是图案化的光刻胶层。然后，请参照图2B，以图案化掩模层205为掩模，进行刻蚀工艺，以图案化导体层204以与门极绝缘层202，形成浮置栅极204a以与门极绝缘层202a，并且在基底200a中形成多个沟道206。刻蚀工艺例如是非等向性刻蚀法，如干式刻蚀法。接着，请参照图2C，移除图案化掩模层205，然后在基底200a上形成绝缘材料层208，使绝缘材料填入沟道206中，并覆盖浮置栅极204a。上述移除图案化掩模层205的方法例如是干式移除法、湿式移除法或其组合。绝缘材料层208的材料例如是氧化硅或是硼磷硅玻璃，其形成的方法例如是化学气相沉积法。接着，请参照图2D，移除浮置栅极204a上的绝缘材料层208，并形成位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器元件，包括：浮置栅极，位于基底上；栅极绝缘层，位于所述浮置栅极与所述基底之间；栅间介电层，位于所述浮置栅极上；以及控制栅极，位于所述栅间介电层上，所述控制栅极为三层以上的多层结构，所述多层结构的至少一层为金属硅化物层。

【技术特征摘要】
1.一种存储器元件，包括：浮置栅极，位于基底上；栅极绝缘层，位于所述浮置栅极与所述基底之间；栅间介电层，位于所述浮置栅极上；以及控制栅极，位于所述栅间介电层上，所述控制栅极为三层以上的多层结构，所述多层结构的至少一层为金属硅化物层。2.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述控制栅极包括第一层、第二层以及第三层，所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间。3.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述控制栅极的所述第一层与所述控制栅极的所述第二层的厚度小于所述控制栅极的所述第三层的厚度。4.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述控制栅极的所述第一层的晶粒大小小于所述控制栅极的所述第二层与所述控制栅极的所述第三层的晶粒大小。5.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述控制栅极的至少一层为碳掺杂的多晶硅。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：周福兴，詹耀富，韩宗廷，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71