專利名稱：用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于記憶體制造方法，特別是一種用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程。
背景技術(shù)：
復(fù)雜的積體電路上，元件尺寸的縮小使用得設(shè)計(jì)更加困難，因此，使用通常使用自對(duì)準(zhǔn)制程或其他技術(shù)，以達(dá)到所需求的設(shè)計(jì)。
如圖1所示，典型的快閃記憶體的閘極結(jié)構(gòu)10a包括基底12a、沉積于基底12a上的穿隧氧化層14a、沉積于穿隧氧化層14a上浮動(dòng)閘極的多晶矽層16a、沉積于多晶矽層16a上的ONO層18a、沉積于ONO層18a上控制閘極的多晶矽層20a、沉積于多晶矽層20a上控制閘極的矽化鎢層22a、沉積于矽化鎢層22a上的硬遮層24a、沉積于兩側(cè)的側(cè)壁邊襯26a、28a、設(shè)于基底12a內(nèi)的源極30a及汲極32a。
在制作閘極結(jié)構(gòu)的過程中，需在基底12a內(nèi)采用沉積及蝕刻的制程完成閘極疊層，并使用自對(duì)準(zhǔn)制程以形成源極30a和汲極32a，在形成側(cè)壁邊襯26a、28a后，使用自對(duì)準(zhǔn)制程，如美國專利第5,907,781號(hào)及6,444,530號(hào)中提出的(process for fabricating an Integrated circuit with a self-alignedcontact)自對(duì)準(zhǔn)制程形成源極30a及汲極32a接觸。
由于在習(xí)知快閃記憶體的閘極結(jié)構(gòu)中包含矽化鎢層22a，在后續(xù)的熱制程，例如加熱退火處理中，矽化鎢的晶體結(jié)構(gòu)由四角立方晶體變?yōu)榱橇⒎骄w，使得矽化鎢受到熱應(yīng)力的影響而膨脹造成臨界尺寸(Critical Dimension；CD)的增加及縮短與接觸窗的距離，后者更進(jìn)一步導(dǎo)致低崩潰電壓。再者，由于矽化鎢晶塊(grain)的再成長，彼此相互擠壓使得閘極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁變得粗糙及凹凸不平，增加了局部電場(local electrical filed)效應(yīng)，容易造成尖端放電導(dǎo)致閘極的損壞，使得快閃記憶體的使用壽命短暫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種確保閘極側(cè)壁平滑、增加閘極耐壓、延長快閃記憶體使用壽命的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程。
本發(fā)明包括在穿隧氧化層上形成含有金屬矽化物層的閘極的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、蝕刻金屬矽物側(cè)壁步驟、氧化退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟。
其中一種用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，它包括依序在穿隧氧化層沉積第一多晶矽層、ONO層、第二多晶矽層、矽化鎢層及硬遮層的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、清洗側(cè)壁步驟、退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟；清洗側(cè)壁步驟系以蝕刻選擇比高的溶液清洗矽化鎢層的側(cè)壁，以在矽化鎢層的側(cè)壁被蝕刻形成凹洞；形成側(cè)壁邊襯步驟中于矽化鎢層與側(cè)壁邊襯之間形成間隙；退火處理步驟為氧化退火處理。
用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的清洗側(cè)壁步驟中的蝕刻選擇比高的溶液為SC-1堿性過氧化物混合液的溶液。
用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的退火處理步驟為在氧自由基氣氛下的快速加熱處理。
蝕刻金屬矽物側(cè)壁步驟系中系使用對(duì)金屬矽化物層蝕刻選擇比高的溶液蝕刻金屬矽化物層的側(cè)壁。
退火處理步驟為快速加熱處理。
退火處理步驟的快速加熱處理為在氧自由基氣氛下快速加熱處理。
退火處理步驟的快速加熱處理為在反應(yīng)室中通入氫氣及氧氣的快速加熱處理。
反應(yīng)室中的氣壓約為5at至50at。
由于本發(fā)明包括在穿隧氧化層上形成含有金屬矽化物層的閘極的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、蝕刻金屬矽物層側(cè)壁步驟、氧化退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟。蝕刻金屬矽化物層的側(cè)壁，使金屬矽化物層的側(cè)壁被蝕刻形成凹洞，以在退火處理，使得金屬矽化物層與側(cè)壁邊襯之間形成間隙，因而增加金屬矽化物層與側(cè)壁邊襯之間的距離，當(dāng)金屬矽化物層受到熱應(yīng)力的影響而膨脹時(shí)，不再產(chǎn)生推擠而破壞閘極，因此，金屬矽化物層的表面保持平滑，且不致縮短與接觸窗之間的距離，因而不產(chǎn)生局部電場上升及崩潰電壓降低的不良后果。不僅確保閘極側(cè)壁平滑、增加閘極耐壓，而且延長快閃記憶體使用壽命，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。


圖1、為典型快閃記憶體結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖2、為本發(fā)明形成閘極、源極及汲極步驟示意圖。
圖3、為本發(fā)明形成側(cè)壁邊襯步驟示意圖。
圖4、為以習(xí)知方法制成閘極變形示意圖。
圖5、為以傳統(tǒng)方法制成傳統(tǒng)閘極的微觀照片。
圖6、為以本發(fā)明制成的閘極的微觀照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括如下步驟步驟一形成閘極10如圖2所示，在基底12沉積穿隧氧化層14、在穿隧氧化層14沉積為浮動(dòng)閘極的第一多晶矽層16、在第一多晶矽層16上沉積ONO層18、在ONO層18上沉積為控制閘極的第二多晶矽層20、在第二多晶矽層20上沉積矽化鎢層22、在矽化鎢層22上沉積硬遮層24，以形成閘極10。亦可為在穿隧氧化層上14上形成含有金屬矽化物層的閘極疊層。
步驟二形成源極30及汲極32以閘極10為遮罩在基底12上形成源極30及汲極32。
步驟三清洗側(cè)壁以蝕刻選擇比高的溶液清洗矽化鎢層22或金屬矽化物層的側(cè)壁，較佳系使用SC-1清洗矽化鎢層22或金屬矽化物層，以蝕刻矽化鎢層22或金屬矽化物層的側(cè)壁，控制矽化鎢層22或金屬矽化物層的臨界尺寸；SC-1為五份去離子水加一分30％雙氧水、一份29％的氨水組成的堿性過氧化物混合液。在使用蝕刻選擇比高的溶液進(jìn)行清洗時(shí)，矽化鎢層22或金屬矽化物層比其他各層的蝕刻速率快，因此，如圖3所示，矽化鎢層22或金屬矽化物層的側(cè)壁被蝕刻形成凹洞。
步驟四退火處理在含有氧自由基的環(huán)境中進(jìn)行氧化快速熱處理(RTP)，使閘極10、源極30及汲極32活化并在浮動(dòng)閘極的第一多晶矽層16外緣形成氧化層而防止漏電。加熱處理系在氧自由基氣氛下快速加熱處理(Rapid Thermal Processing；RTP)，在此氣氛下的熱氧化因?yàn)槭潜砻娣磻?yīng)為主要機(jī)制，而能使矽化鎢層22或金屬矽化物層表面維持平整且較不容易使矽化鎢層22或金屬矽化物層膨脹。使用在氧自由基氣氛下加速加熱處理時(shí)，在大約在5at(托爾)至50at(托爾)的低壓下將氫氣及氧氣通過反應(yīng)室中。退火處理中使矽化鎢層22或金屬矽化物層的晶體結(jié)構(gòu)由四角立方晶體變成六角立方晶體。
步驟五形成側(cè)壁邊襯26、28退火處理中使矽化鎢層22或金屬矽化物層的晶體結(jié)構(gòu)由四角立方晶體變成六角立方晶體。如圖3所示，在矽化鎢層22或金屬矽化物層變成六角立方晶體后，于閘極10側(cè)壁進(jìn)行氮化矽或二氧化矽層的沉積及蝕刻而形成側(cè)壁邊襯26、28。由于先前使用蝕刻選擇比高的溶液清洗矽化鎢層22或蝕刻金屬矽化物層而于矽化鎢層22金屬矽化物層的側(cè)壁被蝕刻形成凹洞，使得矽化鎢層22或金屬矽化物層與側(cè)壁邊襯26、28之間形成間隙34、36，因而增加矽化鎢層22或金屬矽化物層與側(cè)壁邊襯26、28之間的距離，當(dāng)矽化鎢層22或金屬矽化物層受到熱應(yīng)力的影響而膨脹時(shí)，不再產(chǎn)生推擠而破壞閘極10，因此，矽化鎢層22或金屬矽化物層的表面保持平滑，且不致縮短與接觸窗之間的距離，因而不產(chǎn)生局部電場上升及崩潰電壓降低的不良后果。
如圖4所示，以傳統(tǒng)的自對(duì)準(zhǔn)制程制成的傳統(tǒng)的閘結(jié)構(gòu)中，其矽化鎢層受到熱應(yīng)力的影響而膨脹，由于矽化鎢層沒有多余的空間接受熱應(yīng)力影響而膨脹的體積，導(dǎo)致矽化鎢層內(nèi)部的晶塊相互擠壓，使得矽化鎢的臨界尺寸增加而降低閘極與接觸窗之間的崩潰電壓。
本發(fā)明系在矽化鎢層22與側(cè)壁邊襯26、28之間形成作為緩沖區(qū)域的間隙34、36，當(dāng)矽化鎢層22受到熱應(yīng)力影響而膨脹時(shí)，借由間隙34、36緩沖矽化鎢層22的膨脹而不影響矽化鎢層22內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，傳統(tǒng)制程制成的閘極結(jié)構(gòu)的微觀照片中，可看到矽化鎢層因熱應(yīng)力膨脹后受到擠壓而使側(cè)壁的表面非常粗糙。
如圖6所示，本發(fā)明制成的閘極結(jié)構(gòu)的微觀照片中，可看到因矽化鎢層未因熱應(yīng)力膨脹而受到擠壓，其側(cè)壁表面非常平滑。因此本發(fā)明已明顯改善習(xí)知技術(shù)制成的閘極結(jié)構(gòu)容易損壞的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，它包括依序在穿隧氧化層沉積第一多晶矽層、ONO層、第二多晶矽層、矽化鎢層及硬遮層的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟；其特征在于所述的退火處理步驟前包括清洗側(cè)壁步驟，其系以蝕刻選擇比高的溶液清洗矽化鎢層的側(cè)壁，以在矽化鎢層的側(cè)壁被蝕刻形成凹洞；形成側(cè)壁邊襯步驟中于矽化鎢層與側(cè)壁邊襯之間形成間隙；退火處理步驟為氧化退火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的清洗側(cè)壁步驟中的蝕刻選擇比高的溶液為SC-1堿性過氧化物混合液的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的退火處理步驟為在氧自由基氣氛下的快速加熱處理。
4.一種用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，它包括在穿隧氧化層上形成含有金屬矽化物層的閘極的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟；其特征在于所述的其特征在于所述的退火處理步驟前包括蝕刻金屬矽物側(cè)壁步驟；退火處理步驟為氧化退火處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的蝕刻金屬矽物側(cè)壁步驟系中系使用對(duì)金屬矽化物層蝕刻選擇比高的溶液蝕刻金屬矽化物層的側(cè)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的退火處理步驟為快速加熱處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的退火處理步驟的快速加熱處理為在氧自由基氣氛下快速加熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的退火處理步驟的快速加熱處理為在反應(yīng)室中通入氫氣及氧氣的快速加熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程，其特征在于所述的反應(yīng)室中的氣壓約為5at至50at。
全文摘要
一種用于快閃記憶體的自對(duì)準(zhǔn)制程。為提供一種確保閘極側(cè)壁平滑、增加閘極耐壓、延長快閃記憶體使用壽命的記憶體制造方法，提出本發(fā)明，它包括在穿隧氧化層上形成含有金屬矽化物層的閘極的形成閘極步驟、以閘極為遮罩形成源極及汲極步驟、蝕刻金屬矽物側(cè)壁步驟、氧化退火處理步驟及于閘極的旁邊形成側(cè)壁邊襯步驟。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1571144SQ0314646
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者鄭培仁, 楊令武 申請人:旺宏電子股份有限公司