專利名稱：快閃存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作方法，特別涉及快閃存儲器的制作方法， 尤其在快閃存儲器晶體管位線接觸窗的制作過程中，改善快閃存儲器靜態(tài)漏 電流的方法。
背景技術(shù)：
通常，用于存儲數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器分為易失性存儲器和非易失性存儲 器，易失性存儲器易于在電源中斷時丟失其數(shù)據(jù)，而非易失性存儲器即使在 供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息。與其它的非易失性存儲技術(shù)(例如，磁盤 驅(qū)動器)相比，非易失性半導(dǎo)體存儲器具有成本低、密度大的特點。因此，非
易失性存儲器已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)，如PC及外設(shè)、電
信交換機、蜂窩電話、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、儀器儀表和汽車器件，同時還包括新 興的語音、圖像、數(shù)據(jù)存儲類產(chǎn)品，如數(shù)字相機、數(shù)字錄音機和個人數(shù)字助 理。
近來，已經(jīng)提出了具有硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)結(jié)構(gòu) 的非易失性存儲器，包括NROM快閃存儲器。NROM快閃存儲器具有很薄的 單元，其便于制造且容易結(jié)合至例如集成電路的外圍區(qū)域和/或邏輯區(qū)域中。
隨著集成電路制作工藝中集成度的不斷增加，提升快閃存儲器的集成密 度已成為趨勢，然而，隨著存儲單元的尺寸不斷縮小，避免漏電流以使電荷 保存在存儲器單元中變得相當(dāng)重要，但是現(xiàn)有技術(shù)制作的快閃存儲器有許多 漏電會影響存儲器單元中所儲存的電荷，其中包括PN結(jié)漏電流，晶體管亞閾 值漏電，靜態(tài)漏電流等等。 專利號為02143220的中國專利提供了 一種快閃存儲器的制作方法，包括 如下步驟，如圖1A所示(沿圖1的位線C一C方向的截面圖)，在硅基底00上 形成有源區(qū)113和位于有源區(qū)113之間的隔離區(qū)111;在有源區(qū)113的硅基底100 上形成層間介電層102,形成層間介電層102的方法為化學(xué)氣相沉積法，層間 介電層102的材料為氣化硅-氮化硅-氧化硅層(ONO );然后用化學(xué)氣相沉 積法在層間介電層102上沉積第一多晶硅層104,且第一多晶硅層104覆蓋隔離 區(qū)lll;在第一多晶硅層104上用化學(xué)氣相沉積法形成第一腐蝕阻擋層106,第 一腐蝕阻擋層106的材料為氮化硅。
如圖1B和圖1B'所示(圖1B為沿圖1的字線A—A方向的截面圖，圖1B， 為沿圖1的位線C一C方向的截面圖)，在第一腐蝕阻擋層106上旋涂第一光阻 層(未圖示)，經(jīng)過曝光、顯影工藝，在第一光阻層上沿位線方向形成第一 開口圖形(未圖示)，所述第一光阻層上第一開口圖形的位置與硅襯底100內(nèi) 需要形成擴散位線的位置相對應(yīng)；以第一光阻層為掩膜，干法蝕刻第一腐蝕 阻擋層106和第一多晶硅層104至露出層間介電層102，蝕刻后的第一多晶硅層 104和第一腐蝕阻擋層106作為柵極結(jié)構(gòu)，而隔離區(qū)11上的第一多晶硅層104 和層間介電層102未被蝕刻；去除第一光阻層；以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，在硅襯底 IOO中進行離子注入，形成擴散位線IOI。
如圖1C和1C'所示(圖1C為沿圖1的字線A—A方向的截面圖，圖1C，為 沿圖1的位線C一C方向的截面圖)，用化學(xué)氣相沉積法在層間介電層102和第 一腐蝕阻擋層106上沉積介電層110,且介電層110覆蓋隔離區(qū)111,介電層IIO 的材料為低溫氧化硅(低溫所指的溫度為20(TC 50(TC );對介電層110進行 平坦化處理，直至露出第一腐蝕阻擋層106;接著，去除第一腐蝕阻擋層106, 露出第一多晶硅層104。
如圖1D和1D，所示(圖1D為沿圖1的字線A—A方向的截面圖，圖1D，為 沿圖1的位線C—C方向的截面圖)，用化學(xué)氣相沉積法在第一多晶硅層104和介電層110上沉積第二多晶硅層112;在第二多晶硅層112上用化學(xué)氣相沉積法 形成第二腐蝕阻擋層114;在第二腐蝕阻擋層114上旋涂第二光阻層(未圖示)， 經(jīng)過曝光、顯影工藝，在第二光阻層上沿字線方向形成第二開口圖形(未圖 示)；以第二光阻層為掩膜，蝕刻第二腐蝕阻擋層114、第二多晶硅層112和 第一多晶硅層104至露出層間介電層102。
如圖1E所示(沿圖1的位線C一C方向的截面圖)，去除第二光阻層和第二 腐蝕阻擋層114至露出第二多晶硅層U2，第二多晶硅層112將快閃存儲器的各 個柵極結(jié)構(gòu)連接起來，形成字線；在第二多晶硅層112、介電層110及層間介 電層102上旋涂圖案化第三光阻層(未圖示)，用以定義單元接觸孔圖形；以 第三光阻層為掩膜，干法蝕刻擴散位線101區(qū)的介電層110至露出層間介電層 102，形成單元接觸孔116;繼續(xù)以第三光阻層為掩膜，沿單元接觸孔116,通 過層間介電層102向硅基底100注入離子；去除第三光阻層，進行退火工藝， 使離子在硅基底100中擴散；最后在單元接觸孔116中填充鴒，形成鴒插塞。
現(xiàn)有制作快閃存儲器的過程中，由于晶體管尺寸的縮小引起的短溝道效 應(yīng)，在晶體管形成之后，為了降低單元接觸孔的電阻，通常會增加一道離子 注入的步驟。由于在離子注入時，隔離區(qū)上沒有膜層保護，離子會注入至隔 離區(qū)，并且離子注入后通常需要進行退火工藝擴散離子，同樣離子也會在隔 離區(qū)擴散，加重短溝道效應(yīng)，進而導(dǎo)致電路靜態(tài)漏電流增加，靜態(tài)功率的增 加，影響電路的正常工作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種快閃存儲器的制作方法，防止晶體管形成 后，制作單元接觸孔過程中，加重短溝道效應(yīng)，進而導(dǎo)致靜態(tài)漏電流增加。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種快閃存儲器的制作方法，包括下列步 驟將硅基底分為隔離區(qū)和有源區(qū)，其中硅基底上依次包含層間介電層、第 —多晶硅層和第 一腐蝕阻擋層，所述有源區(qū)的第 一多晶硅層和第 一腐蝕阻擋
層沿位線方向被蝕刻形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成擴散位線；在有源
區(qū)和隔離區(qū)交界處的硅基底中進行離子注入并對硅基底進行退火工藝，形成
單元接觸窗，所述單元接觸窗位于擴散位線中；在柵極結(jié)構(gòu)間填充介電層； 去除第一腐蝕阻擋層后，在第一多晶硅層及介電層上依次形成第二多晶硅層 和第二腐蝕阻擋層；沿字線方向蝕刻第二腐蝕阻擋層、第二多晶硅層和第一 多晶硅層至露出層間介電層；去除第二腐蝕阻擋層形成字線后，蝕刻隔離區(qū) 與相鄰字線間的介電層至露出層間介電層，在單元接觸窗處形成單元接觸孔； 在單元接觸孔內(nèi)填充導(dǎo)電物質(zhì)。
注入離子的劑量為4.0E14/cm2~6.0E14/cm2，注入離子所需的的能量為20 KeV 30KeV，注入離子為n型離子，n型離子為磷離子。
退火所需的溫度為100(TC 110(TC。
所述金屬物質(zhì)為鉤。
所述單元接觸孔離隔離區(qū)的距離為0.10 M m 0.20 ji m，所述單元接觸孔的 臨界尺寸為0.10 n m 0.20 n m。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明在形成擴散位線后就進 行單元接觸窗的離子注入和退火工藝，由于隔離區(qū)受到第 一多晶硅層和第一 腐蝕阻擋層的保護，離子不會進入隔離區(qū)，在退火工藝中離子也不會在隔離 區(qū)擴散，控制短溝道效應(yīng)，降低靜態(tài)漏電流。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的快閃存儲器的俯視圖1A、圖1B、圖1B'、圖1C、圖1C'、圖1D、圖1D，和圖1E是現(xiàn)有 技術(shù)形成快閃存儲器的示意圖2是為本發(fā)明形成快閃存儲器的流程圖3是本發(fā)明的快閃存儲器的俯視圖； 圖4A、圖4B、圖4B'、圖4C、圖4D、圖4D'、圖4E、圖4E'和圖4F
是本發(fā)明形成快閃存儲器的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)有制作快閃存儲器的過程中，由于晶體管尺寸的縮小引起的短溝道效 應(yīng)，在晶體管形成之后，為了降低單元接觸孔的電阻，通常會增加一道離子 注入的步驟，由于在離子注入時，隔離區(qū)上沒有膜層保護，離子會注入至隔 離區(qū)，并且離子注入后通常需要進行退火工藝擴散離子，同樣離子也會在隔 離區(qū)擴散，加重短溝道效應(yīng)，進而導(dǎo)致電路靜態(tài)漏電流增加，靜態(tài)功率的增 加，影響電路的正常工作。本發(fā)明在形成擴散位線后就進行單元接觸窗的離 子注入和退火工藝，由于隔離區(qū)受到第一多晶硅層和第一腐蝕阻擋層的保護， 離子不會進入隔離區(qū)，在退火工藝中離子也不會在隔離區(qū)擴散，控制短溝道 效應(yīng)，降低靜態(tài)漏電流。
圖2是為本發(fā)明形成快閃存儲器的流程圖。如圖2所示，執(zhí)行步驟S201 將硅基底分為隔離區(qū)和有源區(qū)，其中硅基底上依次包含層間介電層、第一多 晶硅層和第 一 腐蝕阻擋層，所述有源區(qū)的第 一 多晶硅層和第 一 腐蝕阻擋層沿 位線方向被蝕刻形成柵極結(jié)構(gòu)；S202在槺極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成擴散位線；S203在 有源區(qū)和隔離區(qū)交界處的硅基底中進行離子注入并對硅基底進行退火工藝， 形成單元接觸窗，所述單元接觸窗位于擴散位線中；S204在柵極結(jié)構(gòu)間填充 介電層；S205去除第一腐蝕阻擋層后，在第一多晶硅層及介電層上依次形成 第二多晶硅層和第二腐蝕阻擋層；S206沿字線方向蝕刻第二腐蝕阻擋層、第 二多晶硅層和第一多晶硅層至露出層間介電層；S207去除第二腐蝕阻擋層形 成字線后，蝕刻隔離區(qū)與相鄰字線間的介電層至露出層間介電層，在單元接 觸窗處形成單元接觸孔；S208在單元接觸孔內(nèi)填充導(dǎo)電物質(zhì)。
圖4A至圖4F是本發(fā)明形成快閃存儲器的示意圖。如圖4A所示，如圖 4A所示(沿圖3的位線C一C方向的截面圖)，在硅基底200上形成有源區(qū)
213和位于有源區(qū)213之間的隔離區(qū)211;用化學(xué)氣相沉積法在有源區(qū)213的 硅基底200上形成層間介電層202;然后用化學(xué)氣相沉積法在層間介電層202 上沉積第一多晶硅層204，且第一多晶硅層204覆蓋隔離區(qū)211;在第一多晶 硅層204上用化學(xué)氣相沉積法形成第一腐蝕阻擋層206。
本實施例中，形成層間介電層202的方法為現(xiàn)有4支術(shù)，除化學(xué)氣相沉積 法外，還可以是氧化法。層間介電層202的材料為氧化硅-氮化硅-氧化硅 層(ONO),其中在硅襯底200上的第一氧化硅層的厚度為30埃 50埃，具 體例如30埃、35埃、40埃、45?；?0埃；氮化硅層的厚度為50埃~70埃， 具體例如50埃、55埃、60埃、65埃或70埃；位于氮化硅層上的第二氧化硅 層的厚度為100埃 140埃，具體例如100埃、110埃、120埃、130?；?40 埃。
第一多晶硅層204的厚度為650埃~750埃，具體厚度例如650埃、680 埃、700埃、720?；?50埃。
第一腐蝕阻擋層206的材料為氮化硅、氮氧化硅、炭化硅等；第一腐蝕阻 擋層206的厚度為300埃 400埃，具體厚度采用300埃、350?；?00埃。
如圖4B和圖4B，所示(圖4B為沿圖3的字線A—A方向的截面圖，圖4B， 為沿圖3的位線C一C方向的截面圖)，在第一腐蝕阻擋層206上旋涂第一光阻 層(未圖示)，經(jīng)過曝光、顯影工藝，在第一光阻層上沿位線方向形成第一 開口圖形(未圖示)，所述第一光阻層上第一開口圖形的位置與硅襯底200內(nèi) 需要形成擴散位線的位置相對應(yīng)；以第一光阻層為掩膜，干法蝕刻第一腐蝕 阻擋層206、第一多晶硅層204至露出層間介電層202,蝕刻后的第一多晶硅層 204和第 一腐蝕阻擋層206作為柵極結(jié)構(gòu)，而隔離區(qū)211上的第 一 多晶硅層204 和層間介電層202未被蝕刻；去除第一光阻層；以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，通過層間 介電層202向硅襯底200中進行一定深度的離子注入，形成擴散位線201。
離子注入的深度為現(xiàn)有技術(shù)，可根據(jù)不同的注入深度要求調(diào)整離子注入
的能量和劑量，本實施例中注入離子的劑量為1.0E13/cm2~2.0E13/cm2,具體 劑量為1.0E13/cm2、 1.5E13/cm2或2.0 E13/cm2;離子注入所需能量為10 KeV 20KeV,具體例如10KeV、 15KeV或20KeV。
注入的離子類型為n型，具體為砷離子。
離子注入之后，也可以進行熱退火的工藝，使注入的離子更好的擴散， 也就是使注入的離子進入硅襯底200的深度增加。
如圖4C所示(圖4C為沿圖3的位線C一C方向的截面圖)，在第一腐蝕阻 擋層206和層間介電層202上用旋涂法形成第二光阻層203,經(jīng)過曝光和顯影工 藝，在隔離區(qū)211和有源區(qū)213交界處，沿字線方向形成開口209,沿開口209, 通過層間介電層202向硅基底200中注入n型離子207,并對硅基底200進行退火 工藝，形成單元接觸窗205，所述單元接觸窗205位于擴散位線201中，注入n 型離子207的作用是為了降低后續(xù)現(xiàn)成的單元接觸孔的電阻；由于隔離區(qū)211 受到第 一 多晶硅層204和第 一腐蝕阻擋層206的保護，n型離子207不會進入隔 離區(qū)211，從而控制短溝道效應(yīng)，降低靜態(tài)電流。
除本實施例外，還可在隔離區(qū)211兩側(cè)與有源區(qū)213交界處都形成單元接觸窗。
本實施例中，第二光阻層203的厚度為3000埃 5000埃，具體厚度為3000 埃、3500埃、4000埃、4500?；?000埃。n型離子207具體為磷離子，注 入離子的劑量為4.0E14/cm2 6.0E14/cm2，具體劑量為4.0E14/cm2、4.5E14/cm2、 5.0 E14/cm2、 5.5E14/cm2或6.0 E14/cm2;離子注入所需能量為20 KeV 30KeV, 具體例如20 KeV、 25 KeV或30 KeV。
本實施例中，退火溫度為1000。c iioor，具體退火溫度例如ioo(rc、
105(TC或IIO(TC。
如圖4D和圖4D，所示(圖4D為沿圖3的字線A—A方向的截面圖，圖4D，為沿圖3的位線C一C方向的截面圖)，灰化法去除第二光阻層203，用化 學(xué)氣相沉積法在層間介電層202和第一腐蝕阻擋層206上沉積介電層210，且 介電層210覆蓋隔離區(qū)211 ，介電層210的材料為低溫氧化硅(低溫所指的溫 度為20(TC 50(TC );對介電層210進行平坦化處理，直至露出第一腐蝕阻擋 層206;接著，去除第一腐蝕阻擋層206,露出第一多晶硅層204。
本實施例中，灰化第二光阻層203的溫度為100。C 15(TC,具體溫度例如 IO(TC、 ll(TC、 120°C、 130°C、 140。C或15(TC。
其中，介電層210的材料為氧化硅、氮氧化硅等，本發(fā)明最優(yōu)選的為低
溫氧化硅(溫度為2(xrc至5(xrc )，采用等離子體化學(xué)氣相沉積法形成。
如圖4E和4E，所示(圖4E為沿圖3的字線A—A方向的截面圖，圖4E'為 沿圖3的位線C—C方向的截面圖)，用化學(xué)氣相沉積法在第一多晶硅層204和 介電層210上沉積第二多晶硅層212;在第二多晶硅層212上用化學(xué)氣相沉積法 形成第二腐蝕阻擋層214;在第二腐蝕阻擋層214上旋涂第三光阻層(未圖示)， 經(jīng)過曝光、顯影工藝，在第三光阻層上沿字線方向形成第三開口圖形(未圖 示)；以第三光阻層為掩膜，蝕刻第二腐蝕阻擋層214、第二多晶硅層212和 第 一 多晶硅層204至露出層間介電層202 。
本實施例中，第二多晶硅層212的厚度為1100埃 1300埃，具體厚度為 1100埃、1200?；?300埃。
第二腐蝕阻擋層214的材料為氮化硅、氮氧化硅、炭化硅等；第二腐蝕阻 擋層214的厚度為250埃 350埃，具體例如250埃、300?；?50埃。
如圖4F所示(沿圖3的位線C一C方向的截面圖)，去除第三光阻層和第二 腐蝕阻擋層214至露出第二多晶硅層212,第二多晶硅層212將快閃存儲器的各 個柵極結(jié)構(gòu)連接起來，形成字線；在第二多晶硅層212、介電層210及層間介 電層202上旋涂圖案化第四光阻層(未圖示)，用以定義單元接觸孔圖形；以 第三光阻層為掩膜，干法蝕刻擴散位線201區(qū)的與單元接觸窗205對應(yīng)的介電層210至露出層間介電層202,形成單元接觸孔216,單元接觸孔216位于隔離 區(qū)211和相鄰字線之間；在單元接觸孔216中填充鎢與單元接觸窗205接觸，形成鵠插塞。
除實施例外，也可在隔離區(qū)211兩邊都形成單元接觸窗205。
所述單元接觸孔216離隔離區(qū)211的距離為0.10, 0.2(Vm,具體距離為 0.10降、0.11 iam、 0.12,、 0.13, 、 0.14|um、 0.15, 、 0.16)uni、 0.17 iam 、 0.18 jum、 0.19 jum或0.20]um,本實施例中優(yōu)選0.13 ju m。
所述單元接觸孔216的臨界尺寸為0.10拜 0.20拜，具體臨界尺寸為O.IO Mm、 0.11 iam、 0.12,、 0.13 (im 、 0.14,、 0.15 jum 、 0.16nim、 0.17 in m 、 0.18 )am、 0.19 iam或0.20jam，本實施例中優(yōu)選O. 12 |a m。
雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種快閃存儲器的制作方法，其特征在于，包括下列步驟將硅基底分為隔離區(qū)和有源區(qū)，其中硅基底上依次包含層間介電層、第一多晶硅層和第一腐蝕阻擋層，所述有源區(qū)的第一多晶硅層和第一腐蝕阻擋層沿位線方向被蝕刻形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成擴散位線；在有源區(qū)和隔離區(qū)交界處的硅基底中進行離子注入并對硅基底進行退火工藝，形成單元接觸窗，所述單元接觸窗位于擴散位線中；在柵極結(jié)構(gòu)間填充介電層；去除第一腐蝕阻擋層后，在第一多晶硅層及介電層上依次形成第二多晶硅層和第二腐蝕阻擋層；沿字線方向蝕刻第二腐蝕阻擋層、第二多晶硅層和第一多晶硅層至露出層間介電層；去除第二腐蝕阻擋層形成字線后，蝕刻隔離區(qū)與相鄰字線間的介電層至露出層間介電層，在單元接觸窗處形成單元接觸孔；在單元接觸孔內(nèi)填充導(dǎo)電物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于注入離子的 劑量為4.0E14/cm2 6.0E14/cm2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于注入離子所 需的能量為20 KeV 30KeV。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于注入離子為 n型離子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于n型離子為 磷離子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于退火所需的 溫度為1000℃ 1100℃ 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電物質(zhì)為鎢。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述單元接 觸孔離隔離區(qū)的距離為0.10 |im~0.20 inm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快閃存儲器的制作方法，其特征在于所述單元接 觸孔的臨界尺寸為0.10jnm 0.20iam。
全文摘要
一種快閃存儲器的制作方法，包括將硅基底分為隔離區(qū)和有源區(qū)，其中硅基底上依次包含層間介電層、第一多晶硅層和第一腐蝕阻擋層，所述有源區(qū)的第一多晶硅層和第一腐蝕阻擋層沿位線方向被蝕刻形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成擴散位線；在有源區(qū)和隔離區(qū)交界處的硅基底中進行離子注入并對硅基底進行退火工藝，形成單元接觸窗，所述單元接觸窗位于擴散位線中。本發(fā)明控制了短溝道效應(yīng)，降低靜態(tài)電流。
文檔編號H01L21/70GK101207087SQ200610147428
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者劉經(jīng)國, 孫士禎, 強 方, 蔡信裕 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司