專利名稱：非易失性存儲器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，特別涉及非易失性存儲器的制造方法。
背景技術：
非易失性存儲器在供電電源關閉后仍能保持片內(nèi)信息；在系統(tǒng)電可擦除和可重復 編程，而不需要特殊的高電壓；非易失性存儲器具有成本低、密度大的特點。其獨特的性能 使其廣泛地運用于各個領域，包括嵌入式系統(tǒng)，如PC及外設、電信交換機、蜂窩電話、網(wǎng)絡 互聯(lián)設備、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?；谑袌鲂枨?，對于非易失性存儲器的技術要求也向更高的存儲容量及更快的編 程速度發(fā)展。為提高非易失性存儲器的編程速度，非易失性存儲器的制造方法大都關注 于減小位線及字線電阻。例如，現(xiàn)今的非易失性存儲器的制造方法普遍采用金屬硅化物 (silicide)作為多晶硅柵極的連接層，以降低柵極連接電阻(即字線電阻)?；谛纬山饘俟杌锏墓に嚵鞒痰牟煌?，所述的金屬硅化物連接層又可分為多晶 硅上金屬硅化物(polycide)和自對準金屬硅化物(SALICIDE)。所述多晶硅上金屬硅化物一般制造過程如下在形成柵介電層后，繼續(xù)在其上面 生長多晶硅，然后在多晶硅上繼續(xù)生長金屬硅化物，所述金屬硅化物一般為硅化鎢(WSi2) 和硅化鈦(TiSi2)薄膜。后續(xù)再進行柵極蝕刻和源/漏注入等其他工藝。而例如申請?zhí)枮?2146882. 6的中國專利申請中就公開了一種較為典型的形成自 對準金屬硅化物的制造方法，其在于基底上形成多晶硅柵極后，在多晶硅柵極與該基底上 再沉積一層介電層；接著，去除部分介電層以暴露出多晶硅柵極的頂部表面；然后于多晶 硅柵極的頂部表面及該介電層上沉積金屬層；此后通過將該基底進行退火，使得多晶硅表 面和沉積的金屬層發(fā)生反應，從而在多晶硅柵極上形成金屬硅化物層。由于形成自對準金屬硅化物的方法可以同時形成源/漏接觸的硅化物，因此還能 夠減小源/漏電阻，相應地，位線電阻也得以減小。因此，自對準金屬硅化物相對于多晶硅 上金屬硅化物更具有電阻方面的優(yōu)勢。目前，為進一步提高非易失性存儲器的編程速度，在制造非易失性存儲器時仍需 進一步減小字線和/或位線電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術制造非易失性存儲器時，字線及位線電阻仍需進一步減小的 問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種非易失性存儲器的制造方法，包括在已形成有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上形成隔離層；蝕刻所述隔離層至暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面；對所述襯底進行濕法清洗；
在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬層；將所述襯底退火，在柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬硅化物層。與現(xiàn)有技術相比，上述非易失性存儲器的制造方法具有以下優(yōu)點在形成金屬層 之前對所述襯底進行濕法預清洗，可以有效清除柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面的自然氧化層，從而 降低在形成金屬硅化物后該部位的連接電阻，提高了所述非易失性存儲器的編程速度。


圖1是本發(fā)明非易失性存儲器的制造方法的一種實施方式流程圖；圖2至圖6是本發(fā)明非易失性存儲器的制造方法的第一種實施例示意圖；圖7是本發(fā)明非易失性存儲器的制造方法的第二種實施例在形成金屬硅化物層 后的摻雜示意圖；圖8是圖7所示制造方法摻雜后對襯底清潔的示意圖。
具體實施例方式通過對現(xiàn)有技術非易失性存儲器制造方法的研究發(fā)現(xiàn)，在蝕刻暴露出柵極結(jié)構(gòu)的 頂部表面后，或者為了同時形成柵極結(jié)構(gòu)和源/漏區(qū)的連接層還蝕刻暴露出源/漏區(qū)后，所 暴露的區(qū)域通常會因接觸空氣而形成自然氧化層。所述自然氧化層會導致后續(xù)形成金屬硅 化物后該部位的連接電阻增大?；诖?，本發(fā)明非易失性存儲器的制造方法在蝕刻之后，形成金屬層之前，加入清 洗步驟，以去除自然氧化層。參照圖1所示，本發(fā)明非易失性存儲器的制造方法的一種實施方式包括步驟Si，在已形成有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上形成隔離層；步驟s2，蝕刻所述隔離層至暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面；步驟S3，對所述襯底進行濕法清洗；步驟s4，在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬層；步驟s5，將所述襯底退火，在柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬硅化物層。上述實施方式中，在蝕刻隔離層暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面后，采用了濕法的方 法對蝕刻后的襯底進行清洗。通過濕法清洗腐蝕所述頂部表面的自然氧化層，有助于降低 該部位的連接電阻，從而有利于實現(xiàn)提高非易失性存儲器編程速度的目的。以下結(jié)合附圖對非易失性存儲器的制造過程進一步舉例說明。實施例1參照圖2所示，提供已形成有柵極結(jié)構(gòu)的襯底100，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底100 中已形成有源區(qū)103及漏區(qū)104。所述柵極結(jié)構(gòu)包括襯底100上的ONO疊層結(jié)構(gòu)101及 ONO疊層結(jié)構(gòu)101上的導電層102。所述ONO疊層結(jié)構(gòu)101包括氧化層101a、氧化層IOla 上的氮化層101b、氮化層IOlb上的氧化層101c。所述氮化層IOlb可以為氮化硅，氧化層 IOla和IOlc可以為二氧化硅。所述導電層102的材料可以為多晶硅，形成所述多晶硅的方 法可以采用化學氣相沉積的方法。所述多晶硅的厚度可以根據(jù)非易失性存儲器實際的設計 需求而定，相應地，形成多晶硅時的溫度也可根據(jù)厚度及制程效率的需求而定。通常地，所 述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)還具有間隙壁(圖2未示出)。
可選地，所述多晶硅可以為已經(jīng)過摻雜處理的多晶硅，以具有更低的電阻。一般 地，所述摻雜通過離子注入的方法實現(xiàn)。參照圖3所示，在所述柵極結(jié)構(gòu)及襯底100上形成隔離層10fe。所述隔離層10 的材料可以為氧化硅或氮化硅或氮氧化硅。以氧化硅為例，形成氧化硅可以采用化學氣相 沉積的方法。參照圖4所示，蝕刻所述隔離層10 至暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面以及源區(qū)103 及漏區(qū)104，保留柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分的隔離層形成隔離層側(cè)墻10恥。所述隔離層側(cè)墻 105b用于隔離后續(xù)形成的金屬層與柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。所述蝕刻可以采用干法蝕刻。在形成隔離層側(cè)墻10 后，對所述襯底100進行濕法清洗，以去除所暴露的區(qū)域 由于接觸空氣而產(chǎn)生的自然氧化層。由于所述自然氧化層的材料大都為氧化硅，因而所述 濕法清洗可以采用稀釋氫氟酸(DHF)作為清洗劑。氫氟酸對氧化硅/硅的選擇比很高，因 而在通過稀釋氫氟酸去除自然氧化層的時候也不會損傷所暴露出的柵極結(jié)構(gòu)頂部及源區(qū) 103、漏區(qū)104位置的硅。并且，可適當延長清洗時間以更有效地去除所述自然氧化層。所述 清洗時間需考慮所述稀釋氫氟酸對自然氧化層的腐蝕速率，并可通過試驗來獲得較佳值。 經(jīng)過所述濕法清洗，所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面以及源區(qū)103及漏區(qū)104表面具有較好的形 貌，有利于后續(xù)形成的金屬硅化物層的表面一致性。參照圖5所示，在所述濕法清洗之后，在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面及源區(qū)103、漏 區(qū)104表面形成金屬層106。形成所述金屬層106可以采用濺射的方法。所述金屬層106 的材料可以為鈷(Co)或氮化鈦(TiN)。此外，所述金屬層106也可以為鈷和氮化鈦的疊層 結(jié)構(gòu)。具體地說，可以通過依次濺射鈷和氮化鈦的方法來形成鈷和氮化鈦的疊層結(jié)構(gòu)。所 述鈷和氮化鈦的厚度可以根據(jù)實際柵極結(jié)構(gòu)和源/漏區(qū)接觸的厚度要求而定，并可結(jié)合考 慮鈷和氮化鈦的電阻值，以獲得較佳的厚度比例。參照圖6所示，將所述襯底100退火，以在柵極結(jié)構(gòu)頂部表面和源區(qū)103、漏區(qū)104 表面形成金屬硅化物層107。具體地說，在退火過程中，柵極結(jié)構(gòu)的硅表面以及源區(qū)103、漏 區(qū)104的硅表面會和所述金屬層106發(fā)生反應，從而形成金屬硅化物層107。所述退火通常為一次退火。較佳地，也可采用多次退火的方法獲得更低阻值的金 屬硅化物。例如，先進行一次較低溫度的退火，退火溫度可以為400 600°C，然后再進行一 次較高溫度的退火，退火溫度可以為700 900°C。第一次較低溫度的退火用于形成所述金 屬硅化物層107，而第二次較高溫度的退火則是對已形成的金屬硅化物層107的退火，以進 一步降低電阻。至此，作為柵極結(jié)構(gòu)和源/漏區(qū)連接層的金屬硅化物已形成。實施例2為進一步減小作為連接層的金屬硅化物的電阻，可在實施例1已形成的金屬硅化 物層107的基礎上繼續(xù)進行后續(xù)的優(yōu)化工藝。參照圖7所示，對所述金屬硅化物層107進 行離子注入，以對所述金屬硅化物層107摻雜。通過所述摻雜處理，進一步降低所述金屬硅 化物層107的電阻值。所注入的離子108可以為砷(As)離子。所述離子注入可以采取對 所述襯底100垂直注入的方法。注入能量及劑量可根據(jù)實際的電阻要求來確定。在所述離子注入之后，對所述襯底100進行退火。所述退火用于修復所述離子注 入對所述襯底100造成的晶格損傷。所述退火可以采用快速熱退火(RTA)的方法。所述退火的溫度可以為1000 1100°C，退火的時間可以為5 10秒。更進一步，在所述退火之后，還可對所述襯底100進行清潔，以去除所述金屬硅化 物層107表面可能存在的自然氧化層?？蛇x地，參照圖8所示，所述清潔包括以氬(Ar)離子109濺射所述襯底100。具 體地說，通過氬離子的轟擊來去除所述金屬硅化物層107表面的自然氧化層。可選地，所述清潔包括以稀釋氫氟酸或緩沖氫氟酸腐蝕液(BHF)作為清洗劑，對 所述襯底100進行濕法清洗。相對于濕法清洗，采用氬離子濺射的方法清潔襯底，有助于進一步降低后續(xù)形成 的半導體器件的漏電。若采用氬離子濺射的方法清潔襯底100，可以在清潔之后對所述襯底100再次進 行退火。所述退火的溫度可以為800 900°C，退火的時間可以為20 40秒。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術 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 當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1.一種非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，包括在已形成有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上形成隔離層；蝕刻所述隔離層至暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面；對所述襯底進行濕法清洗；在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬層；將所述襯底退火，在柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬硅化物層。
2.如權利要求1所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述濕法清洗的清 洗劑為稀釋氫氟酸。
3.如權利要求1所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述隔離層的材料 為氧化硅或氮化硅或氮氧化硅。
4.如權利要求1所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，將所述襯底退火包 括對所述襯底進行二次退火，第二次退火的溫度高于第一次退火的溫度。
5.如權利要求4所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述第一次退火的 溫度為400 600°C，所述第二次退火的溫度為700 900°C。
6.如權利要求1所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，還包括在形成金屬 硅化物層后，對所述金屬硅化物層進行離子注入。
7.如權利要求6所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，對所述金屬硅化物 層注入的離子為砷離子。
8.如權利要求6所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，還包括在離子注入 之后，對所述襯底進行清潔。
9.如權利要求8所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述清潔包括以氬 氣濺射所述襯底。
10.如權利要求8所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述清潔包括以 稀釋氫氟酸或緩沖氫氟酸腐蝕液清洗所述襯底。
11.如權利要求8所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，還包括所述清潔 后，對所述襯底進行退火。
12.如權利要求11所述的非易失性存儲器的制造方法，其特征在于，所述退火的溫度 為800 900°C，退火的時間為20 40秒。
全文摘要
一種非易失性存儲器的制造方法，包括在已形成有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上形成隔離層；蝕刻所述隔離層至暴露出柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面；對所述襯底進行濕法清洗；在所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬層；將所述襯底退火，在柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面形成金屬硅化物層。所述非易失性存儲器的制造方法能夠提高編程速度。
文檔編號H01L21/306GK102122639SQ20101002257
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權日2010年1月8日
發(fā)明者辛永基, 金泰圭, 金鐘雨 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司