專利名稱：制作具有埋入式位線與埋入式字線的內(nèi)存裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于集成電路制作的領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種制作內(nèi)存陣列(如一堆棧式動態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列)的方法。
背景技術(shù)：
動態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(dynamic random access memory, DRAM)等電子儲存裝置一直以來都是用來保存數(shù)據(jù)的重要來源。公知的半導(dǎo)體DRAM—般會整合有電容與晶體管結(jié)構(gòu)，其電容一般會根據(jù)其充電狀態(tài)來暫時性地儲存資料。一般而言，這類型的半導(dǎo)體內(nèi)存通常需要大量密集、可輕易透過電性互連結(jié)構(gòu)來進(jìn)行存取的電容結(jié)構(gòu)。 上述電容與晶體管結(jié)構(gòu)一般被稱為存儲單元(cell)。存儲單元會排列成內(nèi)存陣列形式。而所述存儲單元會透過一字線(word line)與一位線(digit line)來尋址,其中一者尋址所述存儲單元的行位(column),而另一者則尋址所述存儲單元的列位(row)。近來業(yè)界有很多關(guān)于埋入式字線所述存儲單元陣列晶體管的研究，其結(jié)構(gòu)中的字線會埋入半導(dǎo)體襯底的頂面下，并使用金屬作為柵極導(dǎo)體。在這類內(nèi)存裝置中，其位線通常會制作在半導(dǎo)體襯底的表面，因此會需要額外的儲存節(jié)點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)(node contact)或「存儲單元接觸結(jié)構(gòu)」來作為半導(dǎo)體襯底的儲存節(jié)點(diǎn)與有源區(qū)域之間的互連結(jié)構(gòu)。然而，上述儲存節(jié)點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)的制作涉及了數(shù)道復(fù)雜的步驟。再者，當(dāng)集成電路設(shè)計的密度變高，要將陣列中的位線與鄰近的存儲單元接觸結(jié)構(gòu)隔開會變得更為困難，故容易造成胞接觸結(jié)構(gòu)與位線之間或是存儲單元接觸結(jié)構(gòu)彼此間的短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一即在于提供一種制作內(nèi)存陣列的改良方法，以解決上述背景技術(shù)的問題與缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，其揭露了一種制作具有埋入式位線與埋入式字線的內(nèi)存裝置的方法，所述方法中提供了一半導(dǎo)體襯底，其上具有多個線形有源區(qū)域與位于所述多個線形有源區(qū)域之間的線形溝槽隔離區(qū)域，其中所述多個線形有源區(qū)域以及多個線形溝槽隔離區(qū)域沿著一第一方向交替排列；在所述半導(dǎo)體襯底中形成多條沿著一第二方向延伸的埋入式字符線，所述埋入式字線與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向；在所述半導(dǎo)體襯底中形成多條沿著一第三方向延伸的埋入式位線，其中所述第三方向垂直于所述第二方向；以及于所述埋入式位線之間的多個儲存節(jié)點(diǎn)位置上形成多個儲存節(jié)點(diǎn)。形成上述半導(dǎo)體襯底中沿一第三方向延伸的埋入式位線的步驟可包含于所述半導(dǎo)體襯底中凹蝕出多條線形埋入式位線溝槽；于所述半導(dǎo)體襯底上席狀沉積一襯里層；去除位于所述線形埋入式位線溝槽與所述線形有源區(qū)域交叉處的部分所述襯里層；在所述線形埋入式位線溝槽內(nèi)沈積一導(dǎo)電層；以及以一介電蓋層覆蓋所述導(dǎo)電層。無疑地，本發(fā)明的這類目的與其它目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的較佳實施例細(xì)節(jié)說明后將變得更為顯見。


圖1-6為根據(jù)本發(fā)明實施例一系列的示意圖，其描繪出一內(nèi)部整合有埋入式位線與埋入式字線的內(nèi)存陣列的內(nèi)存裝置制作方法，其中圖IA 6A為根據(jù)本發(fā)明實施例在不同制作階段中內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂不意圖；圖IB 5B及圖IC 5C分別為沿著圖IA 5A所描繪線路布局中的線1_1’與11-11’所作的橫斷面示意圖；圖6B與6C分別為沿著圖6A所描繪線路布局中的線111-111’與IV-IV’所作的橫斷面示意圖； 圖7為一立體示意圖，其表示出根據(jù)本發(fā)明實施例一內(nèi)存裝置部分的內(nèi)存陣列。其中，附圖標(biāo)記說明如下10 基材32 開口IOa頂面50 位線12 有源區(qū)域52 介電蓋層12’平臺區(qū)域62 絕緣層14 溝槽隔離結(jié)構(gòu) 64 儲存節(jié)點(diǎn)16 字線160字線溝槽22 位線溝槽162導(dǎo)體26 襯里層164絕緣層26a間隙壁166蓋層30 光阻
具體實施例方式現(xiàn)在文中將對本發(fā)明的實施例其隨附圖示中所描繪的例子作細(xì)節(jié)說明。然，其并要將所述實施例限定在后文中將描述的實施方式，且文中的實施方式提出來讓閱者能輕易并完整地了解本發(fā)明的范疇與精神。在圖標(biāo)中，某些層結(jié)構(gòu)與區(qū)域的厚度會為了清楚之故而被夸大具示?，F(xiàn)在請參照圖1A、1B及1C。圖IA為根據(jù)本發(fā)明實施例在形成一行埋入式字線(buried word line，BWL)后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖IB與IC則分別為沿所述圖IA中線1-1’與11-11’所作的橫斷面示意圖。首先，發(fā)明中會提供硅晶圓等半導(dǎo)體襯底10 (如一硅塊材)。所述襯底10之上可形成一接墊層(如氧化硅或氮化硅，圖中未示出)。而所述襯底10中則形成多個連續(xù)的線形有源區(qū)域12。如圖IA與IC所示，所述多個線形有源區(qū)域12之間具有多個淺溝槽隔離(shallow trench isolation, STI)結(jié)構(gòu)14來使所述線型有源區(qū)域12彼此隔離。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)14的形成是本領(lǐng)域中已習(xí)用的技藝。舉例言之，可使用公知的光刻工藝來將一光阻圖形形成在所述襯底10上，其定義出要蝕入襯底10中的線形溝槽圖形。之后使用所述光阻圖形作為硬掩膜來進(jìn)行一干蝕刻工藝來蝕刻基材10以形成多個溝槽。所述溝槽之后會被填入氧化硅等絕緣材質(zhì)。
在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)14以及有源區(qū)域12形成后，襯底上會制作出多行線形的埋入式字符線16。如圖IA中可看到的，各行的線形埋入式字線16會延著一參考軸y延伸并以0角與上述交替排列的有源區(qū)域12及線型淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)14相交，其中所述0角以介于15°至60°之間為佳，但并未加以限定。如此沿著每條線型有源區(qū)域12上會交替地定義有多個AA平臺區(qū)域12’。從圖IB中最可清楚地看到，每條埋入式字線16會嵌入一字線溝槽160的下方部位。上述每條埋入式字線16可由導(dǎo)體162構(gòu)成，其可能包含單一的金屬層、金屬化合物或?qū)щ姴牧系膶咏Y(jié)構(gòu)等。導(dǎo)體162會為一加襯在字線溝槽160下表面上的絕緣層164以及一蓋層166所包覆。蓋層166具有一頂面與襯底10的頂面IOa齊平。舉例來說，導(dǎo)體162可以任一從氮化鈦(TiN)、鈦/氮化鈦(Ti/TiN)、氮化鎢(WN)、鎢/氮化鎢(W/WN)、氮化鉭(TaN)、鉭/氮化鉭(Ta/TaN)、鈦氮硅化合物(TiSiN)、鉭氮硅化合物(TaSiN)、鎢氮硅化合物(WSiN)等材質(zhì)或 其組合中選出的材質(zhì)來形成。所述導(dǎo)體162可使用化學(xué)氣相沈積(CVD)或原子層沈積法(ALD)來形成，并可于導(dǎo)體162沈積后進(jìn)行一蝕刻工藝來使埋入式字線16凹進(jìn)基材10中?，F(xiàn)在請參照圖2A、2B及2C。圖2A為根據(jù)本發(fā)明實施例在埋入式位線(burieddigit line，BDL)溝槽形成后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖2B與2C則分別為沿著所述圖2A中線1-1’與11-11’所作的橫斷面示意圖。如圖2A所示，襯底10的頂面IOa上會形成有多列埋入式位線溝槽22并凹入其中。各列的埋入式位線溝槽22會沿著參考軸X延伸并以非90°的角度與交替排列的線形有源區(qū)域12與線形淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)交會。如圖2B所示，每條蝕刻后的埋入式位線溝槽22的深度都會被控制，使得所述埋入式字線16的導(dǎo)體162不會裸露出來。在圖2A中，儲存節(jié)點(diǎn)會形成并座落對應(yīng)的SN位置處(其在圖中標(biāo)示為SN并以虛線所圍的圓形來代表)，其大致為兩埋入式位線溝槽22之間裸露的有源區(qū)域。請參照圖3A、3B及3C。圖3A為根據(jù)本發(fā)明實施例以席狀沉積方式在襯底上方形成一層襯里層后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖3B與3C則分別為沿著所述圖2A中線1-1’與11-11’所作的橫斷面示意圖。如圖3A所示，襯底10上方會以席狀沉積方式沈積一層薄氮化硅襯里層26。氮化硅襯里層26可使用CVD或ALD方法來沉積。如圖3C中可看到的，氮化硅襯里層26可沉積在埋入式位線溝槽22中但不完全填滿埋入式位線溝槽22。氮化硅襯里層26會順勢覆蓋在突出的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)14以及有源區(qū)域12的頂面上。請參照圖4A、4B及4C。圖4A為根據(jù)本發(fā)明實施例在儲存節(jié)點(diǎn)的接觸窗結(jié)構(gòu)形成后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖4B與4C則分別為沿圖4A中線1-1’與11-11’所作的橫斷面示意圖。如圖4A與4B所示,襯底10上形成有一圖形化光阻30。圖形化光阻30具有一行線形的開口 32，其裸露出線形埋入式字線16之間所述線形區(qū)域中部分的氮化硅襯里層26。所述開口 32與SN位置重迭。上述的圖形化光阻層30可使用一切割后的光掩膜以及公知的光刻工藝來形成。圖形化光阻30層結(jié)構(gòu)會被用來作為一硬掩膜，以蝕刻所述裸露出的氮化硅襯里層26并將其從線形開口 32中移除，因而裸露出所述SN位置上的有源區(qū)域12，而襯底面的其它部位則保持為氮化硅襯里層26所覆蓋。如圖4C中可看到的，裸露出的氮化硅襯里層26可以非等向性蝕刻方式處理以在向上突出的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)14的兩旁側(cè)壁上留下氮化硅間隙壁26a結(jié)構(gòu)。
請參照圖5A、5B及5C。圖5A為根據(jù)本發(fā)明實施例在埋入式位線與蓋層形成后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖5B與5C則分別為沿著所述圖5A中線1-1’與11-11’所作的橫斷面不意圖。如圖5A-5C所不,襯底10上方會沉積一層導(dǎo)電層(未不出)。導(dǎo)電層可包含但未限定于以多晶硅、氮化鈦(TiN)、鈦/氮化鈦(Ti/TiN)、氮化鎢(WN)、鎢/氮化鎢(W/WN)、氮化鉭(TaN)、鉭/氮化鉭(Ta/TaN)、鈦氮硅化合物(TiSiN)、鉭氮硅化合物(TaSiN)、鎢氮硅化合物(WSiN)等材質(zhì)或其組合中選出的材質(zhì)來形成。埋入式位線溝槽22中填有導(dǎo)電層。所述導(dǎo)電層之后會受蝕以凹入埋入式位線溝槽22中，因以形成埋入式位線50。之后，介電蓋層52 (亦稱作「埋入式位線蓋體」或BDL蓋體)會用來隔絕所述凹入的埋入式位線50。舉例來說，為了形成介電蓋層52，本發(fā)明中會進(jìn)行一介電層(未示出)的席狀沉積步驟。所述沉積在襯底10上的介電層會受到化學(xué)機(jī)械研磨等平坦化處理來去除位在埋入式位線溝槽22外的介電層。就此點(diǎn)而言，如圖5C中最可清楚地看到，介電蓋層52的頂面大致與基材10的頂面IOa齊平，呈現(xiàn)出一大致平坦的表面。介電蓋層52最好以不同于氮化硅襯里層26的材質(zhì) 來形成，以使接下來儲存節(jié)點(diǎn)(SN)制作中的蝕刻步驟對介電蓋層52而言較有選擇性，而對氮化硅襯里層26而言較不具選擇性。如此，用于儲存節(jié)點(diǎn)的接觸區(qū)域可透過儲存節(jié)點(diǎn)(SN)蝕刻后裸露出AA平臺區(qū)域12’的側(cè)壁而增加。請參照圖6A 6C及圖7。圖6A為根據(jù)本發(fā)明實施例上述儲存節(jié)點(diǎn)形成后一內(nèi)存裝置的內(nèi)存陣列線路布局的頂示意圖。圖6B與6C則分別為沿著圖6A中線III-III’與IV-IV’所作的橫斷面示意圖。圖7為一立體示意圖，其表示出根據(jù)本發(fā)明實施例一內(nèi)存裝置部分的內(nèi)存陣列。如圖6A 6C所不,在埋入式位線50以及介電蓋層52形成后,襯底10上方會沉積有一層絕緣層62 (如氧化硅)。之后絕緣層62上會蝕出開口。所述每個開口會裸露出沿著線形有源區(qū)域12的SN位置部分。之后所述開口中會沉積多晶硅或金屬等導(dǎo)電材質(zhì)以形成儲存節(jié)點(diǎn)64。綜上所述，使用本發(fā)明的好處在于可省去形成儲存節(jié)點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)(或「存儲單元接觸結(jié)構(gòu)」)的工藝步驟來簡化制作流程。省去存儲單元接觸結(jié)構(gòu)亦可避免潛在的存儲單元接觸結(jié)構(gòu)到位線之間或是存儲單元接觸結(jié)構(gòu)/胞接觸結(jié)構(gòu)之間等短路問題，故能為下一世代的存儲單元制作帶來更多好處。此外，因位線的埋入式設(shè)計而平坦化的襯底面可增加用于儲存節(jié)點(diǎn)的AA平臺區(qū)域。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，包含 提供一半導(dǎo)體襯底，其上具有多個線形有源區(qū)域以及位于所述線形有源區(qū)域之間的線形溝槽隔離區(qū)域，其中所述線形有源區(qū)域以及所述線形溝槽隔離區(qū)域沿著一第一方向交替排列； 在所述半導(dǎo)體襯底中形成多條沿著一第二方向延伸的埋入式字線，所述埋入式字線與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向； 在所述半導(dǎo)體襯底中形成多條沿著一第三方向延伸的埋入式位線，其中第三方向垂直于第二方向；以及 于所述埋入式位線之間的多個儲存節(jié)點(diǎn)位置上形成多個儲存節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，于所述半導(dǎo)體襯底中形成沿著所述第三方向延伸的所述埋入式位線的步驟包含有 于所述半導(dǎo)體襯底凹蝕出多條線形埋入式位線溝槽； 于所述半導(dǎo)體襯底上覆蓋沉積一襯里層； 去除位于所述線形埋入式位線溝槽與所述線形有源區(qū)域交叉處的部分所述襯里層； 在所述線形埋入式位線溝槽內(nèi)沉積一導(dǎo)電層；以及 以一介電蓋層覆蓋所述導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述線形埋入式位線溝槽不會裸露出所述埋入式字線。
4.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述襯里層為氮化硅襯里層。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述介電蓋層與所述襯里層由不同材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述襯里層順勢覆蓋所述線形埋入式位線溝槽的底部及側(cè)壁。
7.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，在去除部分的所述襯里層之后，繼續(xù)于所述線形埋入式位線溝槽內(nèi)的所述線形溝槽隔離區(qū)域的側(cè)壁上形成間隙壁。
8.如權(quán)利要求I所述的單邊存取裝置，其特征在于，所述埋入式字線以銳角0與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述銳角0介于15° 60°之間。
10.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)存陣列的制作方法，其特征在于，所述儲存節(jié)點(diǎn)位置為所述線形有源區(qū)域的裸露面。
11.一種內(nèi)存陣列，其特征在于，包含 一半導(dǎo)體襯底，其上具有多個線形的有源區(qū)域以及位于所述線形有源區(qū)域之間的線形溝槽隔離區(qū)域，其中所述線形有源區(qū)域以及所述線形溝槽隔離區(qū)域沿著一第一方向交替排列； 多條埋入式字線，其位于所述半導(dǎo)體基材中且沿著一第二方向延伸，所述埋入式字線與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向； 多條埋入式位線，其位于所述半導(dǎo)體襯底中且沿著一第三方向延伸，其中所述第三方向垂直于所述第二方向；以及 多個儲存節(jié)點(diǎn)，其位于所述埋入式位線之間的多個儲存節(jié)點(diǎn)位置。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)存陣列，其特征在于，所述埋入式字線以銳角0與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交。
13.如權(quán)利要求11所述的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器陣列，其特征在于，所述銳角0介于15° 60°之間。
14.如權(quán)利要求11所述的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器陣列，其特征在于，所述儲存節(jié)點(diǎn)位置 為所述線形有源區(qū)域的裸露面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作具有埋入式位線與埋入式字線的內(nèi)存裝置的方法，其提供一半導(dǎo)體襯底，其上具有多個線形有源區(qū)域與位于所述線形有源區(qū)域之間的線形溝槽隔離區(qū)域，所述線形有源區(qū)域以及線形溝槽隔離區(qū)域沿著一第一方向交替排列；在所述半導(dǎo)體襯底中形成沿著一第二方向延伸的埋入式字線，所述埋入式字線與所述線形有源區(qū)域及所述線形溝槽隔離區(qū)域相交，所述第一方向不垂直于所述第二方向；在所述半導(dǎo)體襯底中形成沿著一第三方向延伸的埋入式位線，所述第三方向垂直于所述第二方向；以及于所述埋入式位線之間的儲存節(jié)點(diǎn)位置上形成儲存節(jié)點(diǎn)。
文檔編號H01L21/8242GK102881658SQ20121004793
公開日2013年1月16日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
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