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NOR快閃存儲器的形成方法與流程

文檔序號:11697495閱讀:410來源:國知局
NOR快閃存儲器的形成方法與流程
本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及NOR快閃存儲器的形成方法。

背景技術(shù):
快閃存儲器(Flash)已經(jīng)成為非揮發(fā)性存儲器的主流。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,快閃存儲器可分為或非快閃存儲器(NORFlash)和與非快閃存儲器(NANDFlash)兩種。其中,或非快閃存儲器因為讀取速度快,被廣泛應(yīng)用于手機或主板等需要記錄系統(tǒng)編碼的領(lǐng)域。在NOR快閃存儲器的形成過程中,采用了自對準共源極(Self-AlignSource,簡稱為SAS)結(jié)構(gòu)。如圖1所示,為一待形成NOR快閃存儲器中自對準共源極的襯底的俯視圖,所述襯底中形成有若干條間隔排列的隔離結(jié)構(gòu)300,所述隔離結(jié)構(gòu)300用于對存儲單元20進行隔離,其中,每個存儲單元20包括相鄰的兩個柵極結(jié)構(gòu)10、位于兩個柵極結(jié)構(gòu)10之間襯底內(nèi)的源極204以及分別位于兩個柵極結(jié)構(gòu)10另一側(cè)襯底內(nèi)的漏極202。圖2和圖3分別為圖1沿AA方向和BB方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述襯底100中形成有若干隔離結(jié)構(gòu)300,所述隔離結(jié)構(gòu)300用于隔離襯底100中的存儲單元,即所述襯底100表面交替形成有隔離結(jié)構(gòu)300和存儲單元。如圖3所示,所述襯底100上形成有若干柵極結(jié)構(gòu)10,所述柵極結(jié)構(gòu)10由下至上依次包括氧化層101、第一多晶層103、介電層105和第二多晶層107,所述柵極結(jié)構(gòu)10的側(cè)壁還覆蓋有側(cè)墻109,相鄰兩個柵極結(jié)構(gòu)10之間襯底100內(nèi)形成有源極204,兩個柵極結(jié)構(gòu)10另一側(cè)襯底100內(nèi)形成有漏極202;相鄰兩個柵極結(jié)構(gòu)10、位于所述相鄰兩個柵極結(jié)構(gòu)10側(cè)壁上的側(cè)墻109、相鄰兩個柵極結(jié)構(gòu)10之間襯底100內(nèi)的源極204以及相鄰兩個柵極結(jié)構(gòu)10另一側(cè)襯底100內(nèi)的漏極202構(gòu)成一個存儲單元20?,F(xiàn)有工藝在圖1所示襯底中形成自對準共源極時,包括如下步驟:形成覆蓋襯底100、襯底100上柵極結(jié)構(gòu)10以及側(cè)墻109的光刻膠層,并對所述光刻膠層進行曝光、顯影工藝,在所述光刻膠層中形成暴露出源極204之間的隔離結(jié)構(gòu)300;以所述光刻膠層為掩模,沿開口刻蝕所述源極204之間的隔離結(jié)構(gòu)300,至暴露出襯底100,形成若干凹槽;去除所述光刻膠層;對所述凹槽的底部和側(cè)壁進行離子注入,所述離子注入的方向與襯底100上表面垂直。上述工藝通過對源極204之間的凹槽進行離子注入,使各個源極204連通,形成自對準共源極。更過NOR快閃存儲器的形成方法請參考公開號為CN102024762A的中國專利申請。為了提高所形成NOR快閃存儲器的擦除性能,需保證NOR快閃存儲器中自對準共源極的阻值低于特定閾值。然而,隨著NOR快閃存儲器特征尺寸的不斷變小,NOR快閃存儲器中自對準共源極的特征尺寸也相應(yīng)減小,在通過現(xiàn)有工藝形成自對準共源極過程中,當離子束以垂直于襯底上表面注入所述凹槽的底部和側(cè)壁時,會導致自對準共源極的電阻突然增加,在減小所形成NOR快閃存儲器尺寸的同時無法保持其原有的擦除性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是提供一種NOR快閃存儲器的形成方法,在減小所形成NOR快閃存儲器尺寸的同時保障其原有的擦除性能。為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種NOR快閃存儲器的形成方法,包括:提供襯底,所述襯底上形成有若干存儲單元,所述存儲單元之間通過隔離結(jié)構(gòu)進行隔離,其中,每個存儲單元包括相鄰的兩個柵極結(jié)構(gòu)、位于兩個柵極結(jié)構(gòu)之間襯底內(nèi)的源極以及分別位于兩個柵極結(jié)構(gòu)另一側(cè)襯底內(nèi)的漏極;去除各存儲單元源極之間的隔離結(jié)構(gòu),形成若干凹槽;對所述凹槽的底部和側(cè)壁進行第一離子注入,所述第一離子注入的方向與襯底上表面垂直;對所述凹槽的側(cè)壁進行第二離子注入,所述第二離子注入的方向與襯底上表面的法線呈預(yù)定夾角??蛇x的,所述預(yù)定夾角為5°~35°??蛇x的,所述第二離子注入分2步完成,包括:沿與襯底上表面的法線呈預(yù)定夾角方向?qū)υ礃O一側(cè)的凹槽側(cè)壁進行第二離子注入;將所述襯底沿水平方向旋轉(zhuǎn)180°,并沿與襯底上表面的法線呈預(yù)定夾角方向?qū)υ礃O另一側(cè)的凹槽側(cè)壁進行第二離子注入。可選的,在形成若干凹槽之后,還包括:對所述凹槽的底部和側(cè)壁進行第三離子注入。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:在去除源極之間的隔離結(jié)構(gòu),形成凹槽后,對凹槽的底部和側(cè)壁進行離子注入方向與襯底上表面垂直的第一離子注入,以及對位于源極兩側(cè)的凹槽側(cè)壁進行離子注入方向與襯底上表面法線呈預(yù)定夾角的第二離子注入,使位于源極兩側(cè)的凹槽側(cè)壁下方襯底中的離子濃度顯著增加,降低自對準共源極的電阻,在減小NOR快閃存儲器尺寸的同時保持原有的擦除性能;另外,通過降低自對準共源極的電阻,能夠減少NOR快閃存儲器中與自對準共源極連接的源極端接觸的數(shù)量,簡化了NOR快閃存儲器的制作工藝,利于NOR快閃存儲器尺寸的減小,以及為設(shè)計者提供更大的設(shè)計空間。進一步的,在所述凹槽形成之后,對凹槽的底部和側(cè)壁進行第三離子注入,以避免凹槽底部和側(cè)壁下方襯底中離子向襯底擴散太深,改善NOR快閃存儲器的短溝道效應(yīng)和擊穿效應(yīng),提高所形成NOR快閃存儲器的穩(wěn)定性。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中待形成自對準共源極的NOR快閃存儲器的俯視圖;圖2為圖1中NOR快閃存儲器沿AA方向的剖視圖;圖3為圖1中NOR快閃存儲器沿BB方向的剖視圖;圖4至圖11為本發(fā)明NOR快閃存儲器的形成方法一個實施例中NOR快閃存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施,因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。正如背景技術(shù)部分所述,隨著NOR快閃存儲器特征尺寸的不斷變小,NOR快閃存儲器中自對準共源極的特征尺寸也相應(yīng)減小,以垂直于襯底上表面方向?qū)υ礃O之間凹槽的底部和側(cè)壁進行離子注入,形成自對準共源極時,會導致自對準共源極的電阻突然增加,在減小所形成NOR快閃存儲器尺寸的同時無法保持其原有的擦除性能。針對上述缺陷,本發(fā)明提供了一種NOR快閃存儲器的形成方法,在去除位于源極之間的隔離結(jié)構(gòu),形成凹槽后,沿與襯底上表面垂直的方向?qū)Π疾鄣牡撞亢蛡?cè)壁進行第一離子注入,以及沿與襯底上表面法線的夾角為預(yù)定角度的方向?qū)ξ挥谠礃O兩側(cè)的凹槽側(cè)壁進行第二離子注入,形成NOR快閃存儲器中的自對準共源極。本發(fā)明NOR快閃存儲器的形成方法通過對位于源極兩側(cè)的凹槽側(cè)壁進行第二離子注入,提高了凹槽側(cè)壁下方襯底中的離子濃度,在自對準共源極線寬減小時,使自對準共源極的電阻不變或者減小,進而使NOR快閃存儲器在尺寸減小時保證其具有原有的擦除功能或者具有更好的擦除功能。下面結(jié)合附圖進行詳細說明。參考圖4和圖5,其中圖4為本實施例中待形成自對準共源極的NOR快閃存儲器的俯視圖,圖5為圖4中NOR快閃存儲器沿CC方向的剖視圖。首先,提供襯底500,所述襯底500中形成有若干條間隔排列的隔離結(jié)構(gòu)700,所述隔離結(jié)構(gòu)700用于隔離襯底500中的存儲單元60,所述存儲單元60包括相鄰的兩個柵極結(jié)構(gòu)50、位于兩個柵極結(jié)構(gòu)50之間襯底500內(nèi)的源極604以及分別位于兩個柵極結(jié)構(gòu)50另一側(cè)襯底500內(nèi)的漏極602。本實施例中,所述襯底500的材質(zhì)為硅、鍺硅或者絕緣體上硅,其導電類型為P型,可通過對襯底500注入導電類型為P型的離子(如:硼離子、二氟化硼離子等)形成。所述隔離結(jié)構(gòu)700的材質(zhì)為氧化硅,其可通過先在襯底500中形成若干間隔排列的凹槽,再在所述凹槽內(nèi)填充氧化硅形成,用于隔離NOR快閃存儲器中的存儲單元60。接著,參考圖6,形成覆蓋圖4中隔離結(jié)構(gòu)700和存儲單元60的光刻膠層900,并在所述光刻膠層900中形成暴露出源極604之間隔離結(jié)構(gòu)700的開口901。再接著,參考圖7,以圖6中所述光刻膠層900為掩模,沿所述開口901刻蝕圖6中隔離結(jié)構(gòu)700至暴露出襯底500,形成若干凹槽701。本實施例中,去除源極604之間隔離結(jié)構(gòu)700的方法為干法刻蝕,其具體刻蝕工藝作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù),在此不做贅述。繼續(xù)參考圖7,去除圖6中所述光刻膠層900。本實施例中,可通過灰化工藝去除所述光刻膠層900,其具體去除方法作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù),在此不做贅述。參考圖8,對所述凹槽701的底部和側(cè)壁進行第一離子注入,所述第一離子注入的方向與襯底500上表面垂直。需要說明的是,所述凹槽701由底部、位于柵極結(jié)構(gòu)50兩側(cè)的側(cè)壁以及位于源極604兩側(cè)的側(cè)壁M和N圍合而成,所述第一離子注入對凹槽701的底部和側(cè)壁均進行離子注入。具體的,第一離子注入的離子的導電類型為N型,如磷離子、砷離子或者銻離子。本實施例中,所述第一離子注入的離子為砷離子,所述第一離子注入能量為10KeV~30KeV,劑量為1×1014cm-2~5×1015cm-2。參考圖9和圖10,對位于源極兩側(cè)的凹槽側(cè)壁M和N進行第二離子注入,所述第二離子注入的方向與襯底500上表面的法線呈預(yù)定夾角θ。具體的,所述第二離子注入的離子的導電類型為N型,如磷離子、砷離子或者銻離子。本實施例中,所述第二離子注入的離子為砷離子,所述第二離子注入的能量為10KeV~50KeV,劑量為1×1014cm-2~9×1015cm-2。所述預(yù)定夾角θ為5°~35°,如5°、7°、10°、13°、21°、27°、32°、35°等。在具體實施例中,所述第二離子注入可分2步完成:首先,如圖9所示,沿與襯底500上表面的法線呈預(yù)定夾角θ方向,對位于源極一側(cè)的凹槽側(cè)壁N進行第二離子注入;然后,如圖10所示,將所述襯底500沿水平方向旋轉(zhuǎn)180°,并沿與襯底500上表面的法線呈預(yù)定夾角θ的方向,對位于源極另一側(cè)的凹槽側(cè)壁M進行第二離子注入。在其他實施例中,還可以先對側(cè)壁M進行第二離子注入,再將所述襯底500沿水平方向旋轉(zhuǎn)180°,并對側(cè)壁N進行第二離子注入;或者分別對側(cè)壁M和N進行多次第二離子注入,以提高位于側(cè)壁M和N下方襯底500中的離子濃度。對側(cè)壁M和N進行第二離子注入的順序以及次數(shù)可根據(jù)實際需要進行選擇,其不限制不發(fā)明的保護范圍。通過對源極604兩側(cè)的凹槽側(cè)壁M和N進行第二離子注入,提高了位于側(cè)壁M和N下方襯底500中的離子濃度,從而在源極604尺寸減小的情況下,使自對準共源極的電阻與源極604尺寸減小前自對準共源極的電阻相同,或者使自對準共源極的電阻比源極604尺寸減小前自對準共源極的電阻更小,使NOR快閃存儲器在尺寸減小時保證其具有原有的擦除功能或者使其擦除功能更好。另外,通過降低自對準共源極的電阻,能夠減少NOR快閃存儲器中與自對準共源極連接的源極端接觸的數(shù)量,進而可以簡化了NOR快閃存儲器的制作工藝,利于NOR快閃存儲器尺寸的減小,以及為設(shè)計者提供更大的設(shè)計空間。參考圖11,對所述凹槽701的底部和側(cè)壁進行第三離子注入。具體的,所述第三離子注入的離子的導電類型為P型,如硼離子或者二氟化硼離子。本實施例中,所述第三離子注入的離子為硼離子,所述第三離子注入的能量為20KeV~50KeV,劑量為1×1013cm-2~9×1014cm-2。所述第三離子注入的方向與襯底500上表面垂直。通過對所述凹槽701的底部和側(cè)壁進行第三離子注入,以抑制凹槽701底部和側(cè)壁下方襯底500中離子向襯底500中繼續(xù)擴散,能夠改善NOR快閃存儲器的短溝道效應(yīng)和擊穿效應(yīng),提高所形成NOR快閃存儲器的穩(wěn)定性。需要說明的是,在每次離子注入或者所有離子注入完成之后,還可以進行退火處理(如進行快速熱退火或者高溫退火),以激活襯底500中摻雜離子以及修復(fù)離子注入對襯底500造成的損傷,以進一步降低自對準共源極的電阻,提高所形成NOR快閃存儲器的擦除性能。本實施例在形成NOR快閃存儲器時,先沿與襯底上表面垂直的方向?qū)Π疾鄣牡撞亢蛡?cè)壁進行第一離子注入,再沿與襯底上表面法線的夾角為預(yù)定角度的方向?qū)ξ挥谠礃O區(qū)域兩側(cè)的凹槽的側(cè)壁進行第二離子注入,最后對所述凹槽的底部和側(cè)壁進行第三離子注入。需要說明的是,本發(fā)明并不限制第一離子注入、第二離子注入和第三離子注入的注入順序,在其他實施例中,所述第一離子注入、第二離子注入和第三離子注入的順序還可以互換;或者,還可以省略第三離子注入,只進行第一離子注入和第二離子注入,且第一離子注入和第二離子注入的注入順序可以互換。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發(fā)明,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),都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改,因此,凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾,均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
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