專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其制造方法，并且更具體涉及非易失性存 儲(chǔ)器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，對(duì)于非易失性存儲(chǔ)器件的需求穩(wěn)步上升，這種非易失性存儲(chǔ)器件 可電編程和擦除并且不需要用于周期性重寫數(shù)據(jù)的刷新操作。為了開發(fā)可 存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)器件，已經(jīng)對(duì)存儲(chǔ)器件的高集成技術(shù)積極進(jìn)行 研究。在此，"編程"是指向存儲(chǔ)單元寫入數(shù)據(jù)，而"擦除"是指移除已 經(jīng)寫入存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。因此，為了實(shí)現(xiàn)高度集成的非易失性存儲(chǔ)器件，已經(jīng)提出NAND型快 閃存儲(chǔ)器件，其中多個(gè)存儲(chǔ)單元相互串聯(lián)連接，亦即相鄰單元共享一個(gè)漏 極或源極，使得多個(gè)存儲(chǔ)單元構(gòu)成一個(gè)串(string)。 NAND型快閃存儲(chǔ)器件 順序讀取數(shù)據(jù)，這與NOR型快閃存儲(chǔ)器件不同，NAND型快閃存儲(chǔ)器件 采^if過向浮動(dòng)?xùn)艠O注入電子或利用Fowler-Nordheim (FN)隧道效應(yīng)從作。圖1示出典型的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元陣列的平面圖。圖2 示出沿圖1的線I-I，(位線方向)的截取的截面圖，并且圖3示出沿圖1 的線II-II，(字線方向)截取的截面圖。本文中，作為實(shí)施例示出具有6 個(gè)存儲(chǔ)單元MC0 ~ MC5的串構(gòu)造。參照?qǐng)D1至3,在典型的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元陣列中排列 多個(gè)串。每個(gè)串包括漏極選擇晶體管(未示出)、源極選擇晶體管SST、 和在漏極選擇晶體管和源極選擇晶體管SST之間串聯(lián)連接的多個(gè)存儲(chǔ)單 元MC0 MC5。此外，各源極選擇晶體管SST的源極，例如通過向有源 區(qū)ACTIVE注入雜質(zhì)離子而形成的結(jié)區(qū)，共同連接至共源極線CSL。共 源極線CSL通過接觸CT和金屬互連Ml直接連結(jié)至接地端。然而，根據(jù)NAND型快閃存儲(chǔ)器件的典型存儲(chǔ)單元陣列結(jié)構(gòu)，在共源 極線CSL由金屬材料例如鵠(W)等形成的情況下，經(jīng)常難以實(shí)施后退火 處理，例如使用氧氣(02)的爐退火。該限制將在下文中更完整地描述。如圖2和3所示，為了將金屬互連Ml直接連接至共源極線CSL,在形 成共源極線CSL之后應(yīng)該暴露出部分共源極線CSL。然而，當(dāng)在暴露出 部分共源極線CSL的狀態(tài)下使用02氣實(shí)施爐退火時(shí)，共源極線CSL的暴 露部分由于o2氣而被氧化。因此，采用快速熱退火(RTA)處理代替爐退火，以避免氧化。RTA 處理可由于RTA處理期間產(chǎn)生的應(yīng)力而導(dǎo)致熱離子場(chǎng)發(fā)射(TFE)電流 增大。這種TFE電流的增大導(dǎo)致結(jié)區(qū)漏電流增大，從而降低自增壓 (self-boosting)水平，這使得程序干擾特性劣化。作為參考，在制造半導(dǎo)體器件時(shí)經(jīng)常實(shí)施熱處理例如RTA。例如，實(shí) 施RTA處理，以在形成共源極線CSL之后在有源區(qū)和周邊區(qū)域的金屬互 連Ml之間形成歐姆接觸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方案涉及提供一種非易失性存儲(chǔ)器件及其制造方法，其中 即使在形成共源極線CSL之后也可以穩(wěn)定實(shí)施熱處理，從而防止共源極線 被氧化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供一種非易失性存儲(chǔ)器件。該非易失性 存儲(chǔ)器件包括多個(gè)串，每個(gè)所述串具有第一選擇晶體管、第二選擇晶體管 和在所述第一和第二選擇晶體管之間串聯(lián)連接的多個(gè)存儲(chǔ)單元。共源極線 連接至所述第二選擇晶體管的源極。金屬互連與所述共源極線電絕緣并且 連接至所述第二選擇晶體管的源極。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，提供一種制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法。 該方法包括在襯底上方形成第一選擇晶體管、第二選擇晶體管和多個(gè)存 儲(chǔ)單元；形成共源極線，使其連接至所述第二選擇晶體管的源極；和形成 金屬互連，使其連接至所述第二選擇晶體管的源極并與所述共源極線電絕 緣。


圖1示出典型的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元陣列的平面圖。 圖2示出沿圖1的線I-I，(位線方向)的截取的截面圖。 圖3示出沿圖1的線II-II，(字線方向)截取的截面圖。 圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元陣列的平面圖。圖5示出沿圖4的線I-I，(位線方向)的截取的截面圖。 圖6示出沿圖4的線II-n，(字線方向)截取的截面圖。
具體實(shí)施方式
在典型方法中，應(yīng)該暴露出部分共源極線以使共源極線與金屬互連相互 連接。然而，本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種NAND型快閃存儲(chǔ)器件，其能夠 使共源極線與金屬互連相互連接而不暴露出共源極線，這使得與形成共源 極線后ii行爐退火處理相關(guān)的限制最小化。圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單 元陣列的平面圖。圖5示出沿圖4的線I-I，(位線方向)的截取的截面圖， 并且圖6示出沿圖4的線II-II，(字線方向)截取的截面圖。本文中，將作 為實(shí)施例說明具有6個(gè)存儲(chǔ)單元MC0 MC5的串構(gòu)造。在附圖中，為了 圖示清楚，放大了層和區(qū)域的尺寸。還應(yīng)該理解的是，當(dāng)層被稱為在另一 層或襯底"上"時(shí)，其可以直接在另一層或襯底上，或在它們之間還可以 存在中間層。此外，相同的附圖標(biāo)記始終指示相同的要素。參照?qǐng)D4至6，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的NAND型快閃存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單 元陣列具有結(jié)構(gòu)，其中金屬互連M1通過形成在有源區(qū)ACTIVE中的結(jié)區(qū) 連接至共源極線CSL，而不是直接連接至共源極線CSL,以下將詳細(xì)說明。有源區(qū)ACTIVE的一部分覆蓋共源極線CSL的一側(cè)( 一端)，亦即源 極選擇晶體管SST的結(jié)區(qū)的一部分，該部分有源區(qū)ACTIVE沿共源極線 CSL延伸的方向突起。形成有源區(qū)ACTIVE的突起，使其不覆蓋共源極 線CSL。此外，所述突起的寬度可以等于或小于共源極線CSL的寬度。 所述突起可以形成為各種形狀，例如正方形、矩形、三角形、圓形、菱形、 不規(guī)則四邊形等，只要光刻方法允許即可。當(dāng)通過淺溝槽隔離(STI)過 程在場(chǎng)區(qū)FIELD中形成隔離結(jié)構(gòu)(常稱為場(chǎng)氧化物(FOX))時(shí)，限定 所述突起。與用作存儲(chǔ)單元MC0 MC5、源極選擇晶體管SST和漏極選 擇晶體管的各結(jié)區(qū)(源極和漏極)的有源區(qū)ACTIVE —樣，所述突起也通it^柵極電極形成后實(shí)施的注入過程摻雜雜質(zhì)離子而具有N-型或P-型電 導(dǎo)率。所述突起通過接觸CT電連接至金屬互連M1。共源極線CSL利用 插入在共源極線CSL和金屬互連Ml之間的層間電介質(zhì)ILD1和ILD2與 金屬互連M1電絕緣。共源極線CSL可在形成隔離結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)單元MC0 MC5、漏極選擇晶 體管和源極選擇晶體管SST之后形成，并且在共源極線CSL上形成層間 電介質(zhì)ILD1和ILD2。蝕刻層間電介質(zhì)ILD1和ILD2，從而暴露出至少 一個(gè)源極選擇晶體管SST的源極以形成接觸孔(未示出)。形成金屬互連 Ml以填充接觸孔。結(jié)果，金屬互連M1與至少一個(gè)源M擇晶體管SST 的源極接觸。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，共源極線與金屬互連不通過接觸直 接相互連接，而是通過其中摻雜雜質(zhì)離子的有源區(qū)iM目互連接。因此，即 使在形成共源極線后實(shí)施爐退火處理期間，也可以防止暴露的共源極線被 氧化。附圖標(biāo)記說明ACTIVE有源區(qū)FIELD場(chǎng)區(qū)CT接觸CSL共源極線SST源極選擇晶體管MC存儲(chǔ)單元MCO ~ MC5存儲(chǔ)單元ILD1層間電介質(zhì)ILD2層間電介質(zhì)Ml金屬互連
權(quán)利要求
1. 一種非易失性存儲(chǔ)器件，包括多個(gè)串，每個(gè)所述串具有第一選擇晶體管、第二選擇晶體管和在所述第一和第二選擇晶體管之間串聯(lián)連接的多個(gè)存儲(chǔ)單元；共源極線，其連接至所述第二選擇晶體管的源極；和金屬互連，其與所述共源極線電絕緣并連接至所述第二選擇晶體管的源極。
2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述源極具有沿所述共 源極線延伸方向的突起。
3. 如權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述金屬互連電連接至 所述突起。
4. 如權(quán)利要求2所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述突起形成的形狀選 自正方形、矩形、三角形、圓形、菱形和不規(guī)則四邊形。
5. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述金屬互連所處的平 面與所述共源極線所處的平面不同。
6. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，還包括插入在所述金屬互連 和所述共源極線之間的絕緣層。
7. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其中所述第一選擇晶體管是 漏極選擇晶體管，并且所述第二選擇晶體管是源極選擇晶體管。
8. —種制造非易失性存儲(chǔ)器件的方法，所述方法包括 在襯底上方形成第一選擇晶體管、第二選擇晶體管和多個(gè)存儲(chǔ)單元； 形成共源極線，使其連接至所述第二選擇晶體管的源極；和 形成金屬互連，使其連接至所述第二選擇晶體管的源極并與所述共源極線電絕緣。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中連接至所述金屬互連的所述第二選擇 晶體管的源極形成為具有沿所述共源極線延伸方向的突起。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述金屬互連形成為電連接至所述突 起。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述突起形成的形狀選自正方形、矩形、三角形、圓形、菱形和不規(guī)則四邊形。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述金屬互連形成在與形成所述共源 極線的平面不同的平面上。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在形成所述共源極線之后，形成插 入在所述金屬互連和所述共源極線之間的絕緣層。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一選擇晶體管是漏極選擇晶體 管，并且所述第二選擇晶體管是源極選擇晶體管。
全文摘要
一種非易失性存儲(chǔ)器件，其包括多個(gè)串，每個(gè)所述串具有第一選擇晶體管、第二選擇晶體管和在所述第一和第二選擇晶體管之間串聯(lián)連接的多個(gè)存儲(chǔ)單元。共源極線連接至所述第二選擇晶體管的源極。金屬互連與所述共源極線電絕緣并且連接至所述第二選擇晶體管的源極。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101211928SQ200710129989
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者金秉國(guó) 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司