閃存存儲(chǔ)單元及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種閃存存儲(chǔ)單元及其制備方法。其中，該制備方法包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)及在柵極結(jié)構(gòu)之間形成接觸窗，接觸窗的制備包括以下步驟：在具有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上沉積形成夾層介電層及光刻膠；以光刻膠為掩膜刻蝕柵極結(jié)構(gòu)之間的夾層介電層至第一高度位置，并使柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分夾層介電層；然后沉積形成隔離層；刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層及殘留的夾層介電層；以及在柵極結(jié)構(gòu)之間填充導(dǎo)電材料形成接觸窗。將夾層介電層刻蝕至第一高度位置，并使柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分夾層介電層，沉積形成隔離層。該隔離層的存在將保護(hù)側(cè)壁層不會(huì)在接觸窗的制備過(guò)程中被刻蝕過(guò)度，從而避免了接觸窗與控制柵之間發(fā)生短路的現(xiàn)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】閃存存儲(chǔ)單元及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種閃存存儲(chǔ)單元及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前極大規(guī)模集成電路工藝分辨率已將發(fā)展到0.18微米以下，即深度對(duì)寬度或直徑的比例越來(lái)越大，金屬和半導(dǎo)體的接觸窗也越來(lái)越小，接觸窗的制作工藝成為最大的難點(diǎn)之一。
[0003]為了克服越來(lái)越小的線寬以及防止接觸窗發(fā)生對(duì)準(zhǔn)失誤，許多半導(dǎo)體元件通常會(huì)采用自對(duì)準(zhǔn)接觸窗的設(shè)計(jì)。特別是在閃存元件中，將基底中的源極/漏極與形成在基底上方的位線電性連接，通常使用自對(duì)準(zhǔn)接觸窗的設(shè)計(jì)，自對(duì)準(zhǔn)接觸窗形成在相鄰的兩個(gè)柵極結(jié)構(gòu)之間。通常閃存存儲(chǔ)單元包括設(shè)置在襯底上的柵極結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在柵極結(jié)構(gòu)之間的接觸窗，其中，柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層，中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在所述襯底上的浮柵、絕緣層、及控制柵。然而，在閃存的制造工藝中，在高密度儲(chǔ)存單元區(qū)域，采用自對(duì)準(zhǔn)的方法制作接觸窗，由于接觸窗較小，或刻蝕程度控制不精確，在接觸窗的制備過(guò)程中也會(huì)造成柵極側(cè)壁層一定程度的缺失，暴露出部分控制柵，從而造成接觸窗與控制柵之間發(fā)生短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種閃存存儲(chǔ)單元及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在自對(duì)準(zhǔn)的方法制作接觸窗的過(guò)程中容易造成接觸窗與控制柵之間發(fā)生短路的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種閃存存儲(chǔ)單元的制備方法。該方法包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)及在柵極結(jié)構(gòu)之間形成接觸窗，接觸窗的制備包括以下步驟:在具有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上沉積形成夾層介電層及光刻膠；以光刻膠為掩膜刻蝕柵極結(jié)構(gòu)之間的夾層介電層至第一高度位置，并使柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分夾層介電層；然后沉積形成隔離層；刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層及殘留的夾層介電層；以及在柵極結(jié)構(gòu)之間填充導(dǎo)電材料形成接觸窗。
[0006]進(jìn)一步地，柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層，中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在襯底上的浮柵、絕緣層、及控制柵，第一高度位置位于控制柵下表面所在的水平面以下。
[0007]進(jìn)一步地，隔離層通過(guò)沉積介電材料形成。
[0008]進(jìn)一步地，介電材料為氮化硅、氧化硅、或氮氧化硅。
[0009]進(jìn)一步地，隔離層的厚度為100-200埃。
[0010]進(jìn)一步地，隔離層通過(guò)化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀、和/或高密度等離子化學(xué)氣相 沉淀形成。
[0011]進(jìn)一步地，形成接觸窗的導(dǎo)電材料為鎢。[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種閃存存儲(chǔ)單元。該閃存存儲(chǔ)單元包括設(shè)置在襯底上的柵極結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在柵極結(jié)構(gòu)之間的接觸窗，其中，柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層，中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在襯底上的浮柵、絕緣層、及控制柵，側(cè)壁層對(duì)應(yīng)控制柵的外側(cè)設(shè)置有隔離層。
[0013]進(jìn)一步地，隔離層由介電材料形成。
[0014]進(jìn)一步地，介電材料為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
[0015]進(jìn)一步地，隔離層的厚度為100-200埃。
[0016]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在接觸窗的制備過(guò)程中柵極結(jié)構(gòu)之間的夾層介電層分步去除，且首先將該部分的夾層介電層刻蝕至第一高度位置，并使柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分夾層介電層，沉積形成隔離層。該隔離層的存在將保護(hù)側(cè)壁層不會(huì)在接觸窗的制備過(guò)程中被刻蝕過(guò)度，從而避免了接觸窗與控制柵之間發(fā)生短路的現(xiàn)象。另外，由于首次刻蝕后柵極結(jié)構(gòu)之間還殘留有部分夾層介電層，這樣在后續(xù)步驟中刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層時(shí)，殘留有部分夾層介電層可以保護(hù)襯底不會(huì)被過(guò)度刻蝕損傷。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1至圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閃存存儲(chǔ)單元的制備流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0019]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0020]為了便于描述，在這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，如“在……之上”、“在……上方”、“上面的”等，用來(lái)描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語(yǔ)“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對(duì)這里所使用的空間相對(duì)描述符作出相應(yīng)解釋。
[0021]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí)施例可以由多種不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本發(fā)明的公開(kāi)徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0022]根據(jù)本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式，提供一種閃存存儲(chǔ)單元的制備方法。該制備方法包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)及在柵極結(jié)構(gòu)之間形成接觸窗70，接觸窗70的制備包括以下步驟:在具有柵極結(jié)構(gòu)的襯底上沉積形成夾層介電層50及光刻膠；以光刻膠為掩膜刻蝕柵極結(jié)構(gòu)之間的夾層介電層50至第一高度位置，并使柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分夾層介電層50 ;然后沉積形成隔離層60 ;刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層60及殘留的夾層介電層50 ;以及在柵極結(jié)構(gòu)之間填充導(dǎo)電材料形成接觸窗70。本發(fā)明中所稱(chēng)的“第一高度位置”是指在刻蝕的過(guò)程中能夠保證側(cè)壁層足夠完整形式，夾層介電層50被刻蝕的高度位置。該隔離層60的存在將保護(hù)側(cè)壁層40不會(huì)在接觸窗70的制備過(guò)程中被刻蝕過(guò)度，從而避免了接觸窗70與控制柵30之間發(fā)生短路的現(xiàn)象。另外，由于首次刻蝕后柵極結(jié)構(gòu)之間還殘留有部分夾層介電層50，這樣在后續(xù)步驟中刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層60時(shí)，殘留有部分夾層介電層50可以保護(hù)襯底不會(huì)被過(guò)度刻蝕損傷。通常，在閃存的襯底內(nèi)會(huì)還有硅化鈷，如果襯底被過(guò)度刻蝕損傷，在后續(xù)的需要進(jìn)入爐管的工序中，硅化鈷會(huì)發(fā)生擴(kuò)散，對(duì)爐管環(huán)境及半導(dǎo)體器件造成污染，在本發(fā)明中通過(guò)殘留有部分夾層介電層50對(duì)襯底的保護(hù)就避免了此技術(shù)問(wèn)題的出現(xiàn)。
[0023]優(yōu)選地，柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層40，中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在襯底上的浮柵10、絕緣層20、及控制柵30，第一高度位置位于控制柵30下表面所在的水平面以下。在這個(gè)程度內(nèi)的刻蝕，既可以保證側(cè)壁層40的完整性，又方便在后續(xù)步驟中刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層60時(shí)，殘留有部分夾層介電層50可以保護(hù)襯底不會(huì)被過(guò)度刻蝕損傷，同時(shí)該殘留部分夾層介電層50可以完全去除。
[0024]本發(fā)明中的隔離層60只要能夠起到對(duì)側(cè)壁層40的保護(hù)即可，所以沉積形成時(shí)越致密越好，且不能使柵極結(jié)構(gòu)與接觸窗70之間發(fā)生短路現(xiàn)象，優(yōu)選地，隔離層60通過(guò)沉積介電材料形成，這樣，即使在首次的刻蝕過(guò)程中對(duì)側(cè)壁層40造成了一定的損傷，有介電材料的隔離后續(xù)形成的接觸窗70也不會(huì)與柵極結(jié)構(gòu)之間發(fā)生短路。優(yōu)選地，介電材料選自氮化硅、氧化硅、或氮氧化硅，這些材料致密性高，絕緣性能好。優(yōu)選地，隔離層60的厚度為100-200埃，能有效隔離絕緣，又不至于影響接觸窗開(kāi)口和鎢的填充。本發(fā)明中的隔離層60可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的各種方法形成，優(yōu)選地，隔離層60通過(guò)化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀、和/或高密度等離子化學(xué)氣相沉淀形成。本發(fā)明中的接觸窗70，可以選用通用的導(dǎo)電材料形成 ，優(yōu)選地，接觸窗70的導(dǎo)電材料為鎢，因?yàn)殒u有比較好的填充性，價(jià)格也相對(duì)便宜。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式，提供一種閃存存儲(chǔ)單元。該閃存存儲(chǔ)單元包括設(shè)置在襯底上的柵極結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在柵極結(jié)構(gòu)之間的接觸窗70，其中，柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層40，中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在襯底上的浮柵10、絕緣層20、及控制柵30，側(cè)壁層40對(duì)應(yīng)控制柵30的外側(cè)設(shè)置有隔離層60。該隔離層60的存在將保護(hù)側(cè)壁層40不會(huì)在接觸窗70的制備過(guò)程中被刻蝕過(guò)度，從而避免了接觸窗70與控制柵30之間發(fā)生短路的現(xiàn)象。
[0026]這樣，即使在首次的刻蝕過(guò)程中對(duì)側(cè)壁層40造成了一定的損傷，有介電材料的隔離后續(xù)形成的接觸窗70也不會(huì)與柵極結(jié)構(gòu)之間發(fā)生短路。優(yōu)選地，介電材料選自氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，這些材料致密性高，絕緣性能好。
[0027]優(yōu)選地，隔離層60的厚度為100-200埃，能有效隔離絕緣，又不至于影響接觸窗開(kāi)口和鎢的填充。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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】
1.一種閃存存儲(chǔ)單元的制備方法，包括在襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)及在所述柵極結(jié)構(gòu)之間形成接觸窗(70)，其特征在于，所述接觸窗的制備包括以下步驟: 在所述具有所述柵極結(jié)構(gòu)的所述襯底上沉積形成夾層介電層(50)及光刻膠； 以所述光刻膠為掩膜刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)之間的所述夾層介電層(50 )至第一高度位置，并使所述柵極結(jié)構(gòu)之間殘留有部分所述夾層介電層(50)； 然后沉積形成隔離層(60); 刻蝕去除所述柵極結(jié)構(gòu)之間的隔離層(60)及殘留的所述夾層介電層(50);以及 在所述柵極結(jié)構(gòu)之間填充導(dǎo)電材料形成所述接觸窗(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在所述中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層(40)，所述中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在所述襯底上的浮柵(10)、絕緣層(20)、及控制柵(30)，所述第一高度位置位于所述控制柵(30)下表面所在的水平面以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述隔離層(60)通過(guò)沉積介電材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述介電材料為氮化硅、氧化硅、或氮氧化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述隔離層(60)的厚度為100-200埃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述隔離層(60)通過(guò)化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀、和/或高密度等離子化學(xué)氣相沉淀形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，形成所述接觸窗(70)的導(dǎo)電材料為鎢。
8.—種閃存存儲(chǔ)單元，其特征在于，包括設(shè)置在襯底上的柵極結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在所述柵極結(jié)構(gòu)之間的接觸窗(70)，其中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括中心結(jié)構(gòu)及設(shè)置在所述中心結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁層(40)，所述中心結(jié)構(gòu)包括從下至上依次設(shè)置在所述襯底上的浮柵(10)、絕緣層(20)、及控制柵(30)，其特征在于，側(cè)壁層(40)對(duì)應(yīng)所述控制柵(30)的外側(cè)設(shè)置有隔離層(60)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述隔離層(60)由介電材料形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閃存存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述介電材料為氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閃存存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述隔離層(60)的厚度為100~200 埃。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103904032SQ201210576659
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】魏征, 馮駿, 賈碩 申請(qǐng)人:北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司