閃速存儲器件的柵極的形成方法
2023-06-12 20:51:56
專利名稱：閃速存儲器件的柵極的形成方法
技術領域：
本發明總體上涉及閃速存儲器件，更具體而言，涉及閃速存儲器件的柵
^L的形成方法。
背景技術：
隨著閃速存儲器件的集成度的提高，替代常規反應離子蝕刻(R正)的 採用金屬鑲嵌法的金屬線形成法得到了越來越多的使用。這是因為在60nm 或更小的存儲器中，鴒柵極具有小於等於60nm的窄寬度，難以採用常規R正 方法構圖。在採用矽化鴒(WSi)的情況下，難以確保柵極線。在將目標提 高到確保電阻的情況下，其導致了內電容的增大。此外，在進行柵極蝕刻時， 必須同時蝕刻硬掩模層、矽化鎢層、多晶矽層和氧化物層。在採用RIE法形 成鴒柵極的情況下，由於鴒氧化的原因難以形成間隔體，並且在熱預算的影 響下柵極的可靠性低。此外，在採用常規鴒(W)單金屬鑲嵌法的情況下， 必須以ISO水平形成第一多晶矽層圖案，而且在位錯的影響下降低了耦合率 (coupling ratio )。
發明內容
相應地，本發明提供了一種閃速存儲器件的柵極的形成方法，其中，能 夠提高柵極圖案的裕量，並且能夠降低柵極之間的電容。
根據一個方面，本發明提供了一種形成閃速存儲器件的柵極的方法，其 包括的步驟有在半導體襯底上形成柵極以及在所述柵極的整個表面上形成 氧化物層，在所述氧化物層的側壁上以間隔體的形式形成氮化物層，執行拋 光工藝，以暴露所述柵極的頂面，之後去除所述氮化物層以形成開口 ，在所 述開口的側壁上形成阻擋金屬層，以及在所述開口內形成鴒層。
圖1到圖11是說明根據本發明實施例的形成閃速存儲器件的柵極的方
法的截面圖。
具體實施例方式
在下文中將參考附圖描述根據本發明的具體實施例。
圖1到11是示出了根據本發明的實施例的形成閃速存儲器件的柵極的 方法的截面圖。
參考圖1，在限定了單元區域和選擇線區域的半導體襯底101上依次層 壓隧道氧化物層102、用於浮置柵極的第一多晶矽層103、電介質層104、用 於控制柵極的第二多晶矽層105、第一氮化物層106、硬掩模層107、 SiON 層108和光致抗蝕劑109。對光致抗蝕劑109構圖。優選將第一氮化物層106 形成為具有500A到2000A的厚度。優選採用a-碳形成硬掩模層107,並使 之具有500A到2000A的厚度。優選將SiON層108形成為具有IOOA到1000 A的厚度。
參考圖2，採用已構圖光致抗蝕劑109作為掩模蝕刻SiON層108和硬 掩模層107。去除已構圖光致抗蝕劑109和SiON層108,由此形成硬掩模層 圖案107a。
參考圖3,採用硬掩模層圖案107a作為掩模，依次蝕刻第一氮化物層 106、第二多晶矽層105、電介質層104、第一多晶矽層103和隧道氧化物層 102，之後剝除硬掩模層圖案107a。相應地，形成了柵極圖案。
參考圖4，在所得物上執行清潔工藝和離子注入工藝，之後在整個表面 上形成氧化物層IIO。相應地，在柵極之間形成了氧化物層間隔體。
參考圖5,通過蝕刻工藝使氧化物層IIO具有預定厚度。優選通過對氧 化物層110的蝕刻使第一氮化物層106與氧化物層IIO之間的高度為200A 到500A。
參考圖6,在整個表面上形成第二氮化物層111。優選將第二氮化物層
m形成為具有300A到ioooA的厚度。
參考圖7，蝕刻第二氮化物層111，使用於自對準觸點(SAC)的第二 氮化物層111以間隔體的形式保留在選擇線區域的氧化物層110的側壁上。
參考圖8，如果保留在選擇線區域的氧化物層110的側壁上的用於SAC 的第二氮化物層ill所處位置高於柵極圖案的第一氮化物層106,那麼在後 續的蝕刻過程中存在暴露第二氮化物層111的可能性。因此，蝕刻第二氮化 物層111，使其位置低於第一氮化物層106。第二氮化物層111的頂面與第
一氮化物層106的頂面之間的高度優選處於200A到500A的範圍內。
參考圖9，在整個表面上形成作為氧化物層的層間電介質(ILD) 112。 在形成ILD112之後，優選在所得表面上執行化學機械拋光(CMP)。這時， 採用第一氮化物層106作為蝕刻停止層執行CMP工藝，直到暴露第一氮化 物層106為止(
參考圖10,採用溼法蝕刻工藝去除第一氮化物層106在這種情況下， 優選採用磷酸溶液，通過溼法蝕刻工藝僅去除(dipout)第一氮化物層106。 如果通過去除第一氮化物層106形成了開口 (CH),那麼可以通過保留CH 的內部或在CH的側壁上形成作為間隔體Ox的氧化物層或氮化物層的形式 控制臨界尺寸(CD)。將間隔體Ox形成為具有0A到300A的厚度。(當間 隔體Ox的厚度為OA時，是指未形成間隔體Ox。)
參考圖11，在CH的側壁上形成阻擋金屬層113。在整個表面上澱積鴒。 採用CMP對鉤拋光，直到暴露阻擋金屬層113為止，由此形成鴒層114。優 選採用Ti和TiN、 Ta和TaN以及WN中的任何一種形成阻擋金屬層113。 可以採用鋁(Al)或銅(Cu)替代鴒層114。接下來形成帽蓋層，由此完成 線工藝。
如上所述，根據本發明的閃速存儲器件的柵極的形成方法具有如下優點。
第一，在第二多晶矽層上形成鴒層。相應地，能夠提高柵極圖案裕量。 第二，能夠提高第一和第二多晶矽層的界面之間的耦合比。 第三，無需在形成間隔體之前形成鴒層。因此，能夠降低後續的熱預算。 第四，由於採用a-碳作為硬掩模，因此能夠使鴒層的電阻保持恆定。 第五，由於對SAC氮化物層部分蝕刻，因此能夠防止SAC氮化物層暴露。
第六，可以通過在開口的側壁上形成氧化物層或氮化物層控制柵極之間 的CD。
第七，可以通過降低第二多晶矽層和鴒層的高度控制柵極之間的電容。 第八，由於降低了柵極的高度，因此在形成開口時能夠確保蝕刻工藝裕量。
儘管已經參考各實施例做出了上述說明，但是在不背離本發明的精神和 範圍的情況下，本領域的普通技術人員可以對本發明做出變化和修改。
權利要求
1.一種形成閃速存儲器件的柵極的方法，所述方法包括的步驟有在半導體襯底上形成柵極；在所述柵極的整個表面上形成具有側壁的氧化物層；在所述氧化物層的側壁上以間隔體的形式形成氮化物層；執行拋光工藝，以暴露所述柵極的頂面；剝離所述氮化物層，以形成具有側壁的開口；在所述開口的側壁上形成阻擋金屬層；以及在所述開口內形成鎢層。
2. 根椐權利要求1所述的方法，其中，所述的柵極的形成包括 在所述半導體襯底上依次層壓隧道氧化物層、第一多晶矽層、電介質層、第二多晶矽層、第一氮化物層、硬掩模層、SiON層和光致抗蝕劑； 對所述光致抗蝕劑構圖；採用所述已構圖光致抗蝕劑作為掩模蝕刻所述SiON層和所述硬掩模層；去除所述已構圖光致抗蝕劑和所述SiON層，由此形成硬掩模層圖案； 採用所述硬掩模層圖案作為掩模蝕刻所述第 一 氮化物層、第二多晶矽 層、電介質層、第一多晶矽層和隧道氧化物層；以及 剝離所述硬掩模層圖案。
3. 根據權利要求2所述的方法，其包括將所述第二氮化物層形成為具 有500A到2000A的厚度。
4. 根據權利要求2所述的方法，其包括採用a-碳將所述硬掩模層形成 為具有500A到2000A的厚度。
5. 根據權利要求2所述的方法，其包括將所述SiON層形成為具有100A到ioooA的厚度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，在對所述氧化物層蝕刻之後， 所述第二氮化物層與所述氧化物層之間的高度為200A到500A。
7. 根據權利要求1所述的方法，其包括將所述第一氮化物層形成為具 有300A到1000A的厚度。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，將所述氮化物層的頂面與所述 第二氮化物層的頂面之間的高度設為處於200A到500A的範圍內。
9. 根據權利要求2所述的方法，其中，將所述氮化物層的頂面與所述 第二氮化物層的頂面之間的高度設為處於200A到500A的範圍內。
10. 根據權利要求2所迷的方法，其包括採用磷酸在所迷第二氮化物層 上^l行溼法蝕刻工藝，以形成開口。
11. 根椐權利要求1所述的方法，其包括採用W、 Ti和TiN、 Ta和TaN 以及WN之一形成所述阻擋金屬層。
12. 根據權利要求1所述的方法，還包括在形成所述阻擋金屬層之前在 所述開口的所述側壁上形成氧化物層或氮化物層的步驟。
全文摘要
一種形成閃速存儲器件的柵極的方法，包括的步驟有在半導體襯底上形成柵極以及在所述柵極的整個表面上形成氧化物層，在所述氧化物層的側壁上以間隔體的形式形成氮化物層，執行拋光工藝，以暴露所述柵極的頂面，之後去除所述氮化物層以形成開口，在所述開口的側壁上形成阻擋金屬層，以及在所述開口內形成鎢層。
文檔編號H01L21/336GK101097859SQ20071000773
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月29日 優先權日2006年6月28日
發明者明成桓, 趙揮元, 鄭哲謨, 金正根 申請人:海力士半導體有限公司