形成嵌入式存儲器件的方法
2023-05-26 23:34:46
形成嵌入式存儲器件的方法
【專利摘要】本發明描述了一種形成存儲器件的方法。該方法包括接收晶圓襯底，在該晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，執行離子注入工藝，以在晶圓襯底中形成源極和漏極，在限定出的多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極和控制柵極，以及在控制多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。形成存儲器柵極進一步包括實現存儲器柵極凹部，以將存儲器柵極埋置在氧化物層中。本發明還提供了一種形成嵌入式存儲器件的方法。
【專利說明】形成嵌入式存儲器件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種形成嵌入式存儲器件的方法。【背景技術】
[0002]典型的快閃式存儲器件包括存儲器陣列，該存儲器陣列具有大量成塊地布置的存儲單元。每個存儲單元均包括場效應電晶體，該場效應電晶體具有控制柵極和浮置柵極。該浮置柵極帶電並且在通過氧化物與襯底中的源極和漏極區域相分離。每個存儲單元均能夠通過向浮置柵極噴射電子而進行充電。可以通過擦除操作來從浮置柵極中去除電荷。由此通過在浮置柵極中的電荷的存在或消失來決定快閃式存儲單元中的數據。
[0003]出於封裝密度和成本，存儲器件的趨勢是按比例縮小器件的尺寸。在傳統的快閃式存儲器結構中，由於衝突因素的存在，其挑戰在於縮小字線的長度。例如，對於傳統的分離式快閃式存儲器而言，器件的存儲器柵極取決於器件的控制柵極。如果按比例縮小了控制柵極，那麼存儲器柵極的厚度可能變得過薄。相關的離子注入可能會穿透薄的存儲器柵極，從而導致存儲器柵極無法長時間工作。
[0004]因此，需要解決上述問題的方法和器件。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種形成存儲器件的方法，所述方法包括:接收晶圓襯底；在所述晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括沉積在所述晶圓襯底上方的界面層、沉積在所述界面層上方的高k介電層、沉積在所述高k介電層上方的金屬氮化物層、沉積在所述金屬氮化物層上方的多晶矽層和沉積在所述多晶矽層上方的硬掩模層；執行離子注入工藝，以在所述晶圓襯底中形成源極和漏極；在所述源極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極；以及在所述漏極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。
[0006]在所述方法中，進一步包括:在形成所述源極和所述漏極之後去除所述硬掩模層。
[0007]在所述方法中，形成所述存儲器柵極包括:通過去除存儲器柵極區域中的所述多晶矽層、所述金屬氮化物層和所述高k介電層來在所述多晶矽堆疊圖案中形成所述存儲器柵極區域。
[0008]在所述方法中，進一步包括:在所述界面層上方沉積氮化物層、在所述氮化物層上方沉積氧化物層以及在所述氧化物層上方沉積存儲器柵極層。
[0009]在所述方法中，進一步包括:執行化學機械拋光(CMP)工藝，以去除所述存儲器柵極區域之外的所述存儲器柵極層、所述氧化物層和所述氮化物層，從而將所述存儲器柵極形成在所述存儲器柵極區域中。
[0010]在所述方法中，進一步包括:執行存儲器柵極凹部蝕刻工藝，以將所述存儲器柵極埋置在所述存儲器柵極區域中的所述氧化物層內。
[0011]在所述方法中，形成所述控制柵極包括:去除位於控制柵極區域中的所述多晶矽層，以及在所述控制柵極區域中的所述界面層上方沉積所述控制柵極層。
[0012]根據本發明的另一方面，提供了一種形成存儲器件的方法，所述方法包括:接收晶圓襯底；在所述晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括沉積在所述晶圓襯底上方的界面層、沉積在所述界面層上方的多晶矽層和沉積在所述多晶矽層上方的硬掩模層；執行離子注入工藝，以在所述晶圓襯底中形成源極和漏極；在所述源極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極；以及在所述漏極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。
[0013]在所述方法中，進一步包括:在形成所述源極和所述漏極之後去除所述硬掩模層。
[0014]在所述方法中，形成所述存儲器柵極包括:通過去除存儲器柵極區域中的所述多晶矽層來在所述多晶矽堆疊圖案中形成所述存儲器柵極區域。
[0015]在所述方法中，進一步包括:在所述界面層上方沉積氮化物層，在所述氮化物層上方沉積氧化物層，在所述存儲器柵極區域中的所述氧化物層上方沉積存儲器柵極材料。
[0016]在所述方法中，進一步包括:執行化學機械拋光(CMP)工藝來去除所述存儲器柵極區域之外的所述存儲器柵極層、所述氧化物層和所述氮化物層，從而在所述存儲器柵極區域中形成所述存儲器柵極。
[0017]在所述方法中，進一步包括:執行存儲器柵極凹部蝕刻工藝，以將所述存儲器柵極埋置在所述存儲器柵極區域中的所述氧化物層內。
[0018]在所述方法中，形成所述控制柵極包括:去除所述控制柵極區域中的所述多晶矽層，在所述界面層上方沉積高k介電層，在所述高k介電層上方沉積金屬氮化物層，以及在所述控制柵極區域中的所述金屬氮化物層上方沉積控制柵極材料。
[0019]根據本發明的又一方面，提供了一種存儲器結構，所述存儲器結構包括:晶圓襯底；源極，形成在所述晶圓襯底中；漏極，形成在所述晶圓襯底中，以及多晶矽堆疊圖案，所述多晶矽堆疊圖案的一端位於所述源極上方，另一端位於所述漏極上方，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括被配置成形成在所述源極上方的存儲器柵極和被配置成形成在所述漏極上方的控制柵極。
[0020]在所述結構中，所述存儲器柵極通過沉積在所述晶圓襯底上方的界面層、沉積所述界面層上方的氮化物層和沉積在所述氮化物層上方的氧化物層與所述晶圓襯底分隔開。[0021 ] 在所述結構中，所述存儲器柵極形成在所述氧化物層上方。
[0022]在所述結構中，進一步包括:埋置在所述氧化物層內的所述存儲器柵極。
[0023]在所述結構中，所述控制柵極通過沉積在所述晶圓上方的界面層、沉積在所述界面層上方的高k介電層和沉積在所述高k介電層上方的金屬氮化物層與所述晶圓襯底分隔開。
[0024]在所述結構中，所述控制柵極形成在所述金屬氮化物層上方。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以更好地理解本發明。應該強調的是，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪製並且僅僅用於說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。
[0026]圖1是根據本發明的一個或多個實施例製造存儲器件的方法的流程圖；[0027]圖2-圖7是根據本發明的一個或多個實施例形成存儲器件的截面圖；
[0028]圖8是根據本發明的一個或多個實施例的存儲器件的截面圖；
[0029]圖9是實現本發明的一個或多個實施例的製造存儲器件的方法的流程圖；
[0030]圖10-圖21是實現本發明的一個或多個實施例的形成存儲器件的截面圖；
[0031]圖22是實現本發明的一個或多個實施例的製造存儲器件的方法的流程圖；
[0032]圖23-圖34是實現本發明的一個或多個實施例的形成存儲器件的截面圖。
【具體實施方式】
[0033]以下公開提供了多種不同實施例或實例，用於實現本發明的不同特徵。以下將描述組件和布置的特定實例以簡化本發明。當然，這些僅是實例並且不旨在限制本發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發明可以在多個實例中重複參考符號和/或字符。這種重複用於簡化和清楚，並且其本身不表示所述多個實施例和/或配置之間的關係。
[0034]現參考圖1，示出了根據本發明的一個或多個實施例形成快閃式存儲器結構200的方法100的流程圖。圖2-圖7是根據一些實施例通過方法100形成快閃式存儲器結構200的截面圖。在一些實施例中，快閃式存儲器結構也被稱為存儲器結構。方法100以步驟102開始，如圖2所示該步驟形成了控制柵極。如圖2所示，步驟102包括接收襯底202，在襯底202上方沉積隧道層206，以及在襯底202上方形成控制柵極。步驟102還包括用於形成光刻膠圖案的光刻工藝，用於形成圖案化的多晶矽堆疊件的蝕刻工藝和清潔工藝。
[0035]如圖3所示，方法100通過在控制柵極206上方沉積氧化物-氮化物-氧化物層來進行到步驟104。步驟104包括在控制柵極206和襯底202上方沉積氧化矽層208，在氧化娃層208上方沉積氮化娃層210,以及在氮化娃層210上方沉積氧化娃層212。在一些實施例中，步驟104還被稱為沉積ONO (氧化物-氮化物-氧化物)層。
[0036]如圖4所示，方法100通過形成存儲器柵極而進行到步驟106。步驟106包括在氧化矽層212上方沉積存儲器柵極層214。步驟106還包括應用光刻工藝，蝕刻工藝以及清潔工藝來形成圖4所示的存儲器柵極214。在一些實施例中，存儲器柵極層214也被稱為存儲器柵極214。方法100通過進一步蝕刻存儲器柵極214而進行到步驟108。如圖5所示，步驟108包括通過蝕刻工藝去除部分存儲器柵極層214，氧化矽層212，氮化矽層210，以及控制柵極206的頂部上的氧化矽層208。因此，控制柵極206被暴露於空氣。方法100進行到110，從而從控制柵極206的一側去除了存儲器柵極214。在一個實施例中，處在漏極側的存儲器柵極被去除，從而形成了如圖6所示的結構。
[0037]如圖7所示，方法100通過執行離子注入工藝形成源極216和漏極218而進行到步驟112。該步驟可以包括用於限定離子注入區域的光刻工藝。方法100進行到步驟114，從而形成了快閃式存儲器結構200。可以在方法100之前、期間和之後提供額外的步驟，並且為了方法100的其他實施例可以替換、刪除、或移動所述一些步驟。
[0038]如圖7所示，快閃式存儲器結構200包括襯底202、源極216、漏極218、隧道層204、控制柵極206、氧化物層208、氮化物層210、氧化物層212、存儲器柵極214。然而，可以採用其他配製，並且可以增加或者省略裝置。在本實施例中，襯底102包括晶圓和/或多個導電的和不導電的薄膜。襯底102還包括多個絕緣部件，諸如，淺溝槽隔離(STI)，通過包括了蝕刻的工藝形成多個溝道並隨後沉積介電材料填充該溝槽來形成這些絕緣部件。
[0039]在一個實例中，如果隧道層204包括氧化矽，控制柵極206包括多晶矽，並且存儲器柵極214包括多晶矽，那麼快閃式存儲器結構200也被稱作為分離式柵極SONOS (矽-氧化物-氮化物-氧化物-矽)快閃式存儲器件。快閃式存儲器結構200可以具有用於進一步按比例縮小尺寸的限制。如圖8所示，存儲器柵極214的形狀受到了控制柵極206的高度的影響。由尺寸按比例縮小導致的較薄的控制柵極204可以導致出現三角形的存儲器柵極214。當形成存儲器件的源極和漏極時，使用在離子注入中的粒子可以穿透該三角形的存儲器柵極120。為了進一步按比例縮小尺寸，存儲器柵極將不再運行。
[0040]現參考圖9，示出了用於實施本發明的一個或多個實施例的製造快閃式存儲器結構400和快閃式存儲器結構450的方法300的流程圖。圖10-圖18是使用方法300形成快閃式存儲器結構400的截面圖。圖19-圖21是使用方法300形成快閃式存儲器結構450的截面圖。在一些實施例中，快閃式結構也被稱為快閃式存儲器件或快閃式存儲單元。由方法300支撐的快閃式存儲器件400和快閃式存儲器件450是本發明的兩個不同的實施例。不同的實施例具有不同的優點，並且沒有特定的優點是任何一個實施例所必需的。
[0041]在現有的這些實施例中，方法300以接收襯底402的步驟302為開始。方法300通過形成圖10所示的堆疊多晶娃圖案(stack poly pattern)而進行到步驟304。步驟304包括在襯底402上方沉積界面層404，在界面層404上方沉積高k介電層406，在高k介電層406上方沉積金屬氮化物層408,在金屬氮化物層408上方沉積多晶娃層410,以及在多晶娃層410上方沉積硬掩模層412。步驟304還可以包括使用光刻工藝。光刻工藝包括在襯底上沉積光刻膠，通過曝光工具來曝光光刻膠，以及顯影曝光的光刻膠來形成光刻膠圖案。步驟304進一步包括蝕刻光刻膠圖案從而形成圖10所示的堆疊多晶矽圖案。步驟304還包括在蝕刻工藝後用於剝除光刻膠和清潔表面的清潔工藝。
[0042]在一些實施例中，襯底402包括晶圓和/或多個導電的和不導電的薄膜。晶圓是包括矽的半導體襯底(換言之，是矽晶圓)。可選地或額外地，晶圓包括其他元素半導體，諸如，鍺；化合物半導體，包括碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦；合金半導體，包括 SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP 和 / 或 GalnAsP。在又一個備選方式中，晶圓時絕緣體上半導體(SOI)。多個導電的和不導電的薄膜可以包括絕緣體或導電材料。例如，導電材料包括金屬，諸如，鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、金(Au)、和鉬(Pt)及其金屬合金。絕緣體材料可以包括氧化矽和氮化矽。襯底102進一步包括多個摻雜的部件，諸如，通過離子注入或擴散形成的η型阱和/或P型阱。襯底102還包括多個絕緣部件，諸如，淺溝槽隔離(STI)，通過包括了蝕刻的工藝形成多個溝槽並隨後沉積介電材料填充溝槽而形成該淺溝槽隔離。
[0043]在一些實施例中，界面層404被用作為隧道氧化物層。界面層404包括通過熱氧化工藝或化學汽相沉積(CVD)工藝形成的氧化矽(SiO)。高k介電層406可以包括金屬氧化物(MOx)、金屬矽氧化物(MSixOy)，金屬氧化物氮化物(MOxNy)，或矽氧化物氮化物(SiOxNy)。金屬氮化物層408 (諸如，金屬氮化物)被用來增加高k介電層406和多晶矽層410之間的粘附。可能用其他材料來替代金屬氮化物。硬掩模層412可以包括氮化矽、氧化矽，或兩者的組合。[0044]在步驟304之後，方法300進行到步驟306，其中通過離子注入工藝形成了高摻雜漏極(LDD)。步驟306進一步包括執行離子注入工藝來形成如圖11所示的源極414和漏極416。如圖12所示，方法300通過在源極414和漏極416上方形成主側壁(MSW)隔離件420而進行到步驟308。步驟308還包括形成層間介電沉積(ILDO)。MSW隔離件和ILDO是氧化物和氮化物膜的組合。步驟308進一步包括使用蝕刻工藝、化學機械拋光(CMP)工藝，或其組合來去除硬掩模層412。如圖13所示，方法300通過形成存儲器柵極區域430和控制柵極區域432而進行到步驟310。步驟310包括應用光刻工藝來限定存儲器柵極區域430。步驟310還包括使用蝕刻工藝來去除存儲器柵極區域430中的多晶矽層410、金屬氮化物層408以及高k介電層406。蝕刻在界面層404處停止。
[0045]方法300繼續進行到步驟312，如圖14所示，在該步驟中，在存儲器柵極區域430中，界面層404上方沉積了氮化矽層434，而氮化矽層434上方沉積了氧化矽層436。除了SiN和Si02，可以分別將矽納米晶(S1-ncs)和H1-K材料(例如，A1203)用於434和436。在一些實施例中，如圖14所示，界面層404，氮化矽層434，以及氧化矽436在存儲器柵極區域430中形成了 ONO(氧化物-氮化物-氧化物)底部。氮化矽層434和氧化矽436形成了 NO (氮化物-氧化物)柵極側壁438，從而將存儲器柵極區域430與控制柵極區域432相隔離。如圖15所示，方法300通過填充存儲器柵極區域432而進行到步驟314。步驟314包括將存儲器柵極440沉積到存儲器柵極區域中。存儲器柵極440包括多晶矽、金屬，或金屬合金。
[0046]如圖9所示，在步驟314之後，方法300可以分兩個不同的路線進行。在一個實施例中，方法300可以進行步驟316，其中如圖16所示那樣形成了存儲器柵極440。如圖15所示，步驟316包括使用蝕刻工藝、CMP工藝，或其組合來去除存儲器柵極區域430，氧化物層438，以及氮化物層436外部的存儲器柵極層440。方法300進行到步驟318，形成了如圖17所示的控制柵極444。步驟318包括使用光刻工藝限定控制柵極區域，使用蝕刻工藝去除多晶矽層410，以及利用金屬或金屬合金沉積來填充控制柵極區域432。步驟320還可以包括CMP工藝。方法300進行到步驟320，其中如圖18所示通過後道(BOEL)工藝形成了連接存儲器柵極440的金屬線448以及連接控制柵極444的金屬線450。步驟320可以包括在結構的頂部上方沉積保護層446。保護層446可以包括SiN、SiO、或其化合物。步驟320進一步包括使用光刻和蝕刻工藝來限定金屬線448和金屬線450的位置以及臨界尺寸(⑶)。步驟320還包括形成金屬線448和金屬線450的金屬沉積和CMP工藝。在製造存儲結構400的實施例中，可以在方法300之前、期間和之後提供額外的步驟，並且對方法300的其他實施例而言，可以對所描述的一些步驟進行替換、刪除，或移動。
[0047]如圖9所示，在另一個實施例中，在步驟314之後，方法300可以進行另一個路線來製造快閃式存儲器結構450。如圖19所示，方法300可以通過形成埋置的存儲器柵極442而進行到步驟332。如圖15所示，步驟332包括使用蝕刻工藝、CMP工藝，或其組合去除存儲器柵極區域430和氧化物層438外部的存儲器柵極層440。如圖19所示，步驟332還包括為存儲器柵極區域430中的存儲器柵極440形成凹部(recessing)並且在頂部上沉積氧化物，從而形成被氧化物436所包圍著的埋置的存儲器柵極442。方法300進行到步驟324，形成了如圖20所示的控制柵極444。步驟324包括使用光刻工藝來限定控制柵極區域432，使用蝕刻工藝去除多晶矽層410，以及利用金屬或金屬合金填充控制柵極區域432。步驟322還可以包括使用CMP工藝。方法300進行到步驟324，其中如圖21中所示那樣通過BOEL工藝形成了連接埋置的存儲器柵極442的金屬線448和連接控制柵極444的金屬線450。步驟326可以包括在結構的頂部上方沉積保護層446。保護層446可以包括SiN、SiO、或其化合物。步驟326進一步包括使用光刻和蝕刻工藝來限定金屬線448和金屬線450的位置以及⑶。步驟322還包括形成金屬線448和金屬線450的金屬沉積和CMP工藝。在製造存儲結構450的實施例中，可以在方法300之前、期間和之後提供額外的步驟，並且對方法300的其他實施例而言，可以對所描述的一些步驟進行替換、刪除，或移動。
[0048]現參考圖22，示出了用於實現本發明的一個或多個實施例的製造快閃式存儲器結構500和快閃式結構550的方法350的流程圖。圖23-圖31是使用方法350形成快閃式存儲器件500的截面圖。圖32-圖34是使用方法350形成快閃式存儲器件550的截面圖。在一些實施例中，存儲器結構也被稱為存儲器件和存儲器單元。方法350是使用之前所論述的方法300製造快閃式存儲器結構400和快閃式存儲器結構450的可選的實施例。不同的實施例可以具有不同的優點，而沒有特定的優點對任何實施例而言是必須的。
[0049]方法350以步驟352為開始，其中接收了襯底502。襯底502可以與方法300的步驟302中所述的襯底402類似或相同。所有用作為裝置400或裝置450的襯底402的材料均可以被用作為將要形成的裝置500或裝置550的襯底502。如圖23所示，方法350通過形成堆疊的多圖案而進行到步驟354。步驟354包括在襯底502上方沉積界面層504，在界面層504上方沉積多晶矽層510，以及在多晶矽層510上方沉積硬掩模層512。步驟354可以包括使用光刻工藝形成光刻膠圖案，從而限定堆疊的多圖案的CD尺寸。步驟354進一步包括蝕刻光刻膠圖案從而形成圖23所示的堆疊的多圖案。步驟354還包括在蝕刻工藝後的用於剝除光刻膠和清潔表面的清潔工藝。
[0050]方法350繼續進行到步驟356，其中形成了高摻雜漏極(LDD)。如圖24所示，步驟356進一步包括執行離子注入來形成源極514和漏極516。如圖25所示，方法350通過在源極514和漏極516上方形成主側壁(MSW)隔離件520而進行到步驟358。步驟358還包括形成層間介電沉積(ILDO)。MSW隔離件和ILDO是氧化物和氮化物膜的組合。步驟358進一步包括使用蝕刻工藝、化學機械拋光(CMP)工藝，或其組合來去除硬掩模層512。如圖26所示，方法350通過形成存儲器柵極區域430和控制柵極區域432而進行到步驟360。步驟360包括應用光刻工藝來限定存儲器柵極區域430。步驟360還包括使用蝕刻工藝來去除存儲器柵極區域530中的多晶矽層510。該蝕刻工藝在界面層504處停止。
[0051]方法350繼續進行到步驟362，如圖27所示，在該步驟中，在結構的頂部上沉積了氮化娃層534,而氮化娃層534上方沉積了氧化娃層536。除了 SiN和Si02,可以分別將娃納米晶(S1-ncs)和H1-K材料(例如，A1203)用於534和536。在一些實施例中，如圖27所不，界面層504,氮化娃層534,以及氧化娃536在存儲器柵極區域430中形成了 ONO (氧化物-氮化物-氧化物)底部。氮化矽層534和氧化矽536形成了 NO (氮化物-氧化物)柵極側壁538，從而將存儲器柵極區域530與控制柵極區域532相隔離。如圖28所示，方法350通過填充存儲器柵極區域532而進行到步驟364。步驟364包括將存儲器柵極材料沉積到存儲器柵極區域中。存儲器柵極540包括多晶矽、金屬，或金屬合金。
[0052]如圖22所示，在步驟364之後，為了製造存儲器件500和存儲器件550，方法300可以分兩個不同的路線進行。在一個實施例中，方法350可以進行步驟366，其中如圖29所示那樣形成了存儲器柵極540。如圖28所示，步驟366包括使用蝕刻工藝、CMP工藝，或其組合來去除存儲器柵極區域530，氧化物層538，以及氮化物層536外部的存儲器柵極層540。方法350進行到步驟368，形成了如圖30所示的控制柵極544。步驟368包括使用光刻工藝限定控制柵極區域532，使用蝕刻工藝去除多晶矽層510。步驟350進一步包括在界面層504上方沉積高k介電層506,在高k介電層506上方沉積金屬氮化物層508,以及在金屬氮化物層508上方利用金屬或金屬合金填充控制柵極區域532。步驟368可以包括CMP工藝。方法350進行到步驟370，其中如圖31所示，通過BOEL工藝形成了連接存儲器柵極540的金屬線548以及連接控制柵極544的金屬線550。步驟370可以包括在結構的頂部上方沉積保護層546。保護層546可以包括SiN、SiO、或其化合物。步驟370進一步包括使用光刻和蝕刻工藝來限定金屬線548和金屬線550的位置以及臨界尺寸(⑶)。步驟370還包括形成金屬線548和金屬線550的金屬沉積和CMP工藝。在製造存儲器結構500的實施例中，可以在方法350之前、期間和之後提供額外的步驟，並且對方法350的其他實施例而言，可以對所描述的一些步驟進行替換、刪除，或移動。
[0053]如圖22所示，在另一個實施例中，在步驟364之後，方法350可以進行另一個路線來製造快閃式存儲器結構550。如圖32所示，方法350可以通過形成埋置的存儲器柵極542而進行到步驟372。如圖28所示，步驟372包括使用蝕刻工藝、CMP工藝，或其組合去除存儲器柵極區域530和氧化物層538外部的柵極層540。如圖32所示，步驟372還包括為存儲器柵極區域530中的存儲器柵極540形成凹部並且在頂部上沉積氧化物，從而形成被氧化物536所包圍著的埋置的存儲器柵極542。方法350進行到步驟374，形成了如圖33所示的控制柵極544。步驟374包括使用光刻工藝來限定控制柵極區域532，使用蝕刻工藝去除多晶矽層510，以及利用金屬或金屬合金填充控制柵極區域532。步驟372還可以包括使用CMP工藝。方法350進行到步驟374，其中如圖34中所示那樣通過BOEL工藝形成了連接埋置的存儲器柵極542的金屬線548和連接控制柵極544的金屬線550。步驟376可以包括在結構的頂部上方沉積保護層546。保護層546可以包括SiN、SiO、或其化合物。步驟376進一步包括使用光刻和蝕刻工藝來限定金屬線548和金屬線550的位置以及⑶。步驟376還包括形成金屬線548和金屬線550的金屬沉積工藝和CMP工藝。在製造存儲結構550的實施例中，可以在方法350之前、期間和之後提供額外的步驟，並且對方法350的其他實施例而言，可以對所描述的一些步驟進行替換、刪除，或移動。
[0054]在之前的論述中，在製造存儲結構400，存儲結構450，存儲結構500，或存儲結構550時，可以通過物理汽相沉積(PVD)工藝(諸如，蒸發和DC磁控濺射)，電鍍工藝(諸如，化學鍍或電鍍)，化學汽相沉積(CVD)工藝(諸如，大氣壓CVD (APCVD)，低壓CVD (LPCVD)，等離子體增強的CVD (PECVD)，或高密度等離子體CVD (HDP CVD)，離子束沉積，旋轉塗布，金屬有機分解(MOD)，原子層沉積(ALD)工藝)，和/或其他適合的方法沉積各種層，諸如，界面層，介電層和金屬層。光刻工藝可以包括在襯底上沉積光刻膠膜，通過光刻工具或電子束寫入器(electron beam wirter)曝光沉積在襯底上的光刻膠膜，以及沉積曝光的光刻膠膜從而形成離子注入工藝或蝕刻工藝所用的光刻膠圖案。光刻工藝可以包括軟烘焙(SB)，曝光後烘焙(PEB)，或顯影后烘焙(TOB)工藝。蝕刻工藝可以包括乾式(等離子體)蝕刻、溼式等離子體蝕刻和/或其他蝕刻方法。例如，乾式蝕刻工藝可以實施含氧氣體，含氟化物氣體(例如，CF4, SF6, CH2F2, CHF3 和 / 或 C2F6)，含氯氣體(例如，Cl2, CHCl3, CCl4 和 / 或 BCl3)，含溴氣體(例如，HBr和/或CHBR3)，含碘氣體，其他蝕刻的氣體和/或等離子體，和/或其組合。
[0055]因此，本發明描述了一種形成存儲器件的方法。在一些實施例中，該方法包括接收晶圓襯底，在晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，執行離子注入工藝從而在晶圓襯底中形成源極和漏極，在多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極，以及在多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。多晶矽堆疊圖案包括沉積在晶圓襯底上方的界面層、沉積在界面層上方的高k介電層、沉積在高k介電層上方的金屬氮化物層、沉積在金屬氮化物層上方多晶矽層和沉積在多晶矽層上方硬掩模層。該方法進一步包括在形成源極和漏極之後去除硬掩模層。形成存儲器柵極包括通過去除存儲器柵極區域中的多晶矽層、金屬氮化物層、以及高k介電層來在多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極區域。形成存儲器柵極進一步包括在界面層上方沉積氮化物層，在氮化物層上方沉積氧化物層，以及在氧化物層上方沉積存儲器柵極層。形成存儲器柵極進一步包括執行化學機械拋光(CMP)工藝來去除處在存儲器柵極區域外的存儲器柵極層，氧化物層，以及氮化物層，從而將存儲器柵極形成在存儲器柵極區域中。形成存儲器柵極進一步包括執行存儲器柵極凹部蝕刻工藝來將存儲器柵極埋置在存儲器柵極區域中的氧化物層內。形成控制柵極包括去除位於控制柵極區域中的多晶矽層，以及在控制柵極區域中的界面層上方沉積控制柵極層。
[0056]在其他實施例中，一種方法包括接收晶圓襯底，在晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，執行離子注入工藝從而在晶圓襯底中形成源極和漏極，在多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極，以及在多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。多晶矽堆疊圖案包括沉積在晶圓襯底上方的界面層，沉積在界面層上方的多晶矽層，以及沉積在多晶矽層上方的硬掩模層。該方法進一步包括在形成源極和漏極之後去除硬掩模層。形成存儲器柵極包括通過去除存儲器柵極區域中的多晶矽層來在多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極區域。形成存儲器柵極進一步包括在界面層上方沉積氮化物層，在氮化物層上方沉積氧化物層，在處在存儲器柵極區域中的氧化物層上方沉積存儲器柵極材料。形成存儲器柵極進一步包括執行化學機械拋光(CMP)工藝來去除存儲器柵極區域外的存儲器柵極層、氧化物層，以及氮化物層，從而在存儲器柵極區域中形成了存儲器柵極。形成存儲器柵極進一步包括執行存儲器柵極凹部蝕刻工藝來將存儲器柵極埋置在存儲器柵極區域中的氧化物層內。形成控制柵極包括去除位於控制柵極區域中的多晶矽層，在界面層上方沉積高k介電層，在高k介電層上方沉積金屬氮化物層，以及在控制柵極區域中的金屬氮化物層上方沉積控制柵極材料。
[0057]在一些實施例中，描述了一種存儲結構。該存儲結構包括晶圓襯底，形成在晶圓襯底中的源極，形成在晶圓襯底中的漏極，在多晶矽堆疊圖案的一端上位於源極上方，而在多晶矽堆疊圖案的另一端上位於漏極上方的多晶矽堆疊圖案，其中，該多晶矽堆疊圖案包括:被配置成形成在源極上方的存儲器柵極，以及被配置成形成在漏極上方的控制柵極。存儲器柵極通過沉積在晶圓襯底上方的界面層，沉積界面層上方的氮化物層，以及沉積在氮化物層上方的氧化物層與晶圓襯底分隔開。在一個實施例中，存儲器柵極形成在氧化物層上方。在另一個實施例中，存儲器柵極進一步埋置在該氧化物層內。控制柵極通過沉積在晶圓上方的界面層，沉積在界面層上方的高k介電層，以及沉積在高k介電層上方的金屬氮化物層與晶圓襯底分隔開。控制柵極形成在金屬氮化物層上方。
[0058]上面論述了若干實施例的部件，使得本領域普通技術人員可以更好地理解本發明的各個方面。本領域普通技術人員應該理解，可以很容易地使用本發明作為基礎來設計或更改其他用於達到與這裡所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優點的處理和結構。本領域普通技術人員也應該意識到，這種等效構造並不背離本發明的精神和範圍，並且在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
【權利要求】
1.一種形成存儲器件的方法，所述方法包括: 接收晶圓襯底； 在所述晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括沉積在所述晶圓襯底上方的界面層、沉積在所述界面層上方的高k介電層、沉積在所述高k介電層上方的金屬氮化物層、沉積在所述金屬氮化物層上方的多晶矽層和沉積在所述多晶矽層上方的硬掩模層； 執行離子注入工藝，以在所述晶圓襯底中形成源極和漏極； 在所述源極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極；以及 在所述漏極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在形成所述源極和所述漏極之後去除所述硬掩模層。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述存儲器柵極包括:通過去除存儲器柵極區域中的所述多晶矽層、所述金屬氮化物層和所述高k介電層來在所述多晶矽堆疊圖案中形成所述存儲器柵極區域。
4.根據權利要求3所述的方法，進一步包括:在所述界面層上方沉積氮化物層、在所述氮化物層上方沉積氧化物層以及在所述氧化物層上方沉積存儲器柵極層。
5.根據權利要求3所述的方法，進一步包括:執行化學機械拋光(CMP)工藝，以去除所述存儲器柵極區域之外的所述存儲器柵極層、所述氧化物層和所述氮化物層，從而將所述存儲器柵極形成在所述存儲器柵極區域中。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包括:執行存儲器柵極凹部蝕刻工藝，以將所述存儲器柵極埋置在所述存儲器柵極區域中的所述氧化物層內。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述控制柵極包括:去除位於控制柵極區域中的所述多晶矽層，以及在所述控制柵極區域中的所述界面層上方沉積所述控制柵極層。
8.一種形成存儲器件的方法，所述方法包括: 接收晶圓襯底； 在所述晶圓襯底上形成多晶矽堆疊圖案，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括沉積在所述晶圓襯底上方的界面層、沉積在所述界面層上方的多晶矽層和沉積在所述多晶矽層上方的硬掩模層； 執行離子注入工藝，以在所述晶圓襯底中形成源極和漏極； 在所述源極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成存儲器柵極；以及 在所述漏極上方的所述多晶矽堆疊圖案中形成控制柵極。
9.根據權利要求8所述的方法，進一步包括:在形成所述源極和所述漏極之後去除所述硬掩模層。
10.一種存儲器結構，所述存儲器結構包括: 晶圓襯底； 源極，形成在所述晶圓襯底中； 漏極，形成在所述晶圓襯底中，以及 多晶矽堆疊圖案，所述多晶矽堆疊圖案的一端位於所述源極上方，另一端位於所述漏極上方，其中，所述多晶矽堆疊圖案包括被配置成形成在所述源極上方的存儲器柵極和被配 置成形成在所述漏極上方的控制柵極。
【文檔編號】H01L21/8247GK103579123SQ201210518071
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年12月5日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】丁裕偉, 黃國欽, 白志陽 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司