存儲器的製造方法

2023-05-06 01:25:41

專利名稱：存儲器的製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種存儲器的製造方法。
背景技術：
一般來說，隨著存儲器的尺寸逐漸縮小，為了克服愈來愈小的線寬以及防止接觸 窗發生對準失誤(misalignment)，會採用自行對準接觸窗(self-alignedcontact，SAC)工 藝。在自行對準接觸窗工藝中，柵極側壁的間隙壁厚度會影響形成於柵極之間的接觸 窗的尺寸。然而，由於存儲器元件包括存儲胞區與周邊區，而存儲胞區與周邊區的元件對於 間隙壁厚度的要求不同，因此增加了工藝的複雜度。一般來說，會同時在存儲胞區與周邊區 的柵極側壁上形成第一組間隙壁，而後，為了形成周邊區的源極與漏極區，通常會在周邊區 的柵極的第一組間隙壁上再形成第二組間隙壁。其中，為了工藝簡便，會將第二組間隙壁材 料同時填入存儲胞區的柵極之間的開口，而在周邊區的基底中形成源極與漏極區之後，再 一併移除周邊區的第二組間隙壁以及存儲胞區的柵極之間的第二組間隙壁材料。然而，由於存儲胞區的柵極之間的開口具有較大的深寬比，因此要將柵極之間的 第二組間隙壁材料移除乾淨是不容易的，且在移除過程中可能會傷害到存儲胞區的第一組 間隙壁。如此一來，導致第一組間隙壁無法為柵極提供良好的電性絕緣，以及影響後續利用 第一組間隙壁所形成的接觸窗的尺寸。

發明內容
本發明提供一種存儲器的製造方法，以簡化工藝且使存儲器具有良好的元件特 性。本發明提出一種存儲器的製造方法。首先，提供基底，基底包括存儲胞區與周邊 區，基底上已形成有多個柵極，且柵極的側壁上具有第一間隙壁，其中存儲胞區的柵極之間 具有多個開口。接著，於存儲胞區的基底上形成第一材料層，第一材料層覆蓋存儲胞區的柵 極且填滿開口。然後，對周邊區進行處理步驟。接著，移除部分第一材料層，以於開口中形 成第一圖案。然後，於基底上形成第二材料層，第二材料層覆蓋周邊區與存儲胞區，且暴露 出第一圖案。而後，移除第一圖案，以於第二材料層中形成多個接觸窗開口。繼之，於接觸 窗開口中形成接觸窗插塞。在本發明的一實施例中，上述的處理步驟包括於周邊區的柵極的第一間隙壁上形 成第二間隙壁，接著以第二間隙壁為掩膜，於周邊區的柵極兩側形成源極與漏極區，然後移 除柵極的第二間隙壁。在本發明的一實施例中，上述的移除部分第一材料層的步驟包括於第一材料層上 形成圖案化掩膜層，接著以圖案化掩膜層為掩膜，移除部分第一材料層，以暴露出存儲胞區 的柵極的頂部，然後移除圖案化掩膜層。基於上述，本發明的存儲器的製造方法先以材料層覆蓋存儲胞區的元件，因此在對周邊區進行沉積與刻蝕等處理時，存儲胞區的元件不會受到傷害，使存儲胞區的柵極側 壁上的間隙壁能保持完好的結構。如此一來，間隙壁能為柵極提供良好的電性絕緣，且能在 兩相鄰間隙壁之間形成自對準接觸窗，使存儲器具有良好的元件特性。


圖IA至圖II是依照本發明的一實施例的一種存儲器的製造方法的流程剖面示意 圖；圖2A與圖2B分別為圖IA與圖IF的上視示意圖。附圖標號100 基底102 存儲胞區104:周邊區110、120:柵極112、122、124 間隙壁114:開口126:源極與漏極區130 第一材料層132:第一圖案132a、140a:頂面134、135 接觸窗開口136、137 接觸窗插塞140 第二材料層
具體實施例方式為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式 作詳細說明如下。圖IA至圖II是依照本發明的一實施例的一種存儲器的製造方法的流程剖面示意 圖，圖2A與圖2B分別為圖IA與圖IF的存儲胞區的上視示意圖，其中圖IA與圖IF的存儲 胞區分別為圖2A與圖2B沿A-A』線的剖面示意圖，圖2A與圖2B省略繪示間隙壁。請同時參照圖IA與圖2A，提供基底100，基底100包括存儲胞區102與周邊區104， 基底100上已形成有多個柵極110、120，且柵極110、120的側壁上具有第一間隙壁112、 122，其中存儲胞區102的柵極110之間具有多個開口 114。基底100例如是半導體基底，如 N型或P型的矽基底、三五族半導體基底等。柵極110、120的材料例如是摻雜多晶矽，第一 間隙壁112、122的材料例如是氮化矽。特別一提的是，如圖2A所示，在本實施例中，存儲胞 區102的柵極110例如是呈條狀(strip)且彼此平行。當然，在其他實施例中，柵極110也 可以具有其他構形，本發明不以此為限。請參照圖1B，於基底100上形成第一材料層130，第一材料層130覆蓋存儲胞區 102與周邊區104，且第一材料層130填滿開口 114。第一材料層130例如是多晶矽層，且 其形成方法例如是化學汽相沉積法。接著，例如是對第一材料層130進行平坦化工藝使第一材料層130具有平坦表面。其中，平坦化工藝例如是化學機械研磨工藝(chemical mechanical polishing,CMP)。值得注意的是，由於使用厚度較薄的第一間隙壁112、122，因此第一材料層130仍 能以良好的溝填能力填滿開口 114。請參照圖1C，移除覆蓋周邊區104的第一材料層130，以暴露出周邊區104。移除 第一材料層130的方法例如是反應性離子刻蝕法(reactive ion etch, RIE)。請參照圖1D，於周邊區104的柵極120的第一間隙壁122上形成第二間隙壁124。 第二間隙壁124的形成方法例如是先以化學汽相沉積法於基底100上形成間隙壁材料層 (未繪示)，之後再進行非等向性刻蝕工藝移除部分間隙壁材料層，以於第一間隙壁122上 形成間隙壁結構。其中，第二間隙壁124的材料例如是氮化矽，移除部分間隙壁材料層以形 成第二間隙壁124的方法例如是反應性離子刻蝕法。接著，例如是以第二間隙壁IM為掩 膜，進行一植入工藝，以於周邊區104的柵極120兩側形成源極與漏極區126。請參照圖1E，然後，移除第二間隙壁124。移除第二間隙壁124的方法例如是乾式 刻蝕法或溼式刻蝕法。必須說明的是，雖然在本實施例中，是以存儲器的製造方法包括進行 圖IE的移除第二間隙壁124的步驟為例，但移除第二間隙壁124的步驟實際上是可選步 驟，也就是說，在另一實施例中，也可以不移除第二間隙壁。值得注意的是，在此步驟中，第一材料層130覆蓋住存儲胞區102，因此存儲胞區 102的柵極110與第一間隙壁112受到第一材料層130的保護。也就是說，相較於現有技術 在形成第二間隙壁時會同時將間隙壁材料填入存儲胞區的柵極之間的開口，以及在移除第 二間隙壁時會同時移除開口中的間隙壁材料層，在本實施例中，第二間隙壁124的形成或 移除工藝(包括沉積或刻蝕等工藝)都不會對存儲胞區102的柵極110或第一間隙壁112 造成傷害，使存儲胞區102的第一間隙壁112能保持完好的結構。本發明的第一材料層適用於保護存儲胞區免於受到周邊區所進行的任何處理工 藝可能造成的破壞。請同時參照圖IF與圖2B，移除部分第一材料層130，以於開口 114中形成第一圖 案132。詳言之，此步驟例如是在第一材料層130(請參照圖1D)上形成一圖案化掩膜層 (未繪示)，接著以圖案化掩膜層為掩膜，移除部分第一材料層130，以於開口 114中形成第 一圖案132，以及暴露出存儲胞區102的柵極110的頂部110a。其中，第一圖案132的頂部 13 例如是高於柵極110的頂部110a。然後，移除圖案化掩膜層。其中，移除部分第一材 料層130的方法例如是反應性離子刻蝕法。特別一提的是，如圖2B所示，在本實施例中，第 一材料層130例如是被圖案化，使得一部分的第一圖案132例如是呈島狀(island)，以及一 部分的第一圖案132例如是呈條狀(strip)，其中呈島狀的多個第一圖案132例如是排列於 一開口 114中，以及呈條狀的第一圖案132例如是分別排列於一開口 114中。當然，在其他 實施例中，第一圖案132也可以具有其他構形，本發明不以此為限。請參照圖1G，於基底100上形成第二材料層140，使第二材料層140覆蓋周邊區 104與存儲胞區102。第二材料層140例如是硼磷矽玻璃層(boronphosphosilicate glass, BPSG)或是其他介電材料層，其形成方法例如是化學汽相沉積法。接著，對第二材料層140 進行平坦化工藝，使第二材料層140的頂面140a與第一圖案132的頂面13 約略相等且 實質上位在同一平面上，以暴露出第一圖案132。其中，平坦化工藝例如是化學機械研磨工藝，並以第一圖案132的頂面13 作為研磨終點。請參照圖1H，移除第一間隙壁112之間的第一圖案132，以形成接觸窗開口 134。 移除第一圖案132的方法例如是乾式刻蝕法或溼式刻蝕法。接著，移除位於周邊區104的 第二材料層140的一部分，以於周邊區104形成接觸窗開口 135，其中接觸窗開口 135暴露 源極與漏極區126。移除第二材料層140的方法例如是乾式刻蝕法或溼式刻蝕法。請參照圖II，於接觸窗開口 134、135中填入導體材料層，以於相鄰兩第一間隙壁 112之間形成接觸窗插塞136，以及於周邊區104形成接觸窗插塞137。接觸窗插塞136、137 的材料例如是鎢、銅、鋁或其他合適的金屬。值得一提的是，在本實施例中，是先利用第一圖案132定義出而後形成接觸窗開 口 134的位置，因此在形成第二材料層140與移除第一圖案132之後，接觸窗開口 134就會 形成於第一間隙壁112之間。此外，由於存儲胞區102的第一間隙壁112會被第一材料層 130覆蓋，因此第一間隙壁112不會受到周邊區104的處理工藝(諸如第二間隙壁IM的形 成與移除)的影響，而能為柵極110提供良好的電性絕緣，以及能在第一間隙壁112之間形 成接觸窗插塞136。綜上所述，本發明的存儲器的製造方法先以材料層覆蓋存儲胞區的元件，因此在 對周邊區進行沉積與刻蝕等處理時，存儲胞區的元件不會受到傷害，使存儲胞區的柵極側 壁上的間隙壁能保持完好的結構。如此一來，間隙壁能為柵極提供良好的電性絕緣，且能在 兩相鄰間隙壁之間形成自對準接觸窗，使存儲器具有良好的元件特性。雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人 員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當以 權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種存儲器的製造方法，其特徵在於，所述存儲器的製造方法包括提供一基底，所述基底包括一存儲胞區與一周邊區，所述基底上已形成有多個柵極， 且各所述柵極的側壁上具有一第一間隙壁，其中所述存儲胞區的所述柵極之間具有多個開π ；於所述存儲胞區的所述基底上形成一第一材料層，所述第一材料層覆蓋所述存儲胞區 的所述柵極且填滿所述開口；對所述周邊區進行一處理步驟；移除部分所述第一材料層，以於各所述開口中形成一第一圖案； 於所述基底上形成一第二材料層，所述第二材料層覆蓋所述周邊區與所述存儲胞區， 且暴露出所述第一圖案；移除所述第一圖案，以於所述第二材料層中形成多個接觸窗開口 ；以及 於各所述接觸窗開口中形成一接觸窗插塞。
2.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，所述的處理步驟包括 於所述周邊區的各所述柵極的所述第一間隙壁上形成一第二間隙壁；以所述第二間隙壁為掩膜，於所述周邊區的各所述柵極兩側形成一源極與漏極區；以及移除各所述柵極的所述第二間隙壁。
3.如權利要求2所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，所述的第二間隙壁的材料包 括氮化矽，其形成方法包括反應性離子刻蝕法。
4.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，所述的第一材料層包括多晶 矽，其形成方法包括化學汽相沉積法。
5.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特在在於，所述的第一圖案的頂部高於 所述存儲胞區的所述柵極的頂部。
6.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，移除部分所述第一材料層的 步驟包括於所述第一材料層上形成一圖案化掩膜層；以所述圖案化掩膜層為掩膜，移除部分所述第一材料層，以暴露出所述存儲胞區的所 述柵極的頂部；以及移除所述圖案化掩膜層。
7.如權利要求6所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，移除部分所述第一材料層的 方法包括反應性離子刻蝕法。
8.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，所述第二材料層包括硼磷矽 玻璃，其形成方法包括化學汽相沉積法。
9.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，所述第二材料層的頂部與所 述第一圖案的頂部在同一平面上。
10.如權利要求1所述的存儲器的製造方法，其特徵在於，移除所述第一圖案的方法包 括乾式刻蝕法或溼式刻蝕法。
全文摘要
本發明提供一種存儲器的製造方法。首先，提供基底，基底包括存儲胞區與周邊區，基底上已形成有多個柵極，柵極的側壁上具有第一間隙壁。其中，存儲胞區的柵極之間具有多個開口。接著，於存儲胞區的基底上形成第一材料層，第一材料層覆蓋存儲胞區的柵極且填滿開口。然後，對周邊區進行處理步驟。接著，移除部分第一材料層，以於開口中形成第一圖案。然後，於基底上形成第二材料層，第二材料層覆蓋周邊區與存儲胞區，且暴露第一圖案。而後，移除第一圖案，以於第二材料層中形成多個接觸窗開口。繼之，於接觸窗開口中形成接觸窗插塞。本發明的間隙壁能為柵極提供良好的電性絕緣，能在兩相鄰間隙壁之間形成自對準接觸窗，使存儲器具有良好的元件特性。
文檔編號H01L21/8239GK102130062SQ20101060752
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年1月4日
發明者廖修漢, 蔣汝平 申請人:華邦電子股份有限公司