埋入式字線及其製作方法
2023-10-04 08:35:29 3
專利名稱：埋入式字線及其製作方法
技術領域：
本發明關於半導體技術領域，特別是關於一種DRAM器件中的埋入式字線的製作方法。
背景技術：
在製造高階DRAM器件時，為了增加存儲單元的電晶體積集度及改善器件特性，應用埋入式字線的技術已為常態。為了降低阻值，前述的埋入式字線通常會利用雙層金屬，例如，氮化鈦及鎢金屬。圖1例示出一種公知DRAM器件中的埋入字線的製作流程。如圖1所示，先提供一半導體襯底或底材，並至少形成一凹陷溝槽(步驟10)，然後，於襯底及凹陷溝槽表面全面沉積一氮化鈦層(步驟11)，再全面沉積一鎢金屬層，並填滿凹陷溝槽(步驟12)，最後以原位幹蝕刻(in-situ dry etching)將氮化鈦/鶴雙層金屬的上半部蝕除，形成埋入式字線(步驟13)。然而，上述公知技藝的缺點在於原位幹蝕刻前進行全面的氮化鈦沉積工藝以及鎢金屬沉積工藝將會對襯底引入較大的應力，而造成工藝良率問題。例如，應力可能造成線彎曲或變形問題。此外，上述先前技藝亦可能造成溝槽填入問題，特別是當凹陷溝槽的尺寸越縮越小。
發明內容
本發明的主要目的之一在提供一種改良的DRAM器件中的埋入式字線的製作方法，以解決公知技藝的不足與缺點。根據本發明的一實施例，本發明提供一種埋入式字線的製作方法，包含有以下步驟:提供一襯底，其上形成有至少一凹陷溝槽；席狀沉積一襯墊層於所述襯底及所述凹陷溝槽的表面；將所述襯墊層的一上半部自所述凹陷溝槽中去除，顯露出所述凹陷溝槽的一側壁；以及選擇性的沉積一鎢金屬層於所述襯墊層上。根據本發明的另一實施例，本發明提供一種埋入式字線，包含有:一襯底，其上有至少一凹陷溝槽，所述凹陷溝槽包含有一底部表面及至少一側壁；一絕緣層，位於所述底部表面及所述側壁上；一襯墊層，位於所述凹陷溝槽內，覆蓋所述底部表面及所述側壁的一下部，所述襯墊層具有一清潔表面，所述清潔表面會經過含氫氟酸或磷酸的溶液清洗；以及一鎢金屬層，選擇性的沉積在所述襯墊層的清潔表面。為讓本發明的上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
本説明書含有附圖並於文中構成了本說明書的一部分，俾使閱者對本發明實施例有進一步的了解。隨附圖示描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在所述圖不中:圖1例示了一種公知DRAM器件中的埋入字線的製作流程。圖2A至圖2C為依據本發明優選實施例所繪示的形成DRAM器件中的埋入式字線的方法示意圖。須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質。為了清楚與方便圖示說明，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。圖中相同的參考符號一般而言會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的特徵。其中，附圖標記說明如下:I製作流程121襯墊層10 13 步驟120a 水平段100 半導體襯底 120b 垂直段
102 凹陷溝槽 210、220外圍柵極結構102a 底部表面 230塾層102b 側壁320 鎢金屬層110 絕緣層 120 襯墊層
具體實施例方式在下文的細節描述中，將參照
，所述附圖中的內容亦構成說明書細節描述的一部份，並且以可實行所述實施例的特例描述方式來繪示。下文實施例已描述足夠的細節俾使所屬領域的一般技藝人士得以具以實施。閱者須了解到本發明中亦可採行其它的實施例，或是在不悖離文中所述實施例的前提下作出任何結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文的細節描述將不欲被視為是一種限定，相反的，所包含的實施例將由隨附的權利要求項來加以界定。參照圖2A至2C，其為依據本發明優選實施例所繪示的形成DRAM器件中的埋入式字線的方法示意圖。如圖2A所示，提供一半導體襯底100，例如，矽襯底或磊晶半導體襯底等等。在半導體襯底100表面上形成至少一凹陷溝槽102。凹陷溝槽102包含有一底部表面102a及至少一側壁102b。然後，於凹陷溝槽102的底部表面102a及側壁102b形成一絕緣層110,例如,娃氧層。另外,在半導體襯底100的主表面上,可以形成一墊層230,例如，氮化娃層、娃氧層或其組合。此外，在墊層230與半導體襯底100之間可以提供一外圍柵極結構210及220。接著，進行一全面的化學氣相沉積工藝，沉積一均厚的襯墊層120，覆蓋半導體襯底100以及凹陷溝槽102的表面。根據本發明的實施例，前述的襯墊層120可以包含鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭，或以上任意組合。例如，前述的襯墊層120可以由氮化鈦所構成。襯墊層120均勻的覆蓋住凹陷溝槽102的底部表面102a及側壁102b。如圖2B所示，接著將襯墊層120的一上半部從凹陷溝槽102中去除，如此，顯露出位於側壁102b上的絕緣層110的上半部，以及凹陷溝槽102之外的墊層230。此時，襯墊層120包含一位於底部表面102a的水平段120a以及一位於側壁102b的垂直段120b。前述將襯墊層120的上半部自凹陷溝槽102中去除的方法，可以利用一光阻層或一犧牲層先填入凹陷溝槽102中，再回蝕刻至所要的深度，顯露出來的襯墊層120的上半部即可利用蝕刻去除，最後再去除剩餘的光阻層(或犧牲層)。在蝕刻襯墊層120的上半部之後，可繼續進行一清潔步驟，以潔淨半導體襯底100的表面，例如，以含氫氟酸或磷酸的溶液清洗。如圖2C所示，在清潔步驟之後，進行一選擇性鎢金屬沉積工藝，僅於襯墊層120的水平段120a以及垂直段120b上選擇性的沉積一鎢金屬層320。鎢金屬層320並不會沉積到顯露出來的絕緣層110表面，亦不會沉積到顯露出來的凹陷溝槽102之外的墊層230表面。舉例來說，前述選擇性鎢金屬沉積工藝，為了使鎢金屬層320選擇性的沉積到襯墊層120上，可階段實施，例如，於第一階段，先採用含有六氟化鎢(WF6)的反應氣體，使其與氮化鈦反應，如此於其上形成一鎢晶種層，於第二階段，再提供氫氣及六氟化鎢氣體，以較高的成長率，於襯墊層120上選擇性的長出鎢金屬層320。本發明的技術特點在於絕大部分的襯墊層120在進行選擇性鎢金屬沉積之前即已被去除，而僅保留特定的與鎢金屬結合地址的襯墊層，於凹陷溝槽102的底部，因此，製作埋入式字線的過程中的應力可以被明顯的降低，而避免了字線彎曲或變形的可能。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種埋入式字線的製作方法，其特徵在於，包含: 提供一襯底，其上形成有至少一凹陷溝槽； 沉積一襯墊層於所述襯底及所述凹陷溝槽的表面； 將所述襯墊層的一上半部自所述凹陷溝槽中去除，顯露出所述凹陷溝槽的一側壁；以及 選擇性的沉積一鎢金屬層於所述襯墊層上。
2.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述襯墊層包含金屬。
3.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述襯墊層包含氮化鈦。
4.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，另包含有:沉積所述襯墊層之前，於所述凹陷溝槽的表面上形成一絕緣層。
5.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，另包含有:選擇性的沉積所述鎢金屬層之前，進行一清潔步驟，以潔淨所述襯底的表面。
6.根據權利要求5所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述清潔步驟包含以含氫氟酸或磷酸的溶液清洗。
7.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述選擇性的沉積鎢金屬層的步驟包含:(I)先採用含有六氟化鎢的反應氣體，使其與氮化鈦反應，如此於其上形成一鎢晶種層；以及(2)提供氫氣及六氟化鎢氣體，於所述襯墊層上選擇性的長出所述鶴金屬層。
8.根據權利要求1所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述襯底另包含有一墊層。
9.根據權利要求8所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述墊層包含有氮化娃層、娃氧層或其組合。
10.根據權利要求8所述的埋入式字線的製作方法，其特徵在於，所述墊層與所述襯底之間提供有一外圍柵極結構。
11.一種埋入式字線，其特徵在於，包含: 襯底，其上有至少一凹陷溝槽，所述凹陷溝槽具有一底部表面及至少一側壁； 絕緣層，位於所述底部表面及所述側壁上； 襯墊層，位於所述凹陷溝槽內，覆蓋所述底部表面及所述側壁的一下部，所述襯墊層具有一清潔表面，所述清潔表面會經過含氫氟酸或磷酸的溶液清洗；以及一鎢金屬層，選擇性的沉積在所述襯墊層的清潔表面。
12.根據權利要求11所述的埋入式字線，其特徵在於，所述襯墊層包含氮化鈦。
13.根據權利要求11所述的埋入式字線，其特徵在於，所述側壁的一上部不被所述襯墊層覆蓋。
14.根據權利要求13所述的埋入式字線，其特徵在於，所述鎢金屬層不沉積於所述側壁的所述上部。
全文摘要
本發明公開了一種埋入式字線，包含有一襯底，其上有至少一凹陷溝槽，所述凹陷溝槽包含有一底部表面及至少一側壁；一絕緣層，位於所述底部表面及所述側壁上；一襯墊層，位於所述凹陷溝槽內，覆蓋所述底部表面及所述側壁的一下部，所述襯墊層具有一清潔表面，所述清潔表面會經過含氫氟酸或磷酸的溶液清洗；以及一鎢金屬層，選擇性的沉積在所述襯墊層的清潔表面。
文檔編號H01L21/768GK103137561SQ20121003006
公開日2013年6月5日 申請日期2012年2月10日 優先權日2011年12月1日
發明者黃琦雯, 蘇國輝 申請人:南亞科技股份有限公司