本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成方法。
背景技術(shù):
在目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,集成電路產(chǎn)品主要可分為三大類型:模擬電路、數(shù)字電路和數(shù)/?;旌想娐?,其中存儲(chǔ)器件是數(shù)字電路中的一個(gè)重要類型。近年來(lái),在存儲(chǔ)器件中,閃存(flash memory)的發(fā)展尤為迅速。閃存的主要特點(diǎn)是在不加電的情況下能長(zhǎng)期保持存儲(chǔ)的信息,因此被廣泛應(yīng)用于各種急需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因電源中斷而消失,有需要重復(fù)讀寫數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。而且,閃存具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重寫等優(yōu)點(diǎn),因而在微機(jī)電系統(tǒng)、自動(dòng)化控制等多項(xiàng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此,如何提升閃存的性能、并降低成本成為一個(gè)重要課題。
或非門(NOR)電擦除隧穿氧化層(ETOX,Erase Through Oxide)閃存存儲(chǔ)器是一種具有優(yōu)異性能的閃存存儲(chǔ)器,具體包括:位于襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、以及分別位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū);其中,所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于襯底表面的隧穿氧化層、位于隧穿氧化層表面的浮柵層、位于浮柵層表面的絕緣層、以及位于絕緣層表面的控制柵層。
隨著高密度閃存技術(shù)的發(fā)展,各類隨身電子設(shè)備的性能得到了提升,例如以閃存作為數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦或平板電腦等電子設(shè)備中的存儲(chǔ)器件。因此,降低閃存單元的尺寸,并以此降低閃存存儲(chǔ)器的成本是技術(shù)發(fā)展的方向之一。對(duì)于所述或非門電擦除隧穿氧化層閃存存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō),能夠采用自對(duì)準(zhǔn)電接觸(Self-Align Contact)工藝制作源區(qū)和漏區(qū)表面的導(dǎo)電結(jié)構(gòu),以此能夠滿足制作更小尺寸的閃存存儲(chǔ)器的需求。
然而,現(xiàn)有的形成閃存存儲(chǔ)器的工藝復(fù)雜,且所形成的閃存存儲(chǔ)器的形貌不佳,性能不良。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成方法,所形成的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)形貌良好、性能穩(wěn)定、可靠性提高。
為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成方法,包括:提供襯底,所述襯底包括器件區(qū)和外圍區(qū),所述器件區(qū)的襯底內(nèi)具有若干隔離結(jié)構(gòu),相鄰隔離結(jié)構(gòu)之間的襯底內(nèi)具有源區(qū);在所述襯底表面形成自器件區(qū)延伸至外圍區(qū)表面的若干柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)橫跨于若干有源區(qū)表面,所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)分別具有源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽,所述源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽底部暴露出器件區(qū)和外圍區(qū)的有源區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)表面,所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于襯底有源區(qū)表面的第一柵介質(zhì)層、位于第一柵介質(zhì)層表面的浮柵層、位于浮柵層和隔離結(jié)構(gòu)表面的第二柵介質(zhì)層、位于第二柵介質(zhì)層表面的控制柵層、以及位于控制柵層表面的第一阻擋層;在所述源區(qū)溝槽底部的有源區(qū)內(nèi)形成源區(qū),在所述漏區(qū)溝槽底部的有源區(qū)內(nèi)形成漏區(qū);在襯底和隔離結(jié)構(gòu)表面形成第一介質(zhì)層,所述第一介質(zhì)層的表面與柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面齊平;去除器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層;在去除器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層之后,在所述器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)形成源區(qū)互連線;在所述源區(qū)互連線、第一介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)表面形成第二介質(zhì)層;在所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干第一通孔,位于器件區(qū)的第一通孔暴露出漏區(qū)表面的第一介質(zhì)層,位于外圍區(qū)的第一通孔暴露出部分柵極結(jié)構(gòu)頂部;在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成第三阻擋層;去除外圍區(qū)的第一通孔底部的第一阻擋層,在第二介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)內(nèi)形成暴露出外圍區(qū)內(nèi)控制柵層的控制柵通孔;在形成第三阻擋層之后,去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層,在第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層內(nèi)形成暴露出器件區(qū)內(nèi)漏區(qū)的漏區(qū)通孔;在所述漏區(qū)通孔內(nèi)形成漏區(qū)插塞,在所述控制柵通孔內(nèi)形成控制柵插塞。
可選的,所述第三阻擋層的材料與第一介質(zhì)層的材料不同;所述第三阻擋層的材料為氮化硅。
可選的,所述第三阻擋層的形成步驟包括:在第二介質(zhì)層表面、以及第一通孔的側(cè)壁和底部表面形成第三阻擋膜;刻蝕去除第二介質(zhì)層表面和第一通孔底部表面的第三阻擋膜,形成第三阻擋層。
可選的,所述第一阻擋層的材料與第三阻擋層的材料相同;在刻蝕去除 第一通孔底部表面的第三阻擋膜的同時(shí),去除外圍區(qū)的第一通孔底部的第一阻擋層,形成暴露出外圍區(qū)內(nèi)控制柵層的控制柵通孔。
可選的,所述第一介質(zhì)層的材料為氧化硅;所述第一介質(zhì)層的形成工藝包括流體化學(xué)氣相沉積工藝或高深寬比化學(xué)氣相沉積工藝。
可選的,形成第一通孔的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。
可選的,去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層的工藝為濕法刻蝕工藝。
可選的,還包括:在去除器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層之前,去除器件區(qū)漏區(qū)溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)表面的第一介質(zhì)層、以及外圍區(qū)源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層;在去除器件區(qū)漏區(qū)溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)表面的第一介質(zhì)層、以及外圍區(qū)的源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層之后,在器件區(qū)漏區(qū)溝槽內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)表面、以及外圍區(qū)源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽內(nèi)形成第二阻擋層。
可選的,所述第二阻擋層的材料與第一介質(zhì)層的材料不同。
可選的,所述第二阻擋層的材料為氮化硅。
可選的,在去除器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層之前,在所述第一介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)表面形成第三介質(zhì)層;在形成源區(qū)互連線之后,去除所述第三介質(zhì)層。
可選的,所述第三介質(zhì)層的材料為氧化硅;所述第三介質(zhì)層的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。
可選的,所述源區(qū)互連線的形成步驟包括:在第一介質(zhì)層表面和器件區(qū)的源區(qū)溝槽內(nèi)形成填充滿所述源區(qū)溝槽的源區(qū)互連膜;平坦化所述源區(qū)互連膜直至暴露出第一介質(zhì)層表面為止,形成源區(qū)互連線。
可選的,所述第二介質(zhì)層包括:第一氧化硅層、位于第一氧化硅層表面的第一氮化硅層、位于第一氮化硅層表面的第二氧化硅層、位于第二氧化硅層表面的第二氮化硅層、以及位于第二氮化硅層表面的第三氧化硅層。
可選的,還包括:在形成第一通孔的同時(shí),在第二介質(zhì)層內(nèi)形成暴露出部分源區(qū)互連線的源區(qū)通孔;在形成漏區(qū)插塞和控制柵插塞的同時(shí),在所述 源區(qū)通孔內(nèi)形成源區(qū)插塞。
可選的,所述柵極結(jié)構(gòu)還包括:位于所述第一柵介質(zhì)層、浮柵層、第二柵介質(zhì)層、控制柵層和第一阻擋層側(cè)壁表面的第一側(cè)墻。
可選的,在形成第一側(cè)墻之前,在所述襯底的有源區(qū)內(nèi)形成輕摻雜區(qū)。
可選的,在形成第一側(cè)墻之后,在所述襯底的有源區(qū)內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。
可選的,還包括:在形成源區(qū)和漏區(qū)之后,在所述第一側(cè)墻表面形成第二側(cè)墻;所述第一側(cè)墻的材料為氮化硅;所述第二側(cè)墻的材料為氮化硅。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明的形成方法,在源區(qū)互連線、第一介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)表面形成第二介質(zhì)層之后,在所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干暴露出漏區(qū)表面的第一介質(zhì)層以及外圍區(qū)部分柵極結(jié)構(gòu)頂部的第一通孔,并且在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成第三阻擋層;之后去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層,以形成漏區(qū)通孔;并且去除外圍區(qū)第一通孔底部的第一阻擋層,以暴露出外圍區(qū)的控制柵層,以形成控制柵通孔;所述漏區(qū)通孔和控制柵通孔用于形成漏區(qū)插塞和控制柵插塞。由于在第二介質(zhì)層內(nèi)形成第一通孔之后,在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成了第三阻擋層,所述第三阻擋層能夠在后續(xù)刻蝕器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),用于保護(hù)第一通孔的側(cè)壁不會(huì)受到刻蝕工藝的損害,從而保證了在刻蝕第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的形貌不會(huì)發(fā)生變化,從而保證了所形成的漏區(qū)通孔的形貌良好。而且,相對(duì)于所述漏區(qū)通孔,刻蝕形成的第一通孔深度較小,因此刻蝕形成第一通孔的工藝難度較低,能夠保證所形成的第一通孔的形貌良好;而在后續(xù)刻蝕第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的側(cè)壁表面具有第三阻擋層保護(hù),則所形成的漏區(qū)通孔形貌良好;此外,所形成的控制柵通孔的形貌良好;從而能夠保證所形成的漏區(qū)插塞和控制柵插塞形貌良好,避免漏區(qū)插塞與源區(qū)互連線之間發(fā)生橋接。因此,所形成的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)形貌良好、性能穩(wěn)定、可靠性提高。
進(jìn)一步,形成第一通孔的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。由于所述第一通孔的深度較后續(xù)形成的漏區(qū)通孔的深度小,所述第一通孔的深寬比較低,因此使各向異性的干法刻蝕工藝的難度降低,且所形成的第一通孔的形貌良 好。當(dāng)在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成第三阻擋層之后,再對(duì)器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕,則在刻蝕第一介質(zhì)層時(shí),所述第一通孔的形貌不會(huì)發(fā)生變化,有利于保證形成于第一介質(zhì)層內(nèi)的部分漏區(qū)通孔形貌良好。
進(jìn)一步,去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層的工藝為濕法刻蝕工藝。由于通過(guò)刻蝕第一通孔底部的第一介質(zhì)層,暴露出器件區(qū)的漏區(qū)表面,而所述濕法刻蝕工藝對(duì)于第一介質(zhì)層和襯底有源區(qū)之間的刻蝕選擇比較高,因此在刻蝕第一介質(zhì)層之后,所暴露出的漏區(qū)表面受到的損傷較小,有利于使后續(xù)形成于漏區(qū)通孔內(nèi)的漏區(qū)插塞與漏區(qū)之間的電接觸質(zhì)量良好。
進(jìn)一步,所述第三阻擋層的形成步驟包括:在第二介質(zhì)層表面、以及第一通孔的側(cè)壁和底部表面形成第三阻擋膜;刻蝕去除第一通孔底部表面的第三阻擋膜,形成第三阻擋層。而且,所述第一阻擋層的材料與第三阻擋層的材料相同,則在刻蝕去除第一通孔底部表面的第三阻擋膜的同時(shí),還能夠去除外圍區(qū)的第一通孔底部的第一阻擋層,以暴露出外圍區(qū)的控制柵層。從而能夠簡(jiǎn)化工藝步驟。
進(jìn)一步,所述第二介質(zhì)層包括:第一氧化硅層、位于第一氧化硅層表面的第一氮化硅層、位于第一氮化硅層表面的第二氧化硅層、位于第二氧化硅層表面的第二氮化硅層、以及位于第二氮化硅層表面的第三氧化硅層。所述第三氧化硅層用于作為形成第三阻擋層時(shí)的刻蝕停止層;所述第二氮化硅層在后續(xù)刻蝕器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),用于保護(hù)第二氧化硅層免受損傷;所述第二氧化硅層作為層間介質(zhì)層;所述第一氮化硅層用于在第二介質(zhì)層內(nèi)形成外圍電路時(shí),作為刻蝕停止層;所述第一氧化硅層作為第二氮化硅層與第一介質(zhì)層、柵極結(jié)構(gòu)和源區(qū)互連線之間的粘附層。
附圖說(shuō)明
圖1至圖3是一實(shí)施例的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4至圖31是本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如背景技術(shù)所述,現(xiàn)有的形成閃存存儲(chǔ)器的工藝復(fù)雜,且所形成的閃存 存儲(chǔ)器的形貌不佳,性能不良。
隨著存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)尺寸縮小,導(dǎo)致存儲(chǔ)器的器件密度提高,而制造存儲(chǔ)器的工藝難度增大,且容易所形成的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形貌及性能不良。圖1至圖3是一實(shí)施例的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參考圖1和圖2,圖2是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖,供襯底100,所述襯底100內(nèi)具有若干有源區(qū),相鄰有源區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)101,所述襯底100表面具有若干柵極結(jié)構(gòu)102,所述柵極結(jié)構(gòu)102橫跨于若干有源區(qū)表面,所述柵極結(jié)構(gòu)102兩側(cè)分別具有暴露出的有源區(qū)襯底100表面和隔離結(jié)構(gòu)101表面的源區(qū)溝槽和漏區(qū)溝槽,所述漏區(qū)溝槽底部的襯底100內(nèi)具有若干漏區(qū)103,所述源區(qū)溝槽底部的襯底100內(nèi)具有若干源區(qū)104,所述源區(qū)溝槽內(nèi)具有源線107,所述源線107表面、柵極結(jié)構(gòu)102表面以及漏區(qū)溝槽內(nèi)具有介質(zhì)層105。
需要說(shuō)明的是,圖2中忽略所述第一介質(zhì)層105。
所述柵極結(jié)構(gòu)102包括:位于襯底100有源區(qū)部分表面的第一柵介質(zhì)層120、位于第一柵介質(zhì)層120表面的浮柵層121、位于浮柵層121表面的第二柵介質(zhì)層122、位于第二柵介質(zhì)層122表面的控制柵層123、以及位于控制柵層123表面的掩膜層124。
請(qǐng)參考圖3,圖3基于圖1沿割線FF’的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,在所述介質(zhì)層105內(nèi)形成若干漏極插塞106,所述漏極插塞106分別位于若干漏區(qū)103表面。
其中,由于所述漏極插塞106采用自對(duì)準(zhǔn)硅化工藝形成。所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)106的形成步驟包括:在所述介質(zhì)層105表面形成圖形化的光刻膠層,所述圖形化層的光刻膠層至少暴露出與漏區(qū)103對(duì)應(yīng)的介質(zhì)層105表面;以所述圖形化層光刻膠層為掩膜,刻蝕所述介質(zhì)層105,直至暴露出漏區(qū)103表面為止,形成通孔;在所述通孔內(nèi)形成填充滿所述通孔的導(dǎo)電材料,形成漏極插塞106。
為了降低對(duì)光刻精度的要求,所述圖形化層的光刻膠層暴露出的區(qū)域面積能夠大于所述漏區(qū)103的面積。而所述柵極結(jié)構(gòu)102還包括位于控制柵層123表面的掩膜層124,因此,即使所述圖形化的光刻膠層暴露出的區(qū)域尺寸大于所述漏區(qū)103的面積,所述掩膜層124也能夠在刻蝕第一介質(zhì)層的過(guò)程中,用于保護(hù)控制柵層123表面,避免所述控制柵層123受到刻蝕。
因此,所述柵極結(jié)構(gòu)102的高度較高,而所述介質(zhì)層105位于所述柵極結(jié)構(gòu)102頂部表面,因此,所述介質(zhì)層105的表面到襯底100有源區(qū)表面的距離大于所述柵極結(jié)構(gòu)102的高度;同時(shí),隨著半導(dǎo)體器件的密度提高,柵極結(jié)構(gòu)102之間的距離縮小,例如小于50納米;因此,形成于所述介質(zhì)層105內(nèi)的通孔深寬比較大,例如大于6:1。
由于所述通孔的深寬比較大,因此對(duì)刻蝕介質(zhì)層105的工藝提出了更到要求,需要使所形成的通孔的側(cè)壁形貌良好,而且需要避免刻蝕工藝對(duì)襯底100的有源區(qū)表面造成過(guò)度損傷。然而,經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的干法刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝難以滿足上述要求。
為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成方法。其中,在源區(qū)互連線、第一介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)表面形成第二介質(zhì)層之后,在所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干暴露出漏區(qū)表面的第一介質(zhì)層以及外圍區(qū)部分柵極結(jié)構(gòu)頂部的第一通孔,并且在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成第三阻擋層;之后去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層,以形成漏區(qū)通孔;并且去除外圍區(qū)第一通孔底部的第一阻擋層,以暴露出外圍區(qū)的控制柵層,以形成控制柵通孔;所述漏區(qū)通孔和控制柵通孔用于形成漏區(qū)插塞和控制柵插塞。由于在第二介質(zhì)層內(nèi)形成第一通孔之后,在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成了第三阻擋層,所述第三阻擋層能夠在后續(xù)刻蝕器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),用于保護(hù)第一通孔的側(cè)壁不會(huì)受到刻蝕工藝的損害,從而保證了在刻蝕第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的形貌不會(huì)發(fā)生變化,從而保證了所形成的漏區(qū)通孔的形貌良好。而且,相對(duì)于所述漏區(qū)通孔,刻蝕形成的第一通孔深度較小,因此刻蝕形成第一通孔的工藝難度較低,能夠保證所形成的第一通孔的形貌良好;而在后續(xù)刻蝕第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的側(cè)壁表面具有第三阻擋層保護(hù),則所形成的漏區(qū)通孔形貌良好;此外,所形成的控制柵通孔的形貌良好;從而能夠保證所形成的漏區(qū)插塞和控制柵插塞形貌良好,避免漏區(qū)插塞與源區(qū)互連線之間發(fā)生橋接。因此,所形成的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)形貌良好、性能穩(wěn)定、可靠性提高。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
圖4至圖31是本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參考圖4,提供襯底200,所述襯底200包括器件區(qū)201和外圍區(qū)202,所述器件區(qū)201的襯底200內(nèi)具有若干隔離結(jié)構(gòu)203,相鄰隔離結(jié)構(gòu)203之間的襯底200內(nèi)具有源區(qū)。
所述襯底200為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底、絕緣體上鍺(GOI)襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底,例如氮化鎵或砷化鎵等。本實(shí)施例中,所述襯底200為硅襯底。
所述器件區(qū)201用于形成存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元;在本實(shí)施例中,所述器件區(qū)201用于形成存儲(chǔ)器的柵極結(jié)構(gòu)。所述外圍區(qū)202用于形成存儲(chǔ)器的外圍布線;在本實(shí)施例中,所述外圍區(qū)202作為字線(word line)的電連接區(qū)域。
所述隔離結(jié)構(gòu)203用于隔離相鄰的有源區(qū),在所述襯底200的有源區(qū)內(nèi)能夠進(jìn)行離子摻雜以形成阱區(qū),所述阱區(qū)內(nèi)的摻雜離子與后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子的導(dǎo)電類型相反。
本實(shí)施例中,所述隔離結(jié)構(gòu)203為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(Shallow Trench Isolation,簡(jiǎn)稱STI);所述隔離結(jié)構(gòu)203的材料為絕緣材料,所述絕緣材料包括氧化硅、氮氧化硅、氮氧化硅中的一種或多種組合;所述隔離結(jié)構(gòu)203的表面高于或齊平與所述襯底200表面。
在本實(shí)施例中,所述外圍區(qū)202的襯底200內(nèi)也具有若干隔離結(jié)構(gòu)203。而且,所述隔離結(jié)構(gòu)203頂部的形狀為條形,所述隔離結(jié)構(gòu)203平行排列。
請(qǐng)參考圖5至圖9,圖5是圖6至圖9的俯視結(jié)構(gòu)示意圖,圖6是圖5沿AA’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,圖7是圖5沿BB’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,圖8是圖5沿CC’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,圖9是圖5沿DD’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,在所述襯底200表面形成自器件區(qū)201延伸至外圍區(qū)202表面的若干柵極結(jié)構(gòu)204,所述柵極結(jié)構(gòu)204橫跨于若干有源區(qū)表面,所述柵極結(jié)構(gòu)204兩側(cè)分別具有源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206,所述源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206底部暴露出器件區(qū)201和外圍區(qū)202的有源區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)203表面,所述柵極結(jié)構(gòu)204包括:位于襯底有源區(qū)表面的第一柵介質(zhì)層240、位于第一柵介 質(zhì)層240表面的浮柵層241、位于浮柵層241和隔離結(jié)構(gòu)203表面的第二柵介質(zhì)層242、位于第二柵介質(zhì)層242表面的控制柵層243、以及位于控制柵層243表面的第一阻擋層244;在所述源區(qū)溝槽205底部的有源區(qū)內(nèi)形成源區(qū)250,在所述漏區(qū)溝槽206底部的有源區(qū)內(nèi)形成漏區(qū)260。
本實(shí)施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)204用于構(gòu)成或非門(NOR)電擦除隧穿氧化層(ETOX,Erase Through Oxide)閃存存儲(chǔ)器。所述柵極結(jié)構(gòu)204還包括:位于所述第一柵介質(zhì)層240、浮柵層241、第二柵介質(zhì)層242、控制柵層243和第一阻擋層244側(cè)壁表面的第一側(cè)墻245。
所述柵極結(jié)構(gòu)204橫跨于所述隔離結(jié)構(gòu)203表面,即所述柵極結(jié)構(gòu)204位于至少兩個(gè)相鄰的襯底200有源區(qū)表面,且所述柵極結(jié)構(gòu)204覆蓋相鄰有源區(qū)之間的隔離結(jié)構(gòu)203表面。在本實(shí)施例中,所述柵極結(jié)構(gòu)204投影于襯底200表面的圖形為條形,且所述柵極結(jié)構(gòu)204投影于襯底200表面的圖形垂直于所述隔離結(jié)構(gòu)203頂部的圖形。
而且,所述柵極結(jié)構(gòu)204的數(shù)量至少為1個(gè)。當(dāng)所述柵極結(jié)構(gòu)204的數(shù)量大于1時(shí),所述柵極結(jié)構(gòu)204平行排列,相鄰柵極結(jié)構(gòu)204之間形成源區(qū)溝槽205或漏區(qū)溝槽206,且所述源區(qū)溝槽205與漏區(qū)溝槽206也平行且交替排列,使得柵極結(jié)構(gòu)204兩側(cè)分別形成源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206。
所述浮柵層241和控制柵層243的材料為多晶硅;而且,所述控制柵層243的表面或內(nèi)部還能夠具有金屬硅化物材料,用于減小控制柵層243的電阻,所述金屬硅化物材料能夠采用自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化工藝形成。所述第一柵介質(zhì)層240或第二柵介質(zhì)層242的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或多種組合。所述第一阻擋層244的材料與控制柵層243的材料、后續(xù)形成的第一介質(zhì)層的材料、第三介質(zhì)層的材料或第二介質(zhì)層與第一阻擋層244接觸表面的材料不同;所述第一阻擋層244的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、無(wú)定形碳、金屬或金屬化合物;在本實(shí)施例中,所述第一阻擋層244的材料為氮化硅。
在本實(shí)施例中,所述第一柵介質(zhì)層240的材料為氧化硅,所述第一柵介質(zhì)層240為隧穿氧化層,電子通過(guò)所述第一柵介質(zhì)層240在襯底200內(nèi)的溝 道區(qū)和浮柵層241之間遷移,以實(shí)現(xiàn)寫入、擦除或編程等操作。
所述浮柵層241內(nèi)能夠存儲(chǔ)電子,以實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的斷電存儲(chǔ)。所述控制柵層243用于對(duì)浮柵層241施加偏壓,通過(guò)不同的偏壓以控制浮柵層241執(zhí)行寫入、擦除或編程等操作。所述浮柵層241或控制柵層243的多晶硅材料內(nèi)還能夠摻雜離子,用于調(diào)節(jié)所述浮柵層241或控制柵層243的電阻。
所述第二柵介質(zhì)層242用于隔離所述浮柵層241和控制柵層243;在本實(shí)施例中,所述第二柵介質(zhì)層242由氧化硅層、位于氧化硅層表面的氮化硅層、以及位于氮化硅層表面的氧化硅層構(gòu)成,即所述第二柵介質(zhì)層222為氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)結(jié)構(gòu),所述氧化硅-氮化硅-氧化硅結(jié)構(gòu)的隔離能力強(qiáng),而且與多晶硅材料的結(jié)合能力好。
所述柵極結(jié)構(gòu)204的形成步驟包括:在襯底200表面形成第一柵介質(zhì)膜;在第一柵介質(zhì)膜表面形成第一多晶硅膜;采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕部分第一多晶硅膜和第一柵介質(zhì)膜,直至暴露出隔離結(jié)構(gòu)203和部分有源區(qū)表面,形成第一柵介質(zhì)層240和浮柵層241;在所述第一柵介質(zhì)層240和浮柵層241表面形成第二柵介質(zhì)膜;在第二柵介質(zhì)膜表面形成第二多晶硅膜;對(duì)所述第二多晶硅膜進(jìn)行平坦化,使所述第二多晶硅膜的表面平坦;在對(duì)所述第二多晶硅膜進(jìn)行平坦化之后,在所述第二多晶硅膜表面形成第一阻擋層244,所述第一阻擋層244定義了所需要所形成的柵極結(jié)構(gòu)204的形狀和位置;以所述第一阻擋層244為掩膜,采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕所述第二多晶硅膜和第二柵介質(zhì)膜直至暴露出部分隔離結(jié)構(gòu)203和有源區(qū)表面為止,形成第二柵介質(zhì)層242和控制柵層243。
其中,所述第一阻擋層244還能夠在后續(xù)工藝中用于保護(hù)控制柵層223的頂部表面,以便后續(xù)形成源區(qū)互連線251和漏區(qū)插塞262時(shí),能夠采用自對(duì)準(zhǔn)(self-aligned)電互連工藝。
在形成第二柵介質(zhì)層242和控制柵層243之后,在形成第一側(cè)墻245之前,還能夠采用離子注入工藝在所述襯底200的有源區(qū)內(nèi)形成輕摻雜區(qū);所述輕摻雜區(qū)內(nèi)的摻雜離子類型與后續(xù)形成的源區(qū)250和漏區(qū)260內(nèi)的摻雜離 子類型相同;所述輕摻雜區(qū)用于抑制源區(qū)250和漏區(qū)260內(nèi)的摻雜離子發(fā)生擴(kuò)散,用于抑制漏電流。
所述第一側(cè)墻245的材料與后續(xù)形成的第一介質(zhì)層的材料不同,以便后續(xù)在去除第一介質(zhì)層時(shí),所述第一側(cè)墻245能夠保護(hù)浮柵層241和控制柵層243。在本實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻245的材料為氮化硅。所述第一側(cè)墻245的形成步驟包括:在所述襯底200、隔離結(jié)構(gòu)203、第一柵介質(zhì)層240、浮柵層241、第二柵介質(zhì)層242、控制柵層243和第一阻擋層244表面形成第一側(cè)墻膜;回刻蝕所述第一側(cè)墻膜直至暴露出第一阻擋層244、襯底200和隔離結(jié)構(gòu)203表面,形成第一側(cè)墻245。
在形成第一側(cè)墻245之后,還包括采用離子注入工藝在所述襯底200的有源區(qū)內(nèi)形成源區(qū)250和漏區(qū)260;其中,所述源區(qū)250形成于源區(qū)溝槽205底部;所述漏區(qū)260形成于漏區(qū)溝槽206底部。
在一實(shí)施例中,在形成源區(qū)250和漏區(qū)260之后,還在所述第一側(cè)墻245表面形成第二側(cè)墻;所述第二側(cè)墻能夠在后續(xù)工藝中對(duì)第一側(cè)墻245進(jìn)行保護(hù);所述第二側(cè)墻的材料為氮化硅;所述第二側(cè)墻的形成步驟與形成第一側(cè)墻的步驟相同,在此不做贅述。
請(qǐng)參考圖10至圖12,圖10與圖6的剖面方向一致,圖11與圖7的剖面方向一致,圖12與圖8的剖面方向一致,在襯底200和隔離結(jié)構(gòu)203表面形成第一介質(zhì)層207,所述第一介質(zhì)層207的表面與柵極結(jié)構(gòu)204的頂部表面齊平。
所述第一介質(zhì)層207的形成步驟包括:在所述襯底200、隔離結(jié)構(gòu)203和柵極結(jié)構(gòu)204表面形成第一介質(zhì)膜;對(duì)所述第一介質(zhì)膜表面進(jìn)行平坦化,直至暴露出所述第一阻擋層244表面,形成所述第一介質(zhì)層207。
所述第一介質(zhì)層207的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、低K介質(zhì)材料或超低K介質(zhì)材料中的一種或多種;在本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)層207的材料為氧化硅。
所述第一介質(zhì)膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝;在本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)膜的形成工藝為流體化學(xué)氣 相沉積(FCVD)工藝或高深寬比(HARP)化學(xué)氣相沉積工藝。所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
在本實(shí)施例中,由于后續(xù)采用濕法刻蝕工藝去除漏區(qū)260表面第一介質(zhì)層207,以形成漏區(qū)通孔,而所述濕法刻蝕工藝對(duì)襯底200與第一介質(zhì)層207之間的刻蝕選擇性較高,對(duì)襯底200表面的損傷較小,因此無(wú)需在形成第一介質(zhì)膜之前在所述襯底200、隔離結(jié)構(gòu)203和柵極結(jié)構(gòu)204表面形成停止層。
請(qǐng)參考圖13至圖14,圖13與圖11的剖面方向一致,圖14與圖12的剖面方向一致,去除器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)203表面的第一介質(zhì)層207、以及外圍區(qū)202源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)的第一介質(zhì)層207。
去除所述第一介質(zhì)層207的步驟包括:在所述第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204表面形成第一光刻膠層,所述第一光刻膠層暴露出部分第一介質(zhì)層207表面,且所述第一光刻膠層暴露出的區(qū)域與器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)203、以及外圍區(qū)202源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206相對(duì)應(yīng);以所述第一光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第一介質(zhì)層207,直至暴露出襯底200表面為止。
所述第一光刻膠層的形成步驟包括:在第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204的頂部表面形成第一光刻膠膜;對(duì)所述第一光刻膠膜進(jìn)行曝光顯影工藝,去除部分第一光刻膠膜,形成第一光刻膠層。
刻蝕所述第一介質(zhì)層207的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝,所述各向異性的干法刻蝕工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體包括主刻蝕氣體和輔助刻蝕氣體,主刻蝕氣體包括碳氟氣體,輔助刻蝕氣體包括O2、H2、Ar、N2中的一種或多種,刻蝕氣體總流量為10sccm至10000sccm,源功率為100瓦至5000瓦,偏置功率為0瓦至500瓦;所述碳氟氣體包括CF4、C3F8、C4F8、CHF3中的一種或多種。
去除器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)203表面的第一介質(zhì)層207之后,能夠暴露出漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)203表面,后續(xù)形成的第二阻擋層能夠位于漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)203表面;在后續(xù)形成漏區(qū)通孔的過(guò)程中,所述第二阻擋層能夠用于隔離漏區(qū)溝槽206內(nèi)的相鄰有源區(qū);在后 續(xù)形成漏區(qū)插塞的過(guò)程中,所述第二阻擋層能夠用于隔離漏區(qū)溝槽206內(nèi)相鄰的漏區(qū)插塞。
去除外圍區(qū)202源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)的第一介質(zhì)層207,則后續(xù)形成的第二阻擋層能夠位于外圍區(qū)202的源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi);當(dāng)后續(xù)在器件區(qū)201的漏區(qū)溝槽206內(nèi)形成漏區(qū)插塞、或者在器件區(qū)201源區(qū)溝槽205內(nèi)形成源區(qū)互連線時(shí),不會(huì)在外圍區(qū)202的源區(qū)溝槽205或漏區(qū)溝槽206內(nèi)形成電互連結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中,在去除第一介質(zhì)層207之前,還包括在所述第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204表面形成第三介質(zhì)層208,在所述第三介質(zhì)層208表面形成第一光刻膠層;所述第三介質(zhì)層208的材料為氧化硅;所述第三介質(zhì)層208的形成工藝為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝;所述第三介質(zhì)層208的密度高于第一介質(zhì)層207的密度,有利于對(duì)柵極結(jié)構(gòu)204的頂部表面進(jìn)行保護(hù)。
請(qǐng)參考圖15至圖16,圖15與圖13的剖面方向一致,圖16與圖14的剖面方向一致,在去除器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)201表面的第一介質(zhì)層207、以及外圍區(qū)202的源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)的第一介質(zhì)層207之后,在器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)201表面、以及外圍區(qū)202源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)形成第二阻擋層209。
所述第二阻擋層209的材料與第一介質(zhì)層207的材料不同;在本實(shí)施例中,所述第二阻擋層209的材料為氮化硅。所述第二阻擋層209的形成步驟包括:在所述第三介質(zhì)層208表面、器件區(qū)201的漏區(qū)溝槽206內(nèi)、以及器件區(qū)201和外圍區(qū)202的源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)形成第二阻擋膜;平坦化所述第二阻擋膜直至暴露出所述第三介質(zhì)層208表面為止。
其中,所述平坦化工藝能夠?yàn)榛瘜W(xué)機(jī)械拋光工藝,或者為無(wú)掩膜刻蝕工藝,所述無(wú)掩膜刻蝕工藝能夠?yàn)楦煞涛g工藝或濕法刻蝕工藝。所述第二阻擋膜的形成工藝化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。
在器件區(qū)201的漏區(qū)溝槽206內(nèi),所述第二阻擋層209形成于隔離結(jié)構(gòu)表面,當(dāng)后續(xù)器件區(qū)201漏區(qū)溝槽206內(nèi)剩余的第一介質(zhì)層207之后,能夠 暴露出器件區(qū)漏區(qū)溝槽206內(nèi)的漏區(qū)260表面,從而能夠在漏區(qū)260表面形成漏區(qū)插塞,所述器件區(qū)201內(nèi)的第二阻擋層209作為后續(xù)刻蝕漏區(qū)溝槽206內(nèi)的第一介質(zhì)層207時(shí)的掩膜。
所述第二阻擋層209還用于在外圍區(qū)202填充源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206,則后續(xù)在器件區(qū)201形成源區(qū)互連線和漏區(qū)插塞時(shí),不會(huì)在外圍區(qū)202的源區(qū)溝槽205和漏區(qū)溝槽206內(nèi)形成電互連結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參考圖17和圖18,圖17與圖6的剖面方向一致,圖18基于圖5中沿EE’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,在形成第二阻擋層209之后,去除器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)的第一介質(zhì)層207。
在去除器件區(qū)201源區(qū)溝槽205內(nèi)的第一介質(zhì)層207之后,能夠暴露出器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205底部的有源區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)203表面,如圖28所示,從而后續(xù)能夠在器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)填充導(dǎo)電材料,以形成源區(qū)互連線。
去除所述器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)的第一介質(zhì)層207的步驟包括:在第三介質(zhì)層208和第二阻擋層209表面形成第二光刻膠層,所述第二光刻膠層暴露出與器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205對(duì)應(yīng)的區(qū)域;以所述第二光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第一介質(zhì)層207,直至暴露出器件區(qū)201源區(qū)溝槽205底部的襯底200。
所述刻蝕第一介質(zhì)層207的工藝能夠?yàn)楦煞涛g工藝或濕法刻蝕工藝,所述干法刻蝕工藝能夠?yàn)楦飨虍愋缘目涛g工藝或各向同性的刻蝕工藝。在本實(shí)施例中,刻蝕器件區(qū)201源區(qū)溝槽205內(nèi)的第一介質(zhì)層207的工藝為濕法刻蝕工藝,由于所述濕法刻蝕工藝對(duì)第一介質(zhì)層207與襯底200之間的刻蝕選擇比較大,對(duì)襯底200表面的所述較小,有利于后續(xù)在器件區(qū)201源區(qū)溝槽205內(nèi)形成電性能穩(wěn)定的源區(qū)互連線。在本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)層207的材料為氧化硅,所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸溶液。
所述第二光刻膠層的形成步驟包括:在所述第三介質(zhì)層208和第二阻擋層表面形成第二光刻膠膜;對(duì)所述第二光刻膠膜進(jìn)行曝光顯影工藝,去除與源區(qū)溝槽205為止對(duì)應(yīng)的部分第二光刻膠膜,形成第二光刻膠層。
其中,形成所述第二光刻膠層時(shí)所采用的光刻掩膜能夠與形成第一光刻膠層時(shí)的光刻掩膜版相同,而所述第二光刻膠層相對(duì)于所述第一光刻膠層為反型膠;即當(dāng)所述第一光刻膠層為正膠時(shí),所述第二光刻膠層為負(fù)膠;當(dāng)所述第一光刻膠層為負(fù)膠時(shí),所述第二光刻膠層為正膠;由于所述第一光刻膠層覆蓋所述源區(qū)溝槽205對(duì)應(yīng)的區(qū)域,當(dāng)所述第二光刻膠層為所述第一光刻膠層的反型膠時(shí),則所述第二光刻膠層能夠暴露出所述源區(qū)溝槽205對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
請(qǐng)參考圖19和圖20,圖19與圖17的剖面方向一致,圖20與圖18的剖面方向一致,在去除器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)的第一介質(zhì)層207之后,在所述器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)形成源區(qū)互連線251。
所述源區(qū)互連線251用于使相鄰有源區(qū)內(nèi)的源區(qū)250相互電連接,以便對(duì)若干源區(qū)250施加偏壓。所述源區(qū)互連線251的材料為導(dǎo)電材料,所述導(dǎo)電材料包括銅、鎢、鋁或銀,所述導(dǎo)電材料還能夠包括鈦、鉭、氮化鈦和氮化鉭中的一種或多種組合。
所述源區(qū)互連線251的形成步驟包括:在第一介質(zhì)層207表面和器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)形成填充滿所述源區(qū)溝槽205的源區(qū)互連膜;平坦化所述源區(qū)互連膜直至暴露出第一介質(zhì)層207表面為止,形成源區(qū)互連線251。
在本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204表面還具有第三介質(zhì)層205,則所述源區(qū)互連膜形成于第三介質(zhì)層208(如圖17和18所示)和第二阻擋層209表面、以及器件區(qū)201的源區(qū)溝槽205內(nèi)。
所述源區(qū)互連膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。平坦化所述源區(qū)互連膜的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝或回刻蝕工藝,所述回刻蝕工藝能夠?yàn)楦煞涛g工藝或濕法刻蝕工藝。
在本實(shí)施例中,在所述平坦化工藝暴露出第三介質(zhì)層208開之后,繼續(xù)對(duì)所述第三介質(zhì)層208、第二阻擋層209和所述源區(qū)互連膜進(jìn)行平坦化,直至暴露出第一介質(zhì)層207表面為止,以去除所述第三介質(zhì)層208。
請(qǐng)參考圖21,圖21與圖19的剖面方向一致,在所述源區(qū)互連線251、第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204表面形成第二介質(zhì)層210。
在本實(shí)施例中,所述第二介質(zhì)層210包括:第一氧化硅層210a、位于第一氧化硅層210a表面的第一氮化硅層210b、位于第一氮化硅層210b表面的第二氧化硅層210c、位于第二氧化硅層210c表面的第二氮化硅層210d、以及位于第二氮化硅層210d表面的第三氧化硅層210e。
所述第一氧化硅層210a、第一氮化硅層210b、第二氧化硅層210c、第二氮化硅層210d和第三氧化硅層210e的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。在形成所述第三氧化硅層210e之后,還能夠?qū)λ龅诙橘|(zhì)層210進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光,使所述第二介質(zhì)層210的表面平坦。
其中,所述第三氧化硅層210e用于作為后續(xù)形成第三阻擋層時(shí)的刻蝕停止層,而所述第三阻擋層用于保護(hù)后續(xù)形成于第二介質(zhì)層210內(nèi)的第一通孔側(cè)壁,防止后續(xù)在刻蝕器件區(qū)201第一通孔底部的第一介質(zhì)層207時(shí),所述第一通孔的尺寸被擴(kuò)大。
所述第二氮化硅層210d在后續(xù)刻蝕器件區(qū)201第一通孔底部的第一介質(zhì)層207時(shí),用于保護(hù)第二氧化硅層210c免受損傷。所述第二氧化硅層210c作為層間介質(zhì)層。所述第一氮化硅層210b用于作為刻蝕停止層,當(dāng)后續(xù)在所述第二介質(zhì)層210內(nèi)形成外圍電路時(shí),刻蝕工藝停止于所述第一氮化層210b。所述第一氧化硅層210a作為第二氮化硅層21b與第一介質(zhì)層207、柵極結(jié)構(gòu)204和源區(qū)互連線251之間的粘附層。
請(qǐng)參考圖22至圖24,圖22與圖21的剖面方向一致,圖23與圖15的剖面方向一致,圖24與圖9的剖面方向一致,在所述第二介質(zhì)層210內(nèi)形成若干第一通孔211,位于器件區(qū)201的第一通孔211暴露出漏區(qū)260表面的第一介質(zhì)層207,位于外圍區(qū)202的第一通孔211暴露出部分柵極結(jié)構(gòu)204頂部。
在器件區(qū)201內(nèi),所述第一通孔211暴露出位于漏區(qū)260表面的第一介質(zhì)層207,因此,器件區(qū)201形成的第一通孔211為后續(xù)形成的漏區(qū)通孔的一份。在外圍區(qū)202內(nèi),所述第一通孔211暴露出柵極結(jié)構(gòu)204頂部的第一阻擋層244,因此,外圍區(qū)202的第一通孔211為后續(xù)形成的控制柵通孔的一部分。
所述第一通孔211的形成步驟包括:在第二介質(zhì)層210表面形成第三光刻膠層,所述第三光刻膠層暴露出與器件區(qū)201內(nèi)漏區(qū)260對(duì)應(yīng)的第二介質(zhì)層210、以及與外圍區(qū)202內(nèi)柵極結(jié)構(gòu)204對(duì)應(yīng)的第二介質(zhì)層210;以所述第三光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第二介質(zhì)層210,直至暴露出第一介質(zhì)層207和柵極結(jié)構(gòu)204表面,形成第一通孔211。
所述第三光刻膠層的形成步驟包括:涂布第三光刻膠膜、以及對(duì)第三光刻膠膜進(jìn)行曝光顯影工藝。形成第一通孔211的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝;所形成的第一通孔211的側(cè)壁垂直于襯底200表面。
在刻蝕形成第一通孔211的過(guò)程中,所述第二介質(zhì)層210內(nèi)的第一氮化硅層210b能夠作為刻蝕停止層。在一實(shí)施例中,在刻蝕至暴露出所述第一氮化硅層210b之后,能夠去除第一通孔211底部的第一氮化硅層210b,而第一通孔211底部的第一氧化硅層210a能夠在后續(xù)與第一介質(zhì)層207一起被去除。在另一實(shí)施例中,還能夠不去除所述第一氮化硅層210b,第一通孔211底部的第一氮化硅層210b在后續(xù)形成第三阻擋層的過(guò)程中被去除。
在外圍區(qū)202內(nèi),所述刻蝕第二介質(zhì)層210的工藝停止于柵極結(jié)構(gòu)204的頂部表面。在本實(shí)施例中,由于所述柵極結(jié)構(gòu)204的頂部為第一阻擋層244,且所述第一阻擋層244的材料為氮化硅,而所述第二介質(zhì)層210中,第一氧化硅層210a與所述第一阻擋層244相接觸,因此,能夠通過(guò)選用具有高選擇比的刻蝕工藝刻蝕第二介質(zhì)層210,使所述刻蝕工藝停止于所述第一阻擋層244表面。
刻蝕形成第一通孔211的各向異性的干法刻蝕工藝包括:刻蝕氣體包括碳氟氣體和氧氣,所述碳氟氣體包括CF4、C3F8、C4F8、CHF3中的一種或多種,刻蝕工藝的偏置電壓大于10伏,偏置功率大于100瓦。
在本實(shí)施例中,所述第三光刻膠層還包括與器件區(qū)201的部分源區(qū)互連線250對(duì)應(yīng)的第二介質(zhì)層210表面,從而在以第三光刻膠層為掩膜,刻蝕所述第二介質(zhì)層時(shí),能夠在形成第一通孔211的同時(shí),第二介質(zhì)層210內(nèi)形成暴露出部分源區(qū)互連線250的源區(qū)通孔,所述源區(qū)通孔用于形成源區(qū)插塞,所述源區(qū)插塞通過(guò)源區(qū)互連線250對(duì)器件區(qū)201的若干源區(qū)250施加偏壓。
請(qǐng)參考圖25至圖27,圖25與圖22的剖面方向一致,圖26與圖23的剖面方向一致,圖27與圖24的剖面方向一致,在所述第一通孔211的側(cè)壁表面形成第三阻擋層212;去除外圍區(qū)的第一通孔211底部的第一阻擋層244,在第二介質(zhì)層210和柵極結(jié)構(gòu)204內(nèi)形成暴露出外圍區(qū)202內(nèi)控制柵層243的控制柵通孔213。
所述第三阻擋層212的材料與第一介質(zhì)層207的材料不同,所述第三阻擋層212與所述第一介質(zhì)層207之間具有較高的刻蝕選擇性,在后續(xù)刻蝕第一通孔211底部的第一介質(zhì)層207時(shí),所述電阻擋層212能夠?qū)Φ谝煌?11的側(cè)壁進(jìn)行保護(hù),避免在刻蝕第一介質(zhì)層207的過(guò)程中,所述第一通孔211的尺寸被擴(kuò)大,或者所述第一通孔211的側(cè)壁表面受到損傷,從而保證了后續(xù)形成的漏區(qū)通孔的形貌良好,則形成于漏區(qū)通孔內(nèi)的漏區(qū)插塞的電性能穩(wěn)定。在本實(shí)施例中,所述第三阻擋層212的材料為氮化硅。
所述第三阻擋層212的形成步驟包括:在第二介質(zhì)層210表面、以及第一通孔211的側(cè)壁和底部表面形成第三阻擋膜;刻蝕去除第二介質(zhì)層210表面和第一通孔211底部表面的第三阻擋膜,形成第三阻擋層212。
所述第三阻擋膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。所述第三阻擋膜的厚度即所形成的第三阻擋層212的厚度;所述第三阻擋膜的厚度為3納米~20納米。
刻蝕所述第三阻擋膜的工藝為回刻蝕工藝,所述回刻蝕工藝為無(wú)掩膜的各向異性干法刻蝕工藝;所述回刻蝕工藝能夠在去除第二介質(zhì)層210表面以及第一通孔211底部表面的第三阻擋膜的同時(shí),保留位于第一通孔211側(cè)壁表面的第三阻擋膜,以形成第三阻擋層212。
在所述回刻蝕形成第三阻擋層212的過(guò)程中,所述第三氧化硅層210e用于保護(hù)所述第二氮化硅層210d,而所述第二氮化硅層210d用于在后續(xù)刻蝕第一通孔211底部的第一介質(zhì)層207的過(guò)程中,保護(hù)第二氧化硅層210c。在本實(shí)施例中,在所述回刻蝕工藝中,所述第三氧化硅層210e被完全消耗去除。
在本實(shí)施例中,由于所述第一阻擋層244的材料與第三阻擋層212的材料相同;因此,能夠在刻蝕去除第一通孔211底部表面的第三阻擋膜之后, 繼續(xù)對(duì)外圍區(qū)202第一通孔211底部暴露出的第一阻擋層244進(jìn)行刻蝕,直至形成暴露出外圍區(qū)202內(nèi)控制柵層243的控制柵通孔213;所述控制柵通孔213用于形成控制柵插塞,所述控制柵插塞能夠?qū)ζ骷^(qū)201柵極結(jié)構(gòu)204內(nèi)的控制柵層243施加偏壓。
請(qǐng)參考圖28,圖28與圖25的剖面方向一致,在形成第三阻擋層212之后,去除器件區(qū)201第一通孔211底部的第一介質(zhì)層207,在第一介質(zhì)層207和第二介質(zhì)層210內(nèi)形成暴露出器件區(qū)201內(nèi)漏區(qū)260的漏區(qū)通孔261。
去除器件區(qū)201第一通孔211底部的第一介質(zhì)層207的工藝為濕法刻蝕工藝;在本實(shí)施例中,所述第一介質(zhì)層207的材料為氧化硅,所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為氫氟酸溶液。
在器件區(qū)201內(nèi),所述第一通孔211暴露出漏區(qū)260表面的第一介質(zhì)層207;而在漏區(qū)溝槽206內(nèi),相鄰漏區(qū)260之間具有第二阻擋層209相互隔離,因此,采用濕法刻蝕工藝去除第一通孔211底部的第一介質(zhì)層207時(shí),不會(huì)對(duì)漏區(qū)溝槽206底部隔離結(jié)構(gòu)203表面造成損傷,使得所形成的漏區(qū)通孔261之間具有第二阻擋層209相互隔離;而且,由于漏區(qū)260表面受到的損傷較小,則后續(xù)與漏區(qū)通孔261內(nèi)形成的漏區(qū)插塞與漏區(qū)260之間的電連接性能穩(wěn)定、接觸電阻較小。
而且,由于所述第一通孔211的側(cè)壁表面具有第三阻擋層212保護(hù),而所述第二氧化硅層210c表面具有第二氮化硅層210d保護(hù),因此在所述濕法刻蝕工藝中,所述第一通孔211的尺寸不會(huì)被擴(kuò)大,且所述第一通孔211的形貌能夠保持穩(wěn)定,而所述第二氧化硅層210c的厚度也不會(huì)被減薄,從而保證了形成于器件區(qū)210漏區(qū)260表面的漏區(qū)通孔261的形貌良好,則后續(xù)形成于漏區(qū)通孔261內(nèi)的漏區(qū)插塞的形貌良好、性能穩(wěn)定。
請(qǐng)參考圖29至圖31,圖29與圖28的剖面方向一致,圖30與圖26的剖面方向一致,圖31與圖27的剖面方向一致,在所述漏區(qū)通孔261內(nèi)形成漏區(qū)插塞262,在所述控制柵通孔213內(nèi)形成控制柵插塞214。
所述漏區(qū)插塞262和控制柵插塞214的材料為導(dǎo)電材料,所述導(dǎo)電材料包括銅、鎢、鋁或銀,所述導(dǎo)電材料還能夠包括鈦、鉭、氮化鈦和氮化鉭中 的一種或多種組合。
所述漏區(qū)插塞262和控制柵插塞214的形成步驟包括:在第二介質(zhì)層210表面、漏區(qū)通孔261內(nèi)以及控制柵通孔213內(nèi)形成填充滿所述漏區(qū)通孔261內(nèi)以及控制柵通孔213的導(dǎo)電膜;平坦化所述導(dǎo)電膜,直至暴露出第二介質(zhì)層210表面為止,形成所述漏區(qū)插塞262和控制柵插塞214。
所述導(dǎo)電膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝;在本實(shí)施例中,所述第二氮化硅層210d(如圖28所示)用于作為化學(xué)機(jī)械拋光工藝的停止層,并且在暴露所述第二氮化硅層210d之后,對(duì)所述第二氮化硅層210d進(jìn)行拋光,直至暴露出第二氧化硅層210c。
在本實(shí)施例中,由于在形成第一通孔211的同時(shí),在第二介質(zhì)層210內(nèi)形成了暴露出源區(qū)互連線251的漏區(qū)通孔,因此,在形成漏區(qū)插塞262和控制柵插塞214的同時(shí),能夠在所述源區(qū)通孔內(nèi)形成源區(qū)插塞;所述源區(qū)插塞用于通過(guò)所述源區(qū)互連線251對(duì)器件區(qū)201內(nèi)的若干源區(qū)250施加偏壓。
綜上,本實(shí)施例中,在源區(qū)互連線、第一介質(zhì)層和柵極結(jié)構(gòu)表面形成第二介質(zhì)層之后,在所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成若干暴露出漏區(qū)表面的第一介質(zhì)層以及外圍區(qū)部分柵極結(jié)構(gòu)頂部的第一通孔,并且在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成第三阻擋層;之后去除器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層,以形成漏區(qū)通孔;并且去除外圍區(qū)第一通孔底部的第一阻擋層,以暴露出外圍區(qū)的控制柵層,以形成控制柵通孔;所述漏區(qū)通孔和控制柵通孔用于形成漏區(qū)插塞和控制柵插塞。由于在第二介質(zhì)層內(nèi)形成第一通孔之后,在所述第一通孔的側(cè)壁表面形成了第三阻擋層,所述第三阻擋層能夠在后續(xù)刻蝕器件區(qū)第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),用于保護(hù)第一通孔的側(cè)壁不會(huì)受到刻蝕工藝的損害,從而保證了在刻蝕第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的形貌不會(huì)發(fā)生變化,從而保證了所形成的漏區(qū)通孔的形貌良好。而且,相對(duì)于所述漏區(qū)通孔,刻蝕形成的第一通孔深度較小,因此刻蝕形成第一通孔的工藝難度較低,能夠保證所形成的第一通孔的形貌良好;而在后續(xù)刻蝕第一通孔底部的第一介質(zhì)層時(shí),第一通孔的側(cè)壁表面具有第三阻擋層保護(hù),則所形成的漏區(qū)通孔形貌良好;此外,所形成的控制柵通孔的形貌良好;從而能夠保證所形成的漏區(qū)插塞和控 制柵插塞形貌良好,避免漏區(qū)插塞與源區(qū)互連線之間發(fā)生橋接。因此,所形成的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)形貌良好、性能穩(wěn)定、可靠性提高。
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