存储器及其形成方法转让专利
申请号 : CN202010922808.0
文献号 : CN112018080B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 詹益旺 , 童宇诚
申请人 : 福建省晋华集成电路有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种存储器,其特征在于,包括:衬底,所述衬底中定义有多个有源区;
多个位线接触部,位于所述衬底中并和所述多个有源区电性连接,并且所述位线接触部的侧壁还具有第一侧壁氧化层,所述第一侧壁氧化层和所述位线接触部直接接触;
多条位元线,位于所述衬底上并沿着预定方向延伸,并且所述位元线还覆盖排布在其延伸路径上的多个位线接触部,以及所述位元线的至少部分侧壁还具有侧壁氮化层,所述位元线包括底层多晶硅层,所述底层多晶硅层位于所述位线接触部上,并且所述底层多晶硅层的侧壁具有与之直接接触的侧壁氮化硅层。
2.如权利要求1所述的存储器,其特征在于,所述位元线包括金属材料层,以及所述金属材料层的侧壁具有侧壁金属氮化物层。
3.如权利要求2所述的存储器,其特征在于,所述侧壁金属氮化物层的厚度大于所述第一侧壁氧化层的厚度。
4.如权利要求1所述的存储器,其特征在于,所述位元线包括由下至上依次堆叠设置的薄膜金属氮化物层和金属材料层,以及所述金属材料层的侧壁上具有侧壁金属氮化物层,所述侧壁金属氮化物层的底部连接所述薄膜金属氮化物层的侧壁。
5.如权利要求1所述的存储器,其特征在于,所述位线接触部的材料包括多晶硅,以及所述位线接触部的侧壁具有侧壁氧化硅层,所述侧壁氧化硅层的厚度大于所述侧壁氮化硅层的厚度。
6.如权利要求1所述的存储器,其特征在于,所述存储器还包括绝缘遮盖层,所述绝缘遮盖层连续覆盖所述位元线和所述位线接触部,并且所述第一侧壁氧化层的介电常数低于所述绝缘遮盖层的介电常数。
7.如权利要求1所述的存储器,其特征在于,所述衬底中有多个位线接触窗,所述位线接触窗至少底部暴露出所述有源区,以及所述多个位线接触部一一对应在所述多个位线接触窗中,并且所述第一侧壁氧化层的底部至少部分接触所述有源区。
8.如权利要求7所述的存储器,其特征在于,所述位线接触窗在有源区的宽度方向上超出所述有源区,以横向延伸至邻接的隔离区中,以及所述第一侧壁氧化层从所述有源区横向扩展至所述隔离区中,以使所述第一侧壁氧化层的底部还接触位于隔离区中的沟槽内壁。
9.如权利要求7所述的存储器,其特征在于,所述位线接触部的宽度尺寸小于所述位线接触窗的开口尺寸,并在所述第一侧壁氧化层至沟槽侧壁之间还含有第二侧壁氧化层。
10.如权利要求9所述的存储器,其特征在于,所述第二侧壁氧化层的最高界面高于第一侧壁氧化层的最高界面。
11.一种存储器的形成方法,其特征在于,包括:提供一衬底,所述衬底中定义有多个有源区,以及形成多个位线接触窗在所述衬底中,所述位线接触至少底部暴露出所述有源区;
填充位线接触材料层在所述位线接触窗中;
形成位元线在所述衬底上,所述位元线沿着预定方向延伸并覆盖排布在其延伸路径上的多个位线接触材料层,并且所述位元线的宽度尺寸小于所述位线接触材料层的宽度尺寸,以使所述位线接触材料层部分暴露出,以及所述位元线包含金属材料层和位于所述金属材料层上的介电材料遮蔽层;
执行氮化处理,以在所述位元线的至少部分侧壁上形成侧壁氮化层,包括:使所述金属材料层的侧壁氮化以形成侧壁金属氮化物层;
以所述位元线为掩模刻蚀所述位线接触材料层,以形成位线接触部在所述位线接触窗中。
12.如权利要求11所述的存储器的形成方法,其特征在于,在形成所述位线接触部之后,还包括:
执行氧化处理,以在所述位线接触部的侧壁上形成第一侧壁氧化层。
13.如权利要求11所述的存储器的形成方法,其特征在于,在形成所述位元线之前,还在所述衬底的顶表面上形成隔离层;以及,所述位元线形成在所述隔离层上,形成方法包括:
依次形成导电材料层和介电材料层在所述衬底上;
执行刻蚀工艺,以依次图形化所述介电材料层和所述导电材料层,形成所述介电材料遮蔽层和导电层以构成所述位元线,并且在所述刻蚀工艺中,以所述隔离层作为终点执行刻蚀终点检测,以刻蚀停止在所述隔离层上。
14.如权利要求13所述的存储器的形成方法,其特征在于,在执行所述刻蚀工艺时,将衬底结构置于一刻蚀腔体中并通入第一刻蚀气体,以执行所述刻蚀工艺;
以及,执行所述刻蚀工艺后,停止通入第一刻蚀气体,并通入氮气至所述刻蚀腔体中,以对所述位元线的侧壁执行氮化处理形成所述氮化层;
以及,在执行所述氮化处理后,通入第二刻蚀气体至所述刻蚀腔体中,以刻蚀所述位线接触材料层形成所述位线接触部。
说明书 :
存储器及其形成方法
技术领域
背景技术
用于实现电性传输的导电部件而言,随着相邻导电部件之间的间距的缩减,则相邻的导电
部件之间所产生的寄生电容也会随之增加,以及由寄生电容带来的干扰现象也越来越明
显。
的位线相互串扰的问题,这在一定程度上会对存储器的性能造成影响。
发明内容
触;
形成有侧壁氮化层。
氮化物层的底部连接所述薄膜金属氮化物层的侧壁。
一侧壁氧化层的底部至少部分接触所述有源区。
所述第一侧壁氧化层的底部还接触位于隔离区中的沟槽内壁。
尺寸,以使所述位线接触材料层部分暴露出,以及所述位元线包含金属材料层和位于所述
金属材料层上的介电材料遮蔽层;
执行刻蚀终点检测,以刻蚀停止在所述隔离层上。
气至所述刻蚀腔体中,以对所述位元线的侧壁执行氮化处理形成所述氮化层;以及,在执行
所述氮化处理后,通入第二刻蚀气体至所述刻蚀腔体中,以刻蚀所述位线接触材料层形成
所述位线接触部。
位线之间的介质材料的整体介电常数,有利于改善相邻位线之间的寄生电容。并且,在所述
位元线的至少部分侧壁上还形成有侧壁氮化层,从而可以在所述侧壁氮化物层隔离保护
下,避免所述位元线被氧化的问题,保障所述位元线的电性传导性能。尤其是,针对所述位
元线中包括金属材料层时,则可在所述金属材料层的侧壁上形成侧壁金属氮化物层,不仅
可以防止金属材料层被氧化的问题,并且有利于进一步提高所述位元线的电性传导性能。
附图说明
具体实施方式
形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
放大图。
述位元线300的位线接触部200。
构110,所述沟槽隔离结构110围绕在有源区AA的外围,用于对相邻的有源区AA进行隔离。也
可以理解的是,通过形成所述沟槽隔离结构110进而定义出所述有源区AA。
在所述有源区AA的中间区域,并在所述有源区AA的两个端部上均形成有所述第二源/漏区
S/D2(即,两个第二源/漏区S/D2分别布置在所述第一源/漏区S/D1的两侧)。
区和源区,并且所述第一源/漏区S/D1电性连接至位线(具体的,在每一所述第一源/漏区S/
D1上均形成有一个位线接触部200,进而使得所述第一源/漏区S/D1可通过所述位线接触部
200进一步电性连接至所述位元线300),所述第二源/漏区S/D2电性连接至一存储节点接触
部,以通过所述存储节点接触部进一步与存储电容器电性连接。
应形成在多个位线接触窗中。其中,所述位线接触窗至少底部暴露出部分所述有源区AA(本
实施例中,所述位线接触窗暴露出所述第一源/漏区S/D1),进而使得形成在所述位线接触
窗中的位线接触部200电性接触所述有源区AA。
线接触窗在有源区的宽度方向上的开口尺寸大于所述有源区的宽度尺寸,如此,以尽可能
大的面积暴露出所述第一源/漏区S/D1,并且基于大开口尺寸的位线接触窗还有利于降低
位线接触部200的制备难度。以及,所述位线接触窗的底表面高于所述第一源/漏区S/D1的
底边界,即,所述位线接触窗在衬底100中凹陷的深度小于第一源/漏区S/D1在衬底中的掺
杂深度。
述位线接触部200的材料可包括多晶硅,则所述第一侧壁氧化层200a即为侧壁氧化硅层。
于降低了相邻位线之间的介质材料的介电常数,有利于降低相邻位线之间的耦合电容。
展至所述隔离区中,以使所述第一侧壁氧化层200a的底部还接触位于隔离区中的沟槽内
壁。即,本实施例中,所述第一侧壁氧化层200a覆盖有源区AA的边缘并延伸至所述沟槽隔离
结构110。此时,对应在所述位线接触窗中的有源区即被所述位线接触部200及其侧壁上的
第一侧壁氧化层200a覆盖而不会暴露出。
并向下延伸至所述衬底100中,以及所述位线接触部200的顶表面和所述隔离层600的顶表
面齐平,所述位元线300形成在所述隔离层600的上方。本实施例中,所述隔离层600暴露出
所述第一源/漏区并覆盖所述第二源/漏区,此时,可以利用所述隔离层600避免形成在衬底
上方的位元线300和第二源/漏区电性连接。
300的延伸路径上的多个位线接触部200电性连接至所述位元线300,以通过所述位线接触
部200实现位元线300和相应有源区之间的电性传输。
是,由于所述位元线300的侧壁上形成有侧壁氮化层,从而可以在所述侧壁氮化层的隔离保
护下,避免位元线300受到氧化的风险(例如,在对位线接触部200的侧壁执行氧化处理以形
成第一侧壁氧化层200a时,即可以在所述侧壁氮化物层的隔离保护下,避免位元线300也被
氧化)。尤其是,当所述位元线300包括金属材料层时,则所述金属材料层在被氧化后将会直
接对其传导性能造成不利影响。
化钨、氮化钛或氮化钽等,以及所述金属材料层330的材料例如包括钨。
氮化物层320的侧壁。可以认为,本实施例中,所述金属材料层330的底壁和侧壁上均围绕有
氮化物层,一方面避免了金属材料层330容易被氧化的问题,另一方面还有利于提高所述位
元线300的电性传导性能。同时,还可以利用金属氮化物层(包括侧壁金属氮化物层330a)实
现金属材料层330的金属扩散阻挡的作用,避免金属材料层330中的金属扩散至外围的介质
材料层(图中未示出)中,防止相邻的位线出现电性串扰的问题。
310a。其中,所述侧壁氮化硅层310a的厚度小于所述侧壁金属氮化物层330a的厚度。
大于所述侧壁氮化硅层310a的厚度。
材料遮蔽层340例如包括氮化硅层。
所述介质材料遮蔽层340、所述金属材料层330侧壁上的侧壁金属氮化物层330a、薄膜金属
氮化物层320、底层多晶硅层310侧壁上的侧壁氮化硅层310a以及位线接触部200侧壁上的
第一侧壁氧化层200a。
的材料例如包括氮化硅。
介电常数即低于所述绝缘遮盖层400其氮化硅材料的介电常数,如此,即有利于降低相邻位
线BL之间的介质材料的整体介电常数,以相应的减小相邻位线BL之间的寄生电容。
具有一定的距离,此时,则可以在所述第一侧壁氧化层200a至沟槽侧壁之间还填充绝缘材
料(例如,第二侧壁氧化层500。
所述内沟槽中。以及,所述第二侧壁氧化层500的最高界面还可进一步高于所述第一侧壁氧
化层200a的最高界面。具体的,所述绝缘遮盖层400覆盖所述位线接触窗的沟槽侧壁,并且
还延伸覆盖所述隔离层600的顶表面,进而使得所述绝缘遮盖层400中位于所述隔离层600
上的最高界面高于所述第一侧壁氧化层200a的最高界面,本实施例中,可使所述第二侧壁
氧化层500的最高界面和所述绝缘遮盖层400中覆盖于所述隔离层600上的最高界面齐平或
接近齐平。
本发明一实施例中的存储器的形成方法在其制备过程中的结构示意图。
暴露出所述有源区AA。本实施例中,所述位线接触窗120暴露出所述有源区AA中的第一源/
漏区。
成。
至所述衬底100中。
的面积和后续所形成的位线接触部电性接触。例如,本实施例中,在垂直于有源区的延伸方
向上和沿着有源区的延伸方向上,所述位线接触窗120的宽度尺寸均大于所述第一源/漏区
S/D1的宽度尺寸。即,所述位线接触窗120暴露出所述第一源/漏区S/D1,并且还横向扩展以
暴露出与所述第一源/漏区邻接的沟槽隔离结构110。
艺,以使所形成的位线接触材料层210对准的填充在所述位线接触窗中,并且所述位线接触
材料层210的顶表面和所述隔离层600的顶表面齐平。
例中,所述位元线300即形成在所述隔离层600上并覆盖位线接触材料层210,并且所述位元
线300的宽度尺寸小于所述位线接触材料层210的宽度尺寸,进而使所述位线接触材料层
210还部分暴露出。
层,进而分别形成介电材料遮蔽层340和导电层,以构成所述位元线300。进一步的,在刻蚀
所述导电材料层时,可以以所述隔离层600作为终点执行刻蚀终点检测,以刻蚀停止在所述
隔离层600上,此时即相应的刻蚀停止于所述位线接触材料层210上。
依次堆叠设置的底层多晶硅层310、薄膜金属氮化物层320和金属材料层330。其中,所述薄
膜金属氮化物层320的材料可进一步包括氮化钨、氮化钛或氮化钽等,以及所述金属材料层
330的材料例如包括钨。
料层210,并使所述位线接触材料层210的两个侧边区域从所述位元线300的两侧暴露出。
侧壁金属氮化物层330a,并且所述侧壁金属氮化物层330a的底部还连接所述薄膜金属氮化
物层320。本实施例中,所述金属材料层330的材料为钨,基于此,所述侧壁金属氮化物层
330a的材料即为氮化钨。此外,通过氮化处理,可能还会使得暴露出的位线接触材料层210
的顶表面也部分氮化。
体,并通入氮气至所述刻蚀腔体中,以对所述位元线300的侧壁执行氮化处理。即,位元线
300侧壁上的侧壁氮化层可以直接在同一刻蚀腔体中形成,而不需要更换半导体加工设备,
大大简化了器件的加工流程,缩短器件的制备时间。
料层,如此,以进一步提高器件的加工效率。
的厚度),因此在刻蚀所述位线接触材料层时,其顶表面上微量的氮化层能够很快被消耗,
并进一步向下刻蚀所述位线接触材料层,以形成所述位线接触部200。
氮化硅层310a的厚度减小,例如小于所述金属材料层330侧壁上的侧壁金属氮化物层330a。
理时导致金属材料层330被氧化的问题,保障所述位元线300的电性传导性能。
时,即可使所形成第一侧壁氧化层200a的底部接触至所述有源区。以及,还可以通过控制氧
化处理的工艺参数,直至所形成的第一侧壁氧化层200a还从所述有源区横向扩展至隔离区
中,以使所述第一侧壁氧化层200a的底部还接触位于隔离区中的沟槽内壁,如此,以确保有
源区可以被完全覆盖。
及,所述绝缘遮盖层400可保形的覆盖所述位元线300和所述位线接触部200,以及还覆盖所
述位线接触窗中暴露出的沟槽侧壁,从而由所述绝缘遮盖层400可以围绕出内沟槽在所述
位线接触部200的侧边。
界面相应的高于所述第一侧壁氧化层200a的最高界面。以及,可基于所述绝缘遮盖层400制
备所述第二侧壁氧化层500,以使所述第二侧壁氧化层500的最高界面和所述绝缘遮盖层
400中覆盖于所述隔离层600上的最高界面齐平或接近齐平,此时所述第二侧壁氧化层500
的最高界面相应的高于所述第一侧壁氧化层200a的最高界面。如此,即可将所述位线接触
部200及其侧壁上的第一侧壁氧化层200a稳固的掩埋在所述位线接触窗中,提高所构成的
位线的整体稳固性和机械强度。
如此,一方面有利于降低相邻的位线之间的介质材料的整体介电常数,另一方面还可以保
障位线的机械强度,避免位线发生变形甚至坍塌的问题。
可以起到金属扩散阻挡的作用,进一步提高所构成的位线的电性传导性能。
都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等
同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对
以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。
件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
种”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引
述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以
最广义的含义来理解使用的所有连词。以及,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,
而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。