專利名稱：快閃存儲器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快閃存儲器的制作方法，特別涉及一種SONOS快閃存儲器及 其制作方法。
背景技術(shù)：
通常，用于存儲數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器分為易失性存儲器和非易失性存儲 器，易失性存儲器易于在電源中斷時丟失其數(shù)據(jù)，而非易失性存儲器即使在 供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息。與其它的非易失性存儲技術(shù)(例如，磁盤 驅(qū)動器)相比，非易失性半導(dǎo)體存儲器具有成本低、密度大的特點。因此，非 易失性存儲器已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)，如PC及外設(shè)、電
信交換機(jī)、蜂窩電話、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備、儀器儀表和汽車器件，同時還包括新 興的語音、圖像、數(shù)據(jù)存儲類產(chǎn)品，如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字錄音機(jī)和個人數(shù)字助 理。
近來，已經(jīng)提出了具有硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)結(jié)構(gòu) 的非易失性存儲器，包括NROM快閃存儲器。NROM快閃存儲器具有很薄的 單元，其便于制造且容易結(jié)合至例如集成電路的外圍區(qū)域和/或邏輯區(qū)域中。
隨著集成電路制作工藝中集成度的不斷增加，提升快閃存儲器的集成密 度已成為趨勢，然而，隨著存儲單元的尺寸不斷縮小，避免漏電流以使電荷 保存在存儲器單元中變得相當(dāng)重要，但是現(xiàn)有技術(shù)制作的快閃存儲器有許多 漏電會影響存儲器單元中所儲存的電荷，其中包括PN結(jié)漏電流，晶體管亞閾 值漏電，靜態(tài)漏電流等等。
專利號為6797565的美國專利提供了 一種快閃存儲器的制作方法，包括如 下步驟，如圖1A所示，包括執(zhí)行步驟6，在半導(dǎo)體襯底上形成淺溝槽隔離；執(zhí)行步驟8，對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行平坦化；執(zhí)行步驟IO，在半導(dǎo)體襯底上形成氧 化硅-氮化硅-氧化硅構(gòu)成的ONO層；執(zhí)行步驟16，在半導(dǎo)體襯底上的ONO 層上沉積第一多晶硅層；執(zhí)行步驟18，在第一多晶硅層上形成抗反射層 (ARC);執(zhí)行步驟20,蝕刻ARC層和第一多晶硅層，形成快閃存儲器的柵 極；執(zhí)行步驟24,在半導(dǎo)體村底中進(jìn)行離子注入形成位線，形成所述位線包 括兩步注入形成低摻雜源/漏擴(kuò)散區(qū)的低摻雜注入和形成源/漏極的源/漏離子 注入；執(zhí)行步驟26，在半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；執(zhí)行步驟28，對介質(zhì)層進(jìn) 行平坦化，研磨至ARC層自動停止；執(zhí)行步驟30，去除ARC層；執(zhí)行步驟32， 沉積第二多晶硅層；執(zhí)行步驟34，蝕刻第二多晶硅層，剩余的第二多晶硅層 把存儲單元的同一個字的柵極相連，形成字線。
采用上述制備快閃存儲器的工藝之后，形成現(xiàn)有技術(shù)的快閃存儲器，其 布局示意圖如圖1B所示，圖中圖形113相應(yīng)于介質(zhì)層，圖形114相應(yīng)于第二多 晶硅層，圖形110相應(yīng)于淺溝槽隔離，圖形120相應(yīng)于接觸孔。相鄰圖形113之 間構(gòu)成位線，圖形114構(gòu)成字線。形成上述快閃存儲器工藝中，相鄰位線之間 具有淺溝槽隔離進(jìn)行隔離漏電流，但是對于字線，通常在蝕刻第二多晶硅層 工藝之后，需要對字線進(jìn)行硅化形成低電阻的硅化物以減小電阻-電容(RC) 延遲。如圖lB中的區(qū)域5內(nèi)的柵介質(zhì)層ONO層非常薄，在蝕刻第二多晶硅工藝 中，區(qū)域5內(nèi)的柵介質(zhì)層ONO層會被蝕刻部分，剩余的柵介質(zhì)層不足以覆蓋住 半導(dǎo)體襯底，在進(jìn)行字線的硅化工藝中，沉積的金屬和半導(dǎo)體襯底發(fā)生反應(yīng)， 造成如下短路通道，如圖1B所示，包括相鄰位線之間的短路通道l;相鄰字 線之間的短路通道2;相鄰位線和字線之間的短路通道3。針對上述短路通道l、 2、 3造成的漏電流，通常采用以下兩種方案解決 一是在形成硅化物之前加 一道硅化物阻擋光罩，但這會增加工藝成本；另一種是增加字線與字線、字 線與位線、位線與位線之間的距離，這會增加工藝的復(fù)雜程度以及管芯(die) 面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的制作SONOS快閃存儲器工藝中，由于位線、 字線和半導(dǎo)體村底之間的隔離不夠，形成多種短路通道。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種快閃存儲器的制作方法，包括提供 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上依次具有介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成 的三層堆疊結(jié)構(gòu)、第一多晶硅層以及第一蝕刻阻擋層；沿位線方向依次蝕刻 第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層和介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊 結(jié)構(gòu)，形成沿位線方向的開口，所述開口暴露出半導(dǎo)體襯底；通過開口位置 向半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極；在半導(dǎo)體襯底和第一蝕刻阻擋
層上形成介電層，并進(jìn)行平坦化處理直至曝露出第一蝕刻阻擋層，所述介電 層構(gòu)成位線；去除第一蝕刻阻擋層；在介電層和第一多晶硅層上形成第二多 晶硅層和第二第一蝕刻阻擋層；還包括如下步驟沿垂直于位線的字線方向 依次蝕刻第二多晶硅層、第二第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層，形成多晶硅 柵極結(jié)構(gòu)陣列和字線，保留字線以外區(qū)域的三層堆疊結(jié)構(gòu)；在字線兩側(cè)形成 側(cè)墻；去除第二蝕刻阻擋層，并且在第二多晶硅層和介質(zhì)層上形成過渡金屬， 通過退火與字線反應(yīng)形成硅化物層；去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成快閃 存儲器。
所述側(cè)墻為由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合構(gòu)成。
所述介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)為氧化硅-氮化硅-氧化硅層。
所述第一蝕刻阻擋層材料為氮化硅層。
所述介電層材料為氧化硅。
所述過渡金屬為鈷、鎳、鈦或者鎢。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種快閃存儲器，包括半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的沿位線方向的源/漏極；位于半導(dǎo)體襯底上的源/漏極位置的介電層； 位于半導(dǎo)體襯底上的源/漏極以外區(qū)域的介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成的
三層堆疊結(jié)構(gòu)；位于三層堆疊結(jié)構(gòu)上的由第一多晶硅層構(gòu)成的多晶硅柵極結(jié) 構(gòu)陣列；位于多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列上的由第二多晶硅層構(gòu)成的字線；位于字 線兩側(cè)的側(cè)墻，以及位于字線上的硅化物層，其特征在于，所述字線和位線 以外區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上具有完整的介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成的三 層堆疊結(jié)構(gòu)覆蓋。
所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列通過采用HBr、He及02的混合氣體蝕刻第一多 晶硅層形成，所述HBr、 He及02的混合氣體的體積比例為100: 100: ( 1 ~ 5 )。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過在制作SONOS快閃 存儲器中，在字線以外區(qū)域保留SONOS快閃存儲器的介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)，充分對字線與字線之間、字線與位線之間進(jìn)行了隔 離，防止形成短路通道，造成漏電流。


圖1A是現(xiàn)有技術(shù)制作快閃存儲器的流程圖1B是現(xiàn)有技術(shù)制作的快閃存儲器的布局示意圖2是本發(fā)明的 一個實施例的形成快閃存儲器的布局示意圖3A、圖4A、圖5A、圖6A、圖7A、圖8A、圖9A、圖IOA是本發(fā)明 的一個實施例的形成快閃存儲器沿直線AA，的剖面圖8B、圖9B、圖IOB是本發(fā)明的一個實施例的形成快閃存儲器沿直線 B-B'的剖面圖3B、圖4B、圖5B、圖6B、圖7B、圖8C、圖9C、圖10C是本發(fā)明 的一個實施例的形成快閃存儲器沿直線C-C，的剖面圖；圖IIA、圖12A、圖13A、圖14A、圖15A、圖16A是本發(fā)明的另一個 實施例的形成快閃存儲器沿直線A-A'的剖面圖11B、圖12B、圖13B、圖14B、圖15B、圖16B是本發(fā)明的另一個實 施例的形成快閃存儲器沿直線B-B，的剖面圖11C、圖12C、圖13C、圖14C、圖15C、圖16C是本發(fā)明的另一個實 施例的形成快閃存^f諸器沿直線C-C，的剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種快閃存儲器及其制作方法，本實施例在制作SONOS快閃 存儲器工藝中，在字線以外區(qū)域保留SONOS快閃存儲器的介質(zhì)層-捕獲電荷 層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)以及在字線兩側(cè)形成側(cè)墻，充分對字線與字線之 間、位線與位線之間、字線與位線之間、圍繞淺溝槽隔離以及字線與半導(dǎo)體 襯底之間進(jìn)行了隔離，防止形成短路通道，造成漏電流。
本發(fā)明首先提供一種SONOS快閃存儲器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體 襯底，所述半導(dǎo)體襯底上依次具有介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成的三層 堆疊結(jié)構(gòu)、第一多晶硅層以及第一蝕刻阻擋層；沿位線方向依次蝕刻第一蝕 刻阻擋層、第一多晶硅層和介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)， 形成沿位線方向的開口，所述開口暴露出半導(dǎo)體襯底；通過開口位置向半導(dǎo) 體襯底中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極；在半導(dǎo)體村底和第一蝕刻阻擋層上形 成介電層，并進(jìn)行平坦化處理直至曝露出第一蝕刻阻擋層，所述介電層構(gòu)成 位線；去除第一蝕刻阻擋層；在介電層和第一多晶硅層上形成第二多晶硅層 和第二第一蝕刻阻擋層；還包括如下步驟沿垂直于位線的字線方向依次蝕 刻第二多晶硅層、第二第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層，形成多晶硅柵極結(jié) 構(gòu)陣列和字線，保留字線以外區(qū)域的三層堆疊結(jié)構(gòu)；在字線兩側(cè)形成側(cè)墻； 去除第二蝕刻阻擋層，并且在第二多晶硅層和介質(zhì)層上形成過渡金屬，通過退火與字線反應(yīng)形成硅化物層；去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成快閃存儲器。
圖2是為本發(fā)明的 一 個實施例的形成SONOS快閃存儲器的布局示意圖； 圖中圖形213相應(yīng)于介質(zhì)層，圖形214相應(yīng)于第二多晶硅層，圖形201相應(yīng) 于淺溝槽隔離，圖形120相應(yīng)于接觸孔。圖形213構(gòu)成位線，圖形214構(gòu)成 字線，所述字線與位線相垂直。圖中直線A-A，、 B-B，和C-C，為剖面線。本實 施例分別給出沿直線A-A，、 B-B，和C-C，形成所述SONOS快閃存儲器的結(jié)構(gòu) 示意圖，具體見如下描述。
首先，參照附圖3A和3B,提供半導(dǎo)體襯底200,所述半導(dǎo)體襯底200 為硅材料、絕緣體上硅薄膜(SOI)或者III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。所述半 導(dǎo)體襯底200中形成有用于將有源器件隔離的隔離槽201，所述隔離槽201可 以為淺溝槽隔離(STI)、局部氧化硅(LOCOS)等。圖3A為沿直線A-A，的 剖面圖，圖3B為沿圖2中直線C-C，的剖面圖，沿圖2中直線B-B，的剖面圖 與圖3A相同，所以未示出。
參照附圖4A和4B,在半導(dǎo)體襯底200上依次形成介質(zhì)層210a-捕獲電 荷層210b-介質(zhì)層210c構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)210、以及第一多晶硅層211和 第 一蝕刻阻擋層212。所述介質(zhì)層210a -捕獲電荷層210b -介質(zhì)層210c構(gòu)成 的三層堆疊結(jié)構(gòu)210作為SONOS快閃存儲器的存儲單元的柵介質(zhì)層，其中捕 獲電荷層210b作用為存儲電荷，比較優(yōu)化的介質(zhì)層210a-捕獲電荷層210b -介質(zhì)層210c構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)210為由氧化硅-氮化硅-氧化硅構(gòu)成的 ONO層。所述第一多晶硅層211作為SONOS快閃存儲器的存儲單元的多晶 硅柵極。所述第一蝕刻阻擋層212作為在平坦化工藝中研磨自動停止層，作 為本實施例的一個實施方式，所述第一蝕刻阻擋層212為氮化硅。圖4A為沿 圖2中直線A-A，的剖面圖、圖4B為沿圖2中直線C-C，的剖面圖，沿圖2中 直線B-B，的剖面圖與圖4A相同，所以未示出。參照附圖5A和5B，沿位線方向依次蝕刻第一蝕刻阻擋層212、第一多晶 硅層211和介質(zhì)層210a -捕獲電荷層210b -介質(zhì)層210c的三層堆疊結(jié)構(gòu)210, 形成沿位線方向的開口，所述開口暴露出半導(dǎo)體襯底200。圖5A為沿直線 A-A，的剖面圖、圖5B為沿圖2中直線C-C，的剖面圖，沿圖2中直線B-B，的 剖面圖與圖5A相同，所以未示出。
參照附圖6A和6B，通過沿位線方向的開口位置向半導(dǎo)體村底200中進(jìn) 行離子注入，形成源/漏極221。形成源/漏極221—般具體包括兩步離子注入 形成淺摻雜源/漏擴(kuò)散區(qū)的淺離子注入和形成源/漏極的深離子注入。形成源/ 漏極221為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知技術(shù)，在此不作贅述。圖6A為沿圖2中直線 A-A，的剖面圖、圖6B為沿圖2中直線C-C，的剖面圖，沿圖2中直線B-B，的 剖面圖與圖6A相同，所以未示出。
參照附圖7A和7B，在半導(dǎo)體襯底200和第一蝕刻阻擋層212上形成介 電層213,所述介電層材料為氧化硅；然后進(jìn)行平坦化處理介電層213直至曝 露出第一蝕刻阻擋層212,所述介電層213構(gòu)成位線；去除第一蝕刻阻擋層 212,暴露出第一多晶硅層211。圖7A為沿直線A-A，的剖面圖、圖7B為沿直 線C-C，的剖面圖，沿直線B-B，的剖面圖與圖7A相同，所以未示出。
參照附圖8A、 8B和8C,在介電層213和第一多晶硅層211上形成第二 多晶硅層214和第二蝕刻阻擋層220,然后沿垂直于位線的字線方向依次蝕刻 第二蝕刻阻擋層220、第二多晶硅層214、第一多晶硅層211直至暴露出介質(zhì) 層210c,形成多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列和字線；所述第一多晶硅層211被蝕刻形 成多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列，第二多晶硅層214被蝕刻后殘余的第二多晶硅層214 把SONOS快閃存儲器的同一個字的存儲單元的多晶硅柵極相連，構(gòu)成字線。 圖8A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖8B為沿圖2中直線B-B，的剖面圖， 圖8C為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。介質(zhì)層210a-捕獲電荷層210b-介質(zhì)層210c構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)210 比較薄，現(xiàn)有技術(shù)中，在蝕刻第二蝕刻阻擋層220、第二多晶硅層214和第一 多晶硅層211工藝中會蝕刻掉部分三層堆疊結(jié)構(gòu)210，使得三層堆疊結(jié)構(gòu)210 無法覆蓋住下面的半導(dǎo)體村底200。本實施例中，通過使用對多晶硅/氧化硅 具有較高選擇比的HBr、 He及02的混合氣體，其體積比例為100: 100: ( 1 ~ 5),來進(jìn)行蝕刻，使得三層堆疊結(jié)構(gòu)210被保留，充分對字線和位線與半導(dǎo) 體襯底200之間進(jìn)行隔離，防止形成短路通道，造成漏電流。
參照附圖9A、 9B和9C,在字線兩側(cè)形成側(cè)墻215;所述側(cè)墻215為由 氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合構(gòu)成。作為本發(fā)明的一個優(yōu)化 實施方式，所述側(cè)墻215為氮化硅-氮化硅-氧化硅構(gòu)成的ONO層，包括的 具體工藝為首先在介質(zhì)層210c和介電層213上分別形成氮化硅層、氮化硅 層和氧化硅層，然后采用蝕刻(etch-back)技術(shù)蝕刻氮化硅層、氮化硅層和 氧化硅層，形成側(cè)墻215。圖9A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖9B為沿 圖2中直線B-B，的剖面圖，圖9C為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。
本實施例的在字線兩側(cè)形成側(cè)墻，充分對字線與字線之間、位線與位線 之間、字線與位線之間、以及圍繞淺溝槽隔離進(jìn)行了隔離，防止形成短路通
道，造成漏電;;危。
參照附圖IOA、 10B和10C，去除第二蝕刻阻擋層220;然后在第二多晶 硅層214和介電層213上形成過渡金屬，通過退火過渡金屬與字線反應(yīng)形成 硅化物層216;最后去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成SONOS快閃存儲器。 所述過渡金屬為鈷、鎳、鈦或者鎢，通過退火與字線的第二多晶硅反應(yīng)之后 形成硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦或者硅化鎢。形成所述硅化物層目的為減小字 線的時間延遲(RCdelay)。本發(fā)明的實施例中由于對字線與字線之間、字線與 位線之間以及字線與半導(dǎo)體襯底之間形成充分隔離，過渡金屬不會與半導(dǎo)體 襯底形成硅化物層216或者相鄰字線之間形成的硅化物層216不會形成短路通道。圖10A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖10B為沿圖2中直線B-B' 的剖面圖，圖IOC為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。
基于上述工藝實施后，形成本發(fā)明的SONOS快閃存儲器，參照附圖IOA、 10B和10C,包括半導(dǎo)體襯底200;位于半導(dǎo)體襯底200上的沿位線方向的 源/漏極221;位于半導(dǎo)體襯底200上的源/漏極221位置的介電層213;位于 半導(dǎo)體襯底200上的源/漏極221以外區(qū)域的介質(zhì)層210a-捕獲電荷層210b -介質(zhì)層210c構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)210;位于三層堆疊結(jié)構(gòu)210上的由第一 多晶硅層211構(gòu)成的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列；位于多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列上的由 第二多晶硅層214構(gòu)成的字線；位于字線兩側(cè)的側(cè)墻215,以及位于字線上的 硅化物層216，所述字線和位線以外區(qū)域的半導(dǎo)體襯底200上具有完整的介質(zhì) 層210a -捕獲電荷層210b -介質(zhì)層210c構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)210覆蓋。
本發(fā)明還給出另一種SONOS快閃存儲器的制作方法實施例，包括如下步 驟提供半導(dǎo)體村底，所述半導(dǎo)體襯底上依次具有介質(zhì)層-捕獲電荷層-介 質(zhì)層構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)、第一多晶硅層以及第一蝕刻阻擋層；沿位線方向 依次蝕刻第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層和介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的 三層堆疊結(jié)構(gòu)，形成沿位線方向的開口，所述開口暴露出半導(dǎo)體襯底；通過 開口位置向半導(dǎo)體村底中進(jìn)行離子注入，形成源/極；沿垂直于位線的字線方 向依次蝕刻第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層和介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層 的三層堆疊結(jié)構(gòu)，形成多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列；形成覆蓋多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列 的介電層，并進(jìn)行平坦化處理直至曝露出第一蝕刻阻擋層；去除第一蝕刻阻 擋層；在第一多晶硅層以及介電層表面形成第二多晶硅層和第二蝕刻阻擋層， 并沿字線方向依次蝕刻所述第二多晶硅層和第二蝕刻阻擋層，直至暴露出介 電層，形成字線；在字線兩側(cè)形成側(cè)墻；去除第二蝕刻阻擋層；在第二多晶 硅層和介電層上形成過渡金屬，通過退火與字線反應(yīng)形成硅化物層；去除多 余未反應(yīng)的過渡金屬，形成SONOS快閃存儲器。本實施例中，參照附圖IIA、 11B和11C,首先提供半導(dǎo)體襯底300,所 述半導(dǎo)體襯底300上依次具有介質(zhì)層310a-捕獲電荷層310b-介質(zhì)層310c 構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)310、第一多晶硅層311以及第一蝕刻阻擋層312;沿位 線方向依次蝕刻第一蝕刻阻擋層312、第一多晶硅層311和介質(zhì)層310a -捕獲 電荷層310b-介質(zhì)層310c的三層堆疊結(jié)構(gòu)310，形成沿位線方向的開口，所 述開口暴露出半導(dǎo)體襯底300;通過沿位線方向的開口位置向半導(dǎo)體襯底300 中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極321,即形成位線。形成上述工藝可以參照附 圖3A-IOA、 8B-10B、 3B-7B和8C- 10C及其相關(guān)描述。
然后，沿垂直于位線的字線方向依次蝕刻第一蝕刻阻擋層312、第一多晶 硅層311和介質(zhì)層310a -捕獲電荷層310b -介質(zhì)層310c的三層堆疊結(jié)構(gòu)310, 形成字線方向的開口 ，同時形成多晶硅棚4及結(jié)構(gòu)陣列。
圖IIA為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖11B為沿圖2中直線B-B，的剖 面圖，圖UC為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。
參照附圖12A、 12B和12C，形成覆蓋多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列的介電層312， 然后，進(jìn)行平坦化處理介電層313,當(dāng)研磨至第一蝕刻阻擋層時312，由于研 磨速率很慢，自動停止。最后去除第一蝕刻阻擋層312，暴露出第一多晶硅層 311。所述介電層313填充位線方向的開口和字線方向的開口 ，所述介電層313 為氧化硅。圖12A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖12B為沿圖2中直線 B-B，的剖面圖，圖12C為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。
參照附圖13A、 13B和13C，在第一多晶硅層311以及介電層313表面形 成第二多晶硅層314和第二蝕刻阻擋層320。圖13A為沿圖2中直線A-A，的 剖面圖、圖13B為沿圖2中直線B-B，的剖面圖，圖13C為沿圖2中直線C-C' 的剖面圖。
參照附圖14A、 14B和14C，沿字線方向依次蝕刻所述第二多晶硅層314和第二蝕刻阻擋層320，直至暴露出介電層312，形成字線。圖14A為沿圖2 中直線A-A，的剖面圖、圖14B為沿圖2中直線B-B，的剖面圖，圖14C為沿圖 2中直線C-C，的剖面圖。
本實施例通過先形成多晶硅柵極陣列，然后沉積介電層313，使得在蝕刻 形成字線工藝中，不會產(chǎn)生由于蝕刻第一多晶硅層311不干凈，造成圍繞隔 離槽產(chǎn)生殘余的第一多晶硅層從而導(dǎo)致的短路通道，但是隨著存儲器單元面 積的縮小，相鄰的字線之間的距離越來越小，相鄰字線之間尤其在對字線硅 化工藝中，容易造成短路。
參照附圖15A、 15B和15C，在字線兩側(cè)形成側(cè)墻315;所述側(cè)墻315為 由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合構(gòu)成。作為本發(fā)明的一個優(yōu) 化實施方式，所述側(cè)墻315為氮化硅-氮化硅-氧化硅構(gòu)成的ONO層，包括 的具體工藝為首先在介電層313上分別形成氮化硅層、氮化硅層和氧化硅 層，然后采用蝕刻(etch-back)技術(shù)蝕刻氮化硅層、氮化硅層和氧化硅層， 形成側(cè)墻315。圖15A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖15B為沿圖2中直 線B-B，的剖面圖，圖15C為沿圖2中直線C-C，的剖面圖。
本實施例的在字線兩側(cè)形成側(cè)墻，充分對字線與字線之間、字線與位線 之間進(jìn)行了隔離，防止形成短路通道，造成漏電流。
參照附圖16A、 16B和16C,去除第二蝕刻阻擋層30;然后在第二多晶 硅層314和介電層313上形成過渡金屬，通過退火過渡金屬與字線反應(yīng)形成 硅化物層316;最后去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成SONOS快閃存儲器。 所述過渡金屬為鈷、鎳、鈦或者鎢，通過退火與字線的第二多晶硅反應(yīng)之后 形成硅化鈷、硅化鎳、硅化鈦或者硅化鎢。形成所述硅化物層目的為減小字 線的時間延遲(RCdelay)。本發(fā)明的實施例中由于對字線與字線之間、位線與 位線之間、字線與位線之間、圍繞淺溝槽隔離以及字線與半導(dǎo)體襯底之間形成充分隔離，相鄰字線之間或者字線與位線之間形成的硅化物層216不會形成短路通道。圖16A為沿圖2中直線A-A，的剖面圖、圖16B為沿圖2中直線 B-B，的剖面圖，圖16C為沿圖2中直線C-C，的剖面圖?；谏鲜龉に噷嵤┖?，形成本發(fā)明的SONOS快閃存儲器。雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種快閃存儲器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上依次具有介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)、第一多晶硅層以及第一蝕刻阻擋層；沿位線方向依次蝕刻第一蝕刻阻擋層、第一多晶硅層和介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)，形成沿位線方向的開口，所述開口暴露出半導(dǎo)體襯底；通過開口位置向半導(dǎo)體襯底中進(jìn)行離子注入，形成源/漏極；在半導(dǎo)體襯底和第一蝕刻阻擋層上形成介電層，并進(jìn)行平坦化處理直至曝露出第一蝕刻阻擋層，所述介電層構(gòu)成位線；去除第一蝕刻阻擋層；在介電層和第一多晶硅層上形成第二多晶硅層和第二蝕刻阻擋層；其特征在于，還包括如下步驟沿垂直于位線的字線方向依次蝕刻第二多晶硅層、第二蝕刻阻擋層、第一多晶硅層，形成多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列和字線，保留字線和位線以外區(qū)域的三層堆疊結(jié)構(gòu)；在字線兩側(cè)形成側(cè)墻；去除第二蝕刻阻擋層，并且在第二多晶硅層和介質(zhì)層上形成過渡金屬，通過退火與字線反應(yīng)形成硅化物層；去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成快閃存儲器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，蝕刻所述第二 多晶硅層、第二蝕刻阻擋層、第一多晶硅層采用HBr、 He及02的混合氣 體，所述HBr、 He及02的混合氣體的體積比例為100: 100: ( 1 ~ 5 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，所述側(cè)墻為由 氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或其組合構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，所述介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)為氧化硅_氮化硅-氧化硅層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，所述第一蝕刻 阻擋層材料為氮化硅層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，所述介電層材料為氧化硅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述快閃存儲器的制作方法，其特征在于，所述過渡金屬 為鈷、鎳、鈦或者鴒。
8. —種快閃存儲器，包括半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的沿位線方向的源/漏極； 位于半導(dǎo)體村底上的源/漏極位置的介電層；位于半導(dǎo)體襯底上的源/漏極以外區(qū)域的介質(zhì)層-捕獲電荷層_介質(zhì)層 構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)；位于三層堆疊結(jié)構(gòu)上的由第一多晶硅層構(gòu)成的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列； 位于多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列上的由第二多晶硅層構(gòu)成的字線； 位于字線兩側(cè)的側(cè)墻，以及位于字線上的硅化物層，其特征在于，所述字線和位線以外區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上具有完整的介質(zhì) 層-捕獲電荷層-介質(zhì)層構(gòu)成的三層堆疊結(jié)構(gòu)覆蓋。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述快閃存儲器，其特征在于，所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)陣列 通過釆用HBr、 He及02的混合氣體蝕刻第一多晶硅層形成，所述HBr、 He及02的混合氣體的體積比例為100: 100: ( 1 ~ 5 )。
全文摘要
一種快閃存儲器的制作方法，包括沿字線方向依次蝕刻所述第二多晶硅層和第二蝕刻阻擋層，直至暴露出介電層，形成字線，保留字線以外區(qū)域的三層堆疊結(jié)構(gòu)；在字線兩側(cè)形成側(cè)墻；去除第二蝕刻阻擋層，并且在第二多晶硅層和介質(zhì)層上形成過渡金屬，通過退火與字線反應(yīng)形成硅化物層；去除多余未反應(yīng)的過渡金屬，形成SONOS快閃存儲器。本發(fā)明在制作SONOS快閃存儲器中，通過在字線以外區(qū)域保留SONOS快閃存儲器的介質(zhì)層-捕獲電荷層-介質(zhì)層的三層堆疊結(jié)構(gòu)以及在字線兩側(cè)形成側(cè)墻，充分對字線與字線之間、字線與位線之間以及字線與半導(dǎo)體襯底之間進(jìn)行了隔離，防止形成短路通道，造成漏電流。
文檔編號H01L23/522GK101290911SQ20071003956
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者劉經(jīng)國, 蔡信裕, 衣冠君, 陳自凡 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司