专利名称：用于快闪记忆体的自对准制程的制作方法
技术领域：
本发明属于记忆体制造方法，特别是一种用于快闪记忆体的自对准制程。
背景技术：
复杂的积体电路上，元件尺寸的缩小使用得设计更加困难，因此，使用通常使用自对准制程或其他技术，以达到所需求的设计。
如图1所示，典型的快闪记忆体的闸极结构10a包括基底12a、沉积于基底12a上的穿隧氧化层14a、沉积于穿隧氧化层14a上浮动闸极的多晶矽层16a、沉积于多晶矽层16a上的ONO层18a、沉积于ONO层18a上控制闸极的多晶矽层20a、沉积于多晶矽层20a上控制闸极的矽化钨层22a、沉积于矽化钨层22a上的硬遮层24a、沉积于两侧的侧壁边衬26a、28a、设于基底12a内的源极30a及汲极32a。
在制作闸极结构的过程中，需在基底12a内采用沉积及蚀刻的制程完成闸极叠层，并使用自对准制程以形成源极30a和汲极32a，在形成侧壁边衬26a、28a后，使用自对准制程，如美国专利第5,907,781号及6,444,530号中提出的(process for fabricating an Integrated circuit with a self-alignedcontact)自对准制程形成源极30a及汲极32a接触。
由于在习知快闪记忆体的闸极结构中包含矽化钨层22a，在后续的热制程，例如加热退火处理中，矽化钨的晶体结构由四角立方晶体变为六角立方晶体，使得矽化钨受到热应力的影响而膨胀造成临界尺寸(Critical Dimension；CD)的增加及缩短与接触窗的距离，后者更进一步导致低崩溃电压。再者，由于矽化钨晶块(grain)的再成长，彼此相互挤压使得闸极结构的侧壁变得粗糙及凹凸不平，增加了局部电场(local electrical filed)效应，容易造成尖端放电导致闸极的损坏，使得快闪记忆体的使用寿命短暂。
发明内容
本发明的目的是提供一种确保闸极侧壁平滑、增加闸极耐压、延长快闪记忆体使用寿命的用于快闪记忆体的自对准制程。
本发明包括在穿隧氧化层上形成含有金属矽化物层的闸极的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、蚀刻金属矽物侧壁步骤、氧化退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤。
其中一种用于快闪记忆体的自对准制程，它包括依序在穿隧氧化层沉积第一多晶矽层、ONO层、第二多晶矽层、矽化钨层及硬遮层的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、清洗侧壁步骤、退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤；清洗侧壁步骤系以蚀刻选择比高的溶液清洗矽化钨层的侧壁，以在矽化钨层的侧壁被蚀刻形成凹洞；形成侧壁边衬步骤中于矽化钨层与侧壁边衬之间形成间隙；退火处理步骤为氧化退火处理。
用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的清洗侧壁步骤中的蚀刻选择比高的溶液为SC-1碱性过氧化物混合液的溶液。
用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的退火处理步骤为在氧自由基气氛下的快速加热处理。
蚀刻金属矽物侧壁步骤系中系使用对金属矽化物层蚀刻选择比高的溶液蚀刻金属矽化物层的侧壁。
退火处理步骤为快速加热处理。
退火处理步骤的快速加热处理为在氧自由基气氛下快速加热处理。
退火处理步骤的快速加热处理为在反应室中通入氢气及氧气的快速加热处理。
反应室中的气压约为5at至50at。
由于本发明包括在穿隧氧化层上形成含有金属矽化物层的闸极的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、蚀刻金属矽物层侧壁步骤、氧化退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤。蚀刻金属矽化物层的侧壁，使金属矽化物层的侧壁被蚀刻形成凹洞，以在退火处理，使得金属矽化物层与侧壁边衬之间形成间隙，因而增加金属矽化物层与侧壁边衬之间的距离，当金属矽化物层受到热应力的影响而膨胀时，不再产生推挤而破坏闸极，因此，金属矽化物层的表面保持平滑，且不致缩短与接触窗之间的距离，因而不产生局部电场上升及崩溃电压降低的不良后果。不仅确保闸极侧壁平滑、增加闸极耐压，而且延长快闪记忆体使用寿命，从而达到本发明的目的。
图1、为典型快闪记忆体结构示意剖视图。
图2、为本发明形成闸极、源极及汲极步骤示意图。
图3、为本发明形成侧壁边衬步骤示意图。
图4、为以习知方法制成闸极变形示意图。
图5、为以传统方法制成传统闸极的微观照片。
图6、为以本发明制成的闸极的微观照片。
具体实施例方式
本发明包括如下步骤步骤一形成闸极10如图2所示，在基底12沉积穿隧氧化层14、在穿隧氧化层14沉积为浮动闸极的第一多晶矽层16、在第一多晶矽层16上沉积ONO层18、在ONO层18上沉积为控制闸极的第二多晶矽层20、在第二多晶矽层20上沉积矽化钨层22、在矽化钨层22上沉积硬遮层24，以形成闸极10。亦可为在穿隧氧化层上14上形成含有金属矽化物层的闸极叠层。
步骤二形成源极30及汲极32以闸极10为遮罩在基底12上形成源极30及汲极32。
步骤三清洗侧壁以蚀刻选择比高的溶液清洗矽化钨层22或金属矽化物层的侧壁，较佳系使用SC-1清洗矽化钨层22或金属矽化物层，以蚀刻矽化钨层22或金属矽化物层的侧壁，控制矽化钨层22或金属矽化物层的临界尺寸；SC-1为五份去离子水加一分30％双氧水、一份29％的氨水组成的碱性过氧化物混合液。在使用蚀刻选择比高的溶液进行清洗时，矽化钨层22或金属矽化物层比其他各层的蚀刻速率快，因此，如图3所示，矽化钨层22或金属矽化物层的侧壁被蚀刻形成凹洞。
步骤四退火处理在含有氧自由基的环境中进行氧化快速热处理(RTP)，使闸极10、源极30及汲极32活化并在浮动闸极的第一多晶矽层16外缘形成氧化层而防止漏电。加热处理系在氧自由基气氛下快速加热处理(Rapid Thermal Processing；RTP)，在此气氛下的热氧化因为是表面反应为主要机制，而能使矽化钨层22或金属矽化物层表面维持平整且较不容易使矽化钨层22或金属矽化物层膨胀。使用在氧自由基气氛下加速加热处理时，在大约在5at(托尔)至50at(托尔)的低压下将氢气及氧气通过反应室中。退火处理中使矽化钨层22或金属矽化物层的晶体结构由四角立方晶体变成六角立方晶体。
步骤五形成侧壁边衬26、28退火处理中使矽化钨层22或金属矽化物层的晶体结构由四角立方晶体变成六角立方晶体。如图3所示，在矽化钨层22或金属矽化物层变成六角立方晶体后，于闸极10侧壁进行氮化矽或二氧化矽层的沉积及蚀刻而形成侧壁边衬26、28。由于先前使用蚀刻选择比高的溶液清洗矽化钨层22或蚀刻金属矽化物层而于矽化钨层22金属矽化物层的侧壁被蚀刻形成凹洞，使得矽化钨层22或金属矽化物层与侧壁边衬26、28之间形成间隙34、36，因而增加矽化钨层22或金属矽化物层与侧壁边衬26、28之间的距离，当矽化钨层22或金属矽化物层受到热应力的影响而膨胀时，不再产生推挤而破坏闸极10，因此，矽化钨层22或金属矽化物层的表面保持平滑，且不致缩短与接触窗之间的距离，因而不产生局部电场上升及崩溃电压降低的不良后果。
如图4所示，以传统的自对准制程制成的传统的闸结构中，其矽化钨层受到热应力的影响而膨胀，由于矽化钨层没有多余的空间接受热应力影响而膨胀的体积，导致矽化钨层内部的晶块相互挤压，使得矽化钨的临界尺寸增加而降低闸极与接触窗之间的崩溃电压。
本发明系在矽化钨层22与侧壁边衬26、28之间形成作为缓冲区域的间隙34、36，当矽化钨层22受到热应力影响而膨胀时，借由间隙34、36缓冲矽化钨层22的膨胀而不影响矽化钨层22内部的结构。
如图5所示，传统制程制成的闸极结构的微观照片中，可看到矽化钨层因热应力膨胀后受到挤压而使侧壁的表面非常粗糙。
如图6所示，本发明制成的闸极结构的微观照片中，可看到因矽化钨层未因热应力膨胀而受到挤压，其侧壁表面非常平滑。因此本发明已明显改善习知技术制成的闸极结构容易损坏的缺点。
权利要求
1.一种用于快闪记忆体的自对准制程，它包括依序在穿隧氧化层沉积第一多晶矽层、ONO层、第二多晶矽层、矽化钨层及硬遮层的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤；其特征在于所述的退火处理步骤前包括清洗侧壁步骤，其系以蚀刻选择比高的溶液清洗矽化钨层的侧壁，以在矽化钨层的侧壁被蚀刻形成凹洞；形成侧壁边衬步骤中于矽化钨层与侧壁边衬之间形成间隙；退火处理步骤为氧化退火处理。
2.根据权利要求1所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的清洗侧壁步骤中的蚀刻选择比高的溶液为SC-1碱性过氧化物混合液的溶液。
3.根据权利要求1所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的退火处理步骤为在氧自由基气氛下的快速加热处理。
4.一种用于快闪记忆体的自对准制程，它包括在穿隧氧化层上形成含有金属矽化物层的闸极的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤；其特征在于所述的其特征在于所述的退火处理步骤前包括蚀刻金属矽物侧壁步骤；退火处理步骤为氧化退火处理。
5.根据权利要求4所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的蚀刻金属矽物侧壁步骤系中系使用对金属矽化物层蚀刻选择比高的溶液蚀刻金属矽化物层的侧壁。
6.根据权利要求4所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的退火处理步骤为快速加热处理。
7.根据权利要求6所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的退火处理步骤的快速加热处理为在氧自由基气氛下快速加热处理。
8.根据权利要求6所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的退火处理步骤的快速加热处理为在反应室中通入氢气及氧气的快速加热处理。
9.根据权利要求8所述的用于快闪记忆体的自对准制程，其特征在于所述的反应室中的气压约为5at至50at。
全文摘要
一种用于快闪记忆体的自对准制程。为提供一种确保闸极侧壁平滑、增加闸极耐压、延长快闪记忆体使用寿命的记忆体制造方法，提出本发明，它包括在穿隧氧化层上形成含有金属矽化物层的闸极的形成闸极步骤、以闸极为遮罩形成源极及汲极步骤、蚀刻金属矽物侧壁步骤、氧化退火处理步骤及于闸极的旁边形成侧壁边衬步骤。
文档编号H01L21/70GK1571144SQ0314646
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月15日 优先权日2003年7月15日
发明者郑培仁, 杨令武 申请人:旺宏电子股份有限公司