TW202030862A - Dynamic random access memory and method of fabricating the same - Google Patents
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本發明是有關於一種記憶體及其製造方法,且特別是有關於一種動態隨機存取記憶體及其製造方法。The present invention relates to a memory and its manufacturing method, and more particularly to a dynamic random access memory and its manufacturing method.
動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory,DRAM)屬於一種揮發性記憶體,其是由多個記憶胞所構成。詳細地說,每一個記憶胞主要是由一個電晶體與一個由電晶體所操控的電容器所構成,且每一個記憶胞藉由字元線與位元線彼此電性連接。為提升動態隨機存取記憶體的積集度以加快元件的操作速度,並符合消費者對於小型化電子裝置的需求,近年來發展出埋入式字元線動態隨機存取記憶體(buried word line DRAM),以滿足上述種種需求。Dynamic random access memory (Dynamic Random Access Memory, DRAM) is a type of volatile memory, which is composed of multiple memory cells. In detail, each memory cell is mainly composed of a transistor and a capacitor controlled by the transistor, and each memory cell is electrically connected to each other by a word line and a bit line. In order to increase the integration of dynamic random access memory to speed up the operation speed of components, and to meet consumer demand for miniaturized electronic devices, buried word line dynamic random access memory (buried word memory) has been developed in recent years. line DRAM) to meet the above requirements.
在先前技術中,通常是藉由形成淺溝渠隔離(shallow trench isolation)結構來定義主動區(active area)以及主動區之間的隔離區。在現有技術中,埋入式字元線通常須穿越隔離區設置。在記憶體的積集度提高與元件尺寸縮小的情況下,增大隔離區面積雖可降低位元線與隔離區之間重疊位移(overlay shift)的問題發生,但較大的隔離區面積卻會限縮主動區的面積,導致主動區與電容器接觸窗之間的接觸面積縮小。當主動區與電容器接觸窗之間的接觸面積變小,將使得主動區與電容器接觸窗之間的阻值增加,進而降低產品可靠度。因此,如何發展一種動態隨機存取記憶體及其製造方法,其可避免位元線與隔離區之間重疊位移的問題並同時維持主動區與電容器接觸窗之間的接觸面積將成為重要的一門課題。In the prior art, the active area and the isolation area between the active areas are usually defined by forming a shallow trench isolation structure. In the prior art, the buried character line usually has to pass through the isolation area. In the case of increased memory integration and reduced device size, increasing the isolation area can reduce the overlap shift between the bit line and the isolation area, but the larger isolation area area It will limit the area of the active area, resulting in a reduction in the contact area between the active area and the capacitor contact window. When the contact area between the active area and the capacitor contact window becomes smaller, the resistance between the active area and the capacitor contact window will increase, thereby reducing product reliability. Therefore, how to develop a dynamic random access memory and its manufacturing method, which can avoid the problem of overlap and displacement between the bit line and the isolation region while maintaining the contact area between the active region and the capacitor contact window will become an important issue Subject.
本發明提供一種動態隨機存取記憶體,其可避免位元線與隔離區之間重疊位移的問題,並同時維持主動區與電容器接觸窗之間的接觸面積,進而提升產品的可靠度。The invention provides a dynamic random access memory, which can avoid the problem of overlapping displacement between the bit line and the isolation area, while maintaining the contact area between the active area and the capacitor contact window, thereby improving the reliability of the product.
本發明提供一種動態隨機存取記憶體的製造方法,其可同時定義字元線結構和隔離區的位置,不僅可避免位元線與隔離區之間重疊位移的問題,由於製程所需的光罩數量減少,亦可降低整體製程的成本。The present invention provides a method for manufacturing a dynamic random access memory, which can simultaneously define the position of the word line structure and the isolation area, not only can avoid the problem of overlap and displacement between the bit line and the isolation area, but also because of the light required by the manufacturing process. The reduction in the number of covers can also reduce the cost of the overall manufacturing process.
本發明提供一種動態隨機存取記憶體,其包括基底、多個第一隔離結構、多個字元線結構、多個第二隔離結構以及多個第三隔離結構。多個第一隔離結構位於基底中,以定義出沿第一方向排列的多個主動區,其中多個主動區與多個第一隔離結構沿第一方向交替排列。多個字元線結構穿過多個主動區與多個第一隔離結構,多個字元線結構沿第二方向排列且沿第三方向延伸,其中第二方向與第三方向垂直,且第一方向與第二方向相交一角度。多個第二隔離結構位於多個字元線結構與多個主動區交錯的基底中且位於兩個相鄰的第一隔離結構之間。多個第三隔離結構覆蓋多個字元線結構。The present invention provides a dynamic random access memory, which includes a substrate, a plurality of first isolation structures, a plurality of word line structures, a plurality of second isolation structures, and a plurality of third isolation structures. The plurality of first isolation structures are located in the substrate to define a plurality of active regions arranged along the first direction, wherein the plurality of active regions and the plurality of first isolation structures are alternately arranged along the first direction. A plurality of character line structures pass through a plurality of active regions and a plurality of first isolation structures. The plurality of character line structures are arranged along a second direction and extend along a third direction, wherein the second direction is perpendicular to the third direction, and the first The direction intersects the second direction at an angle. The plurality of second isolation structures are located in the substrate where the plurality of word line structures and the plurality of active regions are interlaced and between two adjacent first isolation structures. The plurality of third isolation structures cover the plurality of character line structures.
本發明提供一種動態隨機存取記憶體的製造方法,其包括以下步驟。在基底中形成多個第一隔離結構,以定義出沿第一方向排列的多個主動區,其中多個主動區與多個第一隔離結構沿第一方向交替排列。移除部分多個第一隔離結構以及多個主動區的部分基底,以形成沿第二方向排列且沿第三方向延伸的多個溝渠,其中第二方向與第三方向垂直,且第一方向與第二方向相交一角度。移除部分多個第一隔離結構,以在多個溝渠中形成多個第一開口。移除多個主動區與多個溝渠交錯的部分基底,以形成多個第二開口,其中第二開口位於兩個相鄰的第一隔離結構之間,且多個第二開口的底面低於多個第一開口的底面。在多個第二開口中形成多個第二隔離結構,以填滿多個第二開口。在多個溝渠中形成字元線結構。形成多個第三隔離結構,以覆蓋多個字元線結構並填滿多個溝渠。The present invention provides a method for manufacturing a dynamic random access memory, which includes the following steps. A plurality of first isolation structures are formed in the substrate to define a plurality of active regions arranged along the first direction, wherein the plurality of active regions and the plurality of first isolation structures are alternately arranged along the first direction. Part of the plurality of first isolation structures and part of the substrate of the plurality of active regions are removed to form a plurality of trenches arranged in a second direction and extending in a third direction, wherein the second direction is perpendicular to the third direction, and the first direction Intersect the second direction at an angle. Part of the plurality of first isolation structures is removed to form a plurality of first openings in the plurality of trenches. A part of the substrate where the active regions and the trenches intersect is removed to form a plurality of second openings, wherein the second openings are located between two adjacent first isolation structures, and the bottom surfaces of the plurality of second openings are lower than The bottom surface of the plurality of first openings. A plurality of second isolation structures are formed in the plurality of second openings to fill the plurality of second openings. A character line structure is formed in the plurality of trenches. A plurality of third isolation structures are formed to cover a plurality of character line structures and fill a plurality of trenches.
基於上述,在本發明的動態隨機存取記憶體中,藉由定義字元線結構的製程中,同時定義隔離區中的第二隔離結構以及第三隔離結構的位置,故可避免隔離區中第二隔離結構以及第三隔離結構與字元線結構之間重疊位移的問題,進而避免動態隨機存取記憶體不正常刷新的問題。同時,藉此製程製備的動態隨機存取記憶體可具有較窄的隔離區並同時保持較寬的電容器接觸窗,故可達到較低的電容器接觸窗阻抗以及較高的記憶胞電晶體(transistor,Tr)通道啟動電流,進而使動態隨機存取記憶體具有較佳的資料讀寫表現。另一方面,由於製程所需的光罩數量減少,亦可降低整體製程的成本。Based on the above, in the dynamic random access memory of the present invention, by defining the position of the second isolation structure and the third isolation structure in the isolation area in the process of defining the character line structure, it is possible to avoid The problem of overlapping displacement between the second isolation structure and the third isolation structure and the word line structure, thereby avoiding the problem of abnormal refresh of the dynamic random access memory. At the same time, the dynamic random access memory prepared by this process can have a narrower isolation area while maintaining a wider capacitor contact window, so it can achieve a lower capacitor contact window impedance and a higher memory cell transistor (transistor). , Tr) Channel start current, and then the dynamic random access memory has better data read and write performance. On the other hand, since the number of masks required for the manufacturing process is reduced, the overall manufacturing process cost can also be reduced.
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention more comprehensible, the following specific embodiments are described in detail in conjunction with the accompanying drawings.
參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而,本發明亦可以各種不同的形式體現,而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之標號表示相同或相似之元件,以下段落將不再一一贅述。The present invention will be explained more fully with reference to the drawings of this embodiment. However, the present invention can also be embodied in various different forms and should not be limited to the embodiments described herein. The thickness of the layers and regions in the drawing will be exaggerated for clarity. The same or similar reference numerals indicate the same or similar elements, and the following paragraphs will not repeat them one by one.
圖1A至圖12A是本發明一實施例的動態隨機存取記憶體之製造流程的上視示意圖。圖1B至圖12B是分別沿圖1A至圖12A之線段A-A’的剖面示意圖。圖1C至圖12C是分別沿圖1A至圖12A之線段B-B’的剖面示意圖。1A to 12A are schematic top views of a manufacturing process of a dynamic random access memory according to an embodiment of the invention. Figures 1B to 12B are schematic cross-sectional views taken along the line A-A' of Figures 1A to 12A, respectively. Figures 1C to 12C are schematic cross-sectional views taken along the line B-B' of Figures 1A to 12A, respectively.
請參照圖1A至圖1C,本實施例提供一種動態隨機存取記憶體的製造方法,其步驟如下所述。首先,在基底100中形成多個第一隔離結構110,以定義出沿第一方向D1排列的多個主動區120,其中多個主動區120與多個第一隔離結構110沿第一方向D1交替排列。在一些實施例中,基底100可例如為半導體基底、半導體化合物基底或是絕緣層上有半導體基底(Semiconductor Over Insulator,SOI)。在一些實施例中,在基底100中形成多個第一隔離結構110的方法利如是微影蝕刻,但本發明不限於此。在一些實施例中,在基底100中形成多個第一隔離結構110的步驟例如是先在基底上形成硬罩幕層,以硬罩幕層為罩幕,移除部分基底,以於基底中形成多個溝渠,其中多個溝渠沿第一方向D1排列。接著,在多個溝渠中填入介電材料,以於基底100中形成多個第一隔離結構110。在本實施例中,第一隔離結構110例如是包括氮化矽層112和氧化矽層114,其中氧化矽層114例如是共形地形成在溝渠中,以覆蓋溝渠的側壁和底面,氮化矽層112例如是形成在氧化矽層114的內表面上,並填滿溝渠,但本發明不限於此。第一隔離結構110將基底100分隔成多個條狀圖案,條狀圖案即代表主動區120(如圖1A所示)。至此,即形成第一隔離結構110與主動區120。在一些實施例中,第一隔離結構110的深度例如是介於250奈米至330奈米之間,例如是約300奈米,但本發明不限於此。在一些實施例中,第一隔離結構110例如是淺溝渠隔離結構(STI),但本發明不限於此。在一些實施例中,第一方向D1例如是與X軸非正交且相交一角度。在本實施例中,第一方向D1例如是與X軸相交一角度θ,其中角度θ例如是介於15度至25度之間,但本發明不限於此。請參照圖1A,圖中虛線方框所指為後續形成隔離區150的預定區域,將於後文詳述。1A to 1C, this embodiment provides a method for manufacturing a dynamic random access memory, the steps of which are as follows. First, a plurality of
接著,請參照圖1A至圖2C,移除部分多個第一隔離結構110以及多個主動區120的部分基底110,以形成沿第二方向D2排列且沿第三方向D3延伸的多個溝渠140。在一些實施例中,形成多個溝渠140的方法例如是微影蝕刻,但本發明不限於此。在一些實施例中,形成多個溝渠140的步驟例如是先在基底100上形成圖案化遮罩122,形成圖案化遮罩122的方法利如是微影蝕刻,但本發明不限於此。接著,以圖案化遮罩122為罩幕,進行一蝕刻製程,移除部分多個第一隔離結構110以及多個主動區120的部分基底110,以形成多個溝渠140。在此步驟中,基底110以及第一隔離結構110的氮化矽層112和氧化矽層114例如是同時移除。在一些實施例中,第二方向D2例如是與第三方向D3垂直,且第一方向D1例如是與第二方向D2非正交且相交一角度。在本實施例中,第二方向D2例如是平行於X軸,第三方向D3例如是平行於Y軸,且第一方向D1例如是與第二方向D2相交一角度θ,其中角度θ例如是介於65度至75度之間,但本發明不限於此。也就是說,在本實施例中,多個溝渠140沿X軸排列且沿Y軸延伸,但本發明不限於此。在一些實施例中,圖案化遮罩122的材料例如是氧化矽,但本發明不限於此。在本實施例中,形成多個溝渠140後,直接進行後續製程,並未移除圖案化遮罩122。在本實施例中,多個溝渠140例如是後續形成字元線結構的預定位置,將於後文詳述。Next, referring to FIGS. 1A to 2C, a portion of the
接著,請參照圖2A至圖3C,形成氧化矽層124,氧化矽層124共形地覆蓋溝渠140以及圖案化遮罩122的表面。如圖3C所示,在溝渠140a中,氧化矽層124覆蓋基底100a以及第一隔離結構110a(包括氮化矽層112a和氧化矽層114a)的上表面。在一些實施例中,形成氧化矽層124的方法例如是化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或旋轉塗佈法,但本發明不限於此。Next, referring to FIGS. 2A to 3C, a
接著,請參照圖3A至圖4C,移除部分氧化矽層124以及部分多個第一隔離結構110a,以在溝渠140a中形成多個第一開口142。在一些實施例中,移除部分氧化矽層124例如是移除位於圖案化遮罩122頂面上以及溝渠140a底面上的氧化矽層124,殘留的氧化矽層124a位於溝渠140b的側壁上。在本實施例中,在此步驟中,更包括移除位於溝渠140a底面下的部分第一隔離結構110a。因此,剩餘的第一隔離結構110b(包括氮化矽層112b和氧化矽層114b)的頂面低於基底100a的頂面,此時,溝渠140b底面形成馬鞍鰭(saddle fin)狀,可供後續形成的單元電晶體(cell transistor)的配置。在一些實施例中,移除部分氧化矽層124以及部分多個第一隔離結構110a的方法例如是回蝕刻法,但本發明不限於此。Next, referring to FIGS. 3A to 4C, a portion of the
接著,請參照圖4A至圖8C,移除多個主動區120與多個溝渠140交錯的部分基底100a,以形成多個第二開口160b,其中第二開口160b位於兩個相鄰的第一隔離結構110c之間,且多個第二開口160b的底面低於多個第一開口142的底面。詳細步驟如下所述。Next, referring to FIGS. 4A to 8C, a portion of the
首先,請參照圖4A和圖5C,形成底部抗反射塗層(bottom anti-reflective coating,BARC)126,底部抗反射塗層126填滿溝渠140b且覆蓋圖案化遮罩122的頂面。如圖5C所示,在溝渠140b中,底部抗反射塗層126覆蓋基底100a以及第一隔離結構110b的表面。在一些實施例中,形成底部抗反射塗層126的方法例如是化學氣相沉積法、物理氣相沉積法或旋轉塗佈法,但本發明不限於此。在一些實施例中,底部抗反射塗層126的材料例如包括氮化矽、氮氧化矽或其組合,但本發明不限於此。First, referring to FIGS. 4A and 5C, a bottom anti-reflective coating (BARC) 126 is formed. The bottom
接著,請參照圖5A至圖6C,在底部抗反射塗層126上形成光阻層128,光阻層128用於定義隔離區150的預定區域,即光阻層128覆蓋底部抗反射塗層126的頂面,僅暴露圖6A中的實線方框區域代表的隔離區150的預定形成區塊。接著,以光阻層128為罩幕,移除暴露的底部抗反射塗層126,在隔離區150中形成第二開口160。在一些實施例中,第二開口160在第三方向D3的寬度w1例如是大於或等於兩個相鄰的第一隔離結構110b之間的距離d1。如圖6A和圖6C所示,在本實施例中,第二開口160在第三方向D3的寬度w1例如是略大於兩個相鄰的第一隔離結構110b之間的距離d1。因此,以光阻層128為罩幕,移除暴露的底部抗反射塗層126後,第二開口160暴露部分基底100a以及部分第一隔離結構110b(包括氮化矽層112b和氧化矽層114b)的頂面,但本發明不限於此。在其他實施例中,第二開口160在第三方向D3的寬度w1也可以例如是等於兩個相鄰的第一隔離結構110b之間的距離d1。在此情況下,第二開口160僅暴露部分基底100a的頂面。另外,如圖6A和圖6B所示,在本實施例中,第二開口160在第四方向D4的寬度w2例如是略大於溝渠140b在第四方向D4的距離d2,其中第四方向D4例如是與第一方向D1垂直。因此,以光阻層128為罩幕,移除暴露的底部抗反射塗層126後,第二開口160暴露部分基底100a的頂面、部分氧化矽層124a的側壁和頂面以及部分圖案化遮罩122的頂面,但本發明不限於此。Next, referring to FIGS. 5A to 6C, a
接著,請參照圖6A至圖7C,繼續以光阻層128為罩幕,移除暴露的部分基底100a以及部分第一隔離結構110b,以形成第二開口160a。在一些實施例中,第二開口160a的底面例如是與第一隔離結構110c的底面共平面。在其他實施例中,第二開口160a的底面例如是低於第一隔離結構110c的底面。在一些實施例中,形成第二開口160a的方法例如是蝕刻法。舉例來說,蝕刻法例如是非等向性蝕刻、等向性蝕刻或其組合。在本實施例中,蝕刻法例如是非等向性電漿蝕刻與等向性電漿蝕刻的組合,也可以是非等向性電漿蝕刻與濕蝕刻的組合,但本發明不限於此。在本實施例中,第二開口160暴露部分基底100a以及部分第一隔離結構110b的頂面(如圖6C所示),因此,繼續以光阻層128為罩幕,移除暴露的部分基底100a以及部分第一隔離結構110b後,第二開口160a暴露部分基底100b的表面以及部分第一隔離結構110c(包括氮化矽層112c和部分氧化矽層114c)的側壁(如圖7C所示)。值得注意的是,在本實施例中,此步驟可例如包括移除部分基底100a以及第一隔離結構110b的部分氮化矽層112b和部分氧化矽層114b。在其他實施例中,此步驟也可例如包括移除部分基底100a以及第一隔離結構110b的部分氧化矽層114b。抑或是,在其他實施例中,此步驟可例如僅移除部分基底100a。換句話說,此步驟移除的部分取決於第二開口160在第三方向D3的寬度w1與兩個相鄰的第一隔離結構110b之間的距離d1之間的關係。在本實施例中,在第二開口160a中,只要剩餘的兩個相鄰的第一隔離結構110c之間不存在基底即可。也就是說,在後續步驟形成的第二隔離結構與第一隔離結構110c之間不存在基底即可,將於後文詳述。如圖7B所示,在本實施例中,繼續以光阻層128為罩幕,移除暴露的部分基底100a後,第二開口160a暴露部分基底100b的側壁和底面、部分氧化矽層124a的側壁和頂面以及部分圖案化遮罩122的頂面,但本發明不限於此。Next, referring to FIGS. 6A to 7C, continue to use the
接著,請參照圖7A至圖8C,移除光阻層128以及剩餘的底部抗反射塗層126a,以繼續進行後續形成隔離區150的製程。請參照圖8C,第二開口160b的底面低於第一隔離結構110c的頂面。Next, referring to FIGS. 7A to 8C, the
接著,請參照圖8A至圖10C,在多個第二開口160b中形成多個第二隔離結構170,以填滿多個第二開口160b。在一些實施例中,當第二開口160b的底面例如是與第一隔離結構110c的底面共平面時,形成的多個第二隔離結構170的底部則與多個第一隔離結構110c的底部共平面。在其他實施例中,當第二開口160b的底面例如是低於第一隔離結構110c的底面時,形成的多個第二隔離結構170的底部則低於多個第一隔離結構110c的底部。在上述兩種情況下,隔離區150中的第二隔離結構132a可避免寄生金氧半場效電晶體(MOSFET)以及列撞擊(row hammer)的疑慮,且第二隔離結構170的底部愈低,隔離效果愈佳。詳細步驟如下所述。Next, referring to FIGS. 8A to 10C, a plurality of
首先,請參照圖8A至圖9C,先形成氧化矽層130,其中氧化矽層130例如是共形地形成在溝渠140b中,以覆蓋溝渠140b的部分側壁與底面。詳細來說,如圖8B所示,在前述步驟中,溝渠140b的部分側壁已被氧化矽層124a覆蓋。因此,在此步驟中,如圖9B所示,氧化矽層130例如是形成在溝渠140b中暴露的側壁以及底面上。也就是說,此時,溝渠140b的側壁例如是被氧化矽層130以及氧化矽層124a所覆蓋,而在溝渠140b底面暴露的基底100b以及暴露的第一隔離結構110c表面則被氧化矽層130所覆蓋。在本實施例中,氧化矽層130的形成方法例如是內部氧化法(inner oxidation),但本發明不限於此。接著,形成氮化矽層132,其中氮化矽層132例如是填滿溝渠140b且覆蓋圖案化遮罩122的頂面。在一些實施例中,氮化矽層132的形成方法例如是化學氣相沉積法,但本發明不限於此。First, referring to FIGS. 8A to 9C, a
接著,請參照圖9A至圖10C,移除部分氮化矽層132,形成溝渠140c,剩餘的氮化矽層132a的頂面與覆蓋第一隔離結構110c的氧化矽層130的頂面實質上共平面。詳細來說,溝渠140c的底面具有多個凹部R1和多個凸部R2交替排列,其中剩餘的氮化矽層132a以及與其相鄰的兩個第一隔離結構110c位於凹部R1,其餘的基底100b位於凸部R2。在一些實施例中,移除部分氮化矽層132的方法例如是回蝕刻法,例如濕蝕刻法,但本發明不限於此。值得一提的是,在隔離區150中剩餘的氮化矽層132a構成第二隔離結構170。Next, referring to FIGS. 9A to 10C, a portion of the
接著,請參照圖10A至圖12C,在溝渠140c中形成字元線結構137。接著,形成第三隔離結構138覆蓋字元線結構137並填滿溝渠140c。詳細步驟如下所述。Next, referring to FIGS. 10A to 12C, a
首先,請參照圖10A至圖11C,先對溝渠140c進行預清潔(pre-clean),以去除溝渠140c表面上的雜質。在一些實施例中,例如是使用稀釋氫氟酸(DHF)對溝渠140c進行預清潔,但本發明不限於此。接著,形成閘氧化層133。如圖11B所示,在本實施例中,閘氧化層133例如是共形地形成在溝渠140c的底面和側壁上。也就是說,如圖11C所示,在溝渠140c的底面凹部R1處,閘氧化層133覆蓋第二隔離結構170頂面以及覆蓋兩個相鄰的第一隔離結構110c上的氧化矽層130,但本發明不限於此。接著,形成襯層134。在本實施例中,襯層134例如是共形地覆蓋閘氧化層133,以作為一緩衝層。在一些實施例中,襯層134的材料例如包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或其組合。接著,形成導體材料層136以填滿溝渠140c。在一些實施例中,導體材料層136例如是金屬材料、阻障金屬材料或其組合。在本實施例中,導體材料層136的材料例如是鎢,但本發明不限於此。在一些實施例中,襯層134和導體材料層136的形成方法例如包括濺鍍法、電鍍法或電子束蒸鍍法,但本發明不限於此。First, referring to FIGS. 10A to 11C, the
接著,請參照圖11A至圖12C,移除部分導體材料層136以及部份襯層134,以形成字元線結構137。也就是說,剩餘的導體材料層136a以及襯層134a構成字元線結構137。在一些實施例中,移除部分導體材料層136以及部份襯層134的方法例如是回蝕刻法。在一些實施例中,字元線結構137的頂面例如是低於基底100b的頂面。接著,形成第三隔離結構138,以覆蓋字元線結構137並填滿溝渠。在一些實施例中,形成第三隔離結構138的方法例如是先形成介電材料層填滿溝渠,並覆蓋字元線結構137以及圖案化遮罩122的頂面上。最後,移除部分介電材料層以及部分圖案化遮罩122,剩餘的介電材料層即為第三隔離結構138。至此,可繼續進行後續半導體元件製程,例如電容器接觸窗、位元線等製程。舉例來說,如圖12A所示,圖中實線方框例如可為形成電容器接觸窗180的預定區域,圖中沿第二方向D2延伸且沿第三方向D3排列的多個條狀圖形例如可為形成位元線結構190的預定區域,但本發明不限於此。Next, referring to FIGS. 11A to 12C, part of the
值得一提的是,在本發明的實施例中,隔離區150由下而上可包括第二隔離結構170、字元線結構137以及第三隔離結構138三層結構。由於在定義字元線結構137的過程中,可同時定義第二隔離結構170以及第三隔離結構138的位置,其中隔離區150中的第三隔離結構138的頂邊即是由字元線結構137定義。進一步來說,在本發明的實施例中,僅需針對定義字元線結構137而開一次光罩,因此,相較於傳統的製程,本實施例不需分別定義字元線結構137以及定義第二隔離結構170以及第三隔離結構138的位置,故可避免隔離區150中第二隔離結構170以及第三隔離結構138與字元線結構137之間重疊位移的問題,進而可避免動態隨機存取記憶體不正常刷新(refresh)的問題。另外,依照本發明的實施例所製成的動態隨機存取記憶體,其可同時具有較窄的隔離區150並保持較寬的電容器接觸窗180,故可達到較低的電容器接觸窗阻抗以及較高的記憶胞Tr通道啟動電流,進而使動態隨機存取記憶體具有較佳的資料讀寫表現。It is worth mentioning that, in the embodiment of the present invention, the
另外,本發明的實施例提供一種動態隨機存取記憶體,請參照圖12A至圖12C,動態隨機存取記憶體例如包括:基底100b、多個第一隔離結構110c、多個字元線結構137、多個第二隔離結構170以及多個第三隔離結構138。多個第一隔離結構110c位於基底100b中,以定義出沿第一方向D1排列的多個主動區120,其中多個主動區120與多個第一隔離結構100c沿第一方向D1交替排列。多個字元線結構137穿過多個主動區120與多個第一隔離結構110c,多個字元線結構137沿第二方向D2排列延伸且沿第三方向D3延伸,其中第二方向D2與第三方向D3垂直,且第一方向D1與第二方向D2非正交且相交一角度。多個第二隔離結構138位於多個字元線結構137與多個主動區120交錯的基底100b中且位於兩個相鄰的第一隔離結構110c之間。多個第三隔離結構138覆蓋多個字元線結構137。In addition, an embodiment of the present invention provides a dynamic random access memory. Please refer to FIGS. 12A to 12C. The dynamic random access memory includes, for example, a
在一些實施例中,第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間具有至少一層氧化層。在一些實施例中,氧化層的材料例如包括氧化矽,但本發明不限於此。請參照圖12C,在本實施例中,第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間的氧化層的上半部具有氧化矽層130,第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間的氧化層的下半部則具有氧化矽層130以及氧化矽層114c,但本發明不限於此。在其他實施例中,第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間的氧化層可例如僅具有氧化矽層130。在其他實施例中,第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間的氧化層也可同時具有氧化矽層130以及氧化矽層114c。只要第一隔離結構110c與第二隔離結構170之間具有至少一層氧化層即可。In some embodiments, there is at least one oxide layer between the
在一些實施例中,字元線結構137側壁上的氧化層包括氧化矽層124a以及氧化矽層130,其中在溝渠140c底面的凸部R2頂面上的部分為氧化矽層124a,在溝渠140c底面的凸部R2頂面下的部分為氧化矽層130。另外,在第二隔離結構170的側壁和底面上的氧化層為氧化矽層130。在一些實施例中,氧化矽層130的厚度例如大於閘氧化層133a的厚度,但本發明不限於此。In some embodiments, the oxide layer on the sidewall of the
綜上所述,在本發明的動態隨機存取記憶體中,藉由定義字元線結構的製程中,同時定義隔離區中的第二隔離結構以及第三隔離結構的位置,故可避免隔離區中第二隔離結構以及第三隔離結構與字元線結構之間重疊位移的問題,進而避免動態隨機存取記憶體不正常刷新的問題。同時,藉此製程製備的動態隨機存取記憶體可具有較窄的隔離區並同時保持較寬的電容器接觸窗,故可達到較低的電容器接觸窗阻抗以及較高的記憶胞Tr通道啟動電流,進而使動態隨機存取記憶體具有較佳的資料讀寫表現。另一方面,由於製程所需的光罩數量減少,亦可降低整體製程的成本。In summary, in the dynamic random access memory of the present invention, by defining the character line structure in the process, the positions of the second isolation structure and the third isolation structure in the isolation region are defined at the same time, so that isolation can be avoided. The problem of overlap and displacement between the second isolation structure and the third isolation structure and the word line structure in the area, thereby avoiding the problem of abnormal refresh of the dynamic random access memory. At the same time, the dynamic random access memory prepared by this process can have a narrower isolation area while maintaining a wider capacitor contact window, so it can achieve a lower capacitor contact window impedance and a higher memory cell Tr channel startup current , So that the dynamic random access memory has better data read and write performance. On the other hand, since the number of masks required for the manufacturing process is reduced, the overall manufacturing process cost can also be reduced.
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention has been disclosed in the above embodiments, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. The scope of protection of the present invention shall be determined by the scope of the attached patent application.
100、100a、100b:基底
110、110a、110b、110c:第一隔離結構
112、112a、112b、112c、132、132a:氮化矽層
114、114a、114b、114c、124、124a、130:氧化矽層
120:主動區
122:圖案化遮罩
126、126a:底部抗反射塗層
128:光阻層
133、133a:閘氧化層
134、134a:襯層
136、136a:導體材料層
137:字元線結構
138:第三隔離結構
140、140a、140b、140c:溝渠
142:第一開口
150:隔離區
160、160a、160b:第二開口
170:第二隔離結構
180:電容器接觸窗
190:位元線結構
A-A’、B-B’:線段
D1、D2、D3、D4:方向
d1、d2:距離
R1:凹部
R2:凸部
w1、w2:寬度
θ:角度100, 100a, 100b:
圖1A至圖12A是本發明一實施例的動態隨機存取記憶體之製造流程的上視示意圖。 圖1B至圖12B是分別沿圖1A至圖12A之線段A-A’的剖面示意圖。 圖1C至圖12C是分別沿圖1A至圖12A之線段B-B’的剖面示意圖。1A to 12A are schematic top views of a manufacturing process of a dynamic random access memory according to an embodiment of the invention. Figures 1B to 12B are schematic cross-sectional views taken along the line A-A' of Figures 1A to 12A, respectively. Figures 1C to 12C are schematic cross-sectional views taken along the line B-B' of Figures 1A to 12A, respectively.
100b:基底 100b: base
110c:第一隔離結構 110c: the first isolation structure
112c:氮化矽層 112c: silicon nitride layer
114c、130:氧化矽層 114c, 130: silicon oxide layer
133a:閘氧化層 133a: gate oxide layer
134a:襯層 134a: Lining
136a:導體材料層 136a: Conductor material layer
137:字元線結構 137: Character line structure
138:第三隔離結構 138: The third isolation structure
170:第二隔離結構 170: second isolation structure
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