TW202249247A - Dynamic random access memory and method for manufacturing the same - Google Patents
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本發明係有關於一種記憶體裝置,且特別係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 device, and in particular to a dynamic random access memory and a manufacturing method thereof.
隨著電子產品日漸小型化之趨勢,對於記憶體裝置亦有逐漸小型化的需求。然而,隨著記憶體裝置的小型化,提高記憶體裝置的效能及良率變得更為困難。With the trend of miniaturization of electronic products, there is also a demand for miniaturization of memory devices. However, with the miniaturization of memory devices, it becomes more difficult to improve the performance and yield of memory devices.
舉例而言,在動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory, DRAM)中,位元線結構具有由氮化物/氧化物/氮化物所形成的側壁間隔物。在濕式蝕刻中,由於氧化物抗濕式蝕刻的能力比氮化物弱,因此側壁間隔物中的氧化物的頂部經常會受到損傷,而導致側壁間隔物的頂部變薄甚至被完全移除(即側壁間隔物的頂表面低於導電結構上方的蓋層的頂表面)。若位元線結構的側壁間隔物的頂部被完全移除,則位元線結構中的蓋層的頂部會被暴露出,導致蓋層也可能會變形(例如,使蓋層具有圓化的頂表面),進而導致位於位元線結構兩側的連接墊的頂部變得比預期的寬。換言之,相鄰的連接墊的頂部之間的距離會變得較近。如此一來,將增加記憶體裝置短路的風險,進而降低產品的效能及良率。隨著記憶體裝置的小型化,相鄰的連接墊之間的距離會縮小,因此,上述短路的問題將變得更加嚴重。For example, in dynamic random access memory (DRAM), the bit line structure has sidewall spacers formed of nitride/oxide/nitride. In wet etching, since the oxide is less resistant to wet etching than nitride, the top of the oxide in the sidewall spacer is often damaged, resulting in thinning or even complete removal of the top of the sidewall spacer ( That is, the top surface of the sidewall spacer is lower than the top surface of the cap layer above the conductive structure). If the top of the sidewall spacer of the bitline structure is completely removed, the top of the cap layer in the bitline structure will be exposed, causing the cap layer to also possibly be deformed (e.g., making the cap layer have a rounded top surface), causing the tops of the connection pads on either side of the bitline structure to become wider than expected. In other words, the distance between the tops of adjacent connection pads becomes closer. In this way, the risk of short circuit of the memory device will be increased, thereby reducing the performance and yield of the product. With the miniaturization of memory devices, the distance between adjacent connection pads will shrink, so the above-mentioned short circuit problem will become more serious.
本發明實施例提供一種動態隨機存取記憶體及其製造方法,能夠降低短路的風險,且有利於微型化。Embodiments of the present invention provide a DRAM and a manufacturing method thereof, which can reduce the risk of short circuit and are beneficial to miniaturization.
本發明之一實施例係揭示一種動態隨機存取記憶體,包括:多個位元線接觸結構,形成於基板上;多個位元線結構,形成於該些位元線接觸結構上,且沿著第一方向延伸;多個第一絕緣結構,形成於基板上,且沿著與第一方向相交的第二方向延伸;電容接觸結構,位於相鄰的該些位元線結構與相鄰的該些第一絕緣結構之間;第一連接墊,形成於電容接觸結構上;第二絕緣結構,環繞第一連接墊,且第二絕緣結構的頂部寬度大於底部寬度;及電容結構,形成於第一連接墊上並且與第一連接墊電性連接。One embodiment of the present invention discloses a dynamic random access memory, comprising: a plurality of bit line contact structures formed on a substrate; a plurality of bit line contact structures formed on the bit line contact structures, and extending along a first direction; a plurality of first insulating structures formed on the substrate and extending along a second direction intersecting with the first direction; capacitive contact structures located between adjacent bit line structures and adjacent Between the first insulating structures; the first connection pad is formed on the capacitive contact structure; the second insulating structure surrounds the first connection pad, and the width of the top of the second insulating structure is greater than the width of the bottom; and the capacitive structure is formed on the first connection pad and electrically connected with the first connection pad.
本發明之一實施例係揭示一種動態隨機存取記憶體的製造方法,包括:形成多個位元線接觸結構於基板上;形成多個位元線結構於該些位元線接觸結構上,其中各位元線結構沿著第一方向延伸;形成多個第一絕緣結構於該基板上,其中各第一絕緣結構沿著與第一方向相交的第二方向延伸;形成電容接觸結構位於相鄰的該些位元線結構與相鄰的該些第一絕緣結構之間;形成第一連接墊於電容接觸結構上; 形成第二絕緣結構環繞第一連接墊,其中第二絕緣結構的頂部寬度大於底部寬度;以及形成電容結構於第一連接墊上並且與第一連接墊電性連接。One embodiment of the present invention discloses a manufacturing method of a dynamic random access memory, comprising: forming a plurality of bit line contact structures on a substrate; forming a plurality of bit line structures on the bit line contact structures, wherein each element line structure extends along a first direction; forms a plurality of first insulating structures on the substrate, wherein each first insulating structure extends along a second direction intersecting with the first direction; forms a capacitive contact structure located adjacent to Between the bit line structures and the adjacent first insulating structures; forming a first connection pad on the capacitive contact structure; forming a second insulating structure surrounding the first connecting pad, wherein the top width of the second insulating structure greater than the width of the bottom; and forming a capacitive structure on the first connection pad and electrically connecting with the first connection pad.
在本發明實施例所提供之動態隨機存取記憶體及其製造方法中,藉由形成環繞第一連接墊的第二絕緣結構,可降低短路的風險。再者,藉由第二絕緣結構的頂部寬度大於底部寬度,第一連接墊與電容結構之間可具有合適的接觸阻抗,並降低位元線結構與第一連接墊之間的寄生電容。如此,能夠改善效能及良率。In the DRAM and its manufacturing method provided by the embodiments of the present invention, the risk of short circuit can be reduced by forming the second insulating structure surrounding the first connection pad. Furthermore, since the width of the top of the second insulating structure is greater than that of the bottom, proper contact resistance can be provided between the first connection pad and the capacitor structure, and the parasitic capacitance between the bit line structure and the first connection pad can be reduced. In this way, performance and yield can be improved.
為使本發明之上述和其他目的、特徵、優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。再者,本發明的不同範例中可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的,並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。在此,「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內,較佳是10%之內,且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量,意即在沒有特定說明的情況下,仍可隱含「約」、「大約」之含義。In order to make the above and other objects, features, and advantages of the present invention more comprehensible, preferred embodiments are listed below and described in detail in conjunction with the accompanying drawings. Furthermore, repeated reference signs and/or words may be used in different examples of the invention. These repeated symbols or words are used for the purpose of simplification and clarity, and are not used to limit the relationship between various embodiments and/or the appearance structures. Here, the terms "about" and "approximately" usually mean within 20%, preferably within 10%, and more preferably within 5% of a given value or range. The quantities given here are approximate quantities, which means that the meanings of "about" and "approximately" can still be implied without specific instructions.
本發明提供一種動態隨機存取記憶體(DRAM)及其製造方法,為簡化圖式,第1圖僅繪示位元線接觸結構104、絕緣圖案106、絕緣蓋層110、絕緣間隔物112、第一連接墊122、第一絕緣結構132及第二絕緣結構140。請同時參照第1圖及第2A圖,於基板102上交錯地形成絕緣圖案106與位元線接觸結構104。位元線接觸結構104被配置以將基板102電性連接至後續形成的位元線結構。The present invention provides a dynamic random access memory (DRAM) and a manufacturing method thereof. In order to simplify the drawings, FIG. 1 only shows a bit
基板102的材料可包括矽、含矽半導體、絕緣層上覆矽(silicon on insulator, SOI)、其他合適之材料或上述材料之組合。在本實施例中,基板102為矽基板。在一些實施例中,可在基板102中形成淺溝隔離結構及埋入式字元線。在一些實施例中,亦可在基板102中形成其他的結構。舉例而言,可藉由佈植製程在基板102中形成p型井區、n型井區或導電區。為了簡化說明,圖式中並未繪示上述的淺溝隔離結構、埋入式字元線及其他結構,且關於基板102中的結構及其形成方法,在此不再詳述。The material of the
絕緣圖案106的材料可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、其他合適的絕緣材料或上述之組合。在本實施例中,絕緣圖案106為氮化矽。在其他實施例中,絕緣圖案106為由氧化矽及形成於氧化矽上的氮化矽所形成的雙層結構。位元線接觸結構104的材料可包括經摻雜的多晶矽、其他合適的導電材料或上述之組合。為了將功函數及電阻值調整在合適的範圍內,位元線接觸結構104的材料可不同於後續形成的位元線結構的導電結構108的材料。例如,位元線接觸結構104的材料可為經過摻雜的多晶矽。The material of the
接著,在絕緣圖案106與位元線接觸結構104上形成導電結構108,且在導電結構108上形成絕緣蓋層110。其中,多個絕緣蓋層110是彼此平行地形成於基板102上,且各絕緣蓋層110沿著第一方向D1延伸。Next, a
在一些實施例中,導電結構108可由單一材料所形成。在這樣的實施例中,導電結構108的材料可包括鎢、鋁、銅、金、銀、上述之合金或其他合適的金屬材料。在其他實施例中,導電結構108包括第一導電層及形成於第一導電層上的第二導電層。在這樣的實施例中,第一導電層的材料可包括鈦、氮化鈦、氮化鎢、鉭或氮化鉭、其他合適的導電材料或上述之組合。第二導電層的材料可包括鎢、鋁、銅、金、銀、上述之合金、其他合適的金屬材料或上述之組合。在本實施例中,導電結構108由鎢所形成。絕緣蓋層110的材料可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、其他合適的絕緣材料或上述之組合。在本實施例中,絕緣蓋層110為氮化矽。導電結構108及絕緣蓋層110可各自獨立地藉由化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程、原子層沉積製程、其他合適的沉積製程或上述之組合而形成。In some embodiments, the
接著,於位元線接觸結構104、絕緣圖案106、導電結構108及絕緣蓋層110各自的側壁上順應性地形成絕緣間隔物112。在本說明書中,將導電結構108、絕緣蓋層110與絕緣間隔物112合稱為位元線結構。在一些實施例中,可依序形成第一間隔物層112a、第二間隔物層112b及第三間隔物層112c,以形成絕緣間隔物112。第一間隔物層112a、第二間隔物層112b及第三間隔物層112c可各自獨立地藉由化學氣相沉積製程、物理氣相沉積製程、原子層沉積製程、或上述之組合而形成,並在沉積製程之後使用任何已知的蝕刻製程來形成絕緣間隔物112,以暴露出基板102及絕緣蓋層110各自的頂表面。第一間隔物層112a、第二間隔物層112b及第三間隔物層112c可各自獨立地包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物、其他合適的絕緣材料或上述之組合。Next,
在本實施例中,第一間隔物層112a及第三間隔物層112c為氮化物,且第二間隔物層112b為氧化物。在本實施例的絕緣間隔物112的製作過程中,由於第二間隔物層112b的移除速率較高,且第三間隔物層112c的厚度較薄,因此,第二間隔物層112b及第三間隔物層112c的頂表面低於第一間隔物層112a的頂表面。在其他實施例中,絕緣間隔物112的頂表面低於絕緣蓋層110的頂表面,即絕緣間隔物112暴露出絕緣蓋層110的頂部的側壁,且絕緣蓋層110具有圓化的頂表面。In this embodiment, the
請同時參照第1圖、第2A圖及第3圖,在絕緣間隔物112形成後,形成多個第一絕緣結構132於基板102上。這些第一絕緣結構132是彼此平行地形成於基板102上,且各第一絕緣結構132沿著與第一方向D1交叉的第二方向D2延伸。藉此,在相鄰兩個絕緣蓋層110與相鄰兩個第一絕緣結構132之間定義出接觸區105。詳細來說,在設置於不同的絕緣蓋層110上的兩個絕緣間隔物112與相鄰兩個第一絕緣結構132之間定義出接觸區105。並且,相較於絕緣蓋層110與第一絕緣結構132,此時的接觸區105是凹陷的區域。Please refer to FIG. 1 , FIG. 2A and FIG. 3 at the same time. After the
接著,在接觸區105中形成與基板102電性連接的電容接觸結構119,且電容接觸結構119的頂表面低於絕緣蓋層110的頂表面。於本實施例中,電容接觸結構119包括依序形成於基板102上的第一接觸部件114、緩衝層116及第二接觸部件118。形成第一接觸部件114的步驟例如包括,形成導電材料於基板102上,並回蝕刻部分的導電材料,以形成第一接觸部件114於接觸區105中。第一接觸部件114的材料可與位元線接觸結構104的材料相同或相似。在本實施例中,為了將功函數及電阻值調整在合適的範圍內,第一接觸部件114的材料為經摻雜的多晶矽。Next, a
第二接觸部件118的頂表面低於絕緣蓋層110的頂表面。於本實施例中,第二接觸部件118包括導電襯層118a及導電層118b。形成第二接觸部件118的步驟可包括順應性地形成覆蓋緩衝層116的導電襯層材料於接觸區105中。接著,形成導電材料於導電襯層材料。之後,藉由回蝕刻製程部分地移除導電襯層材料及導電層材料。緩衝層116的材料例如為金屬矽化物。導電襯層材料可包括鈦、氮化鈦、氮化鎢、鉭或氮化鉭或上述之組合。導電層材料可包括鎢、鋁、銅、金、銀、上述之合金、其他合適的金屬材料或上述之組合。藉由電容接觸結構119,基板102可電性連接至後續形成的電容結構130(繪示於第2G圖中)。The top surface of the
請參照第2B圖,形成厚度不均一的第一材料層120於絕緣蓋層110、絕緣間隔物112及電容接觸結構119上。第一材料層120的懸突部分120a形成於絕緣蓋層110的頂部上。第一材料層120的漸窄部分120b形成於絕緣間隔物112的側壁上。第一材料層120的水平部分120c形成於電容接觸結構119的頂表面上。懸突部分120a的厚度的最大值大於漸窄部分120b的厚度的最大值。本實施例藉由具有懸突部分120a的第一材料層120,可有助於改善良率,此部分將於下文中詳細討論。Referring to FIG. 2B , a
在一實施例中,為了有效率地形成具有懸突部分120a的第一材料層120,可藉由階梯覆蓋率不佳的方法,例如,電漿增強化學氣相沉積法形成第一材料層120。在一實施例中,第一材料層120在後續的製程中不會被完全移除,且殘留的第一材料層120成為後續形成的第二絕緣結構的一部分。第一材料層120可包括第一絕緣材料,例如氧化物、氮化物、氮氧化物、其他合適的絕緣材料或上述之組合。在本實施例中,第一材料層120包括氧化物。In one embodiment, in order to efficiently form the
請參照第2C圖,進行第一蝕刻製程,以部分地移除第一材料層120,且暴露出電容接觸結構119的頂表面。更詳言之,在第一蝕刻製程之後,第一材料層120的水平部分120c被完全移除,且暴露出第二接觸部件118的頂表面。第一蝕刻製程可為等向性的蝕刻製程,例如濕式蝕刻製程。Referring to FIG. 2C , a first etching process is performed to partially remove the
請參照第2D圖,於電容接觸結構119上形成第一連接墊122,且第一連接墊122的頂表面與絕緣蓋層110的頂表面共平面。形成第一連接墊122的步驟可包括沉積導電材料於第一材料層120及電容接觸結構119上,以填滿接觸區105。之後,進行平坦化製程,以使第一材料層120的頂表面、絕緣蓋層110的頂表面與第一連接墊122的頂表面共平面。導電材料可包括鎢、鋁、銅、金、銀、上述之合金、其他合適的金屬材料或上述之組合。在本實施例中,導電材料為鎢。Referring to FIG. 2D , the
請參照第2E圖,進行第二蝕刻製程,以移除第一材料層120,且形成露出絕緣間隔物112的凹口115。在本實施例中,第二蝕刻製程是移除第一材料層120的懸突部分120a,且凹口115更露出第一材料層120的漸窄部分120b。Referring to FIG. 2E , a second etching process is performed to remove the
請參照第2F圖,以第二絕緣材料124填滿凹口115,且第二絕緣材料124的頂表面、絕緣蓋層110的頂表面與第一連接墊122的頂表面共平面。為了保護第一材料層120不受到後續蝕刻製程的影響,第二絕緣材料124可不同於第一材料層120的材料。第二絕緣材料124可包括氧化物、氮化物或氮氧化物。在本實施例中,第二絕緣材料124為氮化物。可藉由合適的沉積製程而形成第二絕緣材料124,例如,化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積及上述之組合。Referring to FIG. 2F , the
請同時參照第1圖及第2F圖,在本實施例中,第一材料層120的漸窄部分120b與第二絕緣材料124形成環繞第一連接墊122的第二絕緣結構140。此第二絕緣結構140形成於第一連接墊122與絕緣蓋層110之間。第二絕緣結構的頂部寬度大於底部寬度。藉由本實施例的第二絕緣結構140,可有助於改善良率,此部分將於下文中詳細討論。Please refer to FIG. 1 and FIG. 2F at the same time. In this embodiment, the tapered
請參照第2G圖,在第二絕緣結構140形成後,形成層間介電層128於基板102上。接著,對層間介電層128進行第三蝕刻製程,以形成暴露出第一連接墊122的多個開口。之後,在層間介電層128的這些開口中形成電容結構130。電容結構130可藉由第一連接墊122而與電容接觸結構119電性連接。Referring to FIG. 2G , after the second
於本實施例中,層間介電層128的材料不同於第二絕緣材料124的材料,使得當進行第三蝕刻製程時,層間介電層128的移除速率遠大於第二絕緣材料124的移除速率。藉此,可避免電容結構130中的導電材料形成於原預定填入第二絕緣結構140的位置,進而可避免短路。再者,在第三蝕刻製程期間,第二絕緣材料124可避免蝕刻液經由漸窄部分120b及第二間隔物層112b而進入基板102中。如此一來,可進一步提升DRAM100的良率。在一些實施例中,在第三蝕刻製程中,層間介電層128的移除速率R1相對於第二絕緣材料124的移除速率R2之比率R1/R2為1.5-20。層間介電層128的材料可包括氧化物、氮化物、氮氧化物或上述之組合。在本實施例中,層間介電層128為氧化物。In this embodiment, the material of the
電容結構130的配置範圍可與第一連接墊122的配置範圍不完全重疊。於本實施例中,一個電容結構130配置於第一連接墊122、第二絕緣結構140與絕緣蓋層110上。可利用習知的方法形成電容結構130,在此不再詳述。在形成電容結構130之後,後續可進行其他習知的製程,以完成DRAM100。為了簡化說明,關於其他習知的製程,在此不再詳述。The configuration range of the
請同時參照第1圖、第2G圖及第3圖,本發明之一些實施例的DRAM100包括基板102、位元線接觸結構104、位元線結構、第一絕緣結構132、電容接觸結構119、第一連接墊122、第二絕緣結構140及電容結構130。位元線結構包括導電結構108、絕緣蓋層110及絕緣間隔物112。Please refer to FIG. 1, FIG. 2G and FIG. 3 at the same time. The
位元線接觸結構104、導電結構108及絕緣蓋層110依序形成於基板102上。位元線結構沿著第一方向D1延伸。第一絕緣結構132沿著與第一方向D1相交的第二方向D2延伸。電容接觸結構119、第一連接墊122及第二絕緣結構140位於兩條相鄰的位元線結構與兩條相鄰的第一絕緣結構132之間。絕緣間隔物112形成於位元線接觸結構104、導電結構108與絕緣蓋層110各自的側壁上。第一連接墊122形成於電容接觸結構119上。各第二絕緣結構140環繞一個第一連接墊122。第二絕緣結構140的頂表面與第一連接墊122的頂表面齊平,且第二絕緣結構140具有向下逐漸縮窄的寬度。電容結構130形成於第一連接墊122上並且電性連接到第一連接墊122。有關DRAM100的其他詳細內容可參考前述對於製造方法的說明,因而不再重複贅述。The bit
在本實施例所提供之DRAM100中,藉由使第一連接墊122的頂部較窄,以及配置環繞第一連接墊122的第二絕緣結構140,可降低短路的風險,亦可降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容。因此,能夠提升寫入速度且改善效能及良率。In the
在一些實施例中,第二絕緣結構140包括第一部分及第二部分。第一部分自電容接觸結構119的頂表面向上延伸而寬度漸寬。第二部分自第一連接墊122的頂表面向下延伸而寬度漸窄。在如第2F圖所示的實施例中,第二絕緣結構140的第一部分包括第一材料層120,且第二絕緣結構140的第二部分包括第二絕緣材料124。In some embodiments, the second
如第2F圖所示,第二絕緣結構140的頂表面具有第一寬度W1。第二絕緣結構140的第一部分的表面與第三間隔物層112c的表面間具有最大距離W2。絕緣蓋層110的頂表面具有第六寬度W6。在本實施例中,相鄰的兩個第一連接墊122的頂部分之間的距離為第六寬度W6加兩倍的第一寬度W1加兩倍的第一間隔物層112a的厚度W7(亦即,W6+2*W1+2*W7)。在一些實施例中,第一寬度W1相對於最大距離W2的比率W1/W2為1.5-10.0。藉此,可使相鄰的兩個第一連接墊122的頂部分之間具有適當的距離,使第一連接墊122與電容結構130之間具有合適的接觸阻抗,並降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容,可改善良率及效能。As shown in FIG. 2F, the top surface of the second
此外,在一些其他實施例中,在形成電容結構130之前,可形成電性連接到第一連接墊122的第二連接墊(未繪示)於第一連接墊122上。在如此的實施例中,第二連接墊與第一連接墊122可以錯位設置。藉由形成本實施例所述之第二絕緣結構140的第二部分,可有效地避免一個第二連接墊同時電性連接到兩個相鄰的第一連接墊122,因此可降低短路的風險,進而改善效能及良率。Furthermore, in some other embodiments, before forming the
在本實施例中,第一連接墊122包括上部分122a及下部分122b。由於第一連接墊122與第二絕緣結構140接觸且被第二絕緣結構140包圍,第一連接墊122的上部分122a具有朝向上方逐漸縮窄的寬度,且第一連接墊122的下部分122b也具有朝向上方逐漸縮窄的寬度。再者,第一連接墊122的底表面的寬度可小於或等於電容接觸結構119的頂表面的寬度。第一連接墊122的底表面的寬度W5可大於第一連接墊122的頂表面的寬度W4。藉由本實施例的第一連接墊122,可避免第一連接墊122與電容接觸結構119之間的接觸電阻太大,並可降低相鄰的兩個第一連接墊122之間發生短路的風險。如此一來,可進一步改善提升DRAM100的效能與良率。In this embodiment, the
如第2F圖所示,第一連接墊122在上部分122a與下部分122b的交界處具有第三寬度W3。第一連接墊122的頂表面具有寬度W4。在一些實施例中,第三寬度W3相對於寬度W4的比率W3/W4為1.1-2.5。藉此,第一連接墊122可具有合適的電阻值,使相鄰的兩個第一連接墊122的頂部分之間具有適當的距離,並且避免於第一連接墊122中形成縫隙,可更有效地改善良率及效能。As shown in FIG. 2F, the
請參照第2A圖及第2B圖,在本實施例中,導電襯層118a可改善導電層118b與第三間隔物層112c之間的黏著力,再者,藉由將第二絕緣結構140形成於第二接觸部件118之上,也可避免導電層118b的剝離或脫層。Please refer to FIG. 2A and FIG. 2B. In this embodiment, the
此外,在本實施例中,第一連接墊122與第二接觸部件118之間的黏著力大於第一連接墊122與第二絕緣結構140之間的黏著力,且第一連接墊122的底表面的寬度小於或等於第二接觸部件118的頂表面的寬度。藉此,可有效地避免第一連接墊122的剝離或脫層,而能夠進一步改善DRAM100的良率。In addition, in this embodiment, the adhesive force between the
如第2F圖所示,第二絕緣結構140具有第一高度H1。第一連接墊122及第二接觸部件118的高度總合為第三高度H3。為了有利於形成第一材料層120的懸突部分120a並且避免導電層118b的剝離或脫層,在一些實施例中,在回蝕刻製程之後,第二接觸部件118的頂表面可齊平於或低於第二間隔物層112b或第三間隔物層112c的頂表面。此外,在一些實施例中,第三高度H3相對於第一高度H1的比率H3/H1為1.5-5,藉此可改善良率。As shown in FIG. 2F, the second
在本實施例中,第二絕緣結構140的第一部分(即第一材料層120的漸窄部分120b)包括氧化物,藉以降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容。並且,第二絕緣結構140的第一部分的寬度可小於第二部分的寬度,以降低第一連接墊122的電阻值。如此一來,可進一步改善效能。In this embodiment, the first portion of the second insulating structure 140 (ie, the tapered
如第2F圖所示,第二絕緣結構140的第二部分具有最小厚度H2。為了有效阻擋第三蝕刻製程的蝕刻液破壞第二絕緣結構140的第二部分底下的元件(例如第二間隔物層112b及基板102)、降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容,及有利於微型化,在一些實施例中,第一高度H1相對於最小厚度H2的比率H1/H2為1.5-10.0。As shown in FIG. 2F, the second portion of the second
第4圖所示的DRAM200與第2F圖所示的DRAM100相似,因而使用相同的標號表示相同的元件,差異在於第4圖的第二絕緣結構240的第一部分是由氣隙126所形成。為了簡化說明,關於相同於第2F圖所繪示的元件及其製程步驟,在此不再詳述。The
可藉由以下的製程步驟形成第二絕緣結構240。於第二蝕刻製程中,是完全地移除第一材料層120,且形成暴露出第一連接墊122的側壁的開口,其中此開口的上部分為露出絕緣間隔物112的頂部的凹口115,下部分用以形成氣隙126。之後,形成第二絕緣材料124於凹口115中。在本實施例中,第一材料層120做為犧牲層而被完全地移除。The second
於本實施例中,可選擇階梯覆蓋率不佳的方法(例如電漿增強化學氣相沉積)沉積第二絕緣材料124,而形成第二絕緣材料124於凹口115,且形成氣隙126於第二絕緣材料124之下。In this embodiment, a method with poor step coverage (such as plasma enhanced chemical vapor deposition) can be selected to deposit the second insulating
在本實施例中,第二絕緣結構240的第一部分包括氣隙126,且第二絕緣結構240的第二部分包括第二絕緣材料124。相較於以氧化物形成絕緣結構的第一部分的情況,使用氣隙126作為第一部分可更進一步降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容。如此一來,將可進一步改善效能。In this embodiment, the first portion of the second
如第4圖所示,第二絕緣結構240具有第一高度H1。第二接觸部件118具有第四高度H4。在一些實施例中,第一高度H1相對於第四高度H4的比率H1/H4為0.5-10.0,藉以避免第二接觸部件118的剝離或脫層,並且有利於形成第一材料層120的懸突部分120a,從而改善良率。As shown in FIG. 4, the second
於本實施例中,第一材料層120可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳系材料(例如,石墨或其他碳化物)、多晶矽或上述之組合。因此,製程靈活度較高。此外,於本實施例中,可選擇更容易形成懸突部分120a的材料,或可選擇在第二蝕刻製程期間具有更高移除速率的材料來製作第一材料層120,因而有助於縮短製造時間與改善良率。In this embodiment, the
第5圖所繪示的DRAM300與第2F圖所繪示的DRAM100相似,因而使用相同的標號表示相同的元件,差異在於第5圖的第二絕緣結構340僅由第一材料層120所形成。為了簡化說明,關於相同於第2F圖所繪示的元件及其製程步驟,在此不再詳述。The
於本實施例中,藉由如第2D圖所示的步驟形成第二絕緣結構340。因此,在形成如第2D圖所示的結構之後,可省略如第2E圖與第2F圖所描述的步驟,而直接進行如第2G圖所描述的步驟,藉此可簡化製程,並且降低生產時間與成本。在本實施例中,第一材料層120為氮化物。第一材料層120的材料與層間介電層的材料不同,使得當進行第三蝕刻製程時,層間介電層的移除速率遠大於第二絕緣結構340的移除速率。藉此,可避免電容結構中的導電材料形成於原預定填入第二絕緣結構340的位置,進而可避免短路。再者,在第三蝕刻製程期間,第二絕緣結構340可阻擋蝕刻液穿透而進入基板102中。In this embodiment, the second
第6圖所繪示的DRAM400與第2F圖所繪示的DRAM100相似,因而使用相同的標號表示相同的元件,差異在於第6圖所繪示的第二絕緣結構440包括第一部分、第二部分及第三部分。第一部分自電容接觸結構119的頂表面向上延伸。第二部分自第一連接墊122的頂表面向下延伸。第三部分位於第一部分與第二部分之間。為了簡化說明,關於相同於第2F圖所繪示的元件及其製程步驟,在此不再詳述。The
可藉由以下的製程步驟形成第二絕緣結構440。可在形成如第2D圖所繪示的結構之後,進行第二蝕刻製程,以部分地移除第一材料層120,且形成暴露出第一連接墊122的側壁的一部分的凹口115。之後,沉積第二絕緣材料124於凹口115中,且第二絕緣材料124不填滿凹口115。若選擇階梯覆蓋率不佳的方法(例如,電漿增強化學氣相沉積)沉積第二絕緣材料124,則可形成第二絕緣材料124於凹口115的上部分,且形成氣隙126於凹口115的下部分。藉此,可形成氣隙126於剩餘的第一材料層120b’與第二絕緣材料124之間。The second insulating structure 440 can be formed through the following process steps. After the structure shown in FIG. 2D is formed, a second etching process may be performed to partially remove the
在本實施例中,第二絕緣結構440的第一部分包括剩餘的第一材料層120b’。第二絕緣結構440的第二部分包括第二絕緣材料124。第二絕緣結構440的第三部分包括氣隙126。第二絕緣材料124不同於第一材料層120。第一材料層120可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、其他合適的絕緣材料或其組合。第二絕緣材料124可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、碳化物或其他合適的絕緣材料。在本實施例中,第一材料層120為氧化物,且第二絕緣材料124為氮化物。在本實施例中,第二絕緣結構440的第一部分為氧化物,且第三部分為氣隙。因此,可降低導電結構108與第一連接墊122之間的寄生電容,進而可改善記憶體裝置的效能。In this embodiment, the first portion of the second insulating structure 440 includes the remaining
綜上所述,在本發明實施例所提供之DRAM的製造方法中,形成具有懸突部分的第一材料層覆蓋且包覆於絕緣蓋層的頂部分,以降低記憶體裝置短路的風險,並改善良率。再者,環繞第一連接墊的第二絕緣結構包括低介電常數材料,以降低位元線與第一連接墊之間的寄生電容,並改善記憶體裝置的效能。To sum up, in the manufacturing method of the DRAM provided by the embodiment of the present invention, the first material layer with the overhang portion is formed to cover and cover the top portion of the insulating cap layer, so as to reduce the risk of short circuit of the memory device, and improve yield. Moreover, the second insulating structure surrounding the first connection pad includes low dielectric constant material to reduce the parasitic capacitance between the bit line and the first connection pad, and improve the performance of the memory device.
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,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之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention has been disclosed above with several preferred embodiments, it is not intended to limit the present invention, and anyone with ordinary knowledge in the technical field may make any changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the scope of the appended patent application.
100:DRAM
102:基板
104:位元線接觸結構
105:接觸區
106:絕緣圖案
108:導電結構
110:絕緣蓋層
112:間隔物層
112a:第一間隔物層
112b:第二間隔物層
112c:第三間隔物層
114:第一接觸部件
115:凹口
116:緩衝層
118:第二接觸部件
118a:導電襯層
118b:導電層
119:電容接觸結構
120:第一材料層
120a:懸突部分
120b:漸窄部分
120b’:剩餘的第一材料層
120c:水平部分
122:第一連接墊
122a:上部分
122b:下部分
124:第二絕緣材料
126:氣隙
128:層間介電層
130:電容結構
132:第一絕緣結構
140:第二絕緣結構
200:DRAM
240:第二絕緣結構
300:DRAM
340:第二絕緣結構
400:DRAM
440:第二絕緣結構
H1:第一高度
H2:最小厚度
H3:第三高度
H4:第四高度
W1:第一寬度
W2:最大距離
W3:第三寬度
W4:寬度
W5:寬度
W6:第六寬度
W7:厚度
100:DRAM
102: Substrate
104: Bit line contact structure
105: Contact area
106: Insulation pattern
108: Conductive structure
110: insulation cover
112:
第1圖為本發明一些實施例之DRAM的上視示意圖。 第2A圖到第2G圖為本發明一實施例之DRAM在製程各個階段沿著如第1圖所示的剖線AA’所繪製的剖面示意圖。 第3圖為本發明一些實施例之DRAM沿著如第1圖所示的剖線BB’所繪製的剖面示意圖。 第4圖為本發明另一些實施例之DRAM的剖面示意圖。 第5圖為本發明另一些實施例之DRAM的剖面示意圖。 第6圖為本發明另一些實施例之DRAM的剖面示意圖。 FIG. 1 is a schematic top view of a DRAM according to some embodiments of the present invention. FIG. 2A to FIG. 2G are cross-sectional schematic diagrams drawn along the section line AA' as shown in FIG. 1 at various stages of the manufacturing process of the DRAM according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a DRAM according to some embodiments of the present invention drawn along the section line BB' as shown in Fig. 1 . FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a DRAM according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a DRAM according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a DRAM according to another embodiment of the present invention.
100:動態隨機存取記憶體 100: Dynamic Random Access Memory
102:基板 102: Substrate
104:位元線接觸結構 104: Bit line contact structure
106:絕緣圖案 106: Insulation pattern
108:導電結構 108: Conductive structure
110:絕緣蓋層 110: insulation cover
112:間隔物層 112: spacer layer
112a:第一間隔物層 112a: first spacer layer
112b:第二間隔物層 112b: second spacer layer
112c:第三間隔物層 112c: the third spacer layer
114:第一接觸部件 114: first contact part
116:緩衝層 116: buffer layer
118:第二接觸部件 118: the second contact part
118a:導電襯層 118a: Conductive lining
118b:導電層 118b: conductive layer
119:電容接觸結構 119: Capacitive contact structure
120b:漸窄部分 120b: tapering part
122:第一連接墊 122: First connection pad
122a:上部分 122a: upper part
122b:下部分 122b: Lower part
124:第二絕緣材料 124: second insulating material
128:層間介電層 128: interlayer dielectric layer
130:電容結構 130:Capacitance structure
140:第二絕緣結構 140: Second insulation structure
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