TW520554B - Memory device structure and its manufacturing method - Google Patents

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520554 7886twf.docO12 A7 ______ B7__ 五、發明説明（/ ) 本發明是有關於一種記憶體（Memory)元件之結構及其 製造方法’且特別是有關於一種可降低埋入式位元線阻値 之記憶體元件之結構及其製造方法。 記憶體’顧名思義便是用以儲存資料或數據的半導體 元件。在數位資料的儲存上，我們通常習慣以位元（Bit)來 形成記憶體的容量。記憶體內每個用以儲存資料的單元則 稱爲記憶胞（Cell)。而記億胞在數以萬計的記憶位元中， 所在的特定位置則稱爲位址（Address)。換言之，記憶胞在 記憶體內’得以陣列的方式排列，每一個行與列的組合代 表一個特定的記憶胞位址。其中，列於同行或是同列的數 個記憶胞係以共同的導線加以串接。將記憶胞相接之導線 稱爲字元線（Word Line)，而垂直於字元線的另一導線因爲 與數據的傳輸有關，因此稱爲位元線(Bit Line)。 第1圖所示，其繪示爲習知一種記憶體元件之結構剖 面示意圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 請參照第1圖，習知記憶體元件之製造方法係首先在 基底1〇〇上形成一之閘極結構108，其中閘極結構108係 由一閘極導電層104、一閘氧化層102所構成。而在閘極 結構108之側壁更包括形成有一間隙壁uo。之後，於閘 極結構108兩側之基底100中形成一埋入式位元線112。 之後’於閘極結構108與閘極結構108之間塡入一絕緣層 116，覆蓋住埋入式位元線112。接著，再於基底100上形 成一字元線118，以將數個閘極結構1〇8串接起來。 然而·，當記憶體元件隨著積體電路積集度之提高而逐 3 本紙張k度適用中S®家縣（CNS ) A4M^M 21GX 297公廣) ' " 520554 7886twf.doc/〇12 A7 B7 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 發明説明（2 ) 漸縮小之後，記憶體元件中之埋入式位元線的寬度必須隨 之縮小。然而，位元線的寬度變窄會造成其阻値之上升， 使得記憶胞的電流便小而導致過高的位元線負載（Bit Line Loading)。倘若利用增加位元線的接面深度（juncti〇n Depth)，以解決埋入式位元線阻値提高之問題，不但會衍 生短通道效應（Shon Channel Effect)，還會產生擊穿漏電 (Punch-Through Leakage)等問題。倘若是利用高濃度之摻 雜來製作淺接面的位元線，以避免因接面過深而引起的短 通道效應以及擊穿漏電等問題，則又會因固態溶解度之限 制，而無法克服位元線負載過高的問題。 因此，本發明的目的就是在提供一種記憶體元件之結 構及其製造方法，以降低位元線之電阻値。 本發明的另一目的是提供一種記憶體元件之結構及其 製造方法，此結構與方法可使埋入式位元線之接面作淺而 不會產生短通道效應及擊穿漏電流等問題。 本發明提出一種記憶體元件之結構，此結構係由一閘 極結構、一埋入式位元線、一升高位元線(Raised Bit Line)、 一隔離間隙壁以及一字元線所構成。其中閘極結構係配置 在一基底上。埋入式位元線係配置在閘極結構兩側之基底 中。升高位元線係配置在埋入式位元線之上，且其材質例 如爲多晶矽。隔離間隙壁係配置在閘極結構之側壁，用以 使閘極結構與升高位元線相隔絕。而字元線係配置在基底 上’其中子兀線係與閘極結構電性連接，且藉由一絕緣層 與升高位元線相隔絕。本發明之記憶體元件不但在埋入式 4 本紙張尺度適用中@國家榡準（CNS)八4祕（21Gx297公廣） --------鲁黎----^tr (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 520554 7886twf_doc/〇12 A7 B7 五、發明説明（）） 位元線上以多晶矽材質之升高位元線來降低位元線之阻 値，更包括在隔離層與升高位元線之間配置一金屬矽化物 層，以使位元線之阻値再降低。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提出一種記憶體元件之製造方法，此方法係首 先在一基底上形成一閘極結構。接著在閘極結構之側壁形 成一隔離間隙壁。之後，在隔離間隙壁兩側之基底中以離 子植入法形成一埋入式位元線。接著，在基底上形成一多 晶矽層，並覆蓋埋入式位元線與閘極結構。之後，回蝕刻 此多晶矽層，並僅保留埋入式位元線上之多晶矽層，而形 成一升高位元線。然後，於升高位元線上形成一絕緣層。 再於基底上形成一字元線，其中字元線係與閘極結構電性 連接，且字元線係藉由此絕緣層而與升高位元線相隔絕。 另外，本發明更包括在此絕緣層與升高位元線之間形成一 金屬矽化物層，以降低位元線之阻値。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本發明提出一種記憶體元件之製造方法，此方法係首 先在一基底上形成一閘極結構。接著在閘極結構之兩側之 基底中形成一埋入式位元線。在形成埋入式位元線之後， 於閘極結構之側壁形成一隔離間隙壁。接著，在基底上形 成一多晶矽層，並覆蓋埋入式位元線與閘極結構。之後， 回蝕刻此多晶矽層，並僅保留埋入式位元線上之多晶矽 層，而形成一升高位元線。然後，於升高位元線上形成一 絕緣層。再於基底上形成一字元線，其中字元線係與閘極 結構電性連接，且字元線係藉由此絕緣層而與升高位元線 相隔絕。另外，本發明更包括在此絕緣層與升高位元線之 , 人.. . - 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 520554 7886twf.doc/012 A7 B7 五、發明説明（十） 間形成一金屬矽化物層，以降低位元線之阻値。 本發明記憶體元件之結構及其製造方法，可有效的降 低位元線之電阻値，以避免過高的位元線負載。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明記憶體元件之結構及其製造方法，可將埋入式 位元線之接面作淺，以避免位元線產生短通道效應及擊穿 漏電等問題。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖爲習知一種記憶體元件之結構剖面示意圖； 第2A圖至第2H圖是依照本發明一較佳實施例之記 憶體元件之製造流程剖面示意圖；以及 第3A圖至第3H圖是依照本發明另一較佳實施例之 記憶體元件之製造流程剖面示圖。 圖式之標示說明： 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 100、200、300 :基底 102、202、302 ·•閘氧化層 104、204、304 :閘極導電層 206、306 :頂蓋層 108、208、308 :之閘極結構 110、210、310 :隔離間隙壁 112、212、312 :埋入式位元線 2 14、3 1 4 :多晶矽層 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 520554 7886twf.doc/012 B7 五、發明説明（f ) 214a、314a :升高位元線 11 6、2 1 6、3 1 6 :絕緣層 118、218、318 :字元線 220、320 :金屬矽化物層 第一^實施例 第2A圖至第2H圖，其繪示爲依照本發明一較佳實 施例之記憶體元件之製造流程剖面示意圖。 請參照第2A圖，首先在所提供之一基底200上依序 形成一聞氧化層202、一閘極導電層204以及一頂蓋層 206。其中，閘極導電層204之材質例如爲多晶矽。頂蓋 層206之材質例如爲氮化矽。 之後，請參照第2B圖，圖案化頂蓋層206、閘極導 電層204以及閘氧化層202，以形成數個之閘極結構208。 之後，於閘極結構208之側壁形成一隔離間隙壁210。其 中，形成隔離間隙壁210之方法例如爲先沈積一層共形的 隔離層，再以乾式蝕刻法回蝕刻此隔離層而形成。 然後，請參照第2C圖，在隔離間隙壁210兩側之基 底200中形成一埋入式位元線212。形成埋入式位元線212 之方法例如爲利用頂蓋層206與隔離間隙壁210爲罩幕， 進行一離子植入步驟而形成。 其中，當閘極結構208之線寬爲0.13微米時，埋入式 位元線212之接面深度係介於400埃至600埃之間。當閘 極結構208之線寬爲0.1微米時，埋入式位元線212之接 面深度係介於300埃至400埃之間。 7 本紙張尺度適用中國國家標争（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) j. 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 520554 7 86twf.doc/012 A7 ___B7_ 五、發明説明（t ) 接著，請參照第2D圖，在基底200上形成一多晶矽 層214，覆蓋住閘極結構208以及埋入式位元線212。 之後，請參照第2E圖，以乾式蝕刻法回蝕刻多晶矽 層214，移除閘極結構208上方之多晶矽層214，並僅留 下埋入式位元線212上之多晶矽層214，而形成升高位元 線214a。其中，回蝕刻多晶矽層214以形成升高位元線214a 之過程中，頂蓋層206之蝕刻速率係低於多晶矽層214之 蝕刻速率，如此便可以使升高位元線214a僅形成在埋入 式位元線212上。 在形成升高位元線214a之後，於基底200上形成一 絕緣層216，覆蓋住閘極結構208以及升高位元線214a。 其中形成絕緣層216之方法例如是化學氣相沈積法，其材 質例如爲氧化矽。 然後，請參照第2F圖，回蝕刻絕緣層216，直到頂蓋 層206暴露出來。 接著，請參照第2G圖，移除頂蓋層206。再於基底200 之上方形成一字元線218，其中字元線218係與閘極導電 層204電性連接。而且，字元線218係藉由絕緣層216與 升高位元線214a相隔絕。 另外，請參照第2H圖，本發明之記憶體元件更包括 在絕緣層216與升高位元線214a之間形成一金屬矽化物 層220 ’用以提升整個位元線之導電性。其中，形成此金 屬矽化物層220之方法，例如在第2E圖中形成升高位元 線214a之後，在升高位元線214a上形成一金屬層，並進 8 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 --------•裝.------1T—------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 520554 7886rwf.doc.O12 A7 B7 五、發明説明（7) 行一回火製程，以使多晶矽材質之升高位元線214a與金 屬層反應而形成金屬矽化物。 第二實施例 第3A圖至第3H圖，其繪示爲依照本發明另一較佳 實施例之記憶體元件之製造流程剖面示意圖。 請參照第3A圖，首先在所提供之基底300上依序形 成一閘氧化層302、一閘極導電層304以及一頂蓋層306。 其中，閘極導電層304之材質例如爲多晶矽。頂蓋層3〇6 之材質例如爲氮化矽。 然後，請參照第3B圖，圖案化頂蓋層306、閘極導 電層304以及閘氧化層302，以形成數個之閘極結構308。 之後，在閘極結構308兩側之基底300中形成一埋入式位 元線312。形成埋入式位元線312之方法例如爲利用閘極 結構308爲罩幕，進行一離子植入步驟而形成。 其中，當閘極結構308之線寬爲0.13微米時，埋入式 位元線312之接面深度係介於4〇〇埃至600埃之間。當閘 極結構308之線寬爲0.1微米時，埋入式位元線312之接 面深度係介於300埃至400埃之間。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之後，請參照第3C圖，於之閘極結構308之側壁形 成一隔離間隙壁310。其中，形成隔離間隙壁310之方法 例如爲先沈積一層共形的隔離層，再以乾式蝕刻法回触刻 此隔離層而形成。 接著，請參照第3D圖，在基底300上形成一多晶砂 層314，覆蓋住閘極結構308以及埋入式位元線312。 9 本紙張尺束適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 520554 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 7886twfdoc/〇!2 A7 _____B7_ 五、發明説明（公） 之後’請參照第3E圖，以乾式蝕刻法回蝕刻 曰曰石夕 層314 ’移除閘極結構3〇8上方之多晶矽層314，並僅留 下埋入式位元線312上之多晶矽層314，而形成升高位^ 線314a。其中，回蝕刻多晶矽層314以形成升高位元線3Ma 之過程中’頂蓋層3〇6之蝕刻速率係低於多晶矽層314之 蝕刻速率’如此便可以使升高位元線314a僅形成於埋入 式位元線3 12上。 在形成升高位元線314a之後，於基底300之上方形 成一絕緣層316，覆蓋住閘極結構308以及升高位元線 3 14a。其中形成絕緣層316之方法例如是化學氣相沈積法， 其材質例如是氧化矽。 然後，請參照第3F圖，回蝕刻絕緣層316，直到頂蓋 層306暴露出來。 接著，請參照第3G圖，移除頂蓋層306。再於基底300 之上方形成一字元線318，其中字元線318係與閘極導電 層304電性連接。而且，字元線318係藉由絕緣層316與 升高位元線314a相隔絕。 另外，請參照第3H圖，本發明之記憶體元件更包括 在絕緣層316與升高位元線314a之間形成一金屬矽化物 層330 ’用以提高升高位元線314a之導電性。其中，形成 此金屬矽化物層330之方法，例如在第3E圖中形成升高 位元線314a之後，在升高位元線314a上形成一金屬層， 再進行一回火製程，以使多晶砂材質之升高位元線314a 與金屬層反應而形成金屬矽化物。 裝 、tr (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 520554 7886twf.doc/〇12 A7 B7 五、發明説明（q) 由於呆發明之記憶體元件之埋入式位元線212、312 之上方形成有多晶矽材質之升高位元線214a、314a，甚至 在升高位元線214a、314a上更形成有金屬矽化物層220、 320。因此可有效降低整個位元線之電阻値。而由於整個 位元線之電阻値已藉由多晶矽材質之升高位元線214a、 314a與矽化金屬層220、32〇之設計而降低，因此可將埋 入式位元線212、312之接面作淺，以避免因埋入式位元 線212、312接面過深所引發的短通道效應及擊穿漏電之 問題。 綜合以上所述，本發明具有下列優點： 1·本發明記憶體元件之結構及其製造方法，可有效的 降低位元線之電阻値，以避免過高的位元線負載。 2·本發明記憶體元件之結構及其製造方法，可將埋入 式位元線之接面作淺，以避免位元線產生短通道效應及擊 穿漏電等問題。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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爲準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中呀.國家標隼（CNS ) A4規格（210XW7公釐）

Claims (1)

1. 520554 7886twf.doc/012 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種記憶體元件之結構，包括： 一基底； 一閘極結構，配置在該基底上； 一埋入式位元線，配置在該閘極結構兩側之該基底 中； 一升高位元線，配置在該埋入式位元線上； 一隔離間隙壁，配置在該閘極結構之側壁，用以隔離 該閘極結構與該升高位元線； 一字元線，配置在該基底之上，其中該字元線係與該 閘極結構電性連接，且藉由一絕緣層與該升高位元線相隔 絕。 2. 如申請專利範圍第1項所述之記憶體元件之結構， 其中該升高位元線之材質包括多晶矽。 3. 如申請專利範圍第2項所述之記憶體元件之結構， 其中更包括一金屬矽化物層，配置在該升高位元線與該絕 緣層之間。 4. 如申請專利範圍第1項所述之記憶體元件之結構， 其中當該閘極結構之線寬爲0.13微米時，該埋入式位元線 之接面深度係介於400埃至600埃之間。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5. 如申請專利範圍第1項所述之記憶體元件之結構， •其中當該閘極結構之線寬爲0.1微米時，該埋入式位元線 之接面深度係介於300埃至400埃之間。 6. —種記憶體元件之製造方法，至少包括下列步驟： 在一基底上形成一閘極結構； ’ 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 520554 7886twf.doc/012 gg C8 D8 六、申請專利範圍 在該閘極結構之側壁形成一隔離間隙壁； 在該隔離間隙壁兩側之該基底中形成一埋入式位元 線； 在該埋入式位元線上形成一升高位元線； 在該升高位元線上形成一絕緣層；以及 在該基底上形成一字元線，其中該字元線係與該閘極 結構電性連接，且該字元線係藉由該絕緣層與該升高位元 線相隔絕。 7. 如申請專利範圍第6項所述之記憶體元件之製造方 法，其中在該升高位元線與該絕緣層之間更包括形成一金 屬矽化物層。 8. 如申請專利範圍第6項所述之記憶體元件之製造方 法，其中該升高位元線之材質包括多晶矽。 9. 如申請專利範圍第8項所述之記憶體元件之製造方 法，其中在該閘極結構上更包括形成有一頂蓋層，且形成 該升高位元線之方法包括： 在該基底上形成一多晶矽層，覆蓋住該閘極結構、該 隔離間隙壁以及該埋入式位元線； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 回蝕刻該多晶矽層，而僅留下覆蓋於該埋入式位元線 上之該多晶矽層。 10. 如申請專利範圍第9項所述之記憶體元件之製造方 法，其中該頂蓋層之蝕刻速率係低於該多晶矽層之蝕刻速 率。 11. 如申請專利範圍第6項所述之記憶體元件之製造方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 520554 7886twf_doc/012 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 法，其中當所形成之該閘極結構之線寬爲〇·13微米時，該 埋入式位元線之接面深度係介於4〇〇埃至600埃之間。 (请先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) I2·如申請專利範圍第6項所述之記憶體元件之製造方 法，其中當所形成之該閘極結構之線寬爲0.1微米時，該 埋入式位元線之接面深度係介於300埃至400埃之間。 13.—種記憶體元件之製造方法，至少包括下列步驟： 在一基底上形成一閘極結構； 在該聞極結構之兩側之該基底中形成一埋入式位元 線； 在形成該埋入式位元線之後，於該閘極之側壁形成一 隔離間隙壁； 在該埋入式位元線上形成一升高位元線； 在該升高位元線上形成一絕緣層；以及 在該基底上形成一字元線，其中該字元線係與該閘極 結構電性連接，且該字元線係藉由該絕緣層與該升高位元 線相隔絕。 I4·如申請專利範圍第13項所述之記憶體元件之製造 方法，其中在該升高位元線與該絕緣層之間更包括形成一 金屬砂化物層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 15·如申請專利範圍第13項所述之記憶體元件之製造 方法，其中該升高位元線之材質包括多晶矽。 16·如申請專利範圍第15項所述之記憶體兀件之製造 方法，其中在該閘極結構上更包括形成有一頂蓋層’且形 成§亥升局ίιι兀線之方法包括· 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） 520554 7886twf.doc Ό12 gg C8 D8 六、申請專利範圍 在該基底上形成一多晶矽層，覆蓋住該閘極結構、該 隔離間隙壁以及該埋入式位元線； 回蝕刻該多晶矽層，而僅留下覆蓋於該埋入式位元線 上之該多晶矽層。 如申請專利範圍第16項所述之記憶體元件之製造 方法，其中該頂蓋層之蝕刻速率係低於該多晶矽層之蝕刻 速率。 18. 如申請專利範圍第13項所述之記憶體元件之製造 方法，其中當所形成之該閘極結構之線寬爲0.13微米時， 該埋入式位元線之接面深度係介於400埃至600埃之間。 19. 如申請專利範圍第13項所述之記憶體元件之製造 方法，其中當所形成之該閘極結構之線寬爲0.1微米時， 該埋入式位元線之接面深度係介於300埃至400埃之間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）