專利名稱：減少字元線片電阻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種字元線，且特別是有關(guān)于一種減少字元線片電阻的方法。
背景技術(shù)：
在典型的快閃記憶體陣列或可電抹除且可程式化唯讀記憶體(EEPROM)陣列中，記憶胞依照行和列排成矩形陣列，在行和列的交集點配置記憶胞晶體管。每一晶體管的汲極連接至對應(yīng)的一位元線。每一晶體管的源極藉由一陣列源極線連接至一陣列源極電壓，且每一晶體管的閘極連接至一字元線。
半導(dǎo)體記憶體中，鎢被用于作為字元線的用途。但是，在某些用途方面，鎢的片電阻卻達(dá)不到希望的低值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一些方法和系統(tǒng)，通過以附加的植入制程改進(jìn)多晶硅和硅化鎢(WSix，其中x例如可以為1或2)膜的方式減低片電阻。例如，該些字元線可用于一非揮發(fā)性半導(dǎo)體記憶體電路，如快閃記憶體或可電抹除且可程式化唯讀記憶(EEPROM)元件，或用于一揮發(fā)性半導(dǎo)體記憶體電路。
在一實施例中，利用一第一前驅(qū)氣體流量在一半導(dǎo)體基底上沉積一第一多晶硅部。利用一第二前驅(qū)氣體流量沉積一第二多晶硅部，其中該第二前驅(qū)氣體流量大于該第一前驅(qū)氣體流量。利用硅烷氣體沉積一硅化鎢層。從多晶硅和硅化鎢(WSix)的隔離溝渠中形成數(shù)個字元線。植入一閘極。
在本發(fā)明一實施例中提出一種形成記憶體字元線的方法，該方法包括形成一第一閘極介電層；在該第一閘極介電層上形成一電荷儲存層；在該電荷儲存層上形成一第二絕緣層；利用一氣體以一第一氣體流量沉積一第一多晶硅部；利用該氣體以一第二氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二氣體流量高于該第一氣體流量；利用硅烷氣體沉積一硅化鎢層，其中在從一多晶硅和硅化鎢的堆疊膜的數(shù)個隔離溝渠中形成數(shù)個字元線；以及植入一閘極。
在本發(fā)明另一實施例中提出一種沉積鎢以形成數(shù)個字元線的方法，該方法包括在半導(dǎo)體基底上以一第一前驅(qū)氣體流量沉積一第一多晶硅部；以一第二前驅(qū)氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二前驅(qū)氣體流量高于該第一前驅(qū)氣體流量；使用一約30至100Kev范圍內(nèi)的植入能量實行閘極植入；且沉積一硅化鎢(WSix)層，其中從多晶硅和硅化鎢(WSix)形成數(shù)個字元線。
更在本發(fā)明另一實施例中提出一種形成數(shù)個記憶體字元線的方法，該方法包括使用一氣體以一第一氣體流量沉積一第一多晶硅部；使用該氣體以一第二氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二氣體流量高于該第一氣體流量；沉積硅化鎢(WSix)并形成數(shù)個字元線；且植入一閘極。
為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1是依照本發(fā)明一實施例的一半導(dǎo)體記憶體剖面圖。
圖2是依照本發(fā)明一實施例的沉積制程流程圖，包括形成一WSi層。
圖3A是依照本發(fā)明一實施例的以WF6流量為例使用一傳統(tǒng)多晶硅沉積制程和一多步驟多晶硅沉積制程在退火前的字元線片電阻和字元線片電阻降低程度的列表。
圖3B是圖3A的實施例在退火后的字元線片電阻，劑量率、植入能量和字元線片電阻降低程度的列表。
100硅基底 101第一閘極層102多晶硅浮置閘極層103井104多晶硅中間層105多晶硅控制閘極層106硅化鎢(WSix)層200準(zhǔn)備基板(包括井-制程)201形成第一閘極介電層 202形成電荷儲存層203形成源極和汲極 204形成第二介電層205形成多晶硅控制閘極層206形成WSi層具體實施方式
本發(fā)明是有關(guān)于一種記憶體元件字元線，且特別是有關(guān)于減少字元線片電阻的方法，通過以附加的植入制程改進(jìn)多晶硅和硅化鎢(WSix)膜的方式減低片電阻。例如，該些字元線可用于一非揮發(fā)性半導(dǎo)體記憶體電路，如快閃記憶體或可電除可程式化唯讀記憶體元件，或用于一揮發(fā)性半導(dǎo)體記憶體電路。
硅化鎢用于字元線可有一個或數(shù)個優(yōu)點，例如具有低電阻和低應(yīng)力。
特別是，在一實施例中，包括沉積前驅(qū)物的氣流如磷化氫(PH3)或六氟化鎢(WF6)的制程參數(shù)的選擇，和/或一附加的植入制程被用于減少該字元線片電阻。特別是，在一實施例中，多晶硅(利用下述的兩階段制程為例)和后-WSi沉積植入的調(diào)制減少字元線片電阻約24％至25％，盡管減少程度偶爾會較大或較小。
雖然本實施例是以記憶體字元線為例來說明，但其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明的實施例也適用于其他類型的內(nèi)連線和/或其他類型的半導(dǎo)體元件。
在一基板上，例如一硅基板，利用井制程形成一井區(qū)域。可利用例如一井離子植入制程形成該井區(qū)域。然后，在其上形成一第一閘極介電層。一電荷儲存層覆蓋于該第一閘極介電層上，該電荷儲存層例如可以是一多晶硅的浮置閘極層(多晶硅，高劑量P摻雜質(zhì))或其他電荷陷入材料。本例中下一層包括一第二介電層，隨后是一多晶硅控制閘極層。
利用一WSi沉積制程沉積一硅化鎢(WSix)層。然后實行一閘極圖案化制程，隨后是間隙壁和源極/汲極制程。該硅化鎢(WSix)層覆蓋該控制閘極層并在沉積于隔離溝渠和該控制閘極中的字元線之間形成一低電阻介面。該些字元線可包括一(多晶硅+WSi)堆疊膜。
用于該閘極的制造參數(shù)，包括多晶硅和WSi制程，舉例如下，雖然也可以使用包括其他設(shè)備、制程條件和/或制程步驟的其他制程參數(shù)1.多晶硅沉積(a)設(shè)備CVD(化學(xué)氣相沉積)，包括一單晶圓(或多晶圓)制程反應(yīng)室和一爐管。
(b)制程條件600℃至800℃，0.3torr至400torr，其中甲硅烷(SiH4)和PH3(用于P摻雜多晶硅)的氣體流量通常無限制。制程時間可以為20秒至2小時，也可以為其他范圍。
(c)以增強(qiáng)的PH3氣體流量實行一個兩步驟的多晶硅沉積制程為例，但是也可使用更多的步驟。
-第一步驟以一相對低的第一PH3氣體流量沉積第一部分的摻雜多晶硅，該第一PH3氣體流量例如小于200sccm，或者在一實施例中，約80sccm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)。
-第二步驟以一第二氣體流量沉積第二部分的摻雜多晶硅，且該第二部分覆蓋第一部分的摻雜多晶硅。該第二氣體流量和磷(P)濃度比用于沉積第一部份的摻雜多晶硅的狀態(tài)較高。例如，該第二氣體流量可高于該第一PH3氣體流量約20sccm，該第二氣體流量例如是100sccm，或在一實施例中，該第二氣體流量小于或等于400sccm，該第二氣體流量將高于第一部分多晶硅中的氣體流量。
2.硅化鎢(WSix)沉積(a)設(shè)備單晶圓(或多晶圓)CVD室。
(b)制程條件在一制程例中，反應(yīng)物至少包括一硅烷基氣體和一鎢基氣體。
3.閘極的植入(a)設(shè)備可使用各種各樣的植入方式，包括單晶圓或批式植入。
(b)制程條件-劑量大于1.0E14(cm-2)，例如可使用5.5E15的劑量。
-能量從5至200仟電子伏特(KeV)，或更佳為30至100KeV。
-種類磷(P)、砷(As)、硼(B)、二氟化硼(BF2)、銦(In)、鍺(Ge)、硅(Si)等其中之一或數(shù)個。
例如，一實施例使用P和As。
另外，在植入之前，也可在硅化鎢(WSix)上使用一低壓四乙氧基硅烷(LPTEOS)沉積制程形成附加的一掩蔽層，例如約280埃。
圖1是依照本發(fā)明實施例的一元件剖面圖。在一硅基板100上形成一個或數(shù)個井103。在其上形成第一閘極介電層101。一多晶硅浮置閘極層102(多晶硅，高劑量P摻雜質(zhì))覆蓋該第一閘極介電層。一多晶硅中間層104覆蓋該多晶硅浮置閘極層。在其上形成一多晶硅控制閘極層105。一硅化鎢(WSix)層106(其中x可等于例如1或2，且在意義明確的情況下有時也可表示為WSi)覆蓋該多晶硅控制閘極層。形成一閘極，且形成一間隙壁和數(shù)個源/汲極區(qū)。如前所述，該WSi層106覆蓋該控制閘極層并在沉積于數(shù)個隔離溝渠的數(shù)個字元線和該些個控制閘極之間形成一低電阻介面。
圖2是依照本發(fā)明實施例的制造流程圖，用于制造一減少字元線片電阻的半導(dǎo)元件，例如圖1所示的元件。并非需要實行所有的制程，而且/或?qū)嵭械捻樞蛞部刹煌Ａ硗?，也可以實行附加的制程，而且可以使用不同的制程條件。
在階段200準(zhǔn)備基板。例如，該準(zhǔn)備包括一個或數(shù)個硅晶圓制程，利用激光或其他加工技術(shù)形成井。和/或利用熱氧化制程形成一氧化膜。在階段201形成一第一閘極介電層。
然后，在階段202形成一電荷儲存層。在階段203形成晶體管的源極/汲極。在階段204形成一第二絕緣層。在階段205形成一多晶硅控制閘極層。在階段206形成一WSi層，并實行一WSi退火制程。該退火制程可利用各種不同的退火制程，可包括一個或數(shù)個如下方式使用傳統(tǒng)爐管的傳統(tǒng)退火、使用RTP爐管的快速熱制程(RTP)退火、和/或使用其他爐管的退火制程。例如，在約800℃至1200℃進(jìn)行RTP退火制程5秒至120分鐘。在例如，退火過程可以在第一時間段使用一第一溫度，然后在一較短的時間段使用高于第一溫度的一第二溫度。另外，使用一低壓四羥乙基硅烷(LPTEOS)沉積制程(此處未顯示)形成一犧牲頂蓋層或掩蔽層。
例如，該沉積制程可形成一范圍約500埃至2000埃的多晶硅層，且在一實施例中為約600埃。該沉積制程可形成一范圍約500埃至2000埃的硅化鎢(WSix)層，且在一實施例中為約900埃。在數(shù)個隔離溝渠中形成數(shù)個字元線。該些字元線可由硅化鎢(WSix)和多晶硅的一堆疊膜形成。
圖3A是一列表，以歐姆/平方列示了該字元線片電阻(Rs)，并列示了使用傳統(tǒng)的一步驟多晶硅沉積制程和使用本發(fā)明所述的多步驟多晶硅沉積制程的電阻減少程度。本例中的WF6流量約為3.8sccm。也可使用其他流量，例如4.0sccm。在本例中，該些字元線由包括一層600埃的p摻雜質(zhì)的多晶硅和一層900埃的硅化鎢(WSix)的一堆疊膜形成。在WSi退火前測量電阻。在本例中，使用例如兩步驟多晶硅植入制程時減少約4.28％，且該字元線電阻由74.8歐姆減少至71.6歐姆。其他實施例可以或大或小減少該字元線電阻。
圖3B是一列表，列示了退火后的電阻(Rs)，電阻降低程度，離子植入能量(單位為KeV)和劑量率(單位為離子數(shù)/cm2)，其中使用種類磷(P)。也可使用其他種類，如氮和砷。本例中在約850℃進(jìn)行RTP退火制程2分鐘，但是也可使用其他退火制程、溫度和時間。本例中使用約3.8sccm的WF6流量，但是也可使用或高或低的流量。由列表可知，由于使用了兩步驟多晶硅植入制程，使用約70KeV的植入能量和5.5E15的劑量率，并退火，使得電阻減少了達(dá)24.07％。在本例中，字元線電阻由24.1歐姆減少至18.3歐姆。其他實施例可以或大或小減少字元線電阻。與使用相同的WF6流量、植入能量和劑量率的傳統(tǒng)制程比較，可達(dá)到5.81％的減少。
因此，本實施例所揭示的該多晶硅和WSi膜和植入制程能有效地減少字元線片電阻。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成記憶體字元線的方法，包括形成一第一閘極介電層；在該第一閘極介電層上形成一電荷儲存層；在該電荷儲存層上形成一第二介電層；利用一氣體，以一第一氣體流量沉積一第一多晶硅部；利用該氣體，以一第二氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二氣體流量大于該第一氣體流量；利用硅烷氣體沉積一硅化鎢層，其中從多晶硅和硅化鎢的一堆疊膜的多數(shù)個隔離溝渠中形成多數(shù)個字元線；以及植入一閘極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該電荷儲存層是一電荷陷入層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該電荷儲存層是一多晶硅浮置閘極層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該氣體是PH3氣體，且該第一氣體流量小于該第二氣體流量至少20sccm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該第一氣體流量小于約200sccm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該第一氣體流量小于約400sccm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該氣體是選自WF6、SiH4和PH3所組的族群。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中使用至少1.0E14cm-2的劑量實行該閘極植入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中使用約30至100KeV的離子植入能量實行該閘極植入。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中，使用種類P、As、B、BF2、In、Ge或Si其中之一或數(shù)個實行該閘極植入。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中更包括利用四乙氧基硅烷形成一頂蓋層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該硅化鎢層在沉積于該些隔離溝渠的該些字元線和多數(shù)個控制閘極之間形成一低電阻介面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中更包括實行一退火制程。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中更包括使用快速熱制程實行一退火制程。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中更包括在約800℃至1200℃范圍內(nèi)的溫度實行一退火制程。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該第一多晶硅部和該第二多晶硅部形成一個厚度范圍為500埃至2000埃的層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成記憶體字元線的方法，其中該硅化鎢層的厚度范圍為500埃至2000埃。
18.一種沉積鎢以形成字元線的方法，該方法包括在半導(dǎo)體基底上以一第一前驅(qū)氣體流量沉積一第一多晶硅部；以一第二前驅(qū)氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二前驅(qū)氣體流量高于該第一前驅(qū)氣體流量；使用一約30至100Kev范圍內(nèi)的植入能量實行一閘極植入；以及沉積一硅化鎢(WSix)層，其中從多晶硅和硅化鎢(WSix)形成多數(shù)個字元線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中該第二前驅(qū)氣體流量大于第一前驅(qū)氣體流量至少20sccm。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中該前驅(qū)氣體是選自WF6、SiH4和PH3所組之族群。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中使用種類P、As、B、BF2、In、Ge或Si之一或數(shù)個實行該閘極植入。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中該硅化鎢(WSix)層在沉積于多數(shù)個隔離溝渠的該些字元線和多數(shù)個控制閘極之間形成一低電阻介面。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中該硅化鎢(WSix)層的厚度范圍為500埃至2000埃。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中更包括實行一退火制程。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中更包括形成字元線片電阻不大于約18.3歐姆/平方的該些字元線。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積鎢以形成字元線的方法，其中更包括使用約3.8sccm的WF6流量實行植入。
27.一種形成數(shù)個記憶體字元線的方法，該方法包括使用一氣體以一第一氣體流量沉積一第一多晶硅部；使用該氣體以一第二氣體流量沉積一第二多晶硅部，該第二氣體流量高于該第一氣體流量；沉積硅化鎢(WSix)并形成數(shù)個字元線；以及植入一閘極。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中該氣體是一PH3氣體，且該第一氣體流量是20sccm或遠(yuǎn)低于該第二氣體流量。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中該氣體包括WF6、SiH4和PH3之一或更多。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中使用至少1.0E14的劑量實行該閘極植入。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中使用約30至100Kev范圍的一離子植入能量實行該閘極植入。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中使用種類P、As、B、BF2、In、Ge或Si之一或數(shù)個實行該閘極植入。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中該硅化鎢(WSix)層在沉積于多數(shù)個隔離溝渠的該些字元線和多數(shù)個控制閘極之間形成一低電阻介面。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中從該硅化鎢(WSix)和多晶硅的一堆疊膜形成該些字元線。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，其中該硅化鎢(WSix)形成約900埃厚度的層。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成記憶體字元線的方法，更包括實行退火。
全文摘要
一種減少字元線片電阻的方法，此方法是形成具有較低片電阻的記憶體字元線。在一實施例中，利用第一前驅(qū)氣體流量在一半導(dǎo)體基底上沉積一第一多晶硅部。利用第二前驅(qū)氣體流量沉積一第二多晶硅部，其中第二前驅(qū)氣體流量大于第一前驅(qū)氣體流量。利用硅烷氣體沉積一硅化鎢層。從多晶硅和硅化鎢(WSix)的隔離溝渠中形成數(shù)個字元線。植入一閘極。
文檔編號H01L21/285GK1812055SQ20051013180
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者劉宏偉, 施學(xué)浩, 王嗣裕 申請人:旺宏電子股份有限公司