存儲裝置及存儲裝置結構的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種存儲裝置及存儲裝置結構的制備方法，示范的存儲裝置包含一基材和兩字元線。兩字元線在基材上延伸?；陌恢鲃訁^(qū)。兩字元線形成于主動區(qū)上。各字元線包含一凹部，其中該凹部對應主動區(qū)。凹部是由一平頂面所界定。由于具有平頂面，兩字元線可一致幷可具有大體上相同的電性表現。
【專利說明】存儲裝置及存儲裝置結構的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明關于一種存儲裝置及存儲裝置結構的制備方法。
【背景技術】
[0002]半導體裝置越做越小，使其更加小巧以適合移動計算運用，且能消耗更少能量，讓充電間的電池使用時間得以延長。用在減小半導體裝置尺寸的技術亦可提高電路密度，因此半導體裝置可具有更強大的計算能力。而現今的技術發(fā)展一直是受當時可取得的微影設備的解析度所限。
[0003]特征(feature)和間隔(spaces)的最小尺寸取決于微影設備的解析能力。在半導體裝置中，重復的圖案，典型如存儲體陣列，可利用間距(Pitch)來度量，其中間距可定義為相鄰兩特征上相同點間的距離。通常，間距可以是一特征的寬度和分開兩相鄰特征的一間隔或材料的寬度等的總和。受限于可獲得的微影設備的解析度，小于最小間距的特征無法穩(wěn)定地獲得。
[0004]最小間距的一半一般被定義成一特征尺寸(feature size)F。特征尺寸F通常與微影設備的解析度有關。最小間距(2F)替半導體裝置的尺寸減縮設立了一理論界限。
[0005]間距倍增(pitch doubling)是一種方法，其讓半導體裝置制造者可產生一種具有間距較現有微影技術所能提供的最小間距(2F)為小的重復圖案。第US5，328，810號及第7，115，525號等美國專利例示和記載著間距倍增技術。在間距倍增的工藝中，一主要的光阻遮罩以傳統的微影工藝形成。該主要的光阻遮罩具有平行的光阻條形物，各條形物具有特征尺寸F。相鄰條形物由一間隔分開，該間隔的尺寸為F。接著，利用電漿蝕刻工藝，將光阻條形物的寬度縮減一半，以形成減縮后的條形物。之后，沉積具高度選擇性的材料。然后，具高度選擇性的材料以非等向性蝕刻工藝進行蝕刻(anisotropically etched),以于各減縮后的條形物的側壁上形成側條形物。減縮后的條形物接著以選擇蝕刻工藝(selectiveetch)來移除。側條形物10會如圖1所示般留下。側條形物10可作用半間距遮罩(halfpitch mask)，該半間距遮罩可用于圖案化下方層11，以形成如圖2所示的多個溝槽12a和12b。
[0006]參照圖2所示，現有的間距倍增工藝難以在側條形物10之間形成均勻的間隔，其結果是下方層11內的溝槽12a和12b會有不同的寬度和深度。

【發(fā)明內容】

[0007]有鑒于前述問題，本發(fā)明的目的在于揭示存儲裝置及存儲裝置結構的制備方法。
[0008]本發(fā)明一實施例揭示一種存儲裝置。該存儲裝置可包含一基材及兩字元線?；目删哂幸恢鲃訁^(qū)，兩字元線可形成于該主動區(qū)。各字元線可包含一凹部，該凹部可對應該主動區(qū)。該凹部可由一平頂面所界定。
[0009]在一些實施例中，該兩字元線的凹部的平頂面是相同。
[0010]在一些實施例中，各該凹部包含一側面和連接該側面的頂面，其中該側面與該頂面之間形成一圓角。
[0011]在一些實施例中，兩字元線的寬度差不大于I納米。
[0012]本發(fā)明一實施例揭示一種存儲裝置結構的制備方法，該制備方法包含:形成一第一層于包含多個主動區(qū)的一基材上和形成一第二層于該第一層上；圖案化該第二層，以獲得一線與間隔圖案，其中該線與間隔圖案包含多條線和多個第一間隔；形成一間隔層于該線與間隔圖案上；沉積填充材料于該些第一間隔；移除位于該些線的側面上的該間隔層，以形成多個第二間隔；利用該些第二間隔，于該第一層上形成多個第三間隔；利用該些第三間隔蝕刻該基材，以露出該些主動區(qū)的部分；以及形成多個字元線于該基材，其中各該字元線在對應的主動區(qū)上延伸。
[0013]在一些實施例中，該制備方法還包含利用該些第二間隔蝕刻位于該第一層與該第
二層之間的一停止層。
[0014]在一些實施例中，該制備方法包含利用氮氧化硅遮罩蝕刻該第二層。
[0015]在一些實施例中，該第一層包含碳。
[0016]在一些實施例中，該第二層包含碳。
[0017]在一些實施例中，該第一層是透明。
[0018]在一些實施例中，該第二層是透明。
[0019]在一些實施例中，該填充材料包含非晶硅。
[0020]在一些實施例中，該間隔層包含原子沉積氧化物。
[0021 ] 由于具有平頂面，兩字元線可一致并可具有大體上相同的電性表現。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1顯示現有制備方法所形成的半間距遮罩。
[0023]圖2顯示現有制備方法所形成的溝槽。
[0024]圖3為本發(fā)明一實施例的示意圖，其例示位于基材主動區(qū)上的字元線。
[0025]圖4為本發(fā)明一實施例的示意圖,其例示延伸通過主動區(qū)的字元線。
[0026]圖5至圖12為本發(fā)明一實施例的剖視圖，其用于例示存儲裝置結構的制備方法的步驟。
[0027]其中，附圖標記說明如下:
[0028]2 存儲裝置
[0029]10側條形物
[0030]11 下層
[0031]12a、12b 溝槽
[0032]21 基材
[0033]22字元線
[0034]23主動區(qū)
[0035]51 基材
[0036]53緩沖層
[0037]54氮化物層
[0038]55 第一層[0039]56、56’ 停止層
[0040]57 第二層
[0041]57’線與間隔圖案
[0042]58遮罩層
[0043]59光阻層
[0044]71間隔層
[0045]71’ 殘留
[0046]72 材料
[0047]72’、72’’ 填充材料
[0048]91 間隔
[0049]111 間隔
[0050]121 間隔
[0051]221 凹部
[0052]571 間隔
[0053]2211 頂面
[0054]2212,2213 側面
【具體實施方式】
[0055]圖3為本發(fā)明一實施例的示意圖，其例示位于基材21的主動區(qū)23上的字元線22，其中基材21、字元線22和主動區(qū)23等均包含于存儲裝置2。如圖3所示，存儲裝置2可包含基材21及多個字元線22，其中多個字元線22在基材21上延伸?；?1可包含多個主動區(qū)23。多個主動區(qū)23可沿X或y軸對齊。主動區(qū)23可(但不限于)斜向于x或y軸延伸。主動區(qū)23可為長形。主動區(qū)23可為基材21上的摻雜區(qū)或井。然而，在其他的實施例，主動區(qū)23無需具有存儲裝置2上或內的具體結構或材料。主動區(qū)23可構成存儲裝置2的部分,其中該部分可包括場效晶體管且通常為場隔離物(field isolation elements),例如淺溝渠隔離等，所圍繞。在一些實施例中，各主動區(qū)23可包含兩漏極及源極。主動區(qū)圖案可利用許多本領域技術人員所知的方法制備，包含微影工藝和蝕刻工藝。
[0056]多個字元線22具有一間距，其中該間距小于微影技術所能提供的最小間距。以例言，字元線22的間距可相當于微影技術所提供的最小間距的一半。字元線22具有類似的寬度及/或高度。在一些實施例中，在相同列的主動區(qū)23上延伸的兩相鄰字元線22可具有的寬度差不大于I納米(nanometer)。
[0057]在一些實施例中，字元線22包含η型半導體，例如:硅摻雜磷。在其他的實施例中，字元線22包含金屬，該金屬可包含氮化鈦(TiN)、金屬娃化物(metal silicide)、鶴(tungsten)或其組合,或者其他含鉿(hafnium)的材料,或者可配合高介電值柵極絕緣材料的其他材料。
[0058]圖4為本發(fā)明一實施例的示意圖,其例示延伸通過主動區(qū)23的字元線22。如圖4所示，各字元線22可通過多個主動區(qū)23,并利用如柵極氧化物層(gate oxide layer)與該些主動區(qū)23電性隔離。字元線22包含一凹部221，凹部221可和對應的主動區(qū)23配合。凹部221可包含一頂面2211和兩側面2212和2213。頂面2211包含一平頂面。在一些實施例中，頂面2211連接側面2212，且一圓角形成于頂面2211和側面2212之間。在一些實施例中，頂面2211可連接側面2213，且一圓角形成于頂面2211和側面2213之間。在一些實施例中，在相同列的主動區(qū)23上延伸的兩字元線22的頂面2211大體上相同。
[0059]圖5至圖12為本發(fā)明一實施例的剖視圖，其用于例示存儲裝置結構的制備方法的步驟。參照圖5所示,氮化物層(nitride layer) 54形成于基材51上,其中氮化物層54可具有(但不限于)約70納米的厚度,基材51可包含多個主動區(qū)(active areas ;AAs)。在一些實施例中，緩沖層53 (例如:氧化物層(oxide layer))可形成于基材51和氮化物層54之間。
[0060]其次，第一層55形成于氮化物層54上，其中第一層55可具有(但不限于)約200納米的厚度。在一些實施例中，第一層55可包含碳。在一些實施例中，第一層55可包含碳層。在一些實施例中，第一層55可包含含碳材料，其中該含碳材料包含CxHy。在一些實施例中，第一層55可為透明。
[0061]接著，停止層56形成于第一層55上，其中停止層56可具有(但不限于)約35納米的厚度。在一些實施例中，停止層56可包含氮化物(nitride)。
[0062]然后，第二層57形成于停止層56上，其中第二層57可具有(但不限于)約100納米的厚度。在一些實施例中，第二層57可為一碳層。在一些實施例中，第二層57可包含碳。在一些實施例中，第二層57可包括含碳材料，其中該含碳材料包含CxHy。在一些實施例中，第二層57可為透明。
[0063]在一些實施例中，第一層55可較第二層57為厚。在一些實施例中，第一層55可為第二層57的兩倍厚。
[0064]再者，遮罩層58形成于第二層57上。在一些實施例中，遮罩層58可為氮氧化娃(silicon oxynitride)遮罩。
[0065]再參圖5所示，光阻層59形成在遮罩層58上，且被圖案化以獲得一線與間隔圖案(line-and-space pattern)。該線與間隔圖案可具有一最小間隔,其中現有微影設備可制作出該最小間隔。該些線可大體上具有相同的線寬，并彼此間可等間隔分開。然后，遮罩層58以干蝕刻工藝蝕刻形成。
[0066]參照圖6所示，光阻層59(圖5)被移除。然后進行蝕刻工藝(例如:干蝕刻工藝)，圖案化第二層57，以獲得線與間隔圖案57’，其中線與間隔圖案57’包括多個間隔571。
[0067]參照圖7所示，間隔層71形成或沉積在線與間隔圖案57’上。在一些實施例中，間隔層71包含氧化物(oxide)。較佳地，在一些實施例中，間隔層71包含原子沉積氧化物(atomic layer deposition oxide)。在一些實施例中，間隔層71是利用原子層沉積工藝(atomic layer deposition)來形成。
[0068]在線與間隔圖案57’的線的側面上的間隔層71的厚度會決定之后所形成的字元線22(圖3)的寬度。因為這些厚度可均勻形成，所以字元線22的寬度大體上是相同。
[0069]再參圖7所示，材料72接著沉積在間隔層71上。在一些實施例中，材料72包含非晶娃(amorphous silicon)。在一些實施例中,材料72是利用低溫非晶娃沉積工藝(lowtemperature amorphous silicon deposition)來形成。在一些實施例中，材料 72 是利用低溫非晶硅沉積工藝，在溫度低于如攝氏500度下來形成。
[0070]參照圖8所示，高于在線與間隔圖案57’頂部上的間隔層71的材料72被移除，留下位于線與間隔圖案57’內的間隔中的填充材料72’。在一些實施例中，被移除的材料72可利用化學性機械研磨(chemical mechanical polishing ；CMP)或干蝕刻等工藝來移除，其中移除工藝會停止在間隔層71。
[0071]參照圖9所示，之后進行蝕刻工藝，以移除大部分的間隔層71。位于線與間隔圖案57’的線的側面上的間隔層71會被移除，留下多個間隔91，其中該些間隔91可用來界定字元線22的寬度。兩相鄰的間隔91可被線結構所分開，其中該線結構可包含遮罩層58的部分及線與間隔圖案57’的線，或者該線結構可包含填充材料72’ ’及間隔層的殘留71’。
[0072]如圖10所示，然后進行蝕刻工藝(例如:干蝕刻工藝)，以移除在間隔91內露出的停止層56，并藉此產生新的停止層56’，其中新的停止層56’具有多個間隔，而該些間隔露出位于下方的第一層55的部分。
[0073]參照圖11所示，透過新的停止層56’上的間隔和間隔91，于第一層55內形成多個間隔111。該些間隔111可利用蝕刻工藝(例如:干蝕刻工藝)來形成。
[0074]如圖12所示，利用如干蝕刻工藝，移除于間隔111內露出的氮化物層54，以露出下方的層53。接著,利用凹槽蝕刻工藝(recess etch process)蝕刻基材51,以獲得多個間隔121，并藉此露出主動區(qū)的部分。之后，移除第一層55，以及多個字元線22進一步個別地形成在基材51內的間隔121。各字元線22在對應的主動區(qū)上延伸。字元線22可利用本領域技術人員所熟知的方法來形成。
[0075]因為在線與間隔圖案57’內的間隔91(顯示于圖9)具有大體上相同的寬度，所以間隔111 (顯示于圖11)可形成以具有大體上相當的深度。此外，因為間隔111被形成以具有大體上相當的寬度，所以字元線可具有大體上相當的寬度。在一些實施例中，在一主動區(qū)上的兩字元線22的寬度差不大于I納米。相較地，使用傳統的方法，在一主動區(qū)上的兩字元線的寬度差通常大于2納米。因在同一主動區(qū)上的兩字元線22具有相似或大體上相同的寬度及/或高度，使得在字元線22上對應主動區(qū)而形成的凹部頂面是平頂面。在一些實施例中，在同一主動區(qū)上的字元線的平頂面可大體上相同。在同一主動區(qū)上的兩一致的字元線22可具有大體上相同的電性表現。
[0076]本揭示的技術內容及技術特點已揭示如上，然而本領域技術人員仍可能基于本揭示的教示及揭示而作種種不背離本揭示精神的替換及修飾。因此，本揭示的保護范圍應不限于實施范例所揭示者，而應包括各種不背離本揭示的替換及修飾，并為權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種存儲裝置，包含: 一基材，具有一主動區(qū)；以及 兩字元線，形成于該主動區(qū)，各該字元線包含一凹部，該凹部對應該主動區(qū)，且該凹部是由一平頂面所界定。
2.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征在于該兩字元線的各該凹部的各該平頂面是相同。
3.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征在于各該凹部包含一側面，該側面連接該平頂面，該側面與該平頂面之間形成一圓角。
4.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特征在于該兩字元線的寬度差不大于I納米。
5.一種存儲裝置結構的制備方法，其特征在于包含: 形成一第一層于包含多個主動區(qū)的一基材上和形成一第二層于該第一層上； 圖案化該第二層，以獲得一線與間隔圖案，該線與間隔圖案包含多條線和多個第一間隔; 形成一間隔層于該線與間隔圖案上； 沉積填充材料于該多個第一間隔； 移除位于該多條線的側面上的該間隔層，以形成多個第二間隔； 利用該多個第二間隔，于該第一層上形成多個第三間隔； 利用該多個第三間隔蝕刻該基材，以露出該多個主動區(qū)的部分；以及 形成多個字元線于該基材，各該字元線在對應的主動區(qū)上延伸。
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于各該字元線包含一凹部，該凹部包含一平頂面。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于在該基材上相同的主動區(qū)上的兩字元線的凹部的平頂面是相同。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于各該凹部包含一側面，該側面連接該平頂面，其中該側面與該平頂面之間形成一圓角。
9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于圖案化該第二層的步驟包含利用氮氧化娃遮罩蝕刻該第二層。
10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征還包含利用該多個第二間隔蝕刻位于該第一層與該第二層之間的一停止層。
11.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該第一層包含碳。
12.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該第二層包含碳。
13.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該第一層是透明。
14.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該第二層是透明。
15.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該填充材料包含非晶硅。
16.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于該間隔層包含原子沉積氧化物。
17.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于在相同的主動區(qū)上的兩字元線的寬度差不大于I納米。
【文檔編號】H01L21/02GK103579239SQ201310334812
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權日:2012年8月2日
【發(fā)明者】林瑄智, 黃仁瑞 申請人:南亞科技股份有限公司