动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法技术

本发明专利技术公开一种形成动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法，该形成方法包含有形成一硬掩模层于一金属堆叠结构上，其中硬掩模层是以一化学气相沉积制作工艺形成，且化学气相沉积制作工艺先通入氮气再通入氨气。另外，本发明专利技术更提供一种以此方法形成的动态随机存取存储器的位线栅极结构，包含有一金属堆叠结构以及一硬掩模。金属堆叠结构由下至上包含一多晶硅层、一钛层、一氮化钛层、一第一氮化钨层、一钨层以及一第二氮化钨层。硬掩模设置于金属堆叠结构上。

Bit line grid structure and forming method of dynamic random access memory

The invention discloses a bit line gate structure and forming method for forming dynamic random access memory. The formation method includes forming a hard mask layer on a metal stacking structure, in which the hard mask layer is formed by a chemical vapor deposition process, and the chemical vapor deposition process first passes into nitrogen and then through the ammonia gas. . In addition, the invention provides a bit - line gate structure of a dynamic random access memory formed by this method, including a metal stack structure and a hard mask. The metal stacking structure comprises a polysilicon layer, a titanium layer, a titanium nitride layer, a first tungsten nitride layer, a tungsten layer and a second tungsten nitride layer from the bottom up to the top. The hard mask is set on the metal stack structure.

【技术实现步骤摘要】
动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法
本专利技术涉及一种动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法，且特别是涉及一种依序通入氮气及氨气形成硬掩模层的动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法。
技术介绍
随机存取存储器(RAM：RandomAccessMemory)使用时可以读取数据也可以写入数据，当电源关闭以后数据立刻消失。由于随机存取存储器的数据更改容易，所以一般应用在个人电脑做为暂时存储数据的存储器。随机存取存储器又可以细分为「动态(Dynamic)」与「静态(Static)」两种。「静态随机存取存储器(SRAM：StaticRAM)」是以6个晶体管来存储1个位(1bit)的数据，而且使用时不需要周期性地补充电源来保持存储的内容，故称为「静态(Static)」。静态随机存取存储器的构造较复杂(6个晶体管存储1个位的数据)使得存取速度较快，但是成本也较高，因此一般都制作成对容量要求较低但是对速度要求较高的存储器，例如：个人电脑的中央处理器(CPU)内建256KB或512KB的快取存储器(CacheMemory)。「动态随机存取存储器(DRAM：DynamicRAM)」是以1个晶体管加上1个电容来存储1个位(1bit)的数据，而且使用时必须要周期性地补充电源来保持存储的内容，故称为「动态(Dynamic)」。动态随机存取存储器构造较简单(1个晶体管加上1个电容来存储1个位的数据)使得存取速度较慢(电容充电放电需要较长的时间)，但是成本也较低，因此一般都制作成对容量要求较高但是对速度要求较低的存储器，例如：个人电脑主机板上通常使用的主存储器(mainmemory)。承上，快取存储器是用来存储一些经常使用到的信息，把这些经常用到的信息放在速度较快的快取存储器中可以使中央处理器很快的取得这些信息，而不需要再到速度较慢的主存储器中去寻找，如此一来可使中央处理器处理的速度加快。因此，中央处理器的速度决定了电脑运算数据及处理信息的快慢，而主存储器的容量则决定了电脑可以存储信息的多寡。
技术实现思路
本专利技术提出一种动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法，其以先通入氮气再通入氨气的化学气相沉积制作工艺形成硬掩模层，故可减少氮化硬掩模层下方的金属层，进而减少金属层与硬掩模层之间的电阻。本专利技术提供一种形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，包含有形成一硬掩模层于一金属堆叠结构上，其中硬掩模层是以一化学气相沉积制作工艺形成，且化学气相沉积制作工艺先通入氮气(N2)再通入氨气(NH3)。本专利技术提供一种动态随机存取存储器的位线栅极结构，包含有一金属堆叠结构以及一硬掩模。金属堆叠结构由下至上包含一多晶硅层、一钛层、一氮化钛层、一第一氮化钨层、一钨层以及一第二氮化钨层。硬掩模设置于金属堆叠结构上。基于上述，本专利技术提出一种动态随机存取存储器的位线栅极结构及形成方法，其以先通入氮气(N2)再通入氨气(NH3)的一化学气相沉积制作工艺形成一硬掩模层，故可减少氮化硬掩模层下方的一金属层，因而减少由氮化金属层而形成的第二氮化钨层的厚度以及具有的氮比例，进而降低金属层与硬掩模层之间的电阻。附图说明图1-图4为本专利技术较佳实施例形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法示意图；图5为本专利技术较佳实施例的动态随机存取存储器中的氮化钨层的氮比例与电阻率的关系图。主要元件符号说明2氧化硅层4氮化硅层6氧化硅层110基底120非晶硅层120’非晶硅层132钛层132’钛层134氮化钛层134’氮化钛层136第一氮化钨层136’第一氮化钨层137钨硅层137’钨硅层138钨层138’钨层140硬掩模层140’硬掩模层142第一氮化层142’第一氮化层144第二氮化层144’第二氮化层150第二氮化钨层150’第二氮化钨层A存储区(存储器区)G埋入式栅极结构L位线栅极结构L’位线栅极结构M金属堆叠结构M’金属堆叠结构P1化学气相沉积制作工艺P2化学气相沉积制作工艺t厚度t1厚度t2厚度t3厚度t4厚度具体实施方式图1-图4为本专利技术较佳实施例形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法示意图，其中图1-图3与图4为互相垂直的剖视图，如图1-图3为沿x方向的剖面示意图，则图4为图1-图3的BB’线段沿y方向的剖面示意图。如图1所示，首先提供一基底110，基底110例如是一硅基底、一含硅基底、一三五族覆硅基底(例如GaN-on-silicon)、一石墨烯覆硅基底(graphene-on-silicon)或一硅覆绝缘(silicon-on-insulator，SOI)基底等半导体基底。为清楚揭示本专利技术，第1-4图仅绘示基底110的一存储区A，但本专利技术不以此为限。存储区A可连接半导体元件的其他区域，例如一逻辑区(未绘示)等，其中存储区A可用来制备具有凹入式栅极的随机动态处理存储器(dynamicrandomaccessmemory,DRAM)元件，而逻辑区(未绘示)则可用来制备例如金属氧化物半导体晶体管等主动元件。另外，在存储区A以及逻辑区(未绘示)之间的基底110中可设置至少一浅沟隔离(shallowtrenchisolation,STI)(未绘示)用来隔开设置于存储区A与逻辑区(未绘示)的元件。详细而言，存储区A的基底110中可设置多个埋入式栅极结构G。覆盖存储区A的基底110表面的绝缘材料可例如包含多个氧化硅层2、氮化硅层4以及氧化硅层6等，但本专利技术不以此为限。接着，形成一位线栅极结构L于基底110上，其中位线栅极结构L较佳设置于存储区A的基底110上并同时覆盖多个埋设于基底110内的埋入式栅极结构G。形成位线栅极结构L的方法可例如全面性堆叠多个材料层于基底110上，其中材料层由下至上可包含一非晶硅层120以及一金属堆叠结构M，但本专利技术不以此为限。金属堆叠结构M又可包含由下至上堆叠的一钛层132、一氮化钛层134、一第一氮化钨层136以及一钨层138。再者，金属堆叠结构M可更选择性包含一钨硅层137于氮化钛层134以及第一氮化钨层136之间。接续，请参阅图2-图3，形成一硬掩模层140于金属堆叠结构M上。在本实施例中，硬掩模层140为一氮化层，但本专利技术不以此为限。以本专利技术的方法，是以一化学气相沉积(chemicalvapordeposition,CVD)制作工艺形成硬掩模层140，其中此化学气相沉积制作工艺是以先后通入不同气体进行，用于达到所需的硬掩模层140并同时避免污染在硬掩模层140下方的金属堆叠结构M。详细而言，硬掩模层140由下至上可包含堆叠的一第一氮化层142以及一第二氮化层144。如图2所示，可先以通入氮气(N2)的一化学气相沉积制作工艺P1形成第一氮化层142。本实施例是以通入氮气(N2)的化学气相沉积制作工艺P1形成第一氮化层142，但在其他实施例中也可以通入其他惰性气体的化学气相沉积制作工艺形成第一氮化层。接着，如图3所示，再以通入氨气(NH3)的一化学气相沉积制作工艺P2形成第二氮化层144。在一较佳实施例中，第一氮化层142以及第二氮化层144是以原位(in-situ)形成，以提升制作工艺效率并防止污染第一氮化层142。例如，可在同一腔体进行化学气相沉积制作工艺P1以及化学气相沉积制作工艺P2，以形成第一氮化层142以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，包含有：形成一硬掩模层于一金属堆叠结构上，其中该硬掩模层是以一化学气相沉积制作工艺形成，且该化学气相沉积制作工艺先通入氮气再通入氨气。

【技术特征摘要】
1.一种形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，包含有：形成一硬掩模层于一金属堆叠结构上，其中该硬掩模层是以一化学气相沉积制作工艺形成，且该化学气相沉积制作工艺先通入氮气再通入氨气。2.如权利要求1所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该金属堆叠结构由下而上包含钛层、氮化钛层、第一氮化钨层以及钨层。3.如权利要求2所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该金属堆叠结构包含钨硅层于该氮化钛层以及该第一氮化钨层之间。4.如权利要求1所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该硬掩模层包含氮化层。5.如权利要求4所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该氮化层由下至上包含堆叠的第一氮化层以及第二氮化层。6.如权利要求5所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该第一氮化层以通入氮气的一化学气相沉积制作工艺形成，而该第二氮化层以通入氨气的一化学气相沉积制作工艺形成。7.如权利要求6所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该第一氮化层以及该第二氮化层是以原位形成。8.如权利要求5所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，其中该第一氮化层的一厚度为该氮化层的一厚度的10％，而该第二氮化层的一厚度为该氮化层的该厚度的90％。9.如权利要求2所述的形成动态随机存取存储器的位线栅极结构的方法，还包含：当该化学气相沉积制作工艺进行时形成一第二氮化钨层。10.如权利要求9所述的形成动态随机存取存储器的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴姿锦，刘玮鑫，陈意维，陈美玲，张家隆，张景翔，李瑞珉，郑存闵，卢琳蓁，邹世芳，张凯钧，蔡志杰，陈姿洁，吴佳臻，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，福建省晋华集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71