[發明專利]一種陣列共源極填充結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710775892.6
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107731833B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 肖莉紅;呂震宇;陶謙;姚蘭
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/11529
• 分類號: H01L27/11529;H01L27/11551;H01L27/11573;H01L27/11578;H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

提供了一種陣列共源極填充結構及其制備方法。該共源極填充結構位于層間絕緣層中的共源極接觸孔內，包括下部多晶硅部分以及上部鎢金屬部分，并且下部多晶硅部分為As/B重摻雜多晶硅，還通過快速熱處理以使得所述多晶硅部分的As/B摻雜劑被激活并使得部分所述多晶硅被晶化。通過將共源極鎢填充部分地替換為多晶硅顯著降低了晶片應力。此外，通過進行快速熱晶化處理而利用非原位注入的砷和硼改善了多晶硅的電導率和霍爾遷移率以獲得了更好的電特性。

技術領域

本申請涉及存儲器件技術領域，更為具體的說，涉及一種陣列共源極填充結構及其制備方法。

背景技術

NAND型閃存是一種比硬盤驅動器更好的存儲設備，隨著人們追求功耗低、質量輕和性能佳的非易失存儲產品，其在電子產品中得到了廣泛的應用。

NAND型閃存器件的單元陣列區包括多個晶體管電路行。每個這些行(string)通常包括彼此串連的行選擇晶體管、單元晶體管和接地選擇晶體管。而接地選擇晶體管的源區電連接到共源線(CSL)。如圖1和圖2(a)-2(c)所示，目前共源線制備是構圖半導體襯底上的層間絕緣層，在襯底的共源區上方對應形成凹槽以作為共源極接觸孔，然后利用導電材料填充該共源極接觸孔以形成共源極填充結構,經過化學機械研磨(CMP)處理之后將其連接到共源線。現有技術中通常是在共源極接觸孔中沉積金屬鎢作為共源極填充結構，但由于金屬鎢的應力較大，因此會使得三維NAND(3D-NAND)型存儲器的應力出現比較大的變化從而導致各種嚴重的工藝問題，例如在工藝過程中的晶片滑動問題所誘導的翹曲、光刻散焦、覆層問題等等。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種共源極填充結構及其制備方法，通過將共源極鎢填充結構部分地替換為多晶硅從而降低了晶片應力。此外，通過進行快速熱晶化處理(例如尖峰和/或閃光退火)而使得非原位砷(As)和硼(B)的注入改善了多晶硅電導率和霍爾遷移率以獲得了更好的共源極電特性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種共源極填充結構的制備方法，包括：

S1：在層間絕緣層中對應共源區形成多個凹槽以作為共源極接觸孔；

S2：沉積多晶硅以形成覆蓋上述接觸孔側壁的第一多晶硅層，接著實施NH₃等離子體處理，并向該第一多晶硅層實施As/B重摻雜；

S3：進一步沉積多晶硅層以形成將上述凹槽完全填充的第二多晶硅層，向該第二多晶硅層實施As/B重摻雜，接著實施快速熱晶化處理；

S4：去除晶片背側和前側的多晶硅，并進行多晶硅回蝕，從而使得凹槽內的多晶硅被部分地去除以在凹槽上部形成凹部；

S5：利用鎢金屬將上述凹部完全填充。

進一步地，上述快速熱晶化處理為尖峰和/或閃光退火，其具體工藝包括：先實施尖峰退火然后實施閃光退火、先實施閃光退火然后實施尖峰退火以及僅實施閃光退火。

進一步地，在步驟S2和步驟S3中，利用低壓化學氣相沉積(LPCVD)工藝沉積多晶硅層。

進一步地，上述LPCVD工藝的具體參數包括：以Ar和/或N₂稀釋的SiH₄和H₂作為前驅氣體，采用分批式爐作為加熱爐，并且加熱爐的反應溫度為400～800℃,腔室的壓力為0.1～1托。

進一步地，上述NH₃等離子體處理是在300～600℃的PECVD腔室中實施。

進一步地，鎢金屬采用化學氣相沉積(CVD)工藝制備，并且在鎢金屬沉積之后實施鎢化學機械研磨(CMP)處理。

進一步地，在步驟S1中進一步包括在凹槽側壁上形成一氧化物層以作為氧化物側墻，并且步驟S2的第一多晶硅層沉積在上述氧化物側墻上。