專利名稱：有源區結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及與非邏輯(以下簡稱NAND)閃存器件的制作領域，尤其涉及 NAND的源選擇柵接觸孔下的有源區結構。
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NAND閃存器件是目前消費類電子產品市場中一種常見的存儲器件，屬于 電壓控制型器件。該器件基于隧道效應，通過對自身浮置柵極進行充電和放電， 來實現數據的寫入和擦除。
請參閱
圖1所示NAND涉及源選擇柵(Source Selection Gate: SSG)部分 的版圖示意圖。如圖1所示的版圖示意了制作在半導體襯底內的有源區。有源 區分第一類有源區用于制作存儲單元器件的有源區；第二類有源區非存儲 單元器件制作區域的有源區，類似于第二類有源區。圖1所示的第一類有源區 以NAND器件存儲單元有源區51為例，第二類有源區以阱引出有源區52為例 描述目前有源區存在的問題。源選擇柵4位于存儲單元有源區51和阱引出有源 區52上。存儲單元有源區51上制作其互連結構一有源區接觸孔12。源選擇柵 4上制作有對應的互連結構一源選擇柵接觸孔11。源選擇柵接觸孔11和有源區 接觸孔12內填充導電塞實現源選擇柵和第一類有源區與外部金屬布線層的連 .接。依據版圖設計規則，以圖l所示的版圖為例，與存儲單元有源區51交疊的 源選擇柵4部分上不能制作源選擇柵接觸孔，因此在不增加源選擇柵額外面積 的情況下，選擇與阱引出有源區52交疊的源選擇柵4部分上制作源選擇柵接觸 孔11。
請參閱2所示沿圖1所示版圖AA'方向對應的器件橫截面示意圖。存儲單元 有源區51和阱引出有源區52位于半導體襯底9內。存儲單元有源區51之間或 存儲單元有源區51與阱引出有源區52之間為隔離淺溝槽(Shallow Trench Isolation, STI) 8。柵氧化層7位于具有存儲單元有源區51和阱引出有源區52 的半導體襯底9表面。源選擇柵4位于柵氧化層7表面。上述的互連結構源選擇柵接觸孔11和有源區接觸孔12，是貫通層間介質層6形成。層間介質層6 位于已制作源選擇柵4的柵氧化層7的表面，且覆蓋源選擇柵4。有源區接觸孔 12和源選擇4冊接觸孔11用于后續制程在有源區接觸孔12和源選擇柵接觸孔11 內填充導電塞。這樣實現存儲單元有源區51和源選擇柵4與外部金屬布線層的 連接。
如圖2所示，有源區接觸孔12和源選擇柵接觸孔11通常是采用千法蝕刻， 來蝕刻層間介質層6形成。千法蝕刻主要是離子蝕刻，即用蝕刻離子轟擊預定 區域，蝕刻預定區域中物質。在用蝕刻離子蝕刻層間介質層6，以形成源選擇柵 接觸孔11時，蝕刻離子將穿過源選擇柵接觸孔11沿著導電性材料的源選擇柵4， 進入源選擇柵接觸孔11下的柵氧化層7，這將使得柵氧化層7損傷。源選擇柵 接觸孔下柵氧化層7的損傷會使得源選擇柵4與阱引出有源區52間絕緣隔離性 較差，導致漏電流大，NAND閃存器件的功耗增加，且穩定性變差的問題。
為解決上述問題，現有技術通過對源選擇柵4進行延伸，延伸出專門用于 制作源選擇柵4的引出端的區域，從而避免將源選擇柵接觸孔11制作在類似于 阱引出有源區52的第二類有源區上，解決上述問題。然而，現有技術解決該問 題是以增大源選擇4冊4的面積，進而增加NAND閃存器件的面積為代價的。因 此，該方法在很大程度上降低了 NAND閃存器件面積小，存儲容量高的優勢。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種有源區結構，可解決因源選擇柵互連 結構下柵氧化層損傷導致源選擇柵與第二類有源區之間漏電流大的問題。
為解決上述技術問題，本發明提供的有源區結構，所涉及有源區為半導體 襯底內的第二類有源區，所述第二類有源區覆蓋有柵氧化層；所述柵氧化層上
與第二類有源區位置對應有源選捧柵；其特征在于，所述第二類有源區中還包
括一絕緣物井區，所述絕緣物井區與用于連接源選擇柵的互連結構的位置對應。
絕緣物井區，該絕緣物井區可進一步提高源選擇柵與第二類有源區之間的絕緣 隔離性。即使如背景技術部分所述，在離子蝕刻形成源選擇柵的互連結構時損 傷柵氧化層，降低源選擇柵與第二類有源區之間絕緣隔離性的情況下，該絕緣物井區可有效隔離源選擇柵與第二類有源區，解決柵氧化層損傷下漏電流大的
問題。因此，本發明提供的有源區結構可進一步解決因漏電流大導致的NAND 閃存器件的功耗增加，且穩定性變差的問題。
此外本發明提供的有源區結構，無需對源選擇柵進行任何延伸，從而無需 增加源選擇柵的面積，符合NAND器件結構緊湊，面積小的特點。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的有源區結構作進一步詳細的說明。
圖1是NAND器件的部分版圖示意圖。
圖2是沿圖1所示版圖AA'方向對應的器件橫截面示意圖。
圖3是本發明實施例中NAND器件源選擇柵的部分版圖示意圖。
圖4是沿圖3所示BB'方向版圖對應的器件橫截面示意圖。
具體實施例方式
圖3是本發明實施例中NAND器件源選擇柵的部分版圖示意圖。從圖3所 示的版圖上可看到半導體襯底內的有源區。有源區包括第一類有源區和第二類 有源區。如背景技術中相同，本實施例中第一類有源區以存儲單元有源區51, 第二類有源區以阱引出有源區52為例。存儲單元有源區51和阱引出有源區52 上制作有源選擇柵4。存儲單元有源區51上制作互連結構一有源區接觸孔12。 源選擇柵4上制作有互連結構一源選擇柵接觸孔11。源選擇柵接觸孔11下的有 源區為阱引出有源區52。如背景技術所述，在蝕刻形成源選擇^f冊互連結構一源 選擇柵接觸孔11時，蝕刻離子會通過源選擇柵接觸孔11及導體源選擇柵4對 源選擇柵4和阱引出有源區52之間的柵氧化層造成損傷，從而降低柵氧化層對 源選擇柵4和阱引出有源區52所起的絕緣性隔離的作用。為進一步提高阱引出 有源區52與源選擇柵4之間的絕緣性，在對準源選擇柵的互連結構一源選擇柵 接觸孔11下的阱引出有源區位置設置一絕緣物井區521,起到進一步提高阱引 出有源區52與源選擇柵4之間絕緣性的作用。
為更清楚地描述圖3版圖對應的實際器件的結構，請參閱圖4。圖4是沿圖 3所示BB'方向版圖對應的器件橫截面示意圖。對應于圖3所示有源區，即存儲
5單元有源區51和阱引出有源區52均位于半導體襯底9內。具有有源區的半導 體襯底9表面覆蓋有柵氧化層7;有源區上柵氧化層7表面制作有對應于圖3的 源選擇柵4。為制作存儲單元有源區51及源選擇柵4的互連結構，在源選擇柵 4表面及柵氧化層7表面均覆蓋有層間介質層6。層間介質層6開有貫通層間介 質層的源選擇柵互連結構一源選擇柵接觸孔11和存儲單元有源區51互連結構 一有源區接觸孔12。對應于圖3所示的源選擇柵接觸孔11和有源區接觸孔12， 源選擇柵接觸孔11和有源區接觸孔12內填充導電塞可分別實現源選擇柵4和 存儲單元有源區51與金屬布線層的連接。所示存儲單元有源區51之間或阱引 出有源區52與存儲單元有源區51之間具有隔離淺溝槽8。隔離淺溝槽8中填有 絕緣物二氧化硅。隔離淺溝槽是半導體制作常用的隔離技術，因此不再贅述。 對應于圖3，如圖4所示，為提高源選擇柵接觸孔11下的源選擇柵4部分與第 二類有源區，即阱引出有源區52，之間的絕緣性，阱引出有源區52內有一絕緣 物井區521。如圖4所示，該絕緣物井區521的表面與半導體襯底9表面的柵氧 化層7接觸，且該絕緣物井區521對準源選擇柵的互連結構一層間介質層6內 開的源選擇柵接觸孔11。
當在用蝕刻離子蝕刻層間介質層6,以形成源選擇柵接觸孔11時，絕緣物 井區可實現源選擇柵4和阱引出有源區52之間的絕緣性隔離，避免等離子體蝕 刻引起的柵氧化層7損傷導致的兩者之間大漏電流問題產生。因此，本發明實 施例通過在阱引出有源區52中設置絕緣物井區521，可大幅度提高阱引出有源 區52與源選擇柵4之間的電阻，降低源選擇柵4與阱引出有源區52之間漏電 流。兩者之間漏電流的降低可有效降低NAND器件功耗，提高其穩定性。
本發明實施例的有源區結構，阱引出有源區52通過在源柵接觸孔11下的 阱有源區位置形成一絕緣物井區，通過提高源選擇柵接觸孔下源選擇柵預4與 阱引出有源區52之間電阻，從而兩者之間絕緣性隔離作用。因此，本發明實施 例的有源區結構使得源選擇柵無需進行任何延伸避免源選擇柵接觸孔制作于半 導體襯底的有源區上，從而無需增加源選擇柵的面積，使得本發明實施例的有 源區結構符合NAND器件結構緊湊，面積小的特點。
目前，源選擇柵接觸孔11和有源區接觸孔12均是采用干法蝕刻層間介質 層6形成。當采用干法蝕刻的蝕刻離子蝕刻層間介質層6，以形成源選擇4冊接觸孔11時，不同角度的蝕刻離子將穿過源選擇柵接觸孔11及源選擇柵4，進入到 柵氧化層7，這將造成面積相對源選擇柵接觸孔11要稍大的柵氧化層7損傷。 通過損傷的柵氧化層7，源選擇柵4與阱引出有源區52之間會存在較大的漏電 流。當然，阱引出有源區52中絕緣物井區521的面積小于或等于源選擇4冊接觸 孔11的面積也可起到進一步提高源選擇柵4與半導體襯底中阱引出有源區52 之間的絕緣隔離性的作用。為保證全面有效隔離源選擇柵4和阱引出有源區52， 源選擇柵接觸孔11垂直投影在有源區52的區域位于絕緣物井區521內，即絕 緣物井區521的面積要大于源選擇柵接觸孔11的面積。這樣，即使蝕刻離子從 不同角度造成面積相對源選擇柵接觸孔11面積稍大的柵氧化層時，絕緣物井區 521也可實現源選擇柵4與阱引出有源區52的全面絕緣性隔離，降低源選擇柵 與半導體村底中阱引出有源區之間存在的漏電流，從而降低NAND器件功耗， 提高器件穩定性。
本發明實施例還提供有源區中絕緣物井區可制作的結構類型。該絕緣物井 區521可制作為隔離淺溝槽。由于制作NAND的有源區時，通常需制作有源區 之間隔離淺溝槽。將絕緣物井區制作為隔離淺溝槽，那么在制作半導體襯底有 源區與有源區之間的隔離淺溝槽8的同時就可制作阱引出有源區52之中的絕緣 物井區521。源選擇柵接觸孔下的阱引出有源區結構中絕緣物井區521的存在， 無論制作的絕緣物井區521的深度如何，即小于、等于或大于阱引出有源區521 的深度，均可起到提高源選擇柵與阱引出有源區之間電阻，即絕緣性隔離用作 用。為保證制作隔離淺溝槽8和絕緣物井區521工藝的一致性，避免采用獨特 的工藝制作絕緣物井區521而P爭低NAND器件的制作效率，如圖4所示本發明 實施例中，絕緣物井區521的深度與半導體襯底中有源區之間的隔離淺溝槽8 的深度保持一致。這樣，本發明實施例的有源區結構完全無需改變原有的NAND 器件的工藝制程，避免增加額外的工藝制程制作有源區結構中的絕緣井區，從 而提高本發明實施例有源區結構的制作效率，降低制作成本。
本發明實施例中所涉及的柵氧化層7為二氧化硅材料，層間介質層6為絕 緣材料，源選擇柵4為導體材料。而絕緣材料的層間介質層為摻磷二氧化硅材 料，源選擇柵為多晶硅材料。這樣，本發明實施例中的源選擇柵下的有源區結 構，所涉及的材料可以均為目前NAND器件常用的材料，無需增加新的材料進行制作，就可以完全與目前NAND器件的制作工藝兼容，從而有效降低制作成 本。
本發明實施例中源選擇柵接觸孔下的有源區為阱引出有源區，但不排除會 出現其他器件結構。若要求源選擇柵接觸孔的源選擇柵部分與其下器件結構隔 離，在該器件結構內均可制作絕緣物井區起到提高源選擇柵與其下器件結構之 間的絕緣性隔離作用。因此，本發明的源選擇柵接觸孔下的有源區并不局限于 實施例中例舉的作為第二類有源區的阱引出有源區。在不脫離本發明發明精神 和范圍內的改動和變形，則本發明也意閨包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種有源區結構，所述有源區為半導體襯底內的第二類有源區，所述第二類有源區表面覆蓋有柵氧化層；所述柵氧化層上具有與第二類有源區位置對應的源選擇柵；其特征在于，所述第二類有源區中還包括一絕緣物井區，所述絕緣物井區與用于連接源選擇柵的互連結構的位置對應。
2、 如權利要求1所述的有源區結構，其特征在于，所述源選擇柵的互連結構為 源選擇柵接觸孔，所述源選擇柵接觸孔垂直投影在所述有源區上的區域位于所 述絕緣物井區內。
3、 如權利要求1所述的有源區結構，其特征在于，所述絕緣物井區為隔離淺溝 槽。
4、 如權利要求l所述的有源區結構，其特征在于，所述第二類有源區為阱引出有源區。
5、 如權利要求l所述的有源區結構，其特征在于，所述柵氧化層為二氧化硅材 料，所述源選擇柵為導體材料。
6、 如權利要求5所述的有源區結構，其特征在于，所述源選擇柵為多晶硅材料。
全文摘要
本發明涉及一種有源區結構，有源區為半導體襯底內的第二類有源區，第二類有源區表面覆蓋有柵氧化層；柵氧化層上具有與第二類有源區位置對應的源選擇柵；第二類有源區中還包括一絕緣物井區，該絕緣物井區與用于連接源選擇柵的互連結構的位置對應。本發明的有源區結構通過在第二類有源區中對應于源選擇柵的互連結構位置設置絕緣物井區可有效提高源選擇柵與其下第二類有源區之間的電阻，提高兩者之間的絕緣隔離性，從而解決源選擇柵互連結構下的柵氧化層損傷導致的源選擇柵與有源區之間漏電流大的問題，降低NAND器件的功耗，提高器件的穩定性。
文檔編號H01L27/115GK101656256SQ20081004188
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優先權日2008年8月19日
發明者蔡建祥 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司