[发明专利]一种存储器的栅极连接结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种存储器的栅极连接结构及其形成方法。

背景技术

快闪存储器(Flash Memory)以其非挥发性(Non-Volatile)的特点在移动电话、数码相机等消费类电子产品和便携式系统中得到广泛的应用。SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon，硅/二氧化硅/氮化硅/二氧化硅/硅)型快闪存储器以其工艺简单、操作电压低、数据可靠性高及易于集成到标准CMOS工艺中等优点而被看成是普通浮栅(Floating Gate)型快闪存储器的替代产品。

典型的SONOS结构是由硅衬底(S)-隧穿氧化层(O)-电荷存储层氮化硅(N)-阻挡氧化层(O)-多晶硅栅极(S)组成。这种结构利用电子的隧穿来进行编译，空穴的注入来进行数据的擦除。在SONOS中，电荷是存储在一个ONO(Oxide-Nitride-Oxide，二氧化硅/氮化硅/二氧化硅)介质层中的俘获中心里，因而被称为电荷俘获器件。

现有工艺下，典型的电荷捕获型非易失存储器是一种2T(2Transistor)结构，如图1所示，由存储栅302和选择栅301两个栅极组成。其中，存储栅302底部为氧化硅-氮化硅-氧化硅(ONO)层202，选择栅底部为栅氧化层201，选择栅301及控制栅302有单独的钨通孔501进行连接金属，进而连接入具体电路结构中；所述器件位于半导体硅衬底101之上，同时存在源漏极102，组合形成半导体2T型存储器件。

而现有2T结构存储器技术下，由于选择栅301和控制栅302间需要较大的间距以保障栅极隔离、离子注入等工艺实现及器件特性控制，此间距为存储器面积带来了很大的牺牲，成为制约非易失性存储器(SONOS)微缩发展的一个较关键因素。

针对此，中国发明专利CN201610704806.8给出一种解决方案，如图2所示，通过自对准的方法形成侧墙型选择栅301，有效的减小了选择栅301和存储栅302之间的距离，距离缩短为ONO 202厚度，或者其他型隔离物，如二氧化硅隔离物间距；从而达到进一步缩小存储单元尺寸的目的。此结构下，存储栅302结构与常规2T型闪存一致，但是选择栅301采用自对准非光罩形成，因此，是一种侧墙型具有一定角度的斜坡型栅极。针对这样的栅极的电路连接，存在着较大的工艺挑战及难度，常规的，可利用如下两种方法解决：1)图3a，钨通孔501直接刻蚀于侧墙型的选择栅301上，此方法下，无需额外的光罩层次及工艺步骤，但是工艺挑战非常巨大，存在着钨通孔501刻蚀无法停止，钨通孔501套准精度无法控制：套准偏差带来选择栅301与存储栅302短路、选择栅301与源漏极102短路的问题；2)图3b，通过增加一张光罩，在自对准刻蚀形成选择栅301之前，利用光罩形成独立的图形，保护此区域选择栅301不被刻蚀，进而形成钨通孔501落入区域；但是，此种情况下，需要额外的光罩及对应的工艺步骤，带来成本的上升，另外，此光罩同样要求高对准精度，套准偏差将带来栅极短路风险。

发明内容

本发明提出一种存储器的栅极连接结构及其形成方法，公开了一种基于特殊结构存储器下选择或存储栅极的连接结构，用于钨通孔连接的栅极区域，相比常规工艺，节省一块光罩及对应工艺步骤，同时简化后续钨通孔刻蚀等工艺难度。

为了达到上述目的，本发明提出一种存储器的栅极连接结构，该结构由虚拟多晶硅与存储栅极组成，所述虚拟多晶硅位于存储栅一定距离外，通过自对准刻蚀在存储栅极与虚拟多晶硅之间形成平整的选择栅极，所述选择栅极区域用来做钨通孔刻蚀区域。

进一步的，所述选择栅极位于存储栅极侧壁，其形貌为具有一定角度的侧墙型多晶硅。

进一步的，所述选择栅在虚拟多晶硅与存储栅之间形成平坦型可落入钨通孔的结构。

进一步的，所述多晶硅形成钨通孔位于浅沟槽隔离氧化层之上。

为了达到上述目的，本发明还提出一种存储器的栅极连接结构的形成方法，包括下列步骤：

在经过深阱注入的硅基衬底上依次进行预清洗、ONO层沉积、第一多晶硅沉积、硬掩模版氧化硅层沉积、多晶硅离子注入、预清洗、硬掩模板氮化硅层沉积；

光刻胶涂布显影，仅覆盖存储区处用于形成存储栅的顶部区域；

第一多晶硅经过干法刻蚀后形成存储区的存储栅；

通过湿法刻蚀分别去除有源区ONO层的氮化物层和第一氧化物层；

通过预清洗后，氧化进行栅氧化层沉积；

第二多晶硅沉积，所述第二多晶硅覆盖所有区域，以用于形成存储区的选择栅；