[发明专利]一种阵列共源极填充结构及其制备方法

说明书

提供了一种阵列共源极填充结构及其制备方法。该共源极填充结构位于层间绝缘层中的共源极接触孔内，包括下部多晶硅部分以及上部钨金属部分，并且下部多晶硅部分为As/B重掺杂多晶硅，还通过快速热处理以使得所述多晶硅部分的As/B掺杂剂被激活并使得部分所述多晶硅被晶化。通过将共源极钨填充部分地替换为多晶硅显著降低了晶片应力。此外，通过进行快速热晶化处理而利用非原位注入的砷和硼改善了多晶硅的电导率和霍尔迁移率以获得了更好的电特性。

技术领域

本申请涉及存储器件技术领域，更为具体的说，涉及一种阵列共源极填充结构及其制备方法。

背景技术

NAND型闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储设备，随着人们追求功耗低、质量轻和性能佳的非易失存储产品，其在电子产品中得到了广泛的应用。

NAND型闪存器件的单元阵列区包括多个晶体管电路行。每个这些行(string)通常包括彼此串连的行选择晶体管、单元晶体管和接地选择晶体管。而接地选择晶体管的源区电连接到共源线(CSL)。如图1和图2(a)-2(c)所示，目前共源线制备是构图半导体衬底上的层间绝缘层，在衬底的共源区上方对应形成凹槽以作为共源极接触孔，然后利用导电材料填充该共源极接触孔以形成共源极填充结构,经过化学机械研磨(CMP)处理之后将其连接到共源线。现有技术中通常是在共源极接触孔中沉积金属钨作为共源极填充结构，但由于金属钨的应力较大，因此会使得三维NAND(3D-NAND)型存储器的应力出现比较大的变化从而导致各种严重的工艺问题，例如在工艺过程中的晶片滑动问题所诱导的翘曲、光刻散焦、覆层问题等等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种共源极填充结构及其制备方法，通过将共源极钨填充结构部分地替换为多晶硅从而降低了晶片应力。此外，通过进行快速热晶化处理(例如尖峰和/或闪光退火)而使得非原位砷(As)和硼(B)的注入改善了多晶硅电导率和霍尔迁移率以获得了更好的共源极电特性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种共源极填充结构的制备方法，包括：

S1：在层间绝缘层中对应共源区形成多个凹槽以作为共源极接触孔；

S2：沉积多晶硅以形成覆盖上述接触孔侧壁的第一多晶硅层，接着实施NH₃等离子体处理，并向该第一多晶硅层实施As/B重掺杂；

S3：进一步沉积多晶硅层以形成将上述凹槽完全填充的第二多晶硅层，向该第二多晶硅层实施As/B重掺杂，接着实施快速热晶化处理；

S4：去除晶片背侧和前侧的多晶硅，并进行多晶硅回蚀，从而使得凹槽内的多晶硅被部分地去除以在凹槽上部形成凹部；

S5：利用钨金属将上述凹部完全填充。

进一步地，上述快速热晶化处理为尖峰和/或闪光退火，其具体工艺包括：先实施尖峰退火然后实施闪光退火、先实施闪光退火然后实施尖峰退火以及仅实施闪光退火。

进一步地，在步骤S2和步骤S3中，利用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积多晶硅层。

进一步地，上述LPCVD工艺的具体参数包括：以Ar和/或N₂稀释的SiH₄和H₂作为前驱气体，采用分批式炉作为加热炉，并且加热炉的反应温度为400～800℃,腔室的压力为0.1～1托。

进一步地，上述NH₃等离子体处理是在300～600℃的PECVD腔室中实施。

进一步地，钨金属采用化学气相沉积(CVD)工艺制备，并且在钨金属沉积之后实施钨化学机械研磨(CMP)处理。

进一步地，在步骤S1中进一步包括在凹槽侧壁上形成一氧化物层以作为氧化物侧墙，并且步骤S2的第一多晶硅层沉积在上述氧化物侧墙上。