动态随机存取存储器及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种动态随机存取存储器及其制造方法，其具有碳化硅区及碳锗化硅掺杂区。该方法包括：提供衬底，该衬底具有一顶面与至少一深沟渠于衬底中，其中顶面上已覆盖有一图案化的掩模层，且深沟渠内已填充有一覆盖层覆盖深沟渠底部与侧壁下部分；于深沟渠的侧壁上部分的衬底中离子注入碳掺杂物以及锗掺杂物，以于深沟渠顶部侧壁的衬底中形成碳掺杂区及碳锗掺杂区，碳锗掺杂区位于碳掺杂区上方；形成一顶盖层覆盖深沟渠的侧壁上部分；以及进行至少一热工艺。由于碳化硅区能提供较高能带隙可减少漏电流，可减少下电极的深度，进一步增加存储单元对位线的电容比。另一方面，碳化硅区可减少结漏电流的现象。因此可有效延长数据保存时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件及其制造方法，且特别是有关于一种。
技术介绍
动态随机存取存储器是一种挥发性存储器，其用来储存计算机中须作频繁存取的数据。典型的动态随机存取存储单元由金属氧化物半导体晶体管与电容器所构成，其中晶体管的源极/漏极分别与电容器及位线电性连接。现行DRAM所用的电容器主要有两种型态，其一为设置于衬底表面上的堆栈式电容器(stacked capacitor)，其二则为设置于衬底中的深沟渠式电容器(deeptrench capacitor)。下一个动态随机存取存储器的发展阶段中，对于数据保存时间的需求将以倍数成长，所以如何增加储存电极的数据保存时间，为现阶段努力的目标。关于增加数据保存时间，主要有两个方法，一种方法为提高存储单元对位线的电容比，另一种方法则为抑制漏电流。在现有技术中有一些方式可提高存储单元对位线的电容比，有使用高介电常数介电层的方式，但是需要新的机器进行整合。此外，有使用对介电层再氮化(re-nitridation)的方式，但却增加漏电流的情况。另外，还有利用减少上电极的深度，使电容的介电层的面积增加来提高电容值，却使得寄生晶体管的漏电流加剧。另一方面，在对减少漏电流的方法上，现存在一种利用注入氧原子以增加领氧化层的方法，可以抑制寄生场效晶体管的漏电流。然而，主要的漏电流是由结漏电流(junction leakage current)所造成，而此结漏电流在此并无得到改善，故数据保存时间仍无法有效延长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种动态随机存取存储器的制造方法，可提高存储单元对位线的电容比，以延长数据保存时间。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种动态随机存取存储器，可抑制漏电流的情况，以延长数据保存时间。本专利技术提出一种动态随机存取存储器的制造方法，首先提供衬底，且衬底具有顶面与至少深沟渠于衬底中，其中顶面上已覆盖有图案化的掩模层，且深沟渠内已填充有覆盖层覆盖深沟渠的底部与侧壁的下部分。接着，于深沟渠的侧壁的上部分的衬底中离子注入碳掺杂物以及锗掺杂物，以于深沟渠顶部侧壁的衬底中形成碳掺杂区及碳锗掺杂区，碳锗掺杂区位于碳掺杂区上方。然后，形成顶盖层覆盖深沟渠的侧壁的上部分。以及，进行至少热工艺。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中进行热工艺之后还包含移除覆盖层与顶盖层。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中移除覆盖层与顶盖层之后还包含于深沟渠中形成电容介电层。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成电容介电层之后还包含于深沟渠底部形成第一导体层，以作为深沟渠电容的电极，并移除未被第一导体层覆盖的电容介电层。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中移除电容介电层之后还包含于深沟渠的侧壁上形成领氧化层，其中碳掺杂区对应位于领氧化层的周围。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成领氧化层之后还包含于深沟渠中形成第二导体层，覆盖第一导体层上，并使第二导体层距离衬底的顶面第一深度。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成第二导体层之后还包含移除暴露的领氧化层，并形成第三导体层，其中碳锗掺杂区对应位于第三导体层的周围。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中覆盖层为光致抗蚀剂材料层，并于热工艺实施之前先移除。或者覆盖层与深沟渠的底部与侧壁相接触的部分为掺杂绝缘层，而于热工艺之后于深沟渠的底面与侧壁下部分的衬底中形成埋入式掺杂区，以作为深沟渠电容的另一电极。再或是，覆盖层与深沟渠的底部与侧壁相接触的部分为掺杂绝缘层而中间区域再以光致抗蚀剂材料层填满，光致抗蚀剂材料于热工艺实施之前先移除，而掺杂绝缘层于热工艺之后形成埋入式掺杂区。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中掺杂绝缘层为含砷掺杂的氧化硅层。依照本专利技术的一优选实施例，热工艺的次数并无限制，其可配合在制作动态随机存取存储器之中的任何一热工艺，例如为形成埋入式掺杂区的热回火、领氧化层热回火、或其它热回火工艺的组合，以无须增加额外的热工艺，但亦不限制其亦可为额外的热工艺，其中在该热工艺后，该碳掺杂区形成一碳化硅区，该碳锗掺杂区形成一碳锗化硅区，故动态随机存取存储器的制造方法中，回火工艺的温度优选为900℃～1200℃，且总共所须的时间约为1小时。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中离子注入碳掺杂物的注入方向与垂直衬底顶面的方向的第一夹角介于7度至12度之间。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中离子注入锗掺杂物的注入方向与垂直衬底顶面的方向的第二夹角介于7度至12度之间。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中碳掺杂物离子注入工艺与锗掺杂物离子注入工艺包括金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA)离子注入工艺。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中碳掺杂物的离子注入剂量为8×1015～3×1016cm-2。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中锗掺杂物的离子注入剂量为1×1015～5×1015cm-2。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器的制造方法，其中离子注入锗掺杂物的区域相对离子注入碳掺杂物的区域之比为1/2至1/3之间。本专利技术提出一种动态随机存取存储器，包括衬底、埋入式掺杂区、电容界电层、导体层、碳化硅区及碳锗化硅区。其中，衬底上形成有深沟渠。埋入式掺杂区配置于深沟渠底部与侧壁的下部分的衬底中，并作为电容的下电极。介电层配置于深沟渠的侧壁上。导体层形成于深沟渠中作为电容的上电极，并使介电层介于导体层与深沟渠之间，其中导体层的顶部与衬底直接接触。碳化硅区，配置于深沟渠侧壁的上部分的衬底中，且碳化硅区位于埋入式掺杂区上方。碳锗化硅区配置于深沟渠侧壁的上部分的衬底中，且碳锗化硅区位于碳化硅区上方，并与导体层的顶部电性相连。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器，介电层还包含领氧化层配置于导体层与碳化硅区之间，其中领氧化层的厚度大于位于埋入式掺杂区与导体层间的介电层的厚度。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器，其中导体层为多个掺杂多晶硅，其如上述方法中的第一导体层、第二导体层与第三导体层的总称，但该导体层并不受限于此，在一些动态随机存取存储器的制造方法中，第一导体层与第二导体层可合并于一工艺中形成。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器，其中介电层的材质包括氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅、或以上材料的组合。依照本专利技术的一优选实施例，上述的动态随机存取存储器，其中领氧化层的材质包括氧化硅。利用本专利技术提出的方法所制造出的动态随机存取存储器中，因采用碳化硅区可以提高寄生晶体管的起始电压，抑制漏电流，在此条件下可进一步减少下电极的深度，以增加存储单元对位线的电容比。另一方面，碳化硅区可以增加能带隙，减少结漏电流的现象。因此，藉由增加存储单元对位线的电容比及减少结漏电流均可进一步提高数据的保存时间。为让本专利技术的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态随机存取存储器的制造方法，包括：提供一衬底，该衬底具有一顶面与至少一深沟渠于该衬底中，其中该顶面上已覆盖有一图案化的掩模层，且该深沟渠内已填充有一覆盖层覆盖该深沟渠的一底部与一侧壁的下部分；于该深沟渠的该侧壁的上部分 的该衬底中离子注入一碳掺杂物以及一锗掺杂物，以于该深沟渠顶部侧壁的该衬底中形成一碳掺杂区及一碳锗掺杂区，该碳锗掺杂区位于该碳掺杂区上方；形成一顶盖层覆盖该深沟渠的该侧壁的上部分；以及进行至少一热工艺。

【技术特征摘要】
1.一种动态随机存取存储器的制造方法，包括提供一衬底，该衬底具有一顶面与至少一深沟渠于该衬底中，其中该顶面上已覆盖有一图案化的掩模层，且该深沟渠内已填充有一覆盖层覆盖该深沟渠的一底部与一侧壁的下部分；于该深沟渠的该侧壁的上部分的该衬底中离子注入一碳掺杂物以及一锗掺杂物，以于该深沟渠顶部侧壁的该衬底中形成一碳掺杂区及一碳锗掺杂区，该碳锗掺杂区位于该碳掺杂区上方；形成一顶盖层覆盖该深沟渠的该侧壁的上部分；以及进行至少一热工艺。2.如权利要求1所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中进行该热工艺之后还包含移除该覆盖层与该顶盖层。3.如权利要求2所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中移除该覆盖层与该顶盖层之后还包含于该深沟渠中形成一电容介电层。4.如权利要求3所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成该电容介电层之后还包含于该深沟渠底部形成一第一导体层，以作为一深沟渠电容的一电极，并移除未被该第一导体层覆盖的该电容介电层。5.如权利要求4所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中移除该电容介电层之后还包含于该深沟渠的侧壁上形成一领氧化层，其中该碳掺杂区对应位于该领氧化层的周围。6.如权利要求5所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成该领氧化层之后还包含于该深沟渠中形成一第二导体层，覆盖该第一导体层上，并使该第二导体层距离该衬底的顶面一第一深度。7.如权利要求6所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中形成该第二导体层之后还包含移除暴露的该领氧化层，并形成一第三导体层，其中该碳锗掺杂区对应位于该第三导体层的周围。8.如权利要求1所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中该覆盖层为一光致抗蚀剂材料层，并且与该深沟渠的底部与侧壁相接触的部分为一掺杂绝缘层，而于该热工艺之后于该深沟渠的底面与侧壁下部分的该衬底中形成一埋入式掺杂区，以作为深沟渠电容的另一电极。9.如权利要求8所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中该掺杂绝缘层为一含砷掺杂的氧化硅层。10.如权利要求1所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中该覆盖层为一光致抗蚀剂材料层。11.如权利要求1所述的动态随机存取存储器的制造方法，其中该热工艺后，该碳掺杂区形成一碳化硅区，该碳锗掺杂区形成一碳锗化硅区。12.如权利要求1所述的动态随机存取存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫勇贤，
申请(专利权)人：茂德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]