DE4307725C2 - Verfahren zur Herstellung einer Stapelkondensator-DRAM-Zelle - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Stapelkondensator-DRAM-ZelleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel
lung einer Behälterstruktur auf einer bestehenden Topografie
eines Ausgangssubtrats gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1,
z. B. bei der Fertigung von in hochdichten DRAM-Anordnungen
(Dynamic Random Access Memory-Anordnungen) verwendeten drei
dimensionalen Stapelkondensatorstrukturen.
Bei dynamischen Halbleiter-Speichervorrichtungen ist
es wesentlich, daß die Zellenplatten der Speicherkno
tenkondensatoren trotz parasitärer Kapazitäten und
trotz Rauschens, die während des Betriebs der Schal
tung auftreten können, groß genug sind, um eine ange
messene Ladung oder Kapazität beizubehalten. Wie es
bei den meisten integrierten Halbleiterschaltungen der
Fall ist, nimmt die Schaltungsdichte mit einer ziem
lich konstanten Rate weiter zu. Der Gesichtspunkt der
Aufrechterhaltung der Speicherknotenkapazität ist von
besonderer Bedeutung, da die Dichte von DRAM-Anord
nungen für zukünftige Generationen von Speichervor
richtungen weiter zunimmt.
Die Fähigkeit, Speicherzellen dicht zu packen und
dabei die erforderlichen Kapazitätsniveaus aufrecht
zuerhalten, ist eine Hauptanforderung an Halbleiter
herstellungstechnologien, wenn zukünftige Generationen
erweiterter Speichervorrichtungen erfolgreich herge
stellt werden sollen.
Ein Verfahren zum Aufrechterhalten sowie zum Erhöhen
der Speicherknotengröße in dichtgepackten Speichervor
richtungen besteht in der Verwendung des "Stapelspei
cherzellen"-Aufbaus. Bei dieser Technologie werden
zwei oder mehr Schichten eines leitfähigen Materials,
wie z. B. polykristallines Silizium (im folgenden kurz
Polysilizium genannt), über eine Zugriffsvorrichtung
auf einem Siliziumwafer aufgebracht, wobei die elek
trische Schichten sandwichartig zwischen den Polysili
ziumschichten angeordnet werden. Eine auf diese Art
und Weise ausgebildete Zelle ist unter der Bezeichnung
Stapelkondensatorzelle (STC) bekannt. Eine derartige
Zelle nutzt den Raum über der Zugriffsvorrichtung für
Kondensatorplatten, weist eine geringe Soft Error Rate
(SER) auf und kann in Verbindung mit zwischen den
Platten vorgesehenen isolierenden Schichten hoher Di
elektrizitätskonstante eingesetzt werden.
Es ist jedoch schwierig, mit einem herkömmlichen STC-
Kondensator eine ausreichende Speicherkapazität zu
erhalten, da der Speicherelektrodenbereich auf die
Grenzen seines eigenen Zellenbereichs eingeschränkt
ist. Auch wird das Aufrechterhalten einer hohen di
elektrischen Durchschlagfestigkeit zwischen Polysili
ziumschichten bei dem STC-Kondensator zu einem großen
Problem, sobald die Dicke des Isolators angemessen
dimensioniert ist.
Ein von N. Shinmura et al. vorgelegter Artikel mit dem
Titel "A Stacked Capacitor Cell with Ring Structure",
Extended Abstracts of the 22nd International Conferen
ce on Solid State Devices and Materials, 1990, Seiten
833 bis 836, befaßt sich mit einem dreidimensionalen
Stapelkondensator, der eine Ringstruktur um die Haupt
elektrode herum aufweist, um die Kapazität eines herkömmlichen
Stapelkondensators in wirksamer Weise zu
verdoppeln und zeigt ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Die Ringstruktur und ihre Entwicklung sind in den
Fig. 1(c) bis 1(g) auf Seite 834 des genannten
Artikels dargestellt. Die auf derselben Seite befind
liche Fig. 1(a) zeigt eine aus der Vogelperspektive
gesehene Ansicht von Speicherelektroden. Der Speicher
knoten ist durch zwei Polysiliziumschichten gebildet,
die eine von einer Ringstruktur umgebene Kernelektrode
bilden. Eine Kondensator-Dielektrikumschicht umgibt
die gesamte Oberfläche der Speicherknotenelektrode und
ist außerdem mit einer dritten Polysiliziumschicht
überdeckt, die die obere Kondensatorelektrode bildet
und durch die die Speicherzelle abgeschlossen wird.
Diese Ausbildung läßt sich unter Verwendung derzeiti
ger Verfahren herstellen und führt zu einer Erhöhung
der Speicherkapazität um bis zu 200%.
Außerdem befaßt sich ein von T. Kaga et al. vorgeleg
ter Artikel mit dem Titel "Crown-Shaped Stacked-Capa
citor Cell for 1.5-V Operation 64-Mb DRAM's" in IEEE
Transactions on Electron Devices, Band 38, Nr. 2,
Februar 1991, Seiten 255 bis 261, mit einer selbstaus
gerichteten Stapelkondensatorzelle für 64-Mb-DRAM's,
wobei diese Zelle als "Kronen"-Zelle bezeichnet wird.
Die Kronenzelle und ihre Entwicklung sind in den
Fig. 7(d) bis 7(f) auf Seite 258 dieses Artikels ge
zeigt. Die kronenförmige Speicherelektrode ist über
Wort- und Bitleitungen ausgebildet und durch eine
Oxid-/Nitrid-Isolierschicht getrennt, wobei die obere
Isolierschicht zur Bildung der Kronenform entfernt
wird. Eine Kondensator-Dielektrikumschicht umgibt die
gesamte Oberfläche der Speicherknotenelektrode, und
die obere Kondensatorelektrode wird zur Vervollständi
gung der Speicherzelle gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Her
stellungsprozeß für Stapelkondensatoren weiterzuentwickeln,
um eine dreidimensionale behälterartige Stapelkondensatorzel
le auszubilden sowie zu optimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Insbesondere ist die Kondensatorbodenplatte (oder Speicher
knotenplatte) über einem vergrabenen Kontakt (oder Knotenkon
takt) zentriert, der mit einem aktiven Zugriffstransistor-
Diffusionsbereich verbunden ist. Das erfindungsgemäß vorge
schlagene Verfahren schafft eine gleichmäßige und reprodu
zierbare Herstellbarkeit der dreidimensionalen behälterarti
gen Zelle.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Speicherzel
len-Oberflächenausdehnung in einem Herstellungsverfah
ren für hochdichte/großvolumige DRAM's zu maximieren.
Ein bestehendes Kondensatorherstellungsverfahren wird
modifiziert, um einen dreidimensionalen behälterarti
gen Stapelkondensator bzw. einen dreidimensionalen
Stapelkondensator mit behälterartiger Struktur zu
bilden. Die erfindungsgemäße Kondensatorausbildung
schafft eine Stapelkondensator-Speicherzelle, die bei
einem DRAM-Prozeß verwendet wird, wobei es sich für
den Fachmann jedoch versteht, daß diese Schritte auch
in anderen flüchtige Speicherzellen benötigenden Pro
zessen, wie z. B. bei VRAMs oder dergleichen, inte
griert werden können.
Nach Vorbereitung eines Siliziumwafers unter Verwen
dung herkömmlicher Verfahrensschritte entwickelt die
vorliegende Erfindung einen behälterartigen Kondensa
tor durch Ätzen einer Kontaktöffnung in ein Oxid mit
einer niedrigen Ätzrate. Die Kontaktöffnung wird als
Formgebungseinrichtung für aufgebrachtes Polysilizium
verwendet, das den Seiten der Öffnungswände konform
aufgebracht wird. Innerhalb der dünnen Polysilizium-
Auskleidung des Oxid-Behälters wird ein eine hohe Ätz
rate aufweisendes Oxid, wie Ozon-TEOS (Tetraethyl
orthosilikat), über der gesamten Struktur aufgebracht,
um dadurch eine Überbrückung über der Oberseite des
Oxid-Behälters zu schaffen. Das eine hohe Ätzrate auf
weisende Oxid wird unter Verwendung eines chemisch-
mechanischen Polierverfahrens bzw. Planarisierverfah
rens bis auf das dünne Polysilizium zurück planar aus
gebildet. Dieser chemisch-mechanische Polierschritt
erfolgt mit derartiger Selektivität, daß das Oxid mit
einer ausreichenden Überätzung entfernt wird und der
Ätzvorgang auf dem dünnen Polysilizium stoppt. Das
resultierende freiliegende Polysilizium wird dann ent
fernt, um einander benachbarte Behälter entweder durch
einen isotropen Polysilizium-Naßätzvergang oder durch
einen zusätzlichen chemisch-mechanischen Poliervorgang
zu trennen, wobei der chemische Aspekt dahingehend
modifiziert ist, daß nun das Polysilizium und nicht
das Oxid geätzt und selektiv entfernt wird. Die beiden
unterschiedliche Ätzraten aufweisenden Oxide werden
dann in einem einzigen Naßätzschritt mittels Puffer
oxidätzung mit verdünntem Ätzmittel geätzt, wodurch
eine freistehende behälterartige Polysiliziumzelle
verbleibt, aus deren Innerem das gesamte Oxid (mit
hoher Ätzrate) entfernt ist und deren Höhe der Tiefe
der ursprünglichen Kontaktöffnung entspricht. Außerdem
wird eine vorbestimmte Menge des eine niedrige Ätzrate
aufweisenden Oxids entfernt, wodurch das "Behälter"-
Polysilizium umgebendes Oxid übrigbleibt, das sowohl
zur Erzielung einer strukturellen Halterung als auch
zur Prozeßintegration für weitere Verfahrensschritte
dient, bei denen Oxid über den Wortleitungen vorhanden
sein muß.
Die vorliegende Erfindung verwendet ein eine höhere
Ätzrate aufweisendes Oxid im Inneren des Behälters zum
Blockieren des Ätzens des Behälter-Polysiliziums.
Dieses Oxid mit hoher Ätzrate wird während des Oxid-
Rückätzvorgangs vollständig entfernt. Dadurch wird der
Behälter während der Herstellung ohne Hinzufügung von
Fotoresist sowie Einbringung zusätzlicher Verfahrens
schritte oder ungewisser Verunreinigungen geschützt.
Es wird ein Standard-Oxid-Ätzvorgang mit chemisch-
mechanischem Polierverfahren verwendet, der eine
gleichmäßige und reproduzierbare Herstellung über die
Waferfläche ermöglicht, die sich bei Verfahren mit in
den Behälter gefülltem Resist nicht erzielen läßt.
Ein weiterer Vorteil des Füllens des Behälters mit
Oxid mit hoher Ätzrate besteht darin, daß sich das
Polysilizium in einem kostengünstigen, zeitlich
gesteuerten Polysilizium-Naßätzvorgang ätzen läßt,
während zum Teil gefüllte Behälter (wie sie in Fig. 9
gezeigt sind) aufgrund der dabei auftretenden Vermin
derung der Höhe des Resist 92 (zur Ermöglichung eines
ausreichenden Prozeßspielraums) keinen Polysilizium-
Naßätzvorgang ohne Verlust bei der Zellenhöhe 93 und
ohne Verlust hinsichtlich der gleichmäßigen und repro
duzierbaren Durchführbarkeit des Verfahrens über die
Oberfläche des Wafers gestatten. Da bei der vorlie
genden Erfindung der Polysilizium-Ätzvorgang isotrop
ausgeführt werden kann, lassen sich die durch einen
Polysilizium-Trockenätzvorgang verursachten Vertie
fungseffekte (Überätzung des Speicherpolysilizium-
Behälters 93 in Fig. 9) und Splittereffekte vermei
den.
Wie in Fig. 10 zu sehen ist, resultieren Splitter
effekte 101 des Speicherknotenpolysiliziums 93 aus
einem anisotropen Trocken-Ätzvorgang (aufgrund eines
nicht-gleichmäßigen Ätzens des polykristallinen Sili
ziums 93), da die Plasmaätzung entlang stark dotierter
Korngrenzen schneller reagiert. Bei der nachfolgenden
Bearbeitung besteht dann eine Tendenz zum Abbrechen
der Span- bzw. Splitterbereiche 101, wodurch verunrei
nigende Teilchen entstehen. Die Grabenbildung des
Polysiliziums führt dazu, daß die Seitenwände des
Polysilizium-Behälters freigelegt werden, wodurch es
unmöglich wird, einen Naßätzvorgang des Oxids um die
Zelle herum ohne Verlagerung des eingegrabenen hori
zontalen Polysiliziumbereichs bei dem Ätzvorgang in
das diesen Bereich umgebende Oxid 91 durchzuführen,
wodurch ein dünner Oxidring um die behälterartige
Zelle herum verbleibt.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung einen
Schutz für die vertikale Seitenwandung der Oxidform
durch Bedecken derselben mit Polysilizium, wodurch die
Ausführung eines horizontalen, nassen Oxid-Rückätzvor
gangs möglich wird. Außerdem werden alle Schichten,
die einer Ätzbearbeitung unterzogen werden, wobei es
sich entweder um ein chemisch-mechanisches Polierver
fahren oder ein anderes Verfahren handeln kann, an
schließend entfernt und wirken damit als Opferschich
ten, so daß Teilchen, die während des mit chemisch-
mechanischem Polieren arbeitenden Ätzvorgangs entste
hen, nicht das Innere des Polysiliziumbehälters ver
unreinigen.
Fig. 1 dagegen zeigt eine Graustufendarstellung eines
mit einem elektronischen Abtastmikroskops aufgenomme
nen Fotos einer Anordnung von Polysiliziumbehältern
12, wobei dieses Foto die Gleichmäßigkeit und die Re
produzierbarkeit der Polysiliziumbehälter 12 über die
Substratoberfläche 11 darstellt, wie sie sich bei Ver
wendung der nachfolgend noch ausführlicher erläuterten
Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung ergeben.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter
ansprüchen.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden
im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen
eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Graustufendarstellung einer Fotografie
eines elektronischen Abtastmikroskops unter
Darstellung einer Schnittansicht eines Feldes
von behälterartigen Polysiliziumringen;
Fig. 2 eine zusammengesetzte Querschnittsansicht
eines im Herstellungsprozeß befindlichen
Waferbereichs unter Darstellung der ersten
Schritte der vorliegenden Erfindung, in denen
eine planare Schicht aus Oxid mit niedriger
Ätzrate gebildet wird, ein vergrabener Kontakt
geätzt wird und eine dünne Schicht aus konfor
mem Polysilizium aufgebracht wird;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des im Herstellungs
prozeß befindlichen Waferbereichs der Fig. 2
nach der Bildung einer Schicht aus Oxid mit
hoher Ätzrate;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des im Herstellungs
prozeß befindlichen Waferbereichs der Fig. 3
nach der Planarisierung des Oxids mit hoher
Ätzrate;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des im Herstellungs
prozeß befindlichen Waferbereichs der Fig. 4
nach einem nassen Rückätzvorgang der freilie
genden dünnen Polysiliziumschicht;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des im Herstellungs
prozeß befindlichen Waferbereichs der Fig. 5
nach dem Ätzen von Oxid mit niedriger Ätzrate
sowie Oxid mit hoher Ätzrate;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des im Herstellungs
prozeß befindlichen Waferbereichs der Fig. 6
nach der vollflächigen Ausbildung von konfor
mem Zellendielektrikum und Polysilizium;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer durch das
erfindungsgemäße Verfahren gebildeten Spei
cherzelle bei Integration derselben in einen
Stapelkondensator-Herstellungsvorgang;
Fig. 9 eine zusammengesetzte Querschnittsansicht
eines im Herstellungsprozeß befindlichen
Waferbereichs unter Darstellung einer vor der
Mustergebung mit Fotoresist gefüllten behäl
terartigen Zelle; und
Fig. 10 eine zusammengesetzte Querschnittsansicht des
im Herstellungsprozeß befindlichen Waferbe
reichs der Fig. 9 unter Darstellung der Split
terung von Speicherknotenpolysilizium sowie
der Bildung eines dünnen Rings aus Oxid, der
das Speicherknotenpolysilizium nach einem an
isotropen Ätzvorgang zur Mustergebung der be
hälterartigen Zelle umgibt.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Speicherzel
len-Oberflächenbereich in einem Herstellungsprozeß zur
Herstellung von hochdichten/großvolumigen DRAMs zu
maximieren sowie gleichmäßige und reproduzierbare,
fehlerfreie Speicherzellenstrukturen über ein gegebenes
Substrat zu schaffen, und zwar in einer Abfolge,
wie sie in den Fig. 2 bis 7 dargestellt ist.
Ein Siliziumwafer wird unter Verwendung herkömmlicher
Herstellungsschritte bis zu dem Punkt der Bearbeitung
einer Anordnung von Speicherzellenkondensatoren vor
bereitet. Daran schließt sich die Herstellung der Kon
densatorzellen gemäß der vorliegenden Erfindung wie
folgt an:
Der Speicherkondensator jeder Speicherzelle stellt Kontakt direkt mit einem darunterliegenden Diffusions bereich her. Jeder darunterliegende Diffusionsbereich besitzt zwei Speicherknotenanschlüsse, die von einem einzelnen Ziffernleitungskontakt durch Zugriffstran sistoren getrennt sind, die durch den aktiven Bereich kreuzende Polysilizium-Wortleitungen gebildet sind. Normalerweise sind die Diffusionsbereiche innerhalb der Anordnung durch ein dickes Feldoxid voneinander getrennt. Die Diffusionsbereiche können in ineinander greifenden Spalten und nicht-ineinandergreifenden Rei hen oder anders ausgedrückt parallel sowie in Aus richtung miteinander sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung, angeordnet sein. Wie vorste hend erwähnt wurde, werden die Diffusionsbereiche zur Bildung aktiver MOS-Transistoren verwendet, die als Zugriffstransistoren zu jedem einzelnen Kondensator dienen und abhängig von ihrer beabsichtigten Verwen dung als NMOS- oder PMOS-Typ-FETs dotiert werden können.
Der Speicherkondensator jeder Speicherzelle stellt Kontakt direkt mit einem darunterliegenden Diffusions bereich her. Jeder darunterliegende Diffusionsbereich besitzt zwei Speicherknotenanschlüsse, die von einem einzelnen Ziffernleitungskontakt durch Zugriffstran sistoren getrennt sind, die durch den aktiven Bereich kreuzende Polysilizium-Wortleitungen gebildet sind. Normalerweise sind die Diffusionsbereiche innerhalb der Anordnung durch ein dickes Feldoxid voneinander getrennt. Die Diffusionsbereiche können in ineinander greifenden Spalten und nicht-ineinandergreifenden Rei hen oder anders ausgedrückt parallel sowie in Aus richtung miteinander sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung, angeordnet sein. Wie vorste hend erwähnt wurde, werden die Diffusionsbereiche zur Bildung aktiver MOS-Transistoren verwendet, die als Zugriffstransistoren zu jedem einzelnen Kondensator dienen und abhängig von ihrer beabsichtigten Verwen dung als NMOS- oder PMOS-Typ-FETs dotiert werden können.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine dicke Schicht
aus Oxid 21 mit niedriger Ätzrate über einer bestehen
den Topografie eines gegebenen Substrats gebildet. Das
Oxid 21 wird dann vorzugsweise durch chemisch-mechani
sche Planarisiertechniken bis zu einer vorbestimmten
Dicke hinab planar ausgebildet. Die Dicke des planar
ausgebildeten Oxids 21 hängt von der Höhe ab, die für
die noch zu bildende behälterartige Polysiliziumstruk
tur erwünscht ist. Die Höhe der sich ergebenden Poly
siliziumstruktur bestimmt den Kondensatorplatten-Ober
flächenbereich, der zur ausreichenden Aufnahme einer
Ladung erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, daß eine
Struktur mit einer Größe von ca. 1,0 bis 1,5 µm zur
Bildung einer zuverlässigen 64 Mb-DRAM-Zelle unter
Verwendung von optimiertem Zellendielektrikum aus
reicht. Dabei ist die Behälterhöhe bzw. die Höhe der
behälterartigen Struktur von solchen Faktoren abhän
gig, wie Behälterdurchmesser, Dielektrizitätskonstante
und Dicke der verwendeten Oxide, wie dies nachfolgend
noch deutlicher wird. Danach wird eine Kontaktöffnung
22 in das Oxid 21 geätzt, um dadurch einen Zugang zu
der darunterliegenden Topografie zu schaffen, wobei
diese Öffnung für DRAM-Kondensator-Zwecke normalerwei
se einen Diffusionsbereich freilegen würde, der in
einem Ausgangssubstrat leitfähig dotiert worden ist.
Die Kontaktöffnung 22 ermöglicht nicht nur Zugang zu
der darunterliegenden Topografie, sondern schafft auch
eine Form für eine anschließend angeordnete Schicht
aus dünnem Polysilizium. Diese Schicht aus dünnem Po
lysilizium wird nun vorzugsweise durch chemische Ab
scheidung aus der Dampfphase bzw. Dampfphasenabschei
dung in Form einer Schicht aus konformem Polysilizium
23 gebildet, wobei diese Schicht über dem planar aus
gebildeten Oxid 21, den in Muster gebrachten Rändern
des Oxids 21 sowie auf der freigelegten, darunterlie
genden Topografie aufgebracht wird. Das Polysilizium
23 kann entweder an Ort und Stelle dotiert oder zur
Schaffung einer gesteigerten Zellenkapazität an Ort
und Stelle mit zerklüftetem Polysilizium mit halb
kugelförmiger Körnung dotiert aufgebracht werden, wobei
es auch möglich ist, das Polysilizium 23 später zu
dotieren.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, wird eine dicke Schicht
aus Oxid 31 mit einer hohen Ätzrate über dem Polysili
zium 23 ausgebildet. Das Oxid 31 ist ausreichend dick,
um die mit Polysilizium ausgekleidete Kontaktöffnung
22 vollständig zu füllen.
Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird die Oxidschicht 31
hinab bis zu dem Polysilizium 23 entfernt, und zwar
vorzugsweise durch chemisch-mechanisches Polieren, das
selektiv auf den ersten freiliegenden oberen Bereichen
des Polysiliziums 23 stoppt.
Wie in Fig. 5 zu sehen ist, werden die freiliegenden
oberen Bereiche des Polysiliziums 23 entfernt, um ein
ander benachbarte Polysiliziumstrukturen voneinander
zu trennen und dadurch einzelne in den Kontaktöffnun
gen 22 befindliche Behälter 51 zu bilden sowie das
darunterliegende Oxid 21 freizulegen. Die Entfernung
der Polysiliziumbereiche 23 kann durch Ausführen eines
Polysilizium-Ätzvorgangs mit Selektivität gegenüber
Oxid erfolgen, wobei es sich um einen zeitlich gesteu
erten Naßätzvorgang oder um einen optimierten Polysi
lizium-Ätzvorgang unter Verwendung von chemisch-mecha
nischem Polieren handeln kann. Ein ganz wesentlicher
Vorteil dieses Verfahrensablaufes besteht bei Verwen
dung eines Ätzschrittes mit chemisch-mechanischem
Poliervorgang darin, daß das Innere des zukünftigen
Behälters 51 vor "Schlämm"-Verunreinigung geschützt
wird, die bei dem chemisch-mechanischen Poliervorgang
auftritt und sich bei Aufnahmebehältern mit einem ho
hen Verhältnis von Breite zu Höhe (0,5 µm Innendurch
messer zu 1,5 µm Höhe) nur schwer entfernen läßt.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind beide Oxide 21 und
31, die unterschiedliche Ätzraten besitzen, nun frei
gelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Oxid-Ätzvorgang
derart ausgeführt, daß das Oxid 31 vollständig aus dem
Inneren des Behälters 51 entfernt wird, während ein
Teil des Oxids 21 außen an der Basis des Behälters 51
verbleibt und dadurch eine Isolierschicht zwischen der
darunterliegenden Topografie und nachfolgenden Schich
ten geschaffen wird. Ein Ätzraten-Verhältnis von 2 : 1
oder höher (wobei ein Verhältnis von 4 : 1 bevorzugt
wird) zwischen dem Oxid 31 und dem Oxid 22 schafft
einen ausreichenden Verfahrensspielraum zur Sicher
stellung, daß das gesamte, eine hohe Ätzrate aufwei
sende Oxid 31 im Inneren des Behälters 51 während
eines einzigen Ätzschrittes entfernt wird, während ein
Teil des Oxids 22 zur Schaffung einer geeigneten Iso
lierung gegenüber anschließend ausgebildeten Schichten
verbleibt.
Wenn in der in Fig. 7 dargestellten Weise diese
Struktur zur Bildung einer Kondensatorspeicherknoten
platte verwendet wird, werden der Behälter 51 und der
verbliebene Teil des Oxids 21 mit einem Kondensator-
Zellendielektrikum 71 beschichtet. Danach wird
schließlich eine zweite konforme Polysiliziumschicht
72 vollflächig auf das Zellendielektrikum 71 aufge
bracht, wobei die Polysiliziumschicht 72 als gemeinsa
me Kondensatorzellenplatte für die gesamte Anordnung
von Behältern 51 dient. Von diesem Punkt an erfolgt
die Fertigstellung des Wafers unter Verwendung her
kömmlicher Herstellungsverfahrensschritte.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Struktur, wobei
das Verfahren in einen Stapelkondensator-Herstellungs
verfahren auf einem Ausgangssubstrat 81 integriert
ist. Der Behälter 51 steht mit einem Diffusionsbereich
82 in Verbindung und dient dadurch als behälterartige
Speicherknotenplatte. Zugriff zu dem Diffusionsbereich
82 erfolgt durch Wortleitungen 85 (die je durch einen
Gate-Isolator 83 getrennt sind), die sich wiederum
über den aktiven Kanalbereich zwischen den Diffusions
bereichen 82 erstrecken. Das Polysilizium des Behäl
ters 51 wird auf den selben Leitfähigkeitstyp wie der
darunterliegende Diffusionsbereich 82 dotiert, um da
durch einen guten Ohmschen Kontakt zu gewährleisten.
Claims (12)
1. Verfahren zum Herstellen einer gleichmäßigen und reprodu
zierbaren leitfähigen Behälter-Struktur (12) auf der be
stehenden Topographie eines Ausgangssubstrats,
mit folgenden Schritten:
- a) Bilden einer eine erste Ätzrate aufweisenden, vollflä chig aufgebrachten ersten Isolierschicht (21) über der bestehenden Topografie;
- b) Mustergebung und Ätzen von Öffnungen (22) in die erste Isolierschicht (21), um Behälterformen (22) zu bilden;
- c) Bilden einer konformen ersten leitfähigen Schicht (23) oben auf der ersten Isolierschicht (21) und in der Öff nung, so daß die Behälterform (22) damit ausgekleidet ist;
- d) Bilden einer eine zweite Ätzrate aufweisenden, vollflä chigen zweiten Isolierschicht (31) oben auf der ersten leitfähigen Schicht (23); und
- e) Entfernen der zweiten Isolierschicht (31) bis zur Frei legung des oberen Bereichs der ersten leitfähigen Schicht (23);
- a) Entfernen der ersten leitfähigen oberen Schicht (23) bis zur Freilegung der darunterliegenden ersten Iso lierschicht (21), um dadurch die erste leitfähige Schicht (23) in einzelne leitfähige Behälter (51) mit einer Innenwand, einer Außenwand und einem von der In nenwand umgebenen Boden zu trennen;
- b) Entfernen der ersten und der zweiten Isolierschicht (21, 31) derart, daß die zweite Isolierschicht (31) vollständig entfernt und dadurch die gesamte Innenwand des leitfähigen Behälters (51) freigelegt wird und die erste Isolierschicht (21) zum Teil entfernt wird und dadurch ein oberer Bereich der Außenwand des leitfähi gen Behälters (51) freigelegt wird, wobei die teilweise verbleibende erste Isolierschicht (21) eine Isolierung zwischen der darunterliegenden Substrattopografie und nachfolgend ausgebildeten Schichten schafft;
- c) Bilden einer dritten Isolierschicht (71) in erstrec kungsgleicher Weise oben auf den freiliegenden Innen wänden, den inneren Bodenbereichen und den freiliegen den oberen Bereich der Außenwände des Behälters (51), und der teilweise verbliebenen ersten Isolierschicht (21); und
- d) Bilden einer zweiten leitfähigen Schicht (72) in er streckungsgleicher Weise oben auf der dritten Isolier schicht (71).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Siliziumsub
strat (81) mit aktiven Bereichen (82), Wortleitungen (85)
und Ziffernleitungen ist, wobei die leitenden Behälter
Speicherknotenelektroden (51) aufweisen und die zweite
leitfähige Schicht (72) eine den mehreren Speicherknotene
lektroden (51) gemeinsame Kondensatorelektrode bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Iso
lierschicht (21, 31) aus Oxiden gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht (21)
mit einer niedrigeren Ätzrate als die zweite Isolierschicht
(31) geätzt wird durch Naßätzen mittels Puffero
xidätzung mit verdünntem Ätzmittel.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ätzrate der
zweiten Isolierschicht (31) zu der Ätzrate der ersten Iso
lierschicht (21) 2 : 1 oder mehr beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ätzrate der
zweiten Isolierschicht (31) zu der Ätzrate der ersten Iso
lierschicht (21) 4 : 1 beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten und der
zweiten leitfähigen Schicht (23, 72) um dotiertes Polysi
lizium handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Polysilizium
durch chemische Dampfphasenabscheidung mit an Ort und
Stelle erfolgender Dotierung aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste, die zweite und die
dritte Isolierschicht (21, 31, 71) durch chemische Dampf
phasenabscheidung aufgebracht werden.
10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der zweiten Iso
lierschicht (31) durch chemisch-mechanisches Planarisieren
erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht (21)
vor der Mustergebung der ersten Isolierschicht (21) sowie
vor dem Ätzen einer Öffnung in diese planar ausgebildet
wird.
12. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der freiliegen
den ersten leitfähigen oberen Schicht (21) durch chemisch-
mechanisches Planarisieren erfolgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/850,746 US5162248A (en) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Optimized container stacked capacitor DRAM cell utilizing sacrificial oxide deposition and chemical mechanical polishing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4307725A1 DE4307725A1 (de) | 1993-09-16 |
DE4307725C2 true DE4307725C2 (de) | 2002-08-14 |
Family
ID=25309004
Family Applications (1)
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