DE10334841B4 - A manufacturing method for a trench capacitor with an insulation collar, which is electrically connected on one side to a substrate via a buried contact, in particular for a semiconductor memory cell - Google Patents
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Abstract
Herstellungsverfahren
für einen
Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10; 10a, 10b) in einem
Substrat (1), der über
einen vergrabenen Kontakt (15a, 15b; 20') einseitig mit dem Substrat
(1) elektrisch verbundenen ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle
mit einem in dem Substrat (1) vorgesehenen und über den vergrabenen Kontakt
(15a, 15b) angeschlossenen planaren Auswahltransistor, mit den Schritten:
Vorsehen
von einem Graben (5) in dem Substrat (1) unter Verwendung einer
Hartmaske (2, 3) mit einer entsprechenden Maskenöffnung;
Vorsehen von einem
Kondensatordielektikum (30) im Graben (5) und dem Isolationskragen
(10) im Graben (5);
Vorsehen einer elektrisch leitenden Füllung (20)
im Graben (5); Zurückätzen der
Oberseite der Hartmaske (2, 3), so dass die elektrisch leitende
Füllung
(20) über
die Oberseite der zurückgeätzten Hartmaske
(2, 3) übersteht;
isotropes
Rückätzen des über die
Oberseite der Hartmaske (2, 3) überstehenden
Teils der elektrisch leitenden Füllung (20)
um eine vorbestimmte Dicke;
Bilden einer Maske...A manufacturing method for a trench capacitor having an insulation collar (10; 10a, 10b) in a substrate (1) which is electrically connected on one side to the substrate (1) via a buried contact (15a, 15b; 20 '), in particular for a semiconductor memory cell having a planar selection transistor provided in the substrate (1) and connected via the buried contact (15a, 15b), comprising the steps of:
Providing a trench (5) in the substrate (1) using a hard mask (2, 3) with a corresponding mask opening;
Providing a capacitor dielectic (30) in the trench (5) and the isolation collar (10) in the trench (5);
Providing an electrically conductive filling (20) in the trench (5); Etching back the top of the hard mask (2, 3) so that the electrically conductive filling (20) projects over the top of the etched back mask (2, 3);
isotropically back etching the part of the electrically conductive filling (20) projecting beyond the upper side of the hard mask (2, 3) by a predetermined thickness;
Forming a mask ...
Description
Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelleproduction method for one Trench capacitor with an insulation collar that is buried over a Contact is unilaterally electrically connected to a substrate, in particular for one Semiconductor memory cell
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle.The The present invention relates to a manufacturing method for a Trench capacitor with an insulation collar over one buried contact on one side electrically connected to a substrate is, in particular for a semiconductor memory cell.
Die
US 2001/00 42 880 A1, die
Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf integrierte Speicherschaltungen in Silizium-Technologie erläutert.Even though in principle be applicable to any integrated circuits the present invention and its underlying problem in relating to integrated memory circuits in silicon technology explained.
In
Im
mittleren und oberen Bereich der Gräben G1, G2 sind umlaufende
Isolationskrägen
Dies
ermöglicht
eine sehr hohe Packungsdichte der Grabenkondensatoren GK1, GK2 und
der dazu gehörigen
Auswahltransistoren, welche nunmehr erläutert werden. Dabei wird hauptsächlich Bezug
genommen auf den Auswahltransistor, der zum Grabenkondensator GK2
gehört,
da von benachbarten Auswahltransistoren lediglich das Drain-Gebiet D1
bzw. das Source-Gebiet S3 eingezeichnet ist. Der zum Grabenkondensator
GK2 gehörige
Auswahltransistor weist ein Source-Gebiet S2, ein Kanalgebiet K2
und ein Drain-Gebiet D2 auf. Das Source-Gebiet S2 ist über einen
Bitleitungskontakt BLK mit einer oberhalb einer Isolationsschicht
I angeordneten (nicht gezeigten) Bit-Leitung verbunden. Das Drain-Gebiet
D2 ist einseitig an den vergrabenen Kontakt
Parallel benachbart zur Wortleitung WL2 verlaufen Wortleitungen WL1 bestehend aus Gate-Stapel GS1 und Gate-Isolator GI1 und Wortleitung WL3 bestehend aus Gate-Stapel GS3 und Gate-Isolator GI3, welche für den Auswahltransistor des Grabenkondensators GK2 passive Wortleitungen sind. Diese Wortleitungen WL1, WL3 dienen zur Ansteuerung von Auswahltransistoren, die in der dritten Dimension gegenüber der gezeigten Schnittdarstellung verschoben sind.Parallel adjacent to the word line WL2 run word lines WL1 consisting consisting of gate stack GS1 and gate insulator GI1 and word line WL3 from gate stack GS3 and gate insulator GI3, which for the selection transistor of the trench capacitor GK2 passive word lines are. These word lines WL1, WL3 serve to drive selection transistors, in the third dimension compared to the sectional view shown are shifted.
Ersichtlich
aus
Bezugszeichen
DT in
Bei
dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit haben
die Zeilen von Gräben
alternierende Anschlussgebiete bzw. Isolationsgebiete der vergrabenen
Kontakte. So sind in der untersten Reihe von
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und sicheres Herstellungsverfahren für einen derartigen einseitig angeschlossenen Grabenkondensator anzugeben.The Object of the present invention is a simple and safe manufacturing method for such a one-sided specify connected trench capacitor.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.According to the invention this Task by the production method specified in claim 1 solved.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbesondere darin, dass es eine genaue Definition des Anschlussgebietes bzw. des komplementären Isolationsgebietes beim jeweiligen vergrabenen Kontakt des Grabenkondensators ermöglicht.The Advantages of the method according to the invention lie in particular in the fact that there is a precise definition of the connection area or the complementary one Isolation area at the respective buried contact of the trench capacitor allows.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of in claim 1 specified production method.
Gemäss einer
bevorzugten Weiterbildung wird die Maske durch folgende Schritte
gebildet:
Vorsehen eines Siliziumnitridliners über der
Hartmaske und dem gefüllten
Graben mit der überstehenden Füllung;
Vorsehen
eines Siliziumliners über
dem Siliziumnitridliner;
Durchführen mindestens einer schrägen Implantation in
den Siliziumliner, wobei ein Bereich des Siliziumliners über der
leitenden Füllung
abgeschattet bleibt und die Ätzrate
des implantierten Bereichs des Siliziumliners für einen vorbestimmten Ätzprozess
herabgesetzt wird;
selektives Entfernen des abgeschatteten
Bereichs durch den Ätzprozess;
Aufoxidieren
des implantierten Bereichs des Siliziumliners; und
selektives
Entfernen des Siliziumnitridliners unter dem entfernten abgeschatteten
Bereich zum Freilegen des sich bis zum Rand erstreckenden freigelassenen
Bereichs der elektrisch leitenden Füllung.According to a preferred development, the mask is formed by the following steps:
Providing a silicon nitride liner over the hardmask and the filled trench with the overhanging filling;
Providing a silicon liner over the silicon nitride liner;
Performing at least one oblique implantation into the silicon liner, wherein a portion of the silicon liner remains shadowed over the conductive fill and the etch rate of the implanted region of the silicon liner is decreased for a predetermined etch process;
selectively removing the shadowed area by the etching process;
Oxidizing the implanted region of the silicon liner; and
selectively removing the silicon nitride liner under the removed shadowed area to expose the recessed area of the electrically conductive fill which extends to the edge.
Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Maske durch folgende
Schritte gebildet:
Vorsehen eines Siliziumnitridliners über der
Hartmaske und dem gefüllten
Graben;
Vorsehen eines Siliziumliners über dem Siliziumnitridliner;
Durchführen mindestens
einer schrägen
Implantation in den Siliziumliner, wobei ein Bereich des Siliziumliners über der
leitenden Füllung
abgeschattet bleibt und die Ätzrate
des implantierten Bereichs des Siliziumliners für einen vorbestimmten Ätzprozess
herabgesetzt wird;
selektives Entfernen des abgeschatteten
Bereichs durch den Ätzprozess;
selektives
Entfernen des Siliziumnitridliners unter dem entfernten abgeschatteten
Bereich;
selektives Entfernen des implantierten Bereichs des Siliziumliners;
Aufoxidieren
des freigelegten sich bis zum Rand erstreckenden Bereichs der elektrisch
leitenden Füllung
zum Bilden eines Oxidbereichs; und
selektives Entfernen des
restlichen Siliziumnitridliners zum Freilegen des sich bis zum Rand
erstreckenden freigelassenen Bereichs der elektrisch leitenden Füllung.According to a further preferred development, the mask is formed by the following steps:
Providing a silicon nitride liner over the hardmask and the filled trench;
Providing a silicon liner over the silicon nitride liner;
Performing at least one oblique implantation into the silicon liner, wherein a portion of the silicon liner remains shadowed over the conductive fill and the etch rate of the implanted region of the silicon liner is decreased for a predetermined etch process;
selectively removing the shadowed area by the etching process;
selectively removing the silicon nitride liner under the removed shadowed area;
selectively removing the implanted region of the silicon liner;
Oxidizing the exposed edge-extending portion of the electrically conductive fill to form an oxide region; and
selectively removing the remaining silicon nitride liner to expose the recessed region of the electrically conductive fill that extends to the edge.
Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Maske durch folgende
Schritte gebildet:
Durchführen
mindestens einer schrägen
Implantation in den über
die Oberseite der Hartmaske überstehenden
Teils der elektrisch leitenden Füllung,
wobei ein Bereich des über
die Oberseite der Hartmaske überstehenden
Teils der leitenden Füllung
abgeschattet bleibt und die Oxidationsrate des implantierten Bereichs
des über
die Oberseite der Hartmaske überstehenden
Teils der leitenden Füllung
für einen
vorbestimmten Oxidationsprozess herabgesetzt wird; und
selektives
Aufoxidieren des freigelegten sich bis zum Rand erstreckenden Bereichs
der elektrisch leitenden Füllung
zum Bilden eines Oxidbereichs unter Freilassen des sich bis zum
Rand erstreckenden Bereichs der elektrisch leitenden Füllung.According to a further preferred development, the mask is formed by the following steps:
Performing at least one oblique implantation in the portion of the electrically conductive filling projecting beyond the top of the hardmask, wherein a portion of the portion of the conductive filling projecting beyond the top of the hardmask remains shadowed and the oxidation rate of the implanted portion of the portion of the implant overhanging the top of the hardmask reduced conductive filling for a predetermined oxidation process; and
selectively oxidizing the exposed edge-extending portion of the electrically conductive fill to form an oxide region, leaving the edge-extending portion of the electrically conductive fill free.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden in der oder den Implantationen Bor oder borhaltige Ionen implantiert.According to one Another preferred embodiment is in the implant or the Boron or boron-containing ions implanted.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden in der Implantation Stickkstoff-Ionen implantiert.According to one Another preferred development implanted nitrogen in the implantation nitrogen ions.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Ingredients.
Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird aus Gründen der Übersichtlichkeit auf eine Schilderung der Herstellung der planaren Auswahltransistoren verzichtet und lediglich die Bildung des einseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakts des Grabenkondensators ausführlich erörtert. Die Schritte der Herstellung der planaren Auswahltransistoren sind, falls nicht ausdrücklich anders erwähnt, dieselben wie beim Stand der Technik.at The embodiments described below are for the sake of clarity to a description of the fabrication of the planar select transistors omitted and only the formation of the unilaterally connected buried contact of the trench capacitor discussed in detail. The steps of manufacture the planar select transistors are the same unless otherwise stated as in the prior art.
In
Wie
in
Im
Anschluss an den in
Mit
Bezug auf
Daran
anschließend
erfolgen eine erste und eine zweite schräge Implantation I1, I2 von
Borionen in dem Siliziumliner
Mit
Bezug auf
In
einem darauffolgenden Prozessschritt wird der verbleibende Siliziumliner
Mit
Bezug auf
Mit
Bezug auf
Schließlich erfolgt
mit Bezug auf
In
weiteren an sich bekannten Prozessschritten kann dann die Füllung
Der
in
Gemäß
Bei
dieser zweiten Ausführungsform
wird allerdings der Siliziumliner
Mit
Bezug auf
Wie
in
Die weiteren möglichen Prozessschritte, die nicht dargestellt sind, entsprechen denen, die mit Bezug auf die erste Ausführungsform bereits erläutert worden sind.The other possible Process steps that are not shown correspond to those with reference to the first embodiment already explained are.
Der
in
Vielmehr
wird bei dieser dritten Ausführungsform
eine Implantation I3 von Stickstoffionen direkt in den rückgeätzten oberen
Bereich der leitenden Polysiliziumfüllung
Dies
macht man sich gemäß
Die
sich an
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Even though the present invention above based on a preferred embodiment It is not limited to this, but in many ways and modifiable.
Insbesondere ist die Auswahl der Schichtmaterialien nur beispielhaft und kann in vielerlei Art variiert werden.Especially the choice of the layer materials is only exemplary and can be varied in many ways.
Auch ist die Erfindung nicht auf den ins Substrat eingelassenen Isolationskragen beschränkt, sondern auch für konventio nelle auf die Grabenwand aufgesetzte Isolationskrägen anwendbar.Also the invention is not limited to the insulating collar embedded in the substrate limited, but also for conventionally applicable to the trench wall patch insulation collars applicable.
- 11
- Si-HalbleitersubstratSi semiconductor substrate
- OSOS
- Oberseitetop
- 22
- Padoxidpad oxide
- 33
- Padnitridpad nitride
- 55
- Grabendig
- 4040
- leitender Epitaxiebereichsenior epitaxial
- 10, 10a, 10b10 10a, 10b
- Isolationskrageninsulation collar
- 20, 20a, 20b20 20a, 20b
- leitende Füllung (z.B. Polysilizium)senior filling (e.g., polysilicon)
- 15a, 15b15a, 15b
- vergrabener Kontaktburied Contact
- 16a, 16b16a, 16b
- IsolationsbereichQuarantine
- G1, G2G1, G2
- Grabendig
- GK1, GK2GK 1, GK2
- Grabenkondensatorgrave capacitor
- 30, 30a, 30b30 30a, 30b
- Kondensatordielektrikumcapacitor
- S1, S2, S3S1, S2, S3
- Sourcegebietsource region
- D1, D2D1, D2
- Draingebietdrain region
- K2K2
- Kanalgebietchannel region
- WL, WL1, WL2, WL3WL WL1, WL2, WL3
- Wortleitungwordline
- GS1, GS2, GS3GS1, GS2, GS3
- Gatestapelgate stack
- GI1, GI2, GI3GI1, GI2, GI3
- Gateisolatorgate insulator
- II
- Isolationsschichtinsulation layer
- FF
- minimale Längeneinheitminimum unit of length
- BLKBLK
- Bitleitungskontaktbit line
- BLBL
- Bitleitungbit
- DTDT
- Grabendig
- AAAA
- aktives Gebietactive area
- STISTI
- Isolationsgebiet (Shallow Trench Isolation)isolation region (Shallow trench isolation)
- UCUC
- Fläche EinheitszelleArea unit cell
- KS, KS1, KS2KS, KS1, KS2
- Kontaktbereichcontact area
- IS, IS1, IS2IS, IS1, IS2
- IsolationsbereichQuarantine
- 4040
- Siliziumnitridlinersilicon nitride liner
- 5050
- Siliziumlinersilicon liner
- I1, I2, I3I1, I2, I3
- Implantationimplantation
- 50a50a
-
abgeschatteter
Bereich von
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-
abgeschatteter
Bereich bei
I3 shaded area atI3
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