DE102004028852B4 - Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen für DRAMs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen mit jeweils einem Trenchkondensator (3) und einem Auswahltransistor (2) zur selektiven Adressierung des Trenchkondensators (3) umfassend die Schritte:
1)Ausbilden von Trenchkondensatoren (3) mit jeweils einer als Füllung eines von einer Substratoberfläche (10) aus in ein Halbleitersubstrat (1) eingebrachten Lochgrabens ausgebildeten Speicherelektrode;
2)Abscheiden und Strukturieren eines Gateleiter-Schichtstapels auf einem auf dem Halbleitersubstrat (1) aufliegenden Gatedielektrikum (40), wobei aus dem Gateleiter-Schichtstapel Gatestapel (4) hervorgehen, die jeweils abschnittsweise Gateelektroden der Auswahltransistoren (2) ausbilden, und wobei im Halbleitersubstrat (1) jeweils auf einer Seite einer Gateelektrode (4) ein Node-Abschnitt (101) und auf der gegenüberliegenden Seite ein Bitkontakt-Abschnitt (102) eines aktiven Gebiets des jeweiligen Auswahltransistors (2) ausgebildet werden;
3)Aufbringen einer konformen Basislage (61) einer ersten Isolatorschicht (6)
4)Ausbilden von dotierten Verstärkungsgebieten (24) mindestens in den Node-Abschnitten (101) des Halbleitersubstrats (1);
5)Aufbringen einer konformen Decklage (62) der ersten Isolatorschicht (6);
6)Abdecken der Bitkontakt-Abschnitte (102) und konformes...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen mit jeweils einem Trenchkondensator und einem Auswahltransistor zur selektiven Adressierung des Trenchkondensators.
  • Speicherzellen dynamischer Schreib-Lesespeicher (dynamic random access memories, DRAMs) umfassen jeweils einen Speicherkondensator zur Speicherung einer elektrischen Ladung, die einen Informationsgehalt der Speicherzelle charakterisiert, sowie einen Auswahltransistor zur Adressierung des Speicherkondensators.
  • Bei Trench-Speicherzellen sind die Speicherkondensatoren als Trenchkondensatoren entlang von Lochgräben ausgebildet, die von einer Substratoberfläche aus in ein Halbleitersubstrat eingebracht sind. Die Auswahltransistoren sind als Feldeffekttransistoren mit jeweils einem im Halbleitersubstrat ausgebildeten aktiven Gebiet und einer auf dem Halbleitersubstrat aufliegenden Gateelektrode vorgesehen.
  • Das aktive Gebiet umfasst zwei durch ein Kanalgebiet voneinander beabstandete Source/Drain-Gebiete, die jeweils als dotierte Abschnitte des Halbleitersubstrats ausgebildet sind.
  • Ein erstes Source/Drain-Gebiet in einem Node-Abschnitt des aktiven Gebiets ist mit einer im Inneren des Lochgrabens vorgesehenen Speicherelektrode des Trenchkondensators verbunden. Ein zweites Source/Drain-Gebiet in einem Bitkontakt-Abschnitt des aktiven Gebiets ist mit einer Bitkontakt-Struktur verbunden, über die die Trench-Speicherzelle mit einer Datenleitung verbunden ist.
  • In Abhängigkeit eines Potentials an der Gateelektrode wird bei Adressierung der Speicherzelle zwischen den beiden Source/Drain-Gebieten des Auswahltransistors ein leitfähiger Kanal erzeugt und die Speicherelektrode mit der Datenleitung verbunden. Im nicht adressierten Zustand der Speicherzelle ist die Speicherelektrode von der Datenleitung isoliert.
  • Die Speicherelektrode schließt im Halbleitersubstrat im Bereich eines Kontaktfensters (burried strap window) elektrisch leitend an das erste Source/Drain-Gebiet an.
  • Wesentlich für die Funktionalität des Auswahltransistors ist die Justierung der Source/Drain-Gebiete zu den Gateelektroden.
  • Ein Verfahren, die Source/Drain-Gebiete bzw. Abschnitte der Source/Drain-Gebiete präzise zu den Gateelektroden zu justieren, ist in der DE 102 40 429 A1 (Popp et al.) beschrieben.
  • Demnach werden über einem Halbleitersubstrat mit Trenchkondensatoren auf einem Gatedielektrikum Gateelektrodenstapel (im Folgenden auch Gatestapel, gate stacks) mit einer Basislage aus Polysilizium ausgebildet. Eine Implantation zur Ausbildung mindestens eines Abschnitts der dotierten Source/Drain-Gebiete erfolgt selbstjustiert zu den Kanten der Gatestapel. Die Implantation der Dotierung wird vor oder vor Abschluss einer Seitenwand-Oxidation der Polysilizium-Lage ausgeführt. Die Ausbildung des Seitenwandoxids wird mit der Implantation verknüpft und dadurch die Ausdehnung der dotierten Gebiete unterhalb der Gatestapel durch die Seitenwand-Oxidation gesteuert.
  • Zur Ausbildung einer zuverlässigen, niederohmigen Verbindung zwischen der Speicherelektrode des Trenchkondensators und dem ersten Source/Drain-Gebiet des Auswahltransistors ist eine Implantation notwendig, deren Ausdiffusion unter die benachbarten Gatestapel gering zu halten ist, so dass das Seitenwandoxid zur Beabstandung des Verstärkungsimplants zu den Gatestapeln nicht ausreichend ist.
  • Die DE 102 58 761 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Feldeffekttransistorstrukturen für DRAM-Zellenfelder, bei dem Implantationen für Transistorgebiete mittels eines Seitenwandoxids und von Siliziumnitridabstandselementen zu den Gateelektrodenstrukturen justiert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausbildung einer Trench-Speicherzellenstruktur zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Verstärkungsimplant zur Verbesserung der Qualität einer elektrischen Verbindung zwischen der Speicherelektrode eines Trenchkondensators und einem ersten Source/Drain-Gebiet des Auswahltransistors für Gateelektrodenweiten von kleiner 90 Nanometern ermöglicht wird.
  • Ein die Aufgabe lösendes Verfahren ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird zur Justierung des Verstärkungsimplants eine Isolatorschicht herangezogen, aus der im weiteren Verlauf der Prozessierung Spacer-Strukturen hervorgehen, die sich jeweils entlang der vertikalen Seitenwände der Gatestapel erstrecken und durch die leitfähige Abschnitte der Gatestapel gegen zwischen den Gatestapeln vorzusehende Bitkontakt-Strukturen isoliert werden. Die Dicke der Spacer-Strukturen ergibt sich aus der mindestens erforderlichen kapazitiven Entkopplung der Gatestapel von den zwischen den Gatestapeln eingebrachten Bitkontakt-Strukturen sowie aus dem maxi mal zulässigen Leckstrom und der Zuverlässigkeit der elektrischen Isolation zwischen den Gatestapeln und den Bitkontakt-Strukturen.
  • Der Verstärkungsimplant ist lediglich in einem Node-Abschnitt eines im Halbleitersubstrat ausgebildeten aktiven Gebiets des jeweiligen Auswahltransistors auf der dem jeweils zugeordneten Trenchkondensator zugewandten Seite des Gatestapels not wendig. Herkömmlicherweise ist daher vor dessen Implantation eine temporäre Maske erforderlich, die den dem Node-Abschnitt am betreffenden Gatestapel gegenüberliegenden Bitkontakt-Abschnitt während der Implantation des Verstärkungsimplants abdeckt.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die eingangs beschriebene Aufgaben dadurch gelöst, dass die konforme Abscheidung der ersten Isolatorschicht auf zwei oder mehrere Teilschritte aufgeteilt wird, die Implantation zur Ausbildung des Verstärkungsimplants zwischen den Teilschritten erfolgt und ferner die Prozessparameter des Verstärkungsimplants so gewählt werden, dass die Implantation mindestens im Zellenfeld unmaskiert erfolgen kann.
  • Im Einzelnen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen mit jeweils einem Trenchkondensator und einem Auswahltransistor zur selektiven Adressierung des Trenchkondensators zunächst das Ausbilden von Trenchkondensatoren in einem Halbleitersubstrat, wobei Speicherelektroden der Trenchkondensatoren jeweils als Füllung eines von einer Substratoberfläche des Halbleitersubstrats in das Halbleitersubstrat eingebrachten Lochgrabens ausgebildet sind. Auf einem auf dem Halbleitersubstrat vorgesehenen Gatedielektrikum wird ein Gateleiter-Schichtstapel abgeschieden und strukturiert. Aus dem Gateleiter-Schichtstapel gehen dabei Gatestapel hervor, die jeweils abschnittsweise die Gateelektroden von Auswahltransistoren sowie Wortleitungs-Strukturen zur Adressierung der Speicherzellen ausbilden.
  • Beiderseits jeder Gateelektrode sind im Halbleitersubstrat jeweils ein Node-Abschnitt und ein Bitkontakt-Abschnitt eines aktiven Gebietes des jeweiligen Auswahltransistors definiert. Über den Node- und den Bitkontakt-Abschnitten wird der Gateleiter-Schichtstapel zurückgebildet, so dass in diesen Ab schnitten ein Gatedielektrikum, das Halbleitersubstrat oder ein Opferoxid freiliegt.
  • Eine konforme Basislage einer ersten Isolatorschicht wird aufgebracht. Die Basislage bedeckt ein von den Gatestapeln gebildetes Relief in gleichmäßiger Dicke. Die Schichtdicke der Basislage ist so bestimmt, dass in einem folgenden Implantationsschritt die dotierten Verstärkungsgebiete bzw. Verstärkungsimplants in den Node-Abschnitten des Halbleitersubstrats in geeigneter Weise justiert zu den Kanten der Gatestapeln ausgebildet werden. Nach der Implantation wird eine konforme Decklage der ersten Isolatorschicht vorgesehen und die erste Isolatorschicht auf eine erforderliche Mindestschichtdicke verstärkt.
  • Durch das Aufspalten der Abscheidung der ersten Isolatorschicht in mindestens zwei Teilschritte werden die Parameter und insbesondere die Justierung des Verstärkungsimplants zu den Gatestapeln in vorteilhafter Weise von der finalen Schichtdicke der ersten Isolatorschicht entkoppelt. Über das wählbare Dickenverhältnis der Decklage zur Basislage wird ein weiterer freier Parameter zur Justierung des Verstärkungsimplants gewonnen. Eine Maske zur Abdeckung der Bitkontakt-Abschnitte erübrigt sich.
  • Die Bitkontakt-Abschnitte werden nach dem Aufbringen der Decklage abgedeckt. Nachfolgend wird eine zweite konforme Isolatorschicht aufgebracht. Dabei werden die Zwischenräume zwischen den Gatestapeln über den Node-Abschnitten gefüllt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren in eine solche Prozessierung eingebunden, so entfällt in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit, die geschlossenen Zwischenräume über den Node-Abschnitten in aufwendiger Weise nachträglich für ein Verstärkungsimplant zu öffnen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Abdecken der Bitkontakt-Abschnitte durch Aufbringen einer Opferstruktur, deren Oberkante oberhalb der Oberkante der Gatestapel vorgesehen wird. Wird die zweite Isolatorschicht im Folgenden etwa im Vorfeld der Entfernung der Opferstruktur anisotrop zurückgebildet, so ergibt sich in vorteilhafter Weise die Verwendung der Isolatorschicht als Spacer-Isolator für in der Folge anstelle der Opferstrukturen vorgesehene Bitkontakt-Strukturen.
  • Die Opferstrukturen werden in bevorzugter Weise nach Ausbildung der Spacer-Strukturen entfernt. Durch eine Spacer-Ätzung wird die erste Isolatorschicht oberhalb der Bitkontakt-Abschnitte geöffnet.
  • Nach der Spacer-Ätzung wird leitfähiges Material aufgebracht und jeweils an die Bitkontakt-Abschnitte anschließende Bitkontakt-Strukturen ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Gateleiter-Schichtstapel mit einer ersten Lage aus Polysilizium vorgesehen und vor dem Aufbringen der Basislage an den Seitenwänden der Basislage ein Seitenwandoxid erzeugt.
  • Über die Dicke der Basislage wird der Abstand zwischen dem Verstärkungsimplant und den benachbarten Gatestapeln eingestellt.
  • Das Verstärkungsimplant verbessert die elektrischen Eigenschaften der Verbindung zwischen der Speicherelektrode und dem ersten Source/Drain-Gebiet im Node-Abschnitt des aktiven Gebiets des der Speicherelektrode zugeordneten Auswahltransistors.
  • In besonders bevorzugter Weise werden die Basislage und die Decklage in derselben Schichtdicke vorgesehen.
  • Bevorzugt werden die Basislage und die Decklage mit demselben Verfahren und aus demselben Material vorgesehen, so dass die Prozesskomplexität nur geringfügig erhöht wird.
  • Nachfolgend werden die Erfindung und deren Vorteile anhand der Figuren näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Strukturen und Komponenten. Es zeigen:
  • 1 schematische Querschnittsdarstellungen zu einem herkömmlichen Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen;
  • 2 schematische Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 3 schematische Querschnittsdarstellungen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • In den beiden Zeichnungen der 1 ist jeweils ein schematischer Querschnitt eines Ausschnitts eines Zellenfeldes mit Speicherzellen mit planaren Auswahltransistoren und Trenchkondensatoren für übliche Layouts dargestellt.
  • Das Zellenfeld-Layout der 1A bezieht sich auf ein Checkerboard-Layout, bei dem die Speicherzellen jeweils in derselben Orientierung aneinander anschließen.
  • In einem Halbleitersubstrat 1 sind Trenchkondensatoren 3 ausgebildet. Die Trenchkondensatoren 3 sind jeweils entlang von Lochgräben ausgebildet, die von einer Substratoberfläche 10 des Halbleitersubstrats 1 aus in das Halbleitersubstrat 1 eingebracht sind. Im Inneren der Lochgräben ist jeweils eine Speicherelektrode als Füllung des Lochgrabens vorgesehen. Die Gegenelektrode ist jeweils als ein den jeweiligen Lochgraben umfangendes dotiertes Gebiet im Halbleitersubstrat 1 außerhalb des dargestellten Bereichs ausgebildet.
  • Zwischen jeweils zwei Trenchkondensatoren 3 ist im Halbleitersubstrat 1 ein aktives Gebiet eines Auswahltransistors 2, 2' vorgesehen. Das aktive Gebiet umfasst zwei Source/Drain-Gebiete 23, 21, wobei ein erstes Source/Drain-Gebiet 23 in einem Node-Abschnitt 101 des aktiven Gebiets elektrisch leitend an die Speicherelektrode des Trenchkondensators 3 anschließt. Die beiden jeweils als dotierte Gebiete vom n-Leitfähigkeitstyp ausgebildeten Source/Drain-Gebiete 21, 23 sind durch ein nicht oder entgegengesetzt dotiertes Kanalgebiet voneinander separiert. Die Ladungsträgerverteilung im Kanalgebiet wird durch ein Potential an einer dem Auswahltransistor 2, 2' zugeordneten Gateelektrode gesteuert, die als Abschnitt eines Gatestapels 4 oberhalb des Kanalgebiets angeordnet und von diesem durch ein Gatedielektrikum 40 beabstandet ist. Ein asymmetrisches Dotierungsgebiet 22 ergänzt das in einem Bitkontakt-Abschnitt 102 des aktiven Gebiets ausgebildete zweite Source/Drain-Gebiet 21 zur Verbesserung der Transistoreigenschaften.
  • Der Gatestapel 4 umfasst eine Polysilizium-Lage 41, die auf dem Gatedielektrikum 40 aufliegt, eine hochleitfähige Lage 42 aus einem Metall oder einer Metallverbindung, eine Cap-Lage 43 aus einem dielektrischen Material und weitere nicht dargestellte Barriereschichten. Im Bereich der Polysilizium-Lage 41 sowie der hochleitfähigen Lage 42 sind die vertikalen Seitenwände der Gatestapel 4 oxidiert und Seitenwandoxide 412 ausgebildet. Die Isolation an den vertikalen Seitenwänden der Gatestapel 4 wird durch Seitenwand-Spacer 44 ergänzt.
  • Die Gatestapel 4 sind senkrecht zur Querschnittsebene verlaufende, äquidistante Wortleitungsstrukturen. Auf die Darstellung von Isolatorstrukturen, die die einzelnen Speicherzellen elektrisch voneinander isolieren, wurde zur besseren Darstellbarkeit verzichtet.
  • In der 1B ist ein Abschnitt eines Zellenfeldes im MINT-Layout dargestellt. Dabei sind jeweils zwei nebeneinander angeordnete Speicherzellen paarweise und zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet, so dass beide Speicherzellen auf eine gemeinsame Bitkontakt-Struktur geführt sind. Entsprechend ist das dargestellte zweite Source/Drain-Gebiet 21 sowohl dem links als auch dem rechts anschließenden Auswahltransistor 2, 2' zugeordnet. Die Speicherzellenpaare sind durch flache Isolatorstrukturen (shallow trench isolation, STI) 11 gegen benachbarte Speicherzellenpaare isoliert.
  • Die Ausbildung der Source/Drain-Gebiete 21, 22, 23 erfolgt nach Ausbildung der Gatestapel 4 und justiert zu deren Kanten.
  • Reicht das Seitenwandoxid 412 zur Justierung eines Verstärkungsimplants 24 zu den Gatestapeln 4 aufgrund zu geringer finaler Schichtdicke nicht aus, so ergeben sich bei geradliniger Fortsetzung des Stands der Technik die anhand der 2A und der 2B dargestellten Nachteile.
  • Die folgende Diskussion ist unabhängig vom Layout der Speicherzellen (MINT-Layout, Checkerboard-Layout), weshalb in den folgenden Figuren zur Vereinfachung auf die Darstellung der Trenchkondensatoren verzichtet wird.
  • Auf einer Substratoberfläche 10 eines Halbleitersubstrats 1 liegt eine dielektrische Schicht auf, die unterhalb von Gatestapeln 4 abschnittsweise ein Gatedielektrikum 40 ausbildet. Auf dem Gatedielektrikum 40 liegt jeweils eine Polysilizium-Lage 41 der Gatestapel 4 auf. Auf der Polysilizium-Lage 41 liegt eine hochleitfähige Lage 42 auf, die eine oder mehrere Lagen aus einem Metall oder einer Metallverbindung um fasst. Auf der hochleitfähigen Lage 42 liegt eine dielektrische Cap-Lage 43 auf. Die vertikalen Seitenwände der Polysilizium-Lage 41 sind oxidiert und von Seitenwandoxiden 411 abgedeckt.
  • Der dargestellte Abschnitt umfasst einen Abschnitt eines Zellenfeldes 91 sowie einen Abschnitt eines Supportbereichs 92, wobei im Zellenfeld 91 die Speicherzellen und im Supportbereich 92 Unterstützungsschaltungen zur Adressierung der Speicherzellen sowie zur Signalauswertung und -konditionierung vorgesehen sind.
  • Wird das Zellenfeld 91 nun entsprechend einer zur Ausbildung des Supportbereichs 92 geeigneten Weise prozessiert, so wird eine konforme Isolatorschicht 6 auf das von den auf dem Halbleitersubstrat 1 aufliegenden Gatestapeln 4 gebildete Relief aufgebracht. Das Material der Isolatorschicht 6 ist LPCVD-Siliziumoxid. Die Schichtstärke der Isolatorschicht 6 beträgt bei einem Pitch der Gatestapel 4 von 140 Nanometer etwa 32 Nanometer. Die Mindestschichtdicke der ersten Isolatorschicht 6 ergibt sich aus den Anforderungen für die dielektrische Entkopplung der mit den Gatestapeln 4 realisierten Wortleitungs-Strukturen von den zwischen den Wortleitungs-Strukturen vorzusehenden Bitkontakt-Strukturen 8.
  • Unabhängig vom gewählten Layout der Speicherzellen ist im Halbleitersubstrat 1 jeweils auf einer Seite eines Gatestapels 4 ein Node-Abschnitt 101 und diesem gegenüber ein Bitkontakt-Abschnitt 102 angeordnet.
  • Im Weiteren ergibt sich aus der Fortschreibung der Prozessierung im Supportbereich 92 die Notwendigkeit zur Abscheidung einer mindestens 15 Nanometer dicken Siliziumnitridschicht als zweite Isolatorschicht.
  • Aus der zweiten Isolatorschicht gehen durch anisotrope Rückbildung Spacer-Isolatoren 72 an den vertikalen Seitenwänden von Opferstrukturen 8' sowie Verschlussstrukturen 71 hervor, die den Zwischenraum zwischen den Gatestapeln 4 oberhalb der Node-Abschnitte 101 schließen.
  • In der Folge sind die Node-Abschnitte 101 des Halbleitersubstrats 1 ohne weiterer, zusätzlicher Prozessierung einer Implantation 51 nicht mehr zugänglich. Das Verstärkungsimplant kann nicht mehr in die dafür vorgesehenen Node-Abschnitte 101 im Halbleitersubstrat 1 eingebracht werden.
  • Die Implantation zur Ausbildung des Verstärkungsimplants ist aufgrund der erforderlichen Mindestschichtdicke der finalen Isolatorschicht 6 auch vor dem Aufbringen der zweiten Isolatorschicht nicht in der erforderlichen Weise möglich. Der Abstand der Implantation zu den Gatestapeln 4 ist dann durch die finale Schichtdicke der ersten Isolatorschicht 6 vorgegeben und bei Strukturgrößen kleiner 70 Nanometer zu groß.
  • Anhand der 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung einer Trench-Speicherzellenstruktur anhand eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Da das Verfahren unabhängig vom Zellenlayout ist, wird auf die Darstellung der Trenchkondensatoren sowie auf die Darstellung von die Trench-Speicherzellen voneinander isolierenden Isolatorstrukturen verzichtet. Die Figuren beziehen sich jeweils auf einen Ausschnitt eines Zellenfeldes 91 und einen Ausschnitt durch eines Supportbereichs 92.
  • In einem Halbleitersubstrat 1 sind Trenchkondensatoren 3 ausgebildet, deren Speicherelektroden mit Planar zur Substratoberfläche 10 ausgebildeten Auswahltransistoren zu verbinden sind.
  • Über der Substratoberfläche 10 wird auf ein Gatedielektrikum 40 ein Gateleiter-Schichtstapel abgeschieden. Auf photolithographischem Wege wird der Gateleiter-Schichtstapel strukturiert, wobei aus dem Gateleiter-Schichtstapel Gatestapel 4 hervorgehen. Die Gatestapel 4 bilden zueinander parallele, periodische, streifenartige Wortleitungs-Strukturen, die durch Zwischenräume voneinander separiert sind. Unterhalb der Zwischenräume sind im Halbleitersubstrat 1 jeweils auf einer Seite eines Gatestapels 4 ein Node-Abschnitt 101 und auf der dem Node-Abschnitt 101 gegenüberliegenden Seite des Gatestapels 4 ein Bitkontakt-Abschnitt 102 definiert.
  • Der Gateleiter-Schichtstapel umfasst eine unterliegende Polysilizium-Lage 41, eine hochleitfähige Lage 42 mit einer oder mehreren Teillagen aus einem Metall oder einer Metallverbindung sowie eine dielektrische Cap-Lage 43. Die freiliegenden vertikalen Seitenwände der Polysilizium-Lage 41 werden thermisch oxidiert, wobei Seitenwandoxide 411 erzeugt werden. Im Bereich der Node-Abschnitte 101 bzw. Bitkontakt-Abschnitte 102 erzeugte Opferoxidschichten sind in der Darstellung nicht berücksichtigt.
  • Im Folgenden wird zunächst mittels eines LPCVD-Verfahren Siliziumoxid abgeschieden und dabei eine Basislage 61 der ersten Isolatorschicht 6 vorgesehen.
  • Eine Implantation 52 wird unmaskiert ausgeführt. Im Zellenfeld 91 werden in der Folge der Implantation 52 und danach erfolgender Temperschritte Verstärkungsimplants 24 ausgebildet. Die Tiefe sowie die Lage des Verstärkungsimplants 24 relativ zu den Kanten der Gatestapel 4 wird über die Schichtdicke der ersten Teillage 61 eingestellt.
  • Gemäß der 3B wird nach Ausbildung des Verstärkungsimplants 24 eine Decklage 62 zur Vervollständigung der ersten Isolatorschicht 6 aufgebracht. Die Bitkontakt-Abschnitte 102 werden durch Opferstrukturen 8' abgedeckt, die sich über angrenzende Gatestapel 4 hinaus erstrecken. Die Node-Abschnitte 101 bleiben unbedeckt.
  • Im Folgenden erfolgt eine konforme Abscheidung einer zweiten Isolatorschicht, etwa einer Siliziumnitridschicht, sowie deren anisotrope Rückbildung.
  • Entsprechend der 3C gehen aus der zweiten Isolatorschicht Verschlussstrukturen 71 zwischen den Gatestapeln 4 oberhalb der Node-Abschnitte 101 und Spacer-Isolatoren 72 entlang der vertikalen Seitenwände der Opferstrukturen 8' hervor.
  • Im Weiteren wird der Zwischenraum zwischen den Opferstrukturen 8' mit einer weiteren dielektrischen Struktur 73 gefüllt. Die Opferstrukturen 8' werden entfernt und durch einen auf die erste Isolatorschicht 6 wirkenden anisotropen Spacer-Ätzprozess die Bitkontakt-Abschnitte 102 abschnittsweise freigelegt. Aus der ersten Isolatorschicht 6 gehen Spacer-Strukturen 6' hervor. Leitfähiges Material wird aufgebracht und in die durch das Entfernen der Opferstrukturen 8' entstandenen Gräben zurückgebildet, wobei durch das leitfähige Material Bitkontakt-Strukturen 8 ausgebildet werden.
  • Entsprechend der 3D sind die Opferstrukturen 8' durch Bitkontakt-Strukturen 8 ersetzt, die in den Bitkontakt-Abschnitten 102 an das Halbleitersubstrat 1 anschließen und jeweils das teilweise durch das Verstärkungsimplant 24 gebildete zweite Source/Drain-Gebiet 24 elektrisch leitend mit einer auf der Bitkontakt-Struktur 8 aufliegenden Datenleitung verbinden. Die Bitkontakt-Strukturen 8 sind durch die aus der ersten Isolatorschicht 6 hervorgegangenen Spacer-Strukturen 6' von den Gatestapeln 4 isoliert.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ausbildung von Trench-Speicherzellenstrukturen mit jeweils einem Trenchkondensator (3) und einem Auswahltransistor (2) zur selektiven Adressierung des Trenchkondensators (3) umfassend die Schritte: 1)Ausbilden von Trenchkondensatoren (3) mit jeweils einer als Füllung eines von einer Substratoberfläche (10) aus in ein Halbleitersubstrat (1) eingebrachten Lochgrabens ausgebildeten Speicherelektrode; 2)Abscheiden und Strukturieren eines Gateleiter-Schichtstapels auf einem auf dem Halbleitersubstrat (1) aufliegenden Gatedielektrikum (40), wobei aus dem Gateleiter-Schichtstapel Gatestapel (4) hervorgehen, die jeweils abschnittsweise Gateelektroden der Auswahltransistoren (2) ausbilden, und wobei im Halbleitersubstrat (1) jeweils auf einer Seite einer Gateelektrode (4) ein Node-Abschnitt (101) und auf der gegenüberliegenden Seite ein Bitkontakt-Abschnitt (102) eines aktiven Gebiets des jeweiligen Auswahltransistors (2) ausgebildet werden; 3)Aufbringen einer konformen Basislage (61) einer ersten Isolatorschicht (6) 4)Ausbilden von dotierten Verstärkungsgebieten (24) mindestens in den Node-Abschnitten (101) des Halbleitersubstrats (1); 5)Aufbringen einer konformen Decklage (62) der ersten Isolatorschicht (6); 6)Abdecken der Bitkontakt-Abschnitte (102) und konformes Aufbringen einer zweiten Isolatorschicht, wobei Zwischenräume zwischen den Gatestapeln (4) über den Node-Abschnitten (101) durch Verschlussstrukturen (71) gefüllt werden; und 7)Entfernen der Abdeckung über dem Bitkontakt-Abschnitt 102 und abschnittsweises Freilegen der Bitkontakt-Abschnitte 102 durch eine auf die erste Isolatorschicht 6 wirkende anisotrope Spacerätzung, wobei aus der ersten Isolatorschicht 6 Spacer-Strukturen 6' hervorgehen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdecken der Bitkontakt-Abschnitte (102) Opferstrukturen (8') aufgebracht werden, wobei sich die Opferstrukturen (8') abschnittsweise über den Bitkontakt-Abschnitten (102) benachbarte Abschnitte der Gatestapel (4) erstrecken, und dass die zweite Isolatorschicht nach dem Aufbringen zurückgebildet wird, wobei aus der zweiten Isolatorschicht Spacer-Isolatoren (72) an freiliegenden vertikalen Seitenwänden der Opferstrukturen (8') sowie die Zwischenräume zwischen den Gatestapeln (4) über den Node-Abschnitten (101) verschließenden Verschlussstrukturen (71) ausgebildet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferstrukturen (8') nach dem Ausbilden der Spacer-Isolatoren (72) entfernt werden und die erste Isolatorschicht (6) oberhalb der Bitkontakt-Abschnitte (102) durch eine Spacer-Ätzung geöffnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Spacer-Ätzung leitfähiges Material aufgebracht und an die Bitkontakt-Abschnitte (102) anschließende Bitkontakt-Strukturen (8) ausgebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateleiter-Schichtstapel mit einer ersten Lage (41) aus Polysilizium vorgesehen wird und vor dem Aufbringen der Basislage (61) an den Seitenwänden mindestens der ersten Lage (41) Seitenwandoxide (412) erzeugt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Basislage (61) in Abhängigkeit einer gewünschten Lage der Verstärkungsgebiete (24) relativ zu den Gatestapeln (4) gewählt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsgebiet (24) als Anschlussgebiet zwischen einem ersten Source/Drain-Gebiet (23) des jeweiligen Auswahltransistors (2) und der Speicherelektrode des jeweils zugeordneten Trenchkondensators (3) der jeweiligen Speicherzelle ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basislage (61) und die Decklage (62) in jeweils derselben Schichtdicke abgeschieden werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolatorschicht (6) als LPCVD-Siliziumoxid vorgesehen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Vorsehen der ersten Isolatorschicht (6) in mehr als zwei Lagen (61, 62, ..), wobei nach jeder Lage ein Implantationsschritt zur Ausbildung des Verstärkungsgebiets (24) gesteuert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (61, 62, ..) der ersten Isolatorschicht (6) jeweils aus demselben Material und unter denselben Prozessbedingungen abgeschieden werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102214687A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 中国科学院微电子研究所 一种栅堆叠结构、半导体器件及二者的制造方法
CN109817621A (zh) * 2019-03-22 2019-05-28 贵州大学 一种基于Mg2Si半导体材料的存储器结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10258761A1 (de) * 2002-07-02 2004-01-15 Promos Technologies, Inc. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktlochs
DE10240429A1 (de) * 2002-09-02 2004-03-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer Mehrzahl von Gate-Stapeln auf einem Halbleitersubstrat und entsprechende Halbleiterstruktur

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025224A (en) * 1997-03-31 2000-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Device with asymmetrical channel dopant profile
US6396121B1 (en) * 2000-05-31 2002-05-28 International Business Machines Corporation Structures and methods of anti-fuse formation in SOI

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10258761A1 (de) * 2002-07-02 2004-01-15 Promos Technologies, Inc. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktlochs
DE10240429A1 (de) * 2002-09-02 2004-03-18 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer Mehrzahl von Gate-Stapeln auf einem Halbleitersubstrat und entsprechende Halbleiterstruktur

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