DE102005063258A1 - Electrical contacts manufacturing method for e.g. dynamic random access memory cell, involves applying spacer layer on upper side wall region of conductors before arranging contacts, where spacer layer separates conductors from contacts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontakts für ein in oder auf einem Substrat befindliches elektrisches Bauelement, wobei der Kontakt örtlich neben einer elektrischen Leiterbahn des Substrats und elektrisch getrennt von dieser angeordnet wird.The The invention relates to a method for producing an electrical Contact for an electrical component located in or on a substrate, the contact being local in addition to an electrical trace of the substrate and electrically isolated is arranged by this.
Derartige Verfahren zum Herstellen von Kontakten werden beispielsweise bei der Produktion von DRAM-Speicherzellen eingesetzt.such Methods for making contacts, for example, in used in the production of DRAM memory cells.
Aufgrund der im Bereich der elektronischen Bauelemente fortschreitenden Miniaturisierung tritt das Problem auf, dass bei der Herstellung eines Kontaktes Kurzschlüsse zur benachbarten Leiterbahn auftreten können.by virtue of the progress of miniaturization in the field of electronic components The problem occurs when making a contact shorts can occur to the adjacent track.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kontakten anzugeben, bei dem Kurschlüsse zwischen Kontakt und benachbarter Leiterbahn vermieden und eine kapazitive Kopplung zwischen Kontakt und Leiterbahn so gering wie möglich gehalten wird.Of the Invention is therefore based on the object a reliable one Specify a method for producing electrical contacts at the course conclusions avoided between contact and adjacent trace and a capacitive coupling between contact and trace as low as possible is held.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor dem Aufbringen des Kontakts auf den Seitenflächen der Leiterbahn eine Spacerschicht aufgetragen wird, die die Leiterbahn elektrisch von dem Kontakt trennt.These Task is inventively characterized solved, that before applying the contact on the side surfaces of the Conductor is applied a spacer layer, which is the conductor track electrically disconnects from the contact.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich durch die zusätzliche seitliche Spacerschicht eine ausreichende Isolation zwischen Kontakt und Leiterbahn erreichen lässt.One An essential advantage of the method according to the invention is that through the extra lateral spacer layer sufficient insulation between contact and track can be achieved.
Um eine besonders gute kapazitive Entkopplung zwischen Kontakt und Leiterbahn zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn für die Spacerschicht ein Isolationsmaterial mit einer möglichst kleinen Dielektrizitätskonstante verwendet wird. Siliziumoxid ist beispielsweise besser geeignet als Siliziumnitrid, weil es eine Dielektrizitätskonstante von nur ca. 3,9 aufweist, im Gegensatz zu Siliziumnitrid mit einer Dielektrizitätskonstante von ca. 7,8. Zusätzliche Kopplungskapazitäten zwischen Kontakt und Leiterbahn sind beispielsweise bei DRAM-Speicherbausteinen oder auch bei elektronischen Logikbausteinen deshalb unerwünscht, weil diese die Schaltgeschwindigkeit der „Chips" begrenzen und im Falle von Speicherbausteinen größere Speicherkondensatoren erforderlich machen als dies ohne kapazitive „Zusatzkopplung" der Fall ist.Around a particularly good capacitive decoupling between contact and It is considered to be advantageous if it is to be reached for the spacer layer an insulating material with the smallest possible dielectric constant is used. For example, silica is better suited than Silicon nitride, because it has a dielectric constant of only about 3.9 as opposed to silicon nitride with a dielectric constant from about 7.8. additional coupling capacitances between contact and trace are, for example, in DRAM memory devices or even in electronic logic modules therefore undesirable, because this limit the switching speed of the "chips" and in the Case of memory modules larger storage capacitors required as this is the case without capacitive "additional coupling".
Besonders einfach und damit vorteilhaft lässt sich das Verfahren durchführen, wenn auf der Leiterbahn vor dem Aufbringen der Spacerschicht – nachfolgend erste Spacerschicht genannt – eine Schutzkappe aus nichtleitendem Material (z. B. aus Siliziumnitrid) aufgebracht wird und der Seitenwandbereich der Schutzkappe und der Seitenwandbereich der Leiterbahn mit der ersten Spacerschicht versehen werden. Nachfolgend wird die erste Spacerschicht im Seitenwandbereich der Schutzkappe bis zu einer vorgegebenen Ätztiefe derart weggeätzt, dass in einem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe die erste Spacerschicht entfernt wird und in einem unteren Seitenwandabschnitt stehen bleibt. Auf dem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe wird dann eine zweite Spacerschicht aufgetragen, wobei die zweite Spacerschicht aus einem anderen Material als die zuvor aufgetragene erste Spacerschicht besteht. Diese vorteilhafte Verfahrensvariante verwendet zwei Spacerschichten, nämlich eine „untere" erste Spacerschicht, die die Leiterbahn von dem Kontakt trennt und kapazitiv bestmöglich entkoppelt; für die erste Spacerschicht wird demgemäß ein Material mit einer möglichst kleinen Dielektrizitätskonstante gewählt. Die Funktion der zweiten „oberhalb" bzw. im oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe angeordneten Spacerschicht besteht darin, die „unterhalb" angeordnete Spacerschicht im weiteren Verfahrensverlauf zu schützen. Wird nämlich als erste Spacerschicht beispielsweise Siliziumoxid aufgetragen, so ist dieses unter Umständen nicht widerstandsfähig genug, um Ätzangriffen, die während der weiteren Kontaktherstellung erforderlich sind, standzuhalten. Um dieses Problem zu bewältigen, wird im oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe die zweite Spacerschicht aufgetragen, die vorzugsweise aus einem widerstandsfähigeren Material wie beispielsweise Polysilizium besteht. Da die zweite Spacerschicht auf der nichtleitenden Schutzkappe aufliegt, muss die zweite Spacerschicht im Übrigen nicht aus nichtleitendem Material bestehen; vielmehr kann sie beispielsweise auch aus einem hochleitfähigen Polysilizium bestehen, dass zusammen mit dem Kontaktmaterial des Kontaktes elektrisch zusammenwirkt und somit einen Bestandteil des elektrischen Kontakts bildet.Especially easy and thus advantageous can be perform the procedure if on the conductor before applying the spacer layer - below first spacer layer called - one Protective cap made of non-conductive material (eg silicon nitride) is applied and the side wall portion of the protective cap and the Side wall region of the conductor track provided with the first spacer layer become. Subsequently, the first spacer layer in the sidewall area the protective cap etched away to a predetermined etching depth such that in an upper side wall portion of the protective cap, the first spacer layer is removed and remains in a lower side wall section. On the upper side wall portion of the cap is then a applied second spacer layer, wherein the second spacer layer made of a different material than the previously applied first spacer layer consists. This advantageous method variant uses two spacer layers, namely a "lower" first spacer layer, which separates the conductor from the contact and capacitively decoupled best possible; for the first Spacer layer is accordingly a material with one as possible small dielectric constant selected. The function of the second "above" or in the upper side wall section the protective cap arranged spacer layer is the "below" arranged spacer layer to protect in the further course of the proceedings. Namely as first spacer layer, for example, silicon oxide applied, so is this may happen not resistant enough, for etching attacks, the while the further contact production are required to withstand. Around to deal with this problem In the upper side wall portion of the protective cap, the second spacer layer applied, preferably made of a more resistant Material such as polysilicon exists. Because the second Spacer layer rests on the non-conductive cap, the second spacer layer by the way not made of non-conductive material; rather, she can, for example also from a highly conductive Polysilicon exist that, together with the contact material of the Contact electrically interacts and thus a part of the forms electrical contact.
Vorzugsweise schützt die zweite Spacerschicht die erste Spacerschicht gegen einen senkrecht zur Oberfläche des Substrats erfolgenden gerichteten, anisotropen Ätzangriff.Preferably protects the second spacer layer the first spacer layer against a perpendicular to the surface directed, anisotropic etch attack of the substrate.
Im Falle einer Herstellung eines Kontaktes, der räumlich zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen und isoliert zu diesen hergestellt werden soll, wird bevorzugt derart vorgegangen, dass auf der Oberseite der beiden Leiterbahnen jeweils eine Schutzkappe aus nichtleitendem Material aufgebracht wird. Die unteren Seitenwandabschnitte der beiden Schutzkappen und die Seitenwandbereiche der benachbarten Leiterbahnen werden mit der ersten Spacerschicht versehen. Die oberen Seitenwandabschnitte der beiden Schutzkappen werden mit der zweiten Spacerschicht versehen, die die erste Spacerschicht im unteren Seitenwandabschnitt der Schutzkappe und die erste Spacerschicht im Seitenwandbereich der Leiterbahn gegen einen Ätzangriff, insbesondere während eines vertikalen, anisotropen Ätzschritts, schützt.In the case of a contact, which is to be produced spatially between two adjacent interconnects and insulated from them, it is preferred to proceed such that in each case a protective cap made of non-conductive material is applied to the upper side of the two interconnects. The lower side wall portions of the two protective caps and the side wall portions of the adjacent conductor tracks are provided with the first spacer layer. The upper sidewall sections of the two protective caps become provided with the second spacer layer which protects the first spacer layer in the lower side wall portion of the protective cap and the first spacer layer in the sidewall region of the conductor against an etching attack, in particular during a vertical, anisotropic etching step.
Nach dem Aufbringen der ersten Spacerschicht auf dem Seitenwandbereich der Schutzkappen sowie auf dem Seitenwandbereich der Leiterbahnen wird der Zwischenraum zwischen den benachbarten Leiterbahnen vorzugsweise mit einem Füllmaterial gefüllt.To the application of the first spacer layer on the sidewall region the protective caps and on the sidewall area of the tracks For example, the gap between the adjacent tracks will be preferable with a filling material filled.
Vor dem Füllen des Zwischenraums mit Füllmaterial – also nach dem Aufbringen der ersten Spacerschicht auf dem Seitenwandbereich der Schutzkappen sowie auf dem Seitenwandbereich der Leiterbahnen – wird vorzugsweise noch ein Schutzliner, beispielsweise ein Siliziumnitridliner, aufgebracht, der gegenüber den im Weiteren Verfahrensverlauf verwendeten Ätzmitteln widerstandsfähiger als das Material der ersten Spacerschicht (z. B. Siliziumoxidmaterial) ist.In front the filling the space with filler - so after the application of the first spacer layer on the sidewall region the protective caps and on the sidewall portion of the tracks - is preferably another protective liner, for example a silicon nitride liner, applied, opposite the etchants used in the course of the process more resistant than the material of the first spacer layer (eg silicon oxide material) is.
Nach dem Füllen des Zwischenraums wird auf der Oberseite der Schutzkappen bevorzugt eine Isolationsschicht aufgebracht und derart strukturiert, dass auf der Oberseite der Schutzkappen der beiden Leiterbahnen jeweils ein Isolationsabschnitt gebildet wird.To the filling the gap is preferred on top of the protective caps applied an insulating layer and structured such that on the top of the protective caps of the two conductor tracks respectively an isolation section is formed.
Besonders bevorzugt sind die Isolationsabschnitte jeweils kleiner als die Oberseite der jeweiligen Schutzkappe, so dass bei der Bildung der zweite Spacerschicht Stufen entstehen. Durch eine solche Dimensionierung und die Stufenbildung lassen sich vergrößerte Landeflächen („landing pads") – also größere Kontaktflächen – für eine spätere Kontaktierung der fertiggestellten Kontakte ermöglichen.Especially Preferably, the insulation portions are each smaller than the Top of the respective protective cap, so that in the formation of the second spacer layer steps arise. By such sizing and the stepping can be increased landing areas ("landing Pads ") - so larger contact surfaces - for a later contact allow the finished contacts.
Vorzugsweise wird während des Ätzschrittes, bei dem die erste Spacerschicht in dem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe entfernt wird und auf dem unteren Seitenwandabschnitt stehen bleibt, gleichzeitig auch das Füllmaterial bis zu der vorgegeben Ätztiefe entfernt.Preferably is during the etching step, wherein the first spacer layer in the upper sidewall portion the protective cap is removed and on the lower side wall portion stops, at the same time the filling material up to the specified etching depth away.
Nach der Herstellung der zweiten Spacerschicht auf dem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappen wird das Füllmaterial bevorzugt vollständig entfernt; unmittelbar oder mittelbar anschließend wird in den Zwischenraum ein leitendes Kontaktmaterial eingefüllt, das den elektrischen Kontakt bildet.To the production of the second spacer layer on the upper side wall portion the protective caps, the filler is preferred Completely away; directly or indirectly afterwards becomes in the intermediate space a conductive contact material is filled, which forms the electrical contact.
Nach der Herstellung der zweiten Spacerschicht und noch vor dem Einfüllen des leitenden Kontaktmaterials in den Zwischenraum kann außerdem noch ein Implantationsschritt durchgeführt werden, durch den leitfähige Bereiche, vorzugsweise Source- oder Drainbereiche eines Feldeffekttransistors, in dem Substrat gebildet werden.To the preparation of the second spacer layer and before filling the Conductive contact material in the gap may also still performing an implantation step through which conductive regions, preferably source or Drain regions of a field effect transistor, formed in the substrate become.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann auf einem Substrat, auf dem eine Mehrzahl an Leiterbahnen vorhanden ist, eine Vielzahl an Kontakten zwischen den Leiterbahnen hergestellt werden.With The described method can be applied to a substrate on which a Plural is present on tracks, a variety of contacts be made between the tracks.
Um die hergestellten Kontakte elektrisch voneinander zu trennen, kann nach dem Einfüllen des leitenden Kontaktmaterials beispielsweise ein CMP-Schritt (CMP: Chemical Mechanical Polishing) durchgeführt werden.Around can electrically separate the contacts produced after filling the conductive contact material, for example, a CMP step (CMP: Chemical Mechanical Polishing).
Besonders bevorzugt wird das beschriebene Verfahren im Bereich der Mikroelektronik durchgeführt, wobei Kontakte für Source- oder Drain-Anschlüsse von Feldeffektransistoren, insbesondere solche einer Speicherzelle, hergestellt werden. Die Kontakte werden in diesem Falle durch die erste Spacerschicht beispielsweise von Gate-Leiterbahnen des jeweiligen Transistors oder eines benachbarten Transistors getrennt.Especially the method described is preferred in the field of microelectronics carried out, being contacts for Source or drain connections of field effect transistors, in particular those of a memory cell, getting produced. The contacts are in this case by the first spacer layer, for example, of gate conductor tracks of the respective Transistor or an adjacent transistor disconnected.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein elektronisches Bauelement, insbesondere eine DRAM-Speicherzelle, mit zumindest einem Feldeffektransistor mit einem Gatekontakt, der mit einer Leiterbahn in Verbindung steht, und mit einem elektrischen Source- oder Drain-Kontakt neben der Leiterbahn.The Invention also relates to an electronic component, in particular a DRAM memory cell, with at least one field effect transistor with a gate contact, the communicating with a track, and with an electrical track Source or drain contact next to the track.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauelement, insbesondere eine DRAM- Speicherzelle, anzugeben, bei dem Kurschlüsse zwischen dem Kontakt und der benachbarten Leiterbahn vermieden werden und eine kapazitive Kopplung zwischen dem Kontakt und der Leiterbahn so gering wie möglich gehalten wird.Of the Invention is in this regard the object of an electronic component, in particular a DRAM memory cell, indicate at the end of the course be avoided between the contact and the adjacent trace and a capacitive coupling between the contact and the trace as low as possible is held.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Schutzkappe aus nichtleitendem Material auf der Oberseite der Leiterbahn aufgebracht ist, auf dem Seitenwandbereich der Leiterbahn sowie auf einem unteren Seitenwandabschnitt der Schutzkappe eine erste Spacerschicht aus nichtleitendem Material vorhanden ist, auf einem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe eine zweite Spacerschicht aus einem anderen Material als die erste Spacerschicht aufgetragen ist, und das Kontaktmaterial des Kontakts seitlich an die erste Spacerschicht auf der Leiterbahn, seitlich an die erste Spacerschicht auf dem unteren Seitenwandabschnitt der Schutzkappe und seitlich an die zweite Spacerschicht auf dem oberen Seitenwandabschnitt der Schutzkappe mittelbar oder unmittelbar angrenzt.These Task is inventively characterized solved, that a protective cap made of non-conductive material on the top the conductor track is applied, on the sidewall region of the conductor track and on a lower side wall portion of the protective cap a first spacer layer of non-conductive material is present on an upper side wall portion of the protective cap, a second spacer layer made of a different material than the first spacer layer is, and the contact material of the contact laterally to the first spacer layer on the trace, laterally on the first spacer layer on the lower side wall portion of the protective cap and laterally to the second Spacer layer on the upper side wall portion of the protective cap directly or indirectly adjacent.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektronischen Bauelements sind in Unteransprüchen angegeben. Bezüglich der Vorteile des elektronischen Bauelements und bezüglich der Vorteile vorteilhafter Ausgestaltungen des elektronischen Bauelements wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.Advantageous embodiments of the inventions According to the invention electronic component are specified in subclaims. With regard to the advantages of the electronic component and with regard to the advantages of advantageous embodiments of the electronic component, reference is made to the above statements in connection with the method according to the invention.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen beispielhaft:The Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. there show by way of example:
In
den
In
der
Auf
den beiden Gate-Leiterbahnen
Die
in der
Auf
die Seitenwandbereiche
Der
zwischen den Leiterbahnen
Die
Isolationsschicht
Durch
den beschriebenen Ätzschritt
wird die Isolationsschicht
Auf
die resultierende Struktur wird anschließend eine zweite Spacerschicht,
vorzugsweise aus einem leitenden Polysilizium-Material, aufgetragen, so dass die oberen
Seitenwandabschnitte
In
nachfolgenden Verfahrensschritten wird die in der
Wie
bereits erwähnt
und wie sich in der
Nachdem
das Füllmaterial
Nach
dem Implantationsschritt wird Kontaktmaterial
Dies
zeigt die
Wie
sich in den
- 1010
- Siliziumsubstratsilicon substrate
- 2020
- Gateoxidschichtgate oxide layer
- 3030
- Gate-LeiterbahnschichtGate wiring layer
- 30a, 30b30a, 30b
- Gate-LeiterbahnGate conductor
- 4040
- obere Leiterbahnschichtupper Wiring layer
- 5050
- untere Leiterbahnschichtlower Wiring layer
- 6060
- SchutzkappenschichtProtective cap layer
- 60a, 60b60a, 60b
- Schutzkappencaps
- 7070
- Seitenwandbereich der SchutzkappenSidewall region the caps
- 8080
- Seitenwandbereich der LeiterbahnenSidewall region the tracks
- 100100
- erste Spacerschichtfirst spacer
- 100'100 '
- Spacerspacer
- 110110
- Schutzlinerprotective liner
- 120120
- Zwischenraumgap
- 130130
- Füllmaterialfilling material
- 140140
- Isolationsschichtinsulation layer
- 150150
- Maskemask
- 160160
- HartmaskenschichtHard mask layer
- 170170
- FotolackmaskePhotoresist mask
- 200200
- oberer Seitenwandabschnitt der Schutzkappenupper Side wall section of the protective caps
- 210210
- unterer Seitenwandabschnitt der Schutzkappenlower Side wall section of the protective caps
- 230a, 230b230a, 230b
- Isolationsabschnitteinsulation sections
- 250250
- zweite Spacerschichtsecond spacer
- 300300
- KontaktmaterialContact material
- 310310
- Kontaktecontacts
- 350350
- Stufenstages
- 360360
- Landeflächenlanding areas
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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