DE102007048957A1

DE102007048957A1 - Herstellungsverfahren für eine integrierte Schaltung, entsprechende integrierte Schaltungszwischenanordnung und entsprechende integrierte Schaltung

Info

Publication number: DE102007048957A1
Application number: DE102007048957A
Authority: DE
Inventors: Klaus MÜMMLER; Stefan Tegen
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-23
Also published as: US20090085157A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung, umfassend eine Vielzahl von Säulen, bereit, aufweisend die Schritte: Ausbilden einer Vielzahl von ersten Gräben in einer ersten Schicht, aufweisend ein erstes Material, wobei dadurch eine Vielzahl von Lamellen des ersten Materials zwischen den Gräben übrig gelassen wird; Ausbilden einer Füllung, aufweisend ein zweites Material in den ersten Gräben; Ausbilden iener Vielzahl von zweiten Gräben in der ersten Schicht und der Füllung, wobei die zweiten Gräben Seitenwände aufweisen, wobei erste Teile der Seitenwände das erste Material freilegen und zweite Teile der Seitenwände das zweite Material freilegen; und Entfernen entweder des ersten oder des zweiten Material selektiv zu dem entsprechenden anderen Material, wobei dadurch die Säulen des übrigen Materials übrig gelassen werden. Die Erfindung stellt auch eine entsprechende integrierte Schaltungszwischenanordnung bereit.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine integrierte Schaltung, eine entsprechende integrierte Schaltungszwischenanordnung, und eine entsprechende integrierte Schaltung.
Beschreibung des Standes der Technik
Mit Strukturgrößen, die immer kleiner werden, und heutzutage weit unter 100 nm liegen, wird es eine herausfordernde Aufgabe, integrierte Schaltungen zu schaffen, welche Säulenelemente mit einer sehr kleinen räumlichen Ausdehnung, beispielsweise 1 – 4F², wobei F die kritische Abmessung der verwendeten Abbildungstechnologie ist. Das Ausbilden geeigneter Maskenöffnungen für solche Säulenelemente, in einer Weise, die in der Massenherstellung zuverlässig und reproduzierbar ist, wird zunehmend schwieriger.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den unabhängigen Ansprüchen 1, 17, 20 und 28 aufgeführt.
Weitere Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Abbildungen:
1A–E zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
2A, B zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
3 zeigt schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
4A–D zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
5A–D zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
6A–C zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
7A–D zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a);
8A–C zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a); und
9A–D zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen gleiche oder funktional vergleichbare Bauelemente.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1A–E zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
In 1A bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat, beispielsweise ein Siliziumsubstrat, wobei eine (nicht gezeigte) integrierte Schaltung ausgebildet wird. Ein Beispiel für solch eine integrierte Schaltung ist eine Speicherzellenanordnung, aufweisend eine Matrix von Speicherzelltransistoren, die durch entsprechende Wortleitungen und Bitleitungen betrieben werden können.
Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Isolationsschicht, beispielsweise eine Oxidschicht, in der eine Anordnung von Kondensatorelektrodenkontakten 5 in Reihen entlang der x-Richtung und in Spalten entlang der y-Richtung angeordnet ist. Jeder dieser Kontakte 5 ist an einen entsprechenden Speicherzellentransistor (nicht gezeigt) durch eine entsprechende Leitung (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Kontakte 5 sind durch das Einbetten in der Isolationsschicht 2 voneinander isoliert.
Obwohl nicht darauf eingeschränkt, haben die Kontakte in den hier gezeigten Beispielen eine eckige Form und beanspruchen eine Fläche von 2F × 2F = 4F², wobei F die kritische Abmessung der verwendeten Abbildungstechnologie ist. Der Abstand zwischen benachbarten Kontakten 5 in x- und y-Richtungen beträgt 2F. Somit weist die Oberfläche der Kontaktanordnung eine Schachbrettform auf.
Nachdem die in der Isolationsschicht 2 eingebetteten Kontakte 5 ausgebildet wurden, wird eine leitfähige Schicht 7, beispielsweise eine erste Polysiliziumschicht 7, über der gesamten Anordnung abgeschieden. Danach wird eine Schutzschicht 9, beispielsweise eine Siliziumnitridschicht 9, oben auf der Polysiliziumschicht 7 abgeschieden.
Danach wird eine (nicht gezeigte) Streifenmaske auf der schützenden Nitridschicht 9 ausgebildet, aufweisend Streifen einer Breite von 2F, wobei die Streifen die Spalten von in y-Richtung laufenden Kontakten 5 abdecken. In einem nachfolgenden Ätzschritt werden die Nitridschutzschicht 9 und die leitende Elektrodenschicht in Form der ersten Polysiliziumschicht 7 geätzt, um erste Gräben 11 mit einer Breite von 2F auszubilden. Diese ersten Gräben 11 legen die Isolationsschicht 2 zwischen den Spalten der Kontakte 5, die durch entsprechende Streifen der leitfähigen Siliziumschicht 7 und Nitridschutzschicht 9 bedeckt bleiben, frei. Zwischen den ersten Gräben 11 verbleiben Lamellen der ersten leitfähigen Polysiliziumschicht 7, abgedeckt durch die Nitridschutzschicht 7. Die Hardmaske wird nach dem Grabenätzschritt entfernt. Dies führt zu den in 1A gezeigten Prozesszustand.
Wie in 1B beschrieben, wird eine SiGe-Füllung 13 in den ersten Gräben 11 durch Abscheiden und Polieren einer SiGe-Schicht vorgesehen. Nach dem Polierschritt, der auf der Nitridschutzschicht 9 stoppt, weisen die Oberseite der SiGe-Füllung 13 und die Nitridschutzschicht 9 die gleiche Höhe auf. Es sollte erwähnt werden, dass die Füllung 13 nicht auf SiGe beschränkt ist, sondern jegliches Opfermaterial verwendet werden kann, das selektiv mit Bezug auf die leitende Elektrodenschicht in Form der ersten Polysiliziumschicht 7 entfernt werden kann (siehe unten).
In einem in 1C gezeigten nachfolgenden Prozessschritt ist eine zweite Streifenmaske auf der Oberseite der Anordnung von 1B vorgesehen, wobei die Streifen der zweiten Maske einen Abstand von 2F aufweisen und die Reihen der entlang der x-Richtung laufenden Kontakte 5 überdecken. Danach wird ein zweiter Ätzschritt ausgeführt, der das Polysilizium der leit fähigen Elektrodenschicht in Form der ersten Polysiliziumschicht 7 und das SiGe der SiGe-Füllung 13 zwischen den Reihen von in x-Richtung laufenden Kontakten entfernt, und die darunter liegende Isolationsschicht 2 freiliegt. Somit werden zweite Gräben 21 zwischen den Reihen der in x-Richtung laufenden Kontakte 5 ausgebildet. Nach diesem zweiten Grabenätzschritt werden die endgültigen Säulen 7a, in Form der ersten Kondensatorelektroden, und strukturiert von der leitenden Polysiliziumschicht 7, erhalten, d. h. aufweisend die Abmessungen von 2F × 2F = 4F².
Wie in 1D gezeigt, wird die noch vorhandene SiGe-Füllung 13 selektiv mit einem Ätzschritt entfernt, um frei stehende Säulen 7a als erste Kondensatorelektroden auf den Kontakten 5 übrig zu lassen.
Unter Berücksichtigung auf 1E wird eine dielektrische Kondensatorschicht 20 über der resultierenden Struktur aus 1D abgeschieden, wonach eine zweite leitfähige Schicht 25, beispielsweise eine zweite Polysiliziumschicht 25, über der resultierenden Anordnung abgeschieden, um eine zweite gemeinsame Kondensatorelektrode auszubilden.
Nach diesem Prozessschritt wurde eine Anordnung von Kondensatoren über dem Substrat 1 ausgebildet, wobei jeder dieser Kondensatoren individuelle erste Kondensatorelektroden in Form einer Säule 7a, die an einen dazugehörigen Kontakt 5 angeschlossen sind, eine dielektrische Kondensatorschicht 20, und eine gemeinsame zweite Kondensatorelektrode 25 aufweisen.
Obwohl ausdrücklich in der Beschreibung einer weiteren Ausführungsform unten erwähnt, sollte es hier bereits erwähnt werden, dass die schützende Nitridschicht 9 vor den Schritten zum Ausbilden der dielektrischen Schicht 20 und der leitfähigen Schicht 25 in Form der zweiten Polysiliziumschicht 25 entfernt werden könnte.
2A, B zeigen schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
In der zweiten Ausführungsform wird eine selektiv ätzbare Opferschicht 13, d. h. eine SiGe-Füllschicht 13, über der Anordnung von in der Isolationsschicht 2 eingebetteten Kontakte 5 abgeschieden. Dann wird eine erste Streifenmaske, aufweisend Streifen mit einem Abstand von 2F, über der SiGe-Opferfüllschicht 13 ausgebildet, wobei die Streifen entlang der Isolationsschicht 2 laufen, und die Streifen zwischen den Spalten von Kontakten 5 in y-Richtung laufen.
Danach wird ein SiGe-Ätzschritt ausgeführt, um erste Gräben 11a auszubilden, die die Spalten der entlang der x-Richtung laufenden Kontakte 5 freilegen. Danach wird die erste Streifenmaske entfernt. Dies führt zu dem in 2A gezeigten Prozesszustand.
Wie der 2B zu entnehmen ist, wird die erste leitende Schicht 7, beispielsweise eine erste Polysiliziumschicht 7, dann über der gesamten Anordnung abgeschieden und in den Gräben 11a zurückgeätzt. Danach wird die Nitridschutzschicht 9 abgeschieden und zu der Oberseite der verbliebenen Lamellen der SiGe-Opferfüllschicht 13 zurückpoliert.
Es sollte hier erwähnt werden, dass es auch möglich ist, die Nitridschutzschicht 9 wegzulassen, und die erste leitfähige Polysiliziumschicht 7 auf die gleiche Höhe wie die SiGe-Opferfüllschicht 13 auszubilden.
Die übrigen Prozessschritte nach dem Prozesszustand von 2B entsprechen den Prozessschritten, die bereits oberhalb in Bezug auf die 1C–1E dargelegt wurden.
Somit besteht der einzige Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform im Ablauf, in der die SiGe-Opferschicht 13 und die erste leitfähige Polysiliziumschicht 7 ausgebildet werden.
3 zeigt schematische Anordnungen für die Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform beginnt mit dem in 1D gezeigten Prozesszustand. Dann wird die Nitridschutzschicht 9 entfernt, und leitfähige Abstandselemente 70, beispielsweise hergestellt aus Metall oder Polysilizium, werden auf den Seitenwänden der Säulen 7a ausgebildet. Diese Abstandselemente 70 erlauben, die Kondensatorfläche der ersten säulenartigen Kondensatorelektroden zu vergrößern.
Eine erste Möglichkeit zum Ausbilden der leitfähigen Abstandselemente 70 umfasst das Abscheiden und anisotrope Ätzen einer entsprechenden Schicht aus leitfähigem Material.
Als weitere Möglichkeit könnte ein Silizidprozess vorgesehen werden, umfassend die Schritte Abscheiden einer Titanschicht über die Säulen 7a, Tempern der Anordnung, um TiSi auf den Seitenwänden der Säulen 7a auszubilden, und schließlich Entfernen des übrigen Titans der Titanschicht durch einen entsprechenden selektiven Ätzschritt. Natürlich können andere Metallsilizide, die sich von TiSi unterscheiden, analog ausgebildet werden.
4A–D zeigen schematische Anordnungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die vierte Ausführungsform beginnt mit dem Prozessschritt aus 1B, die der 4A entspricht.
Wie in 4B gezeigt, wird die SiGe-Opferfüllung 13 von der Oberseite bis zur Tiefe der Nitridschutzschicht 9 ausgespart, und danach werden die Öffnungen mit Nitrid gefüllt, um eine Nitridschicht 9 zu erhalten, die die Kontaktanordnung 5 vollständig bedeckt.
Es sollte hier erwähnt werden, dass es auch möglich ist, einen CMP-Schritt auszuführen und dann eine planare Nitridschicht 9 abzuscheiden, oder nur eine planare Nitridschicht 9 auf der Anordnung aus 4A abzuscheiden.
Ferner mit Bezugnahme auf 4C werden die zweiten Gräben 21 zwischen den Reihen der entlang der x-Richtung laufenden Kontakte 5 ausgebildet, wie bereits mit Bezug auf 1C erläutert wurde.
Wie in 4D beschrieben, wird die SiGe-Opferfüllung 13 in einem entsprechenden Ätzschritt entfernt, wobei die Nitridschutzschicht 9 jedoch beibehalten wird. Durch Beibehalten der Nitridschutzschicht 9, nachdem die SiGe-Opferfüllung 13 entfernt wurde, kann eine erhöhte Stabilität entlang der Reihen von in x-Richtung laufenden Säulen 7a erzielt werden, weil die Säulen 7a während und nach dem tiefen Ätzschritt zum Entfernen der SiGe-Opferfüllung 13 fest miteinander an ihren Oberseiten verbunden werden.
Nach Entfernen der SiGe-Opferfüllung 13 werden die dielektrische Kondensatorschicht 20 und die zweite Kondensatorelektrodenschicht 25, beispielsweise hergestellt aus Polysilizium, über der gesamten Anordnung ausgebildet, was letztendlich zu dem in 4D dargestellten Zustand führt.
5A–D zeigt schematische Anordnungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalsicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die fünfte Ausführungsform beginnt mit dem Prozesszustand von 1A. Danach wird eine Isolationszwischenschicht 30 (liner 30), beispielsweise eine Nitridschicht, über den gesamten Bereich der Anordnung abgeschieden. Dies führt zu dem in 5A dargestellten Prozesszustand.
Nachfolgend wird eine selektiv ätzbare Opferfüllung 35, z. B. eine Polysiliziumfüllung 35 in den ersten Gräben 11 durch Abscheiden und Polieren einer Polysiliziumschicht ausgebildet. Nach dem Polierschritt weist die Oberseite der Nitridschutzschicht 9 und die Polysiliziumfüllung 35 die gleiche Höhe auf, wie aus 5B zu entnehmen ist.
Wie in 5C beschrieben, werden die zweiten Gräben 21 zwischen den Reihen von entlang der x-Richtung laufenden Kontakte 5 ausgebildet, wie bereits oberhalb erläutert wurde. Somit wird die Isolationsschicht 2 zwischen den Reihen der Kontakte 5 freigelegt. In einem nächsten Prozessschritt wird eine Opferfüllschicht 40, beispielsweise eine Oxidfüllschicht 40 in den zweiten Gräben 21 abgeschieden, und auf die Oberseite der Nitridschutzschicht 9 zurückpoliert.
Wie in 5D beschrieben, wird die Opferfüllung 35 aus Polysilizium in einem Trockenätzschritt entfernt, dann wird die Opferoxidfüllung 40 in einem Nassätzschritt entfernt, und dann wird die Isolationsschicht 30 in einem weiteren Nassätzschritt entfernt. Nach Entfernen der Isolationsschicht 30 wird der Prozesszustand von 1D erhalten.
Letztendlich werden die dielektrische Kondensatorschicht 20 und die zweite Kondensatorelektrode, beispielsweise hergestellt aus der zweiten leitfähigen Polysiliziumschicht 25 ausgebildet.
6A–C zeigt schematische Anordnungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die sechste Ausführungsform beginnt mit dem Prozesszustand von 5C, der der 6A entspricht.
Wie in 6B dargestellt, wird die Opferoxidfüllung 40 selektiv bis zur Tiefe der Oberseite der Säulen 7a ausgespart. Dann wird Nitrid abgeschieden und zurückpoliert, um eine maschenartige Nitridschicht 9 auszubilden, die die oberen Bereiche der Opferfüllung 35 aus Polysilizium und der Zwischenschicht 30 umgibt. Die maschenartige Nitridschicht 9 bewirkt eine Stabilisierung der Oberseite der Säulen 7a, was während der folgenden Prozessschritte wirksam ist.
Nach Fertigstellung der maschenartigen Nitridschicht 9 wird die Opferfüllung 35 aus Polysilizium in einem selektiven Trockenätzschritt entfernt. Danach wird die restliche Oxidfüllung 40 in einem entsprechenden selektiven Nassätzschritt entfernt, und schließlich wird die Isolationsschicht 30 in einem weiteren selektiven Nassätzschritt entfernt. Nach diesen drei Ätzschritten bedeckt nur die stabilisierende Nitridschicht 9 die Oberseite der Säulen 7a und verhindert dadurch deren Versetzung.
Wie aus 6C ersichtlich wird, wird die stabilisierende Nitridschutzschicht 9 beibehalten, und dann werden die dielektrische Kondensatorschicht 20 und die zweite Kondensatorelektrodenschicht 25 ausgebildet, um die Kondensatoranordnung dieser Ausführungsform zu vervollständigen.
7A–D zeigt schematische Anordnungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schal tung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die siebte Ausführungsform beginnt auch mit dem in 1A dargestellten Prozesszustand. In dieser Ausführungsform wird ein erster Teil 20a der dielektrischen Kondensatorschicht über der Anordnung von 1A abgeschieden, was zu dem in 7A dargestellten Prozesszustand führt.
Danach wird ein erster Teil 25a der zweiten Kondensatorelektrode als Polysiliziumfüllung in den ersten Gräben 11 ausgebildet, und zur Oberseite der Nitridschicht 9 zurückpoliert. Dies führt zu dem in 7B dargestellten Prozesszustand.
Gemäß 7C werden die zweiten Gräben 21 zwischen den Reihen von entlang der x-Richtung laufenden Kontakte 5 ausgebildet, und danach wird ein zweiter Teil 20b der dielektrischen Kondensatorschicht über der gesamten Anordnung abgeschieden, und zur Oberseite der Nitridschutzschicht 9 zurückpoliert.
Alternativ könnte der zweite Teil 20b der dielektrischen Kondensatorschicht selektiv in einem thermischen Oxidationsprozess nur auf den freigelegten Seitenwänden der Säulen 7 ausgebildet werden.
Letztendlich wird wie in 7D dargestellt, der zweite Teil 25b der zweiten leitenden Kondensatorelektrode ausgebildet, beispielsweise in einem Abscheidungsschritt mit Polysilizium über der gesamten Anordnung.
8A–C zeigt schematische Anordnung zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die achte Ausführungsform ist der oberhalb beschriebenen mit Bezug auf die 2A, B zweiten Ausführungsform sehr ähnlich.
Wie aus 8A zu entnehmen ist, besteht der einzige Unterschied in der Tatsache, dass die SiGe-Opferfüllschicht 13 als Hilfsschichten 13a, 13b abgeschieden werden, die eine Stabilisierungszwischenschicht aufweisen, z. B. eine Siliziumnitridschicht 9a, zur Stabilisierung der Säulen 7a während eines tiefen Ätzprozesses.
Der in 8B dargestellte Prozesszustand entspricht dem in 2B dargestellten Prozesszustand.
Wie in 8C dargestellt, werden die zweiten Gräben 21 zwischen den Reihen von in x-Richtung laufenden Kontakten 5 in einem nachfolgenden Ätzschritt geätzt. Dann werden die zwei SiGe-Opferteilschichten 13a, 13b in einem entsprechenden Ätzschritt entfernt, wobei die stabilisierende Nitridschicht 9a zwischen benachbarten Säulen 7a übrig gelassen wird. In Übereinstimmung zur oberhalb erläuterten sechsten Ausführungsform verhindert dies eine Versetzung der Säulen 7a während des tiefen Füllätzschritts.
Letztendlich werden die erste und zweite Nitridschicht 9, 9a beibehalten, und die dielektrische Kondensatorschicht 20 und die zweite Kondensatorelektrodenschicht 25 über der Anordnung ausgebildet, was zum endgültigen Prozesszustand führt.
9A–D zeigen schematische Anordnungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsverfahrens einer integrierten Schaltung in Form einer Kondensatoranordnung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nämlich a) als Normalansicht, b) als Querschnitt entlang der Linie A-A' von a), und c) als Querschnitt entlang der Linie B-B' von a).
Die neunte Ausführungsform beginnt auch mit dem in 1A dargestellten Prozesszustand, entsprechend der 9A.
Danach wird eine erste Teilschicht 13a der SiGe-Opferfüllung wie in 9B dargestellt abgeschieden, und dann ungefähr auf 50% der Höhe der ersten leitenden Polysiliziumschicht 7, wie in 9C dargestellt, zurückgeätzt.
Dann wird eine Stabilisierungszwischenschicht 9a, beispielsweise eine Siliziumnitridschicht 9a abgeschieden und zurückgeätzt, und schließlich wird die zweite Teilschicht 13b der SiGe-Opferfüllschicht in den ersten Gräben abgeschieden und zurückpoliert, um eine Oberseite aufzuweisen, die zu der Oberseite der ersten leitenden Polysiliziumschicht 7, wie in 9D dargestellt, gleich ist.
Die übrigen Prozessschritte sind die gleichen wie bereits oberhalb mit Bezug auf die achte Ausführungsform erläutert wurden, nämlich Ätzen der zweiten Gräben 21, Entfernen der Teilschichten 13a, 13b, Beibehalten der stabilisierenden Siliziumnitridschicht 9a, und Ausbilden der dielektrischen Kondensatorschicht 20 und zweiten Kondensatorelektrodenschicht 25.
Gemäß den beispielhaften, oberhalb beschriebenen Ausführungsformen werden gekreuzte Streifen von Masken in das erste Kondensatorelektrodenmaterial oder in das Füllmaterial und in das erste Kondensatorelektrodenmaterial übertragen, um die Ausbildung von Säulen aus Halbleitermaterial im Vergleich zur Lochmaskenätzung zu ermöglichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt, sondern kann in verschiedenen Art und Weisen, die für den Fachmann offensichtlich sind, abgeändert werden. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nur durch den Schutzumfang der hier beigefügten Ansprüche beschränkt wird.
Es sollte erwähnt werden, dass die Ausgestaltung, die mit Bezug auf die dritte in 3 dargestellt Ausführungsform erläutert wurde, nämlich Vergrößern der Kondensatorfläche durch Vorsehen eines leitenden Abstandselements, natürlich für alle der Ausführungsformen wahlweise angewandt werden kann.
Die Form der Säulen müssen nicht Vierecke sein, sondern können jede Form mit vier Seitenwänden aufweisen, beispielsweise rautenförmig, quaderförmig.
Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf Materialkombinationen eingeschränkt, die in den vorstehenden Ausführungsformen genannt wurden. Darüber hinaus ist die Erfindung für jegliche Art von integrierten Schaltungen, wie z. B. Speicher, wie DRAM, SRAM, ROM, NVRAM etc. anwendbar, und auch für alle weiteren integrierten Schaltungsvorrichtungen, die Säulenelemente verwenden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung, umfassend eine Vielzahl von Säulen, aufweisend die Schritte zum: Ausbilden einer Vielzahl von ersten Gräben in einer ein erstes Material aufweisenden Schicht, wobei dadurch eine Vielzahl von Lamellen des ersten Materials zwischen den Gräben übrig gelassen wird; Ausbilden einer ein zweites Material aufweisende Füllung in den ersten Gräben; Ausbilden einer Vielzahl von zweiten Gräben in der ersten Schicht und der Füllung, wobei die zweiten Gräben Seitenwände aufweisen, und wobei erste Teile der Seitenwände das erste Material freilegen, und zweite Teile der Seitenwände das zweite Material freilegen; und Entfernen entweder des ersten oder des zweiten Materials selektiv zu dem entsprechenden anderen Material, wobei dadurch die Säulen des restlichen Materials übriggelassen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Entfernen eines der Materialien ein isotroper Ätzprozess ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Entfernen eines der Materialien ein Nassätzprozess ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von ersten Gräben im Wesentlichen parallel zueinan der in eine erste Richtung laufen, und wobei die Vielzahl von zweiten Gräben im Wesentlichen parallel zueinander in eine zweite Richtung laufen.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite Richtung rechtwinklig zueinander verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die Schritte zum Ausbilden einer Zwischenschicht aus einem dritten Material in den ersten Gräben vor dem Schritt zum Ausbilden einer Füllung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht aus einem isolierenden Ätzstoppmaterial hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das dritte Material eines aus der Gruppe von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxid, und Kohlenstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Material ein Opfermaterial ist, aufweisend eines aus der Gruppe von amorphen Silizium, polykristallinem Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, Wolfram, Titan, Titannitrid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Material ein Opfermaterial ist, aufweisend eines aus der Gruppe von amorphen Silizium, polykristallinem Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, Wolfram, Titan, Titannitrid.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht eine Stabilisierungsschicht eines vierten Materials aufweist, und der Schritt des selektiven Entfernens eines des ersten und zweiten Materials das Entfernen des ersten Materials selektiv zum zweiten und zum vierten Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das vierte Material eines aus der Gruppe von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxid, und Kohlenstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte zum Abscheiden einer dielektrischen Schicht auf den Säulen; und Abscheiden einer leitfähigen Schicht auf die dielektrische Schicht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Säulen eine erste Elektrode eines kapazitiven Bauelements ausbilden, und die leitfähige Schicht eine zweite Elektrode des kapazitiven Bauelements ausbildet, wobei die Elektroden voneinander durch die dielektrische Schicht isoliert sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das kapazitive Bauelement ein Speicherbauelement einer Speichervorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein leitfähiges Abstandselement auf den Seitenwänden der Säulen vor dem Schritt des Abscheidens einer dielektrischen Schicht ausgebildet wird.
Verfahren zum Ausbilden einer integrierten Schaltung, umfassend eine Vielzahl von Säulen, hergestellt aus einem ersten Material, aufweisend die Schritte zum: Ausbilden einer ersten Schicht des ersten Materials auf dem Substrat; Ausbilden einer zweiten Schicht aus einem zweiten Material auf der ersten Schicht; Ausbilden einer Vielzahl von ersten Gräben in der ersten und zweiten Schicht; Ausbilden einer ersten Füllung, aufweisend ein drittes Material in den ersten Gräben; Ausbilden einer Vielzahl von zweiten Gräben in der gefüllten ersten Schicht, wobei die zweiten Gräben die ersten Gräben kreuzen; Ausbilden einer zweiten Füllung aus einem vierten Material in den zweiten Gräben; Ausbilden einer Aussparung der zweiten Füllung bis zur Tiefe der zweiten Schicht; Füllen der Aussparung mit dem zweiten Material, wobei dadurch eine maschenartige zweite Schicht auf der ersten Schicht erhalten wird; Selektives Entfernen der ersten und zweiten Füllung; und danach selektives Entfernen der zweiten Schicht, wobei dadurch die Vielzahl von Säulen erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste Füllung eine Zwischenschicht aus nicht leitfähigem Material und ein leitfähiges Füllmaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Säulen auf einer auf einem Substrat ausgebildeten Kontaktanordnung angeordnet sind.
Integrierte Schaltungszwischenanordnung zum Ausbilden einer Vielzahl von Säulen, aufweisend: Eine Vielzahl von in einer ersten Richtung laufenden und von einer Substratoberfläche vertikal erstreckenden Lamellen, wobei die Vielzahl von Lamellen eine Vielzahl von Teilen eines ersten Materials und wenigstens einen Teil eines zweiten Materials aufweist, wobei die Teile des ersten und zweiten Materials abwechselnd entlang der ersten Richtung angeordnet werden.
Integrierte Schaltungszwischenanordnung nach Anspruch 20, wobei eine Schicht aus einem dritten Material zwischen der Vielzahl von Teilen des ersten und des zweiten Materials angeordnet wird.
Integrierte Schaltungszwischenanordnung nach Anspruch 20, wobei die Ausdehnung von einem der beiden Teile des ersten Materials in die erste Richtung gleich der Ausdehnung von einem der Teile des zweiten Materials in die erste Richtung ist.
Zwischenanordnung nach Anspruch 20, wobei das erste Material ein Opfermaterial ist, aufweisend eines aus der Gruppe von amorphen Silizium, polykristallinem Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Kohlenstoff, Wolfram, Titan, Titannitrid.
Zwischenanordnung nach Anspruch 20, wobei das dritte Material ein stabilisierendes Material ist, aufweisend eines aus der Gruppe von Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumoxid, und Kohlenstoff.
Integrierte Schaltung, umfassend eine Vielzahl von Säulen, wobei die Vielzahl von Säulen von einer Zwischenanordnung nach Anspruch 20 ausgebildet wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 25, wobei die Säulen eine erste Elektrode eines entsprechenden kapazitiven Bauelements ausbilden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 26, wobei das kapazitive Bauelement ein Speicherbauelement einer Speichervorrichtung ist.
Integrierte Schaltung, aufweisend eine Vielzahl von leitfähigen Säulen, wobei die Vielzahl von leitfähigen Säulen in eine erste Richtung laufende Reihen, und in eine zweite Richtung laufende Säulen, angeordnet wird, und wobei benachbarte Säulen der gleichen Reihe durch ein Verbindungselement, aufweisend ein dielektrisches Material, verbunden werden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 28, wobei die Verbindungselemente nur benachbarte Säulen der gleichen Reihe verbinden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 28, wobei die Verbindungselemente angrenzende Säulen der gleichen Reihe und der gleichen Spalte verbinden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 28, wobei die Verbindungselemente auf der Oberseite der Säulen angeordnet werden.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 28, wobei die Verbindungselemente zwischen den Säulen angeordnet werden.