DE10255845B3

DE10255845B3 - Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle

Info

Publication number: DE10255845B3
Application number: DE10255845A
Authority: DE
Inventors: Martin Popp; Till Schloesser; Joern Luetzen; Stephan Kudelka; Hans-Peter Moll; Lars Heineck; Johann Steinmetz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: KR20040048350A; KR100571762B1; US20040197988A1; US6916721B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10; 10a; 10b) in einem Substrat (1), der über einen vergrabenen Kontakt (15a, 15b) einseitig mit dem Substrat (1) elektrisch verbunden ist, unter Verwendung einer Hartmaske (2, 3) mit einer entsprechenden Maskenöffnung; Vorsehen von einem Kondensatordielektrikum (30) im unteren und mittleren Grabenbereich, dem Isolationskragen (10) im mittleren und oberen Grabenbereich und einer elektrisch leitenden Füllung (20; 20, 40) im unteren, mittleren und oberen Grabenbereich, wobei die Oberseite der elektrisch leitenden Füllung (20; 20, 40) im oberen Grabenbereich gegenüber der Oberseite des Substrats (1) eingesenkt ist; Vorsehen mindestens eines Liners (50, 55; 300) auf der Hartmaske (2, 3) und im Graben (5); Durchführen einer schrägen Implantation (I1-I5) von Fremdionen in den Graben (5) unter Verwendung der Hartmaske (2, 3) zum Verändern der Eigenschaften eines Teilbereichs (55'; 300') des obersten Liners (55; 300); Bilden einer Liner-Maske aus dem Teilbereich (55'; 300'; 300'') oder dem komplementären Teilbereich des oberen Liners (55; 300) zum Definieren eines einseitigen Kontaktbereichs (KS) und eines andersseitigen Isolationsbereichs (IS; IS1, IS2) des vergrabenen Kontakts (15a, 15b); und Fertigstellen des vergrabenen Kontakts (15a, 15b) durch Entfernen und Ersetzen eines Teils der Füllung (20; 20, 40) und/oder eines Teils des Isolationskragens (10) unter ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbundenen ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 198 43 641 A1 bekannt, wobei ein Teil des Isolationskragens und eine im oberen Graben vorgesehene Isolationsschicht durch eine Maske entfernt wird und durch eine leitende Füllung ersetzt wird.

Die U.S. 5,360,758 offenbart ebenfalls ein derartiges Verfahren, wobei ein Teil eines vergrabenen Kontakts, der allseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, mittels einer Maske entfernt wird.

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 (10g, inferner Stand der Technik)

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleiterspeicherzelle mit einem Grabenkondensator und einem damit verbundenen planaren Auswahltransistor.

In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Silizium-Halbleitersubstrat. Vorgesehen in dem Halbleitersubstrat 1 sind Grabenkondensatoren GK1, GK2, welche Gräben G1, G2 aufweisen, deren elektrisch leitende Füllungen 20a, 20b erste Kondensatorelektroden bilden. Die leitenden Füllungen 20a, 20b sind im unteren und mittleren Grabenbereich durch ein Dielektrikum 30a, 30b gegenüber dem Halbleitersubstrat 1 isoliert, welches seinerseits die zweiten Kondensatorelektroden bildet (ggf. in Form einer nicht gezeigten Buried Plate).

Im mittleren und oberen Bereich der Gräben G1, G2 sind umlaufende Isolationskrägen 10a, 10b vorgesehen, oberhalb derer vergrabene Kontakte 15a, 15b angebracht sind, die mit den leitenden Füllungen 20a, 20b und dem angrenzenden Halbleitersubstrat 1 in elektrischem Kontakt stehen. Die vergrabenen Kontakte 15a, 15b sind nur einseitig an das Halbleitersubstrat 1 angeschlossen (vgl. 2a,b). Isolationsgebiete 16a, 16b isolieren die andere Substratseite gegenüber den vergrabenen Kontakten 15a, 15b bzw. isolieren die vergrabenen Kontakte 15a, 15b zur Oberseite der Gräben G1, G2 hin.

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 15b angeschlossen. Oberhalb des Kanalgebiets K2 läuft eine Wortleitung WL2, die einen Gate-Stapel GS2 und einen diesen umgebenden Gate-Isolator GI2 aufweist. Die Wortleitung WL2 ist für den Auswahltransistor des Grabenkondensators GK2 eine aktive Wortleitung.

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.

Ersichtlich aus 1 ist die Tatsache, daß diese Art des einseitigen Anschlusses des vergrabenen Kontakts eine unmittelbare Nebeneinanderanordnung der Gräben und der benachbarten Source-Gebiete bzw. Drain-Gebiete betreffender Auswahl transistoren ermöglicht. Dadurch kann die Länge einer Speicherzelle lediglich 4 F und die Breite lediglich 2 F betragen, wobei F die minimale technologisch realisierbare Längeneinheit ist (vgl. 2a,b).

2A zeigt eine Draufsicht auf ein Speicherzellenfeld mit Speicherzellen gemäß 1 in einer ersten Anordnungsmöglichkeit.

Bezugszeichen DT in 2A bezeichnet Gräben, welche zeilenweise mit einem Abstand von 3 F zueinander angeordnet sind und spaltenweise mit einem Abstand von 2 F. Benachbarte Zeilen sind um 2 F gegeneinander verschoben. UC in 2A bezeichnet die Fläche einer Einheitszelle, welcher 4 F × 2 F = 8 F² beträgt. STI bezeichnet Isolationsgräben, welche in Zeilenrichtung in einem Abstand von 1 F zueinander angeordnet sind und benachbarte aktive Gebiete gegeneinander isolieren. Ebenfalls mit einem Abstand von 1 F zueinander verlaufen Bit-Leitungen BL in Zeilenrichtung, wohingegen die Wortleitungen in Spaltenrichtung mit einem Abstand von 1 F zueinander verlaufen. Bei diesem Anordnungsbeispiel haben alle Gräben DT auf der linken Seite einen Kontaktbereich KS des vergrabenen Kontakts zum Substrat und einen Isolationsbereich IS auf der rechten Seite (Gebiete 15a,b bzw. 16a,b in 1).

2B zeigt eine Draufsicht auf ein Speicherzellenfeld mit Speicherzellen gemäß 1 in einer zweiten Anordnungsmöglichkeit.

Bei dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit haben die Zeilen von Gräben alternierende Anschlußgebiete bzw. Isolationsgebiete der vergrabenen Kontakte. So sind in der untersten Reihe von 2B die vergrabenen Kontakte jeweils auf der linken Seite mit einem Kontaktbereich KS1 und auf der rechten Seite mit einem Isolationsbereich IS1 versehen. Hingegen sind in der darüberliegenden Reihe alle Gräben DT auf der linken Seite mit jedem Isolationsbereich IS2 und auf der rechten Seite mit einem Kontaktbereich KS2 versehen. Diese Anordnung ist in Spaltenrichtung alternierend.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und sicheres Herstellungsverfahren für einen derartigen einseitig angeschlossenen Grabenkondensator anzugeben.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.

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. Sowohl eine additive Erstellung des vergrabenen Kontakts (stückweiser Aufbau, d.h. Ersatz von nicht-leitendem Material durch leitendes Material) als auch eine subtraktive Erstellung (stückweiser Abbau, d.h. Ersatz von leitendem Material durch nicht-leitendes Material) des vergrabenen Kontakts werden durch das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee liegt in der Herstellung einer Hilfsmaske aus einem Liner bzw. einem Spacer über der offenen Grabenstruktur.

In den Unteransprüchen 2 bis 12 finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.

Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung weist die leitende Füllung einen Bereich auf, der den Graben oberhalb des Isolationskragens füllt und von dem unter Verwendung der Maske ein Teilbereich entfernt wird und anschliessend mit einer isolierenden Füllung aufgefüllt wird, um den Isolationsbereich fertigzustellen.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden ein unterer Liner aus Siliziumnitrid und ein oberer Liner (55) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen, wobei die Implantation Borionen in den Teilbereich einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich durch selektives Ätzen entfernt wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Teilbereich nach dem selektiven Ätzen durch eine Oxidation in einen oxidierten Teilbereich umgewandelt wird, mittels dem als Maske der untere Liner aus Siliziumnitrid und der Teil der Füllung durch selektives Ätzen entfernt werden.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird ein Liner aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen, wobei die Implantation Stickstoffionen in den Teilbereich einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich selektiv oxidiert und dann selektiv durch Ätzen entfernt wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird mittels der Liner-Maske ein Teil des Isolationskragens durch selektives Ätzen entfernt und anschließend mit einer leitenden Füllung zur Bildung des Kontaktbereichs aufgefüllt.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird ein Liner aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen, wobei die Implantation Borionen in den Teilbereich einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich selektiv durch Ätzen entfernt wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird mittels der Liner-Maske ein Teil des Isolationskragens durch selektives Ätzen entfernt wird und anschließend mit einer leitenden Füllung zur Bildung des Kontaktbereichs aufgefüllt wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden ein unterer Liner aus Siliziumoxinitrid und ein oberer Liner aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen werden, wobei die Implantation Stickstoffionen in den Teilbereich einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich oxidiert und dann der Teilbereich sowie der darunterliegende Bereich des unteren Liners und selektiv durch Ätzen wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden auf seitlich im oberen Bereich des Grabens auf dem Kalbleitersubstrat Bereiche aus Oxinitrid vorgesehen, ein Liner aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen wird, wobei die Implantation Borionen in den Teilbereich einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich selektiv durch Ätzen entfernt wird.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Isolationskragen ausserhalb des Grabens in der Oberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen ist und die leitende Füllung tiefer als der Isolationskragen eingesenkt ist, und nach Entfernen des Bereichs aus Oxinitrid im Kontaktbereich mit einer leitenden Füllung zur Bildung des Kontaktbereichs aufgefüllt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Halbleiterspeicherzelle mit einem Grabenkondensator und einem damit verbundenen planaren Auswahltransistor;

2A,B eine jeweilige Draufsicht auf ein Speicherzellenfeld mit Speicherzellen gemäß 1 in einer ersten und zweiten Anordnungsmöglichkeit;

3A-G schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4A-E schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5A-E schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6A-E schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

7A-D schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung , In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.

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.

3A-G sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 3A bezeichnet Bezugszeichen 5 einen Graben, der im Silizium-Halbleitersubstrat 1 vorgesehen ist. Auf der Oberseite OS des Halbleitersubstrats 1 vorgesehen ist eine Hartmaske bestehend aus einer Pad-Oxid-Schicht 2 und einer Pad-Nitrid-Schicht 3. Im unteren und mittleren Bereich des Grabens 5 ist ein Dielektrikum 30 vorgesehen, das eine elek trisch leitende Füllung 20 gegenüber dem umgebenden Halbleitersubstrat 1 isoliert.
Im oberen und mittleren Bereich des Grabens 5 ist ein umlaufender Isolationskragen 10 vorgesehen, der genauso weit wie die leitende Füllung 20 in den Graben 5 eingesenkt ist. Ein beispielhaftes Material für den Isolationskragen 10 ist Siliziumoxid und für die elektrisch leitende Füllung 20 Polysilizium. Doch sind auch selbstverständlich andere Materialkombinationen vorstellbar.
Zusätzlich ist eine unter die Oberseite OS eingesenkte leitende Füllung 40 aus Polysilizium vorgesehen. Die leitende Füllung 40 stellt somit einen ringsum angeschlossenen vergrabenen Kontakt dar, der teilweise zu entfernen ist, um den späteren Isolationsbereich IS zu bilden. Um also den einseitigen Anschluß des Bereichs 40 an das Halbleitersubstrat 1 zu realisieren, werden die nachstehend geschilderten "subtraktiven" Verfahrensschritte durchgeführt.
Gemäß 3B werden zunächst ein Siliziumnitrid-Liner 50 und darüber ein Liner 55 aus amorphem undotierten Silizium abgeschieden.
Anschließend erfolgt unter Bezugnahme auf 3C eine schräge Implantation I1 unter einem vorbestimmten Winkel, beispielsweise 30°, wobei BF2 in den Bereich 55' des Liners 55 mit Ausnahme eines abgeschatteten Bereichs 60 implantiert wird. Damit verändern sich die Ätzeigenschaften des Bordotierten Bereichs 55' des Liners 55, was man sich gemäß 3D zunutze macht, indem selektiv der Bereich 60 durch ein entsprechendes Naßätzverfahren entfernt wird, um den darunterliegenden Siliziumnitrid-Liner 50 freizulegen.
Mit Bezug auf 3E erfolgt dann eine Oxidation des verbleibenden implantierten Bereichs 55' des Liners 55, um zu einem entsprechenden oxidierten Liner-Bereich 55" zu gelan gen. Im darauffolgenden Prozeßschritt wird unter Verwendung des oxidierten implantierten Bereichs 55" vom Liner 55 ein Teil des Siliziumnitrid-Liners 50 von der Oberfläche des leitenden Bereichs 40 und von der Seitenwand des Grabens 5 bzw. der Hartmaske 2, 3 entfernt.
Mit Bezug auf 3F erfolgt anschließend unter Verwendung des Bereichs 55" als Maske eine Ätzung der leitenden Füllung 40 und eines Teils der leitenden Füllung 20.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß diese Silizium-Ätzung auch unter Verwendung des Nitrid-Liners 50 als Maske durchgeführt werden könnte, allerdings Silizium mit höherer Selektivität zu Oxid geätzt werden kann als zu Nitrid und darum der Bereich 55" des Liners 55 zweckmäßigerweise als Maske verwendet wird.
Beim in 3F gezeigten Prozeßzustand ist somit ein Teil des als vergrabener Kontakt dienenden Bereichs 40 entfernt, und an der entsprechenden Stelle kann dann im weiteren Verlauf des Verfahrens eine entsprechende nach oben und zur Seite hin isolierende Oxid-Füllung 45 durch Abscheiden und Rückätzen vorgesehen werden, nachdem die Liner 50, 55 (55") von der Oberfläche entfernt worden sind, wie dies in 3G gezeigt ist. Dies schafft den vergrabenen Kontakt mit dem Anschlussbereich KS und dem Isolationsbereich IS.
4A-E sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 4A ist zwar wie bei der zuvor erläuterten ersten Ausführungsformen die leitende Füllung 20 unter die Oberseite des Halbleitersubstrats 1 eingesenkt, jedoch reicht der Isolationskragen 10 noch hinauf bis zur Pad-Nitrid-Schicht 3, ist also im Vergleich dazu weniger eingesenkt. Auch ist kein oberer Poly-Bereich vorgesehen. Zum einseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakt ist also ein „additives" Verfahren notwendig. Bezugszeichen 300 in 4A bezeichnet eine Liner-Schicht aus undotiertem Polysilizium.
Wie in 4B dargestellt, erfolgt in einem weiteren Schritt eine schräge Implantation I2 mit Stickstoff-Ionen, um einen nicht abgeschatteten Bereich 300' des Liners 300 hinsichtlich seiner Oxidationseigenschaften zu ändern, und einen abgeschatteten Bereich 310 nicht.
Dann erfolgt, wie in 4C dargestellt, eine vollständige Oxidation des Bereiches 310 zur Umwandlung in einen Oxid-Liner 310', wohingegen sich bei diesem Schritt auf dem implantierten Bereich 300' nur eine sehr dünne Oxid-Schicht bildet, die in einem anschließenden Reinigungsschritt leicht entfernt werden kann, ohne den Oxid-Liner 310' wesentlich zu verdünnen.
Wie in 4D gezeigt, erfolgt dann ein selektiver Ätzschritt des Oxid-Liners 310' und des darunter befindlichen Bereichs des Isolationskragens 10 mit Hilfe des Bereichs 300` als Maske, wobei der Isolationskragen 10 unter die Oberseite der leitenden Füllung 20 aus Polysilizium abgesenkt wird.
In einem anschließenden Prozeßschritt, der in 4E illustriert ist, wird dann eine leitende Füllung 320 aus Polysilizium eingebracht und rückgeätzt, welche den vergrabenen Kontakt zum Halbleitersubstrat 1 bildet. Eine spätere Abscheidung eines weiteren isolierenden Füllmaterials an der Oberseite des Grabens 5 ist in 4E aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Dies schafft den vergrabenen Kontakt mit dem Anschlussbereich KS und dem Isolationsbereich IS.
Bei dieser Ausführungsform verbleibt ein Teil des Bereichs 300' im Graben 5. Selbstverständlich könnte dieser Teil auch vor dem Einbringen der leitenden Füllung 320 entfernt werden.
5A-E sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Verfahrenszustand in 5A entspricht dem Verfahrenszustand von 4A, welcher bereits erläutert wurde.
Gemäß 4B wird dann eine schräge Implantation I3 von Bor-Ionen durchgeführt, welche einen Bereich 300" des Liners 300 aufdotiert und einen Bereich 310 abgeschattet läßt. Durch diese Implantation I3 der Bor-Ionen ändern sich die Ätzeigenschaften des implantierten Bereichs 300" derart, daß der undotierte Bereich 310 im darauffolgenden Prozeßschritt, der in 5C illustriert ist, selektiv entfernt werden kann.
Durch einen nachfolgenden Oxid-Ätzschritt unter Verwendung des Bereichs 300" als Maske wird anschließend der Isolationskragen 10 im freigelegten Bereich durch eine selektive Oxid-Ätzung unter die Oberseite der leitenden Füllung 20 aus Polysilizium abgesenkt, was zum in 5D illustrierten Prozeßzustand führt.
Schließlich erfolgen ein teilweises Entfernen des Linernbereichs 300" sowie ein Auffüllen und Rückätzen mit der leitenden Füllung 320, um den vergrabenen Kontakt zum Siliziumsubstrat 1 im betreffenden Bereich zu schaffen, wie in 5E illustriert ist. Eine spätere Abscheidung eines weiteren isolierenden Füllmaterials an der Oberseite des Grabens 5 ist in 5E aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Dies schafft den vergrabenen Kontakt mit dem Anschlussbereich KS und dem Isolationsbereich IS.
Auch bei dieser Ausführungsform verbleibt ein Teil des Bereichs 300" im Graben 5. Selbstverständlich könnte dieser Teil auch hier vor dem Einbringen der leitenden Füllung 320 entfernt werden.
6A-E sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Ausgangszustand gemäß 6A entspricht dem Ausgangszustand gemäß 5A, wobei unter dem Liner 300 aus undotiertem Polysilizium ein zusätzlicher Oxinitrid-Liner 500 vorgesehen ist.
Gemäß 6B erfolgt dann eine schräge Implantation I4 mit Stickstoff-Ionen, um einen abgeschatteten Bereich 310 und einen implantierten Bereich 300' des Polysilizium-Liners 300 zu bilden.
Anschließend erfolgt eine Oxidation des abgeschatteten Bereichs 310, um einen Oxid-Liner 310' zu bilden. Dabei bildet sich auf dem implantierten Bereich 300' nur sehr wenig Oxid, welches leicht durch einen Reinigungsprozeß entfernbar ist, ohne den oxidierten Liner-Bereich 310' merklich zu verdünnen, wie in 6C illustriert.
Gemäß 6D erfolgt dann ein Entfernen des implantierten Bereichs 300' des Polysilizium-Liners 300 und eine Ätzung des Oxinitrid-Liners 500 mittels des Oxid-Liners 310' als Maske. Daraufhin findet eine Oxid-Ätzung statt, wobei der Oxid-Liner 310' und der obere Bereich des Isolationskragens 10 im freigelegten Bereich entfernt werden, was zum in 6D gezeigten Prozeßzustand führt.
Schließlich erfolgt ein Auffüllen und Einsenken der leitenden Füllung 320, welche den vergrabenen Kontakt mit dem Anschlussbereich KS und dem Isolationsbereich IS zum Halbleitersubstrat 1 bildet, wie in 6E gezeigt.
Eine spätere Abscheidung eines weiteren isolierenden Füllmaterials an der Oberseite des Grabens 5 ist in 6E aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
7A-D sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser fünften Ausführungsform ist im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen der Isolationskragen 10a nicht im Inneren des Grabens 5 vorgesehen, sondern im umliegenden Halbleitersubstrat 1 integriert. An der oberhalb des integrierten Isolationskragens 10a zum Grabeninneren hin freiliegenden Substratoberfläche sind Isolationsbereiche 610 aus Silizium-Oxinitrid vorgesehen. Abgeschieden über der Grabenstruktur ist weiterhin ein Polysilizium-Liner 300, der wie bei den obigen Ausführungsformen undotiert ist.
Im mit Bezug auf 7B illustrierten Prozeßschritt erfolgt dann eine schräge Implantation I5 von Bor-Ionen, um einen abgeschatteten Bereich 310 und einen implantierten Bereich 300" des Liners 300 aus Polysilizium vorzusehen.
Gemäß 7C wird dann der abgeschattete Bereich 310 in einem Ätzprozess selektiv gegenüber dem implantierten Bereich 300" entfernt und wird ebenfalls der in diesem Bereich gelegene Oxinitrid-Liner 610 entfernt.
Mit Bezug auf 7D erfolgt dann die Abscheidung und Rückätzung der leitenden Schicht 320, welche den vergrabenen Kontakt mit dem Anschlussbereich KS und dem Isolationsbereich IS zum Halbleitersubstrat 1 hin bildet. Eine spätere Abscheidung eines weiteren isolierenden Füllmaterials an der Oberseite des Grabens 5 ist in 7D aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Claims

Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10; 10a, 10b) in einem Substrat (1), der über einen vergrabenen Kontakt (15a, 15b) 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 unteren und mittleren Grabenbereich, dem Isolationskragen (10) im mittleren und oberen Grabenbereich und einer elektrisch leitenden Füllung (20; 20, 40) im unteren, mittleren und oberen Grabenbereich, wobei die Oberseite der elektrisch leitenden Füllung (20; 20, 40) im oberen Grabenbereich gegenüber der Oberseite des Substrats (1) eingesenkt ist; Vorsehen mindestens eines Liners (50, 55; 300) auf der Hartmaske (2, 3) und im Graben (5); Durchführen einer schrägen Implantation (I1-I5) von Fremdionen in den Graben (5) unter Verwendung der Hartmaske (2, 3) zum Verändern der Eigenschaften eines Teilbereichs (55'; 300') des obersten Liners (55; 300); Bilden einer Liner-Maske aus dem Teilbereich (55'; 300'; 300") oder dem komplementären Teilbereich des obersten Liners (55; 300) zum Definieren eines einseitigen Kontaktbereichs (KS) und eines andersseitigen Isolationsbereichs (IS; IS1, IS2) des vergrabenen Kontakts (15a, 15b); und Fertigstellen des einseitigen Anschlussbereichs (KS; KS1, KS2) und des andersseitigen Isolationsbereichs (IS; IS1, IS2) des vergrabenen Kontakts (15a, 15b) durch Entfernen und Ersetzen eines Teils der Füllung (20; 20, 40) und/oder eines Teils des Isolationskragens (10) unter Verwendung der Liner-Maske.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Füllung (20, 40) einen Bereich (40) aufweist, der den Graben (5) oberhalb des Isolationskragens (10) füllt und von dem unter Verwendung der Maske ein Teilbereich entfernt wird und anschliessend mit einer isolierenden Füllung (45) aufgefüllt wird, um den Isolationsbereich (IS) fertigzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Liner (50) aus Siliziumnitrid und ein oberer Liner (55) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen werden und die Implantation (I4) Borionen in den Teilbereich (55') einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich (60) durch selektives Ätzen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (55') nach dem selektiven Ätzen durch eine Oxidation in einen oxidierten Teilbereich (55") umgewandelt wird, mittels dem als Maske der untere Liner (50) aus Siliziumnitrid und der Teil der Füllung (20; 40) durch selektives Ätzen entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Liner (300) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen wird und die Implantation (I2) Stickstoffionen in den Teilbereich (300') einbringt, worauf hin der komplementäre Teilbereich (310) selektiv oxidiert und dann selektiv durch Ätzen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Liner-Maske ein Teil des Isolationskragens (10) durch selektives Ätzen entfernt wird und anschließend mit einer leitenden Füllung (320) zur Bildung des Kontaktbereichs (KS) aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Liner (300) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen wird und die Implantation (I3) Borionen in den Teilbereich (300") einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich (310) selektiv durch Ätzen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Liner-Maske ein Teil des Isolationskragens (10) durch selektives Ätzen entfernt wird und anschließend mit einer leitenden Füllung (320) zur Bildung des Kontaktbereichs (KS) aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Liner (500) aus Siliziumoxinitrid und ein oberer Liner (300) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen werden und die Implantation (I4) Stickstoffionen in den Teilbereich (300') einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich (310') oxidiert und dann der Teilbereich (300') sowie der darunterliegende Bereich des unteren Liners (500) und selektiv durch Ätzen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Liner-Maske ein Teil des Isolationskragens (10) durch selektives Ätzen entfernt wird und anschließend mit einer leitenden Füllung (320) zur Bildung des Kontaktbereichs (KS) aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf seitlich im oberen Bereich des Grabens (5) auf dem Kalbleitersubstrat (1) Bereiche (610) aus Oxinitrid vorgeshen werden, ein Liner (300) aus undotiertem Polysilizium oder amorphem Silizium vorgesehen wird und die Implantation (I5) Borionen in den Teilbereich (300") einbringt, woraufhin der komplementäre Teilbereich (310) selektiv durch Ätzen entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskragen (10a) ausserhalb des Grabens (5) in der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) vorgesehen ist und die leitende Füllung (20) tiefer als der Isolationskragen (10a) eingesenkt ist, und nach Entfernen des Bereichs (610) aus Oxinitrid im Kontaktbereich (KS) mit einer leitenden Füllung (320) zur Bildung des Kontaktbereichs (KS) aufgefüllt wird.