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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiterstruktur
mit einem Band (Buried Strap) in einem Substrat, das einen vergrabenen,
leitenden Kontakt ausbildet, welcher einseitig mit dem Substrat
elektrisch verbundenen ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle
mit einem in dem Substrat vorgesehenen und über den vergrabenen, leitenden
Kontakt angeschlossenen Auswahltransistor.
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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.
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Das
technische Gebiet der Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung
von DRRM-Speicherzellen. Eine DRAM-Speicherzelle weist im Wesentlichen einen
Auswahltransistor und einen Speicherkondensator auf. Die Auswahltransistoren
in den DRAM-Zellen
werden nach dem Stand der Technik als Feldeffekttransistoren (FET)
ausgebildet. Der Aufbau eines herkömmlichen Feldeffekttransistors
(FET) bildet gleichzeitig einen parasitären Bipolartransistor aus. Bei
dem parasitären
Bipolartransistor werden der Emitter des parasitären Bipolartransistors und
der Kollektor des parasitären
Bipolartransistors durch die Source- und Drain-Gebiete des Feldeffekttransistors (FET)
ausgebildet, wobei die Basis des parasitären Bipolartransistors durch
den Body des Feldeffekttransistors (FET) ausgebildet wird. Ein Leckstrommechanismus
tritt auf, wenn der Feldeffekttransistor (FET) derart ausgeführt ist,
dass der Body des Feldeffekttransistors keinen eigenen Anschluss
besitzt. Durch diesen Leckstrommechanismus kann das gespeicherte
Potenzial, welches im Speicherkondensator gespeichert ist, verändert werden
und damit geht die Speicherwirkung der DRAM-Speicherzelle verloren. Dieser Leckstrommechanismus
ist insbesondere bei vertikalen Auswahltransistoren von großer Bedeutung,
da die untere Source-/Drain-Junction die leitfähige Verbindung vom Substrat
zum Transistorbody sehr leicht abschnürt und somit das Potential
des Transistorbodys nicht mehr von außen bestimmt ist.
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Das
genannte Problem wurde nach dem Stand der Technik bisher umgangen,
indem der Body des Auswahltransistors direkt mit dem Substrat verbunden
worden ist. Somit konnten Aufladungseffekte verhindert werden. Durch
eine immer höher
werdende Integration von Bauteilen, und damit auch von DRAM-Speicherzellen, wird
es aufgrund der immer kleiner werdenden Abmessungen schwieriger,
den Bodykontakt durch eine direkte Verbindung des Auswahltransistorbodys über das
Substrat zu realisieren. Bei Vertikaltransistoren besteht die Möglichkeit,
den Bodykontakt als Top-Kontakt auszuführen, wobei der Bodykontakt
direkt neben dem Kontakt des Auswahltransistors auf der Siliziumoberfläche hergestellt wird.
Bei dieser Integrationsvariante wird eine enge Anordnung von „N+"- und „P+"-Kontakten auf der
Siliziumoberfläche
impliziert, was zu erhöhten
Leckströmen
und damit auch zu verringerten Retentionzeiten führen kann. Des Weiteren wird
aufgrund des Platzbedarfs des Bodykontaktes der Querschnitt des
zum Kontakt zugehörigen
Diffusionsgebietes eingeschränkt,
worauf sich negative Auswirkungen zum einen auf die Transistorperformance
und zum anderen auf die Integrierbarkeit der gesamten Halbleitersiliziumstruktur
aufgrund kleinerer Prozessfenster ergeben.
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Zusammenfassend
sind Nachteile des Standes der Technik zum einen, dass die Kontaktierung des
Auswahltransistors mit dem Speicherkondensator bei Vertikaltransistoren
als ein Top-Kontakt
ausgeführt
werden muss und zum anderen, dass durch die Kontaktierung des Bodys
des Feldeffekttransistors (Auswahltransistor) auf der Siliziumoberfläche eine
Hochintegration aufgrund von Leckströmen eingeschränkt ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches
und sicheres Herstellungsverfahren für einen leitenden, vergrabenen
Kontakt eines Auswahltransistors mit einem Speicherkondensator und
eine Kontaktierung des Bodys des Auswahltransistors, welche ein
hohes Integrationspotential auf einem Siliziumhalbleitersubstrat
bereitstellt, anzugeben.
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Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegen insbesondere darin, dass Leckströme vermieden und eine höhere Integration
des Auswahltransistors und des Speicherkondensators durch den leitenden,
vergrabenen Kontakt des Speicherkondensators mit dem Auswahltransistor
und die platzsparenden Kontaktierung des Bodys des Auswahltransistors
bereitgestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren mit folgenden Schritten
bereitgestellt: Versehen einer ersten Barriereschicht in einem unteren
Grabenbereich in einem Graben in dem Substrat und Füllen des
unteren Grabenbereiches mit einer ersten Füllung über der ersten Barriereschicht.
Anschließendes
Versehen einer zweiten Barriereschicht in einem oberen Grabenbereich
in dem Graben in dem Substrat und Füllen des oberen Grabenbereiches
mit einer zweiten Füllung über der
zweiten Barriereschicht und Entfernen der zweiten Füllung in
einem zweiten vertikalen Teilgraben des Grabens. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
anschließendes
Entfernen der zweiten Barriereschicht in einem Bodenbereich des
zweiten vertikalen Teilgraben und Durchführen einer Oxidation in dem
zweiten vertikalen Teilgraben zum Verändern der Eigenschaften eines
Teilbereichs der ersten Füllung
zur Ausbildung einer dritten Barriereschicht unterhalb des Bodenbereichs
des zweiten vertikalen Teilgraben. Es folgt ein Entfernen der zweiten
Barriereschicht im zweiten vertikalen Teilgraben und ein selektives
Aufwachsen des Substrates in dem zweiten vertikalen Teilgraben zum
Füllen
des zweiten vertikalen Teilgrabens mit dem Substrat zur Ausbildung einer
Substratfüllung
sowie ein Entfernen der zweiten Füllung und der zweiten Barriereschicht
in dem ersten vertikalen Teilgraben des Grabens. Es folgt ein Entfernen
eines oberen Teilbereichs der ersten Barriereschicht zur Ausbildung
eines Loches am Bodenbereich des ersten vertikalen Teilgrabens und
ein Versehen des Loches mit einer vierten Barriereschicht. Danach
folgt ein Füllen
des Loches über
der vierten Barriereschicht zur Ausbildung des Bandes. Durch ein
optionales Entfernen der ersten Füllung und der Barriereschicht,
wird der Teilgraben vertieft, so dass der Bodenbereich des ersten
vertikalen Teilgrabens tiefer liegt als der Bodenbereich des zweiten vertikalen
Teilgrabens; Abschließendes
Versehen des Teilgrabens mit einer fünften Barriereschicht und Füllen des
ersten vertikalen Teilgrabens mit einer dritten Füllung, so
dass das Band einen vergrabenen, leitenden Kontakt ausbildet.
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In
den Unteransprüchen
2 bis 9 finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.
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Gemäss einer
bevorzugten Weiterbildung ist das Substrat ein Siliziumhalbleitersubstrat,
die erste Füllung
ein Polysilizium und die zweite Füllung sowie die dritte Füllung ein
Siliziumoxid.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die erste, die dritte und
die fünfte
Barriereschicht ein Siliziumoxid, die zweite und die vierte Barriereschicht
jeweils ein Siliziumnitridliner.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Entfernen eines oberen
Teilbereichs der ersten Barriereschicht zur Ausbildung eines Loches
am Bodenbereich des zweiten vertikalen Teilgrabens durch einen Ionen-Angriff
und durch einen anschließenden
nasschemischen Entfernungsschritt bereitgestellt.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Aufwachsen des Substrates
in dem zweiten Teilgraben ein selektiver Epitaxieprozess, bei dem
das Siliziumhalbleitersubstrat einseitig im Graben aufgewachsen
wird.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung hat die selektiv aufgewachsene
Substratfüllung
in dem zweiten Teilgraben für
den nachfolgenden Verfahrensschritt die Funktion, eine Ätzbarriere für den zweiten
Teilgraben bereitzustellen. Außerdem
dient die Substratfüllung
gleichzeitig als Kontaktierung des Transistorbodys.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Oxidation in dem zweiten
Teilgraben zum Verändern
der Eigenschaften des Teilbereichs der ersten Füllung eine thermische Oxidation,
so dass das freiliegende Polysilizium oxidiert wird.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Versehen in einem oberen
Grabenbereich mit einer zweiten Barriereschicht und das Füllen des
oberen Grabenbereiches mit einer zweiten Füllung über der zweiten Barriereschicht
mittels folgender Verfahrenschritte bereitgestellt:
Beginnend
mit einem Abdecken des ersten vertikalen Teilgrabens mit einer ersten
Hartmaske, wird die zweite Füllung
in dem zweiten Teilgraben des Grabens trocken rückgeätzt und die zweite Barriereschicht
in einem Bodenbereich des zweiten Teilgraben wird ebenfalls trocken
rückgeätzt.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Versehen in einem oberen
Grabenbereich mit einer zweiten Barriereschicht und das Füllen des
oberen Grabenbereiches mit einer zweiten Füllung über der zweiten Barriereschicht
mittels folgender Verfahrenschritte bereitgestellt:
Beginnend
mit einem Versehen des Grabens mit einer zweiten Hartmaske werden
die Eigenschaften der zweiten Hartmaske im ersten vertikalen Teilgraben
durch eine schräge
Ionen-Implantation,
wobei die Ionen vorzugsweise Borionen sind, so verändert, dass
die zweite Füllung
des nicht mit Bor implantierten zweiten vertikalen Teilgrabens selektiv
entfernt werden kann.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird ein elektrisches Kontaktieren
des Substrates über
die Substratfüllung
vorgenommen.
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Ein
Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass die mittels selektiver Epitaxie
aufgewachsenene Substratfüllung
zur Herstellung des Bodykontaktes des Auswahltransistors verwendet
werden kann, indem der Bodykontakt, vorzugsweise von oben in dem zweiten
Teilgraben, elektrisch kontaktiert wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1A-7A schematische
Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens
als erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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1B-7B schematische
Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als
zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Bestandteile.
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Bei
den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird aus Gründen der Übersichtlichkeit
auf eine Schilderung der Herstellung des Auswahltransistors verzichtet
und lediglich die Bildung des einseitig angeschlossenen vergrabenen
Kontakts des Grabenkondensators und die platzeinsparende Kontaktierung
des Bodys des Auswahltransistors über die Substratfüllung ausführlich erörtert. Die Schritte
der Herstellung des Auswahltransistors sind, falls nicht ausdrücklich anders
erwähnt,
dieselben wie beim Stand der Technik.
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1A bis 7A zeigen
schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien
eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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In 1A ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Siliziumhalbleitersubstrates 1 dargestellt,
in welchem ein Graben 2 vorgesehen ist. Im unterem Grabenabschnitt 2' des Grabens 2 ist eine
erste Barriereschicht 40, vorzugsweise ein Siliziumoxidliner,
erzeugt worden. Der untere Grabenabschnitt 2' des Grabens 2 ist über der
ersten Barriereschicht 40 mit einer ersten Füllung 30,
vorzugsweise ein Polysilizium, gefüllt.
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Über dem
unteren Grabenabschnitt 2',
welcher mit einer ersten Barriereschicht 40 und einer ersten
Füllung 30 versehen
ist, ist in einem oberen Grabenabschnitt 2'' des
Grabens 2 eine zweite Barriereschicht 41, vorzugsweise
ein Siliziumnitridliner, erzeugt worden. Über der zweiten Barriereschicht 41 ist
der obere Grabenabschnitt 2'' mit einer zweiten Füllung 31, vorzugsweise
ein Siliziumoxid, gefüllt. Ein
erster vertikaler Teilgraben 20 des Grabens 2 ist mit
einer ersten Hartmaske 5 abgedeckt.
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In 2A ist
mit Bezug auf 1A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 2A zeigt,
dass die zweite Füllung 31 in
einem zweiten vertikalen Teilgraben 21 des Grabens 2 entfernt
bzw. rückgeätzt wird.
Ebenso wird die zweite Barriereschicht 41 in einem Bodenbereich 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21 entfernt bzw. rückgeätzt. Somit öffnet der
zweite vertikale Teilgraben 21 den unteren Grabenabschnitt 2' des Grabens 2,
so dass die erste Füllung 30 und
die erste Barriereschicht 40 unterhalb des Bodenbereichs 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21 behandelt werden können.
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In 3A ist
mit Bezug auf 2A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 3A zeigt
das Ergebnis einer durchgeführten
Oxidation in dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 zum Verändern der
Eigenschaften eines Teilbereichs der ersten Füllung 30 unterhalb
des Bodenbereichs 21' des
zweiten vertikalen Teilgrabens 21. Bei der Oxidation handelt
es sich vorzugsweise um eine thermische Oxidation, bei welcher die
freiliegende erste Füllung 30,
vorzugsweise das Polysilizium, oxidiert wird. Die oxidierte erste
Füllung 30,
vorzugsweise Siliziumoxid, bildet unterhalb des Bodenbereichs 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21 eine dritte Barriereschicht 42 aus.
Die dritte Barriereschicht 42 hat die Funktion, oberhalb
der ersten Füllung 30 beim
nachfolgenden selektiven Epitaxieschritt ein Aufwachsen von Material,
vorzugsweise Silizium, zu verhindern.
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In 4A ist
mit Bezug auf 3A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 4A zeigt,
dass das Substrat 1 in dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 selektiv
aufgewachsen wird. Das selektiv aufgewachsene Substrat 1 bildet
eine Substratfüllung 10 in
dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 aus. Die aufgewachsene
Substratfüllung 10 in
dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 wird in einem folgenden
Prozessschritt als Barriereschicht bzw. Ätzstoppschicht verwendet werden.
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In 5A ist
mit Bezug auf 4A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschnittes eines Herstellungsverfahren als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 5A ist
das Ergebnis folgender Prozessschritte dargestellt. In einem ersten
Schritt wird die zweite Füllung 31 aus
dem ersten vertikalen Teilgraben 20 über der Barriereschicht 41 entfernt.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird in dem ersten vertikalen
Teilgraben 20 die Barriereschicht 41 entfernt
bzw. rückgeätzt. Bei
dieser Entfernung bzw. Rückätzung dient
in dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 die aufgewachsene
Substratfüllung 10 als Ätzstoppschicht.
In einem nachfolgenden Prozessschritt wird ein Teilbereich der ersten
Barriereschicht 40 unterhalb eines Bodenbereichs 20' des ersten vertikalen
Teilgrabens 20 entfernt. Dazu wird zuerst vorzugsweise
ein Ionen-Angriff auf diesen oberen Teilbereich der ersten Barriereschicht 40 durchgeführt. Anschließend folgt
ein nasschemischer Entfernungsschritt auf die erste Barriereschicht 40 in
dem oberen Teilbereich der ersten Barriereschicht 40, um den
oberen Teilbereich vollkommen von Material, der ersten Barriereschicht 40,
freizulegen. Daraufhin wird dieser freigelegte obere Teilbereich
der Barriereschicht 40, ein Loch 7, mit einer
vierten Barriereschicht 43, vorzugsweise ein Siliziumnitridliner,
versehen. Die vierte Barriereschicht 43 ist vorzugsweise sehr dünn. Anschließend wird über der
vierten Barriereschicht 43 in dem Loch 7 eine
Lochfüllung 60,
vorzugsweise ein amorphes Silizium, angefüllt, so dass ein Band 6 entsteht.
In den oberen Grabenabschnitt 2' des ersten vertikalen Teilgrabens 20 überstehenden
Materials wird entfernt bzw. rückgeätzt (Etch-Back).
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In 6A ist
mit Bezug auf 5A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 6A zeigt,
dass der erste vertikale Teilgraben 20 durch ein optionales
Entfernen eines Teils der ersten Füllung 30, der Lochfüllung 60 und der
vierten Barriereschicht 43 in dem unteren Grabenabschnitt 2'vertieft wird,
so dass der Bodenbereich 20' des
ersten vertikalen Teilgrabens 20 tiefer liegt als der Bodenbereich 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21. Das optionale Tiefersetzen des
ersten vertikalen Teilgrabens 20 hat die Funktion, Leckströme im Betrieb
zu vermeiden. Der optional tiefergesetzte erste vertikale Teilgraben 20 wird
mit einer fünften
Barriereschicht 44, vorzugsweise ein Siliziumoxidliner,
versehen.
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In 7A ist
mit Bezug auf 6A eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als erste
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 7A zeigt,
dass der erste vertikale Teilgraben 20 mit einer dritten
Füllung 32,
vorzugsweise einem Isolator, angefüllt wird, so dass das Band 6 einen
vergrabenen Kontakt 6' ausbildet.
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1B bis 7B zeigen
schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien
eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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In 1B ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Siliziumhalbleitersubstrates 1 dargestellt,
in welchem ein Graben 2 vorgesehen ist. Im unterem Grabenabschnitt 2' des Grabens 2 ist eine
erste Barriereschicht 40, vorzugsweise ein Siliziumoxid,
abgeschieden. Der untere Grabenabschnitt 2' des Grabens 2 ist über der
ersten Barriereschicht 40 mit einer ersten Füllung 30,
vorzugsweise ein Polysilizium, gefüllt.
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Über dem
unteren Grabenabschnitt 2',
welcher mit einer ersten Barriereschicht 40 und einer ersten
Füllung 30 versehen
ist, ist in einem oberen Grabenabschnitt 2'' des
Grabens 2 eine zweite Barriereschicht 41, vorzugsweise
ein Siliziumnitridliner, abgeschieden. Über der abgeschiedenen zweiten Barriereschicht 41 ist
ein Teil des oberen Grabenabschnitts 2' mit einer zweiten Füllung 31,
vorzugsweise ein Siliziumoxid, gefüllt. Über der zweiten Füllung 31 ist
eine zweite Hartmaske 50, vorzugsweise amorphes Silizium,
aufgebracht.
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Auf
die Anordnung nach 1B wird eine Ionen-Implantation,
vorzugsweise mit Borionen 8, durchgeführt. Diese Ionen-Implantation ist
eine schräg
vorgenommene Ionen-Implantation, so dass nur der erste vertikale
Teilgraben 20 des Grabens 2 mit Ionen 8 implantiert
wird. Der zweite vertikale Teilgraben 21 wird nicht mit
Ionen 8 implantiert.
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In 2B ist
mit Bezug auf 1B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 2B zeigt,
dass innerhalb des zweiten vertikalen Teilgrabens 21 die
zweite Hartmaske 50 und die zweite Füllung 31 entfernt
werden. Ebenso wird die zweite Barriereschicht 41 in einen
Bodenbereich 21' des
zweiten vertikalen Teilgrabens 21 entfernt bzw. rückgeätzt. Somit öffnet der
zweite vertikale Teilgraben 21 den unteren Grabenabschnitt 2' des Grabens 2,
so dass die erste Füllung 30 und die
erste Barriereschicht 40 unterhalb des Bodenbereichs 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21 behandelt werden können.
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In 3B ist
mit Bezug auf 2B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 3B zeigt
das Ergebnis einer durchgeführten
Oxidation in dem zweiten Teilgraben 21 zum Verändern der
Eigenschaften eines Teilbereichs der ersten Füllung 30 unterhalb
des Bodenbereichs 21' des
zweiten vertikalen Teilgrabens 21. Bei der Oxidation handelt
es sich vorzugsweise um eine thermische Oxidation, bei welcher die
freiliegende erste Füllung 30,
vorzugsweise das Polysilizium, oxidiert wird. Die oxidierte erste
Füllung 30,
vorzugsweise Siliziumoxid, bildet unterhalb des Bodenbereichs 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21 eine dritte Barriereschicht 42 aus.
Außerdem
wird die im ersten vertikalen Teilgraben 20 über der
zweiten Füllung 31 liegende
zweite Hartmaske 50 ebenso oxidiert. Die dritte Barriereschicht 42 in
dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 hat die Funktion,
die erste Füllung 30 bei einem
nachfolgenden Prozessschritt vor Fremdmaterial zu schützen. Des
Weiteren wird die Barriereschicht 41 im vertikalen Teilgraben 21 entfernt.
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In 4B ist
mit Bezug auf 3B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 4B zeigt,
dass das Substrat 1 in dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 selektiv
aufgewachsen wird. Das selektiv aufgewachsene Substrat 1 bildet
eine Substratfüllung 10 in
dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 aus. Die aufgewachsene
Substratfüllung 10 in
dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 wird in einem folgenden
Prozessschritt als Barriereschicht bzw. Ätzstoppschicht verwendet werden.
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In 5B ist
mit Bezug auf 4B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschnittes eines Herstellungsverfahren als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 5B ist
das Ergebnis folgender Prozessschritte dargestellt. In einem ersten
Schritt wird die zweite Füllung 31 sowie
die darüberliegende
Barriereschicht 42 aus dem ersten vertikalen Teilgraben 20 über der
Barriereschicht 41 entfernt. In einem zweiten Verfahrensschritt
wird in dem ersten vertikalen Teilgraben 20 die Barriereschicht 41 entfernt
bzw. rückgeätzt. Bei
dieser Entfernung bzw. Rückätzung dient
in dem zweiten vertikalen Teilgraben 21 die aufgewachsene
Substratfüllung 10 als Ätzstoppschicht. In
einem nachfolgenden Prozessschritt wird ein Teilbereich der ersten
Barriereschicht 40 unterhalb eines Bodenbereichs 20' des ersten
vertikalen Teilgrabens 20 entfernt. Dazu wird zuerst ein
Ionen-Angriff auf diesen oberen Teilbereich der ersten Barriereschicht 40 durchgeführt. Anschließend folgt
ein nasschemischer Entfernungsschritt auf die erste Barriereschicht 40 in
dem oberen Teilbereich der ersten Barriereschicht 40, um
den oberen Teilbereich vollkommen von der ersten Barriereschicht 40 freizulegen.
Daraufhin wird der freigelegte obere Teilbereich der Barriereschicht 40,
ein Loch 7, mit einer vierten Barriereschicht 43,
vorzugsweise ein Siliziumnitridliner, versehen. Diese vierte Barriereschicht 43 ist
vorzugsweise sehr dünn.
Anschließend
wird über
der vierten Barriereschicht 43 in dem Loch 7 eine
Lochfüllung 60,
vorzugsweise ein amorphes Silizium, angefüllt. In den oberen Grabenabschnitt 2' des ersten
vertikalen Teilgrabens 20 überstehendes Material wird
entfernt bzw. rückgeätzt (Etch-Back), so dass ein
Band 6 entsteht.
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In 6B ist
mit Bezug auf 5B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 6B zeigt,
dass der erste vertikale Teilgraben 20 durch ein optionales
Entfernen eines Teils der ersten Füllung 30, der Lochfüllung 60 und der
vierten Barriereschicht 43 in dem unteren Grabenabschnitt 2' vertieft wird,
so dass der Bodenbereich 20' des
ersten vertikalen Teilgrabens 20 tiefer liegt als der Bodenbereich 21' des zweiten
vertikalen Teilgrabens 21. Das optionale Tiefersetzen des
vertikalen Teilgrabens 20 hat die Funktion, Leckströme im Betrieb
zu vermeiden. Der optional tiefergesetzte erste vertikale Teilgraben 20 wird
mit einer fünften Barriereschicht 44,
vorzugsweise ein Siliziumoxidliner, versehen.
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In 7B ist
mit Bezug auf 6B eine schematische Querschnittsansicht
eines Prozesszwischenschrittes eines Herstellungsverfahrens als zweite
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. 7B zeigt,
dass der erste vertikale Teilgraben 20 mit einer dritten
Füllung 32,
vorzugsweise einem Isolator, angefüllt wird, so dass das Band 6 einen
vergrabenen Kontakt 6' ausbildet.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar. So ist das Verfahren auch auf andere Substrate bzw.
Trägermaterialien
außer
Halbleitersubstrate anwendbar.
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- 1
- Si-Halbleitersubstrat
- 10
- Substratfüllung
- 2
- Graben
- 2'
- unterer
Grabenabschnitt
- 2''
- oberer
Grabenabschnitt
- 20
- erster
vertikaler Teilgraben
- 20'
- Bodenbereich
des ersten vertikalen Teilgrabens
- 21
- zweiter
vertikaler Teilgraben
- 21'
- Bodenbereich
des zweiten vertikalen Teilgra
-
- bens
- 30
- erste
Füllung
- 31
- zweite
Füllung
- 32
- dritte
Füllung
- 40
- erste
Barriereschicht
- 41
- zweite
Barriereschicht
- 42
- dritte
Barriereschicht
- 43
- vierte
Barriereschicht
- 44
- fünfte Barriereschicht
- 5
- erste
Hartmaske
- 50
- zweite
Hartmaske
- 6
- Band
- 60
- Lochfüllung
- 6'
- vergrabener
Kontakt
- 7
- Loch
- 8
- Ionen,
vorzugsweise Borionen