DE10355225B3 - Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10) in einem Substrat (1), der über einen vergrabenen Kontakt (80, 180) einseitig mit dem Substrat (1) elektrisch verbunden ist, mit den Schritten: Vorsehen von einem Graben (5) in dem Substrat (1) unter Verwendung einer Hartmaske (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) im unteren und mittleren Grabenbereich, wobei die Oberseite der elektrisch leitenden Füllung (20) und der Isolationskragen gegenüber der Oberseite (OS) des Substrats (1) auf ungefähr gleiche Tiefe in den Graben (5) eingesenkt wird; Vorsehen mindestens einer Linerschicht (50, 150, 155) in dem Graben (5); Auffüllen des Grabens (5) mit einer Füllung (60, 160) aus einem Hilfsmaterial, welche durch die mindestens eine Linerschicht (50, 150, 155) eingekapselt ist; Vorsehen einer Maske (70b, 175) auf der Füllung (60, 160) zum Definieren der Struktur des vergrabenen Kontakts (80, 180); Entfernen eines Teils der Füllung (60, 160) unter Verwendung der Maske (70b, 175); Entfernen eines darunterliegenden Teils der mindestens einen Linerschicht (50, 150, 155) zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens (10); Entfernen eines dem vergrabenen Kontakt (80, 180) entsprechenden Teils des ...
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, wie z.B. aus der
DE 198 43 641 A1 bekannt. - Die deutsche Offenlegungsschrift 102 19 123 A1 offenbart ein Verfahren zum Strukturieren keramischer Schichten. Dabei wird zunächst ein keramisches Material auf einem Substrat abgeschieden und durch Tempern verdichtet. Um das Material wieder vom Substrat entfernen zu können, werden Fehlstellen im keramischen Material erzeugt, wodurch das Ätzmedium leichter am keramische Material angreifen kann. Durch Schrägimplantation kann das Verfahren selbstjustierend durchgeführt werden und beispielsweise in Gräben für Deep-Trench-Kondensatoren das keramische Material einseitig abgetragen werden.
- In der deutschen Offenlegungsschrift 102 05 077 A1 wird eine Halbleiterspeicherzelle mit einem Graben und einem planaren Auswahltransistor sowie Verfahren zu ihrer Herstellung offenbart. Ein einseitig vergrabener Kontakt wird durch Schrägimplantation, beispielsweise mit N2 oder Argon, gebildet, wobei die Implantation auf einer fest vorgegebenen Richtung mit einem Neigungswinkel zwischen 15° und 40° erfolgt. Die Implantationsstrukturen bewirken unterschiedliche Ätz- oder Oxidationseigenschaften des implantierten Materials.
- In der deutschen Offenlegungsschrift 102 37 508 A1 wird ein Verfahren zum Bilden einer Maskierschicht auf einem Substrat mit einem wenigstens eine Seitenwand umfassenden Strukturelement zur Maskierung eines physikalischen oder chemischen Prozesses offenbart, wobei das Strukturelement erhaben auf oder vertieft in dem Substrat gebildet ist.
- 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.
- Das oben erwähnte und weitere ähnliche bekannte Verfahren weisen Probleme auf, wenn es darum geht einen tiefgelegenen vergrabenen Kontakt in einem Graben mit sehr hohem Aspektverhältnis (typischerweise > 3) zu fertigen, wie es beispielsweise bei DRAMs mit einer Designregel von weniger als 70 nm auftaucht.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und sicheres Herstellungsverfahren für einen derartigen einseitig angeschlossenen Grabenkondensator mit hohem Aspektverhältnis anzugeben.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbesondere darin, dass es eine genaue Definition des Anschlussgebietes beim jeweiligen vergrabenen Kontakt des Grabenkondensators selbst bei hohem Aspektverhältnis ermöglicht.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine in der Nähe der Substratoberfläche mittels einer Maskierung definierte Struktur über Hilfsmaterial, das unproblematisch entfernt werden kann, in die Tiefe an den Ort des vergrabenen Kontaktes zu übertragen.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.
- Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Vorsehen der Maske auf der Füllung folgende Schritte:
Einsenken der Füllung in den Graben;
Vorsehen einer Silizium-Linerschicht im Graben;
Durchführen einer schrägen Implantation in die Silizium-Linerschicht;
selektives Ätzen des implantierten oder nicht-implantierten Bereichs der Silizium-Linerschicht; und
Oxidieren des nicht selektiv geätzten Bereichs der Silizium-Linerschicht, wobei der oxidierte, nicht selektiv geätzte Bereich die Maske bildet. - Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden nach dem Bilden des vergrabenen Kontakts eine weitere Linerschicht und anschließend eine weitere Füllung in dem Graben vorgesehen; die weitere Füllung bis unterhalb der Oberseite der Füllung eingesenkt wird; die weitere Linerschicht von der Oberfläche der Füllung entfernt wird; die Füllung und die weitere Füllung in einem gemeinsamen Ätzschritt entfernt werden; und die Linerschicht und die weitere Linerschicht in einem gemeinsamen Ätzschritt entfernt werden.
- Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung bestehen die Füllung und die weitere Füllung aus amorphem oder polykristallinem Silizium.
- Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung bestehen die Linerschicht und die weitere Linerschicht aus Siliziumoxinitrid.
- Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Vorsehen einer Silizium-Linerschicht im Graben folgende Schritte:
Abscheiden der Silizium-Linerschicht über der Hartmaske und der eingesenkten Füllung;
Vorsehen einer mit der Oberseite der Silizium-Linerschicht planaren Siliziumoxid-Füllung;
Zurückziehen der Silizium-Linerschicht bis unterhalb der Oberseite der Hartmaske; und
Entfernen der Siliziumoxid-Füllung. - Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Füllung durch eine erste untere und eine zweite obere Linerschicht im Graben eingekapselt, wonach die Füllung mit der zweiten oberen Linerschicht planarisiert wird, und wonach eine Photolackmaske oder eine Hartmaske, die zuvor mit einer Photolackmaske strukturiert wird, auf der Füllung vorgesehen wird.
- Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden nach dem Entfernen eines Teils der Füllung unter Verwendung der Photolackmaske oder der Hartmaske folgende Schritte durchgeführt:
Entfernen eines Teils der zweiten oberen Linerschicht unter Verwendung des teilgefüllten Grabens als Maske;
Entfernen der Photolackmaske oder Hartmaske und der restlichen Füllung, was gleichzeitig mit dem teilweise Entfernen der zweiten oberen Linerschicht geschehen kann;
Entfernen eines Teils der ersten unteren Linerschicht zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens;
gleichzeitiges Entfernen des dem vergrabenen Kontakt entsprechenden Teils des Isolationskragens und der restlichen zweiten oberen Linerschicht; und
Entfernen der restlichen ersten unteren Linerschicht. - Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die Füllung aus amorphem oder polykristallinem Silizium.
- Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die erste untere Linerschicht aus Siliziumnitrid und die zweite obere Linerschicht aus Siliziumoxid.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1A –O schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
2A –G schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
-
1A –O sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1A bezeichnet Bezugszeichen1 ein Silizium-Halbleitersubstrat, in dem mittels einer Hartmaske3 ein Graben5 vorgesehen worden ist. Auf den Grabenwänden befindet sich im unteren Bereich ein dünnes Kondensator-Dielektrikum30 , das zusammen mit dem Substrat1 und einer im Inneren des Grabens5 vorgesehenen leitenden Füllung20 vorzugsweise aus Polysilizium einen Kondensator bildet. Im mittleren und oberen Grabenbereich ist ein Isolationskragen10 vorzugsweise aus Siliziumoxid vorgesehen. Sowohl die leitende Füllung20 als auch der Isolationskragen10 sind gegenüber der Oberseite OS des Halbleitersubstrats1 eingesenkt. - In einem darauffolgenden Prozessschritt, der in
1B illustriert ist, wird zunächst eine Oxinitrid-Linerschicht50 über der resultierenden Struktur abgeschieden. Dann wird der Graben5 mit einer weitere Füllung60 vorzugsweise aus amorphem oder polykristallinem Silizium gefüllt und die Füllung60 mittels eines chemisch-mechanischen Polierschritts planarisiert und dann bis unterhalb der Oberseite OS des Halbleitersubstrats1 zurückgeätzt. Dabei wird auch die Oxinitrid-Linerschicht50 von der Oberfläche der Hartmaske3 entfernt. Die Füllung60 dient im späteren Prozessverlauf zur Strukturübertragung, wie nachstehend beschrieben. - Weiter mit Bezug auf
1C wird dann die Oberfläche der resultierenden Struktur entweder stark nitridiert bzw. eine sehr dünne Siliziumnitrid-Linerschicht65 über der resultierenden Struktur abgeschieden. Diese Nitridierung dient als Diffusionsbarriere bei der nachfolgenden Oxidation der Hart maske70 gegenüber der Füllung60 . Über der Siliziumnitrid-Linerschicht65 wird dann vorzugsweise eine amorphe oder polykristalline Silizium-Linerschicht70 vorgesehen. - Weiter mit Bezug auf
1D wird dann der Graben5 vorzugsweise mit einer Siliziumoxid-Füllung88 verschlossen, die bis zur Oberseite der amorphen Silizium-Linerschicht70 zurückpoliert wird. - Weiter mit Bezug auf
1E wird dann die amorphe oder polykristalline Silizium-Linerschicht70 nach unterhalb der Oberkante der Hartmaske3 zurückgezogen, so dass diese vollständig von der Oberfläche der Hartmaske3 entfernt ist. - Wie in
1F dargestellt, wird dann die vorzugsweise Siliziumoxid-Füllung88 aus dem Graben5 entfernt und danach ein schräger Implantationsschritt I durchgeführt, bei dem vorzugsweise Bor-Ionen in einen Teilbereich70a der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht70 implantiert werden. Um den Teilbereich70A zu überdecken, ist es notwendig, die Implantationsrichtung beim Implantationschritt I senkrecht zur Zeichnungsebene zu verschwenken. - Wie in
1G dargestellt, wird dann entweder der nicht implantierte Bereich oder der implantierte Bereich der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht70 durch eine Ätzungselektiv entfernt. Anschließend erfolgt eine Oxidation des verbleibenden Bereichs70a der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht70 zur Bildung eines oxidierten Bereichs70b . - Die Nitridierung bzw. der dünne Siliziumnitrid-Liner
65 auf der Oberfläche der vorzugsweise amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllung60 verhindert dabei auf der einen Seite den Durchbruch der nasschemischen Ätzung in die Füllung60 und auf der anderen Seite die Oxidation der Füllung60 beim Oxidieren des Bereichs70b . - Weiter mit Bezug auf
1H wird dann die Nitridierung bzw. der dünne Siliziumnitrid-Liner65 durchbrochen und durch eine Ätzung der Bereich, der von dem oxidierten Bereich70b freigelassen ist, in die vorzugsweise amorphe oder polykristalline Silizium-Füllung60 übertragen. - Weiter mit Bezug auf
1I werden dann der oxidierte Bereich70b und der im Graben freiliegende Bereich der vorzugsweise Oxinitrid-Linerschicht50 durch eine jeweilige Ätzung entfernt. - Im anschließenden Prozessschritt, der in
1J gezeigt ist, wird mit einer Trockenätzung der Isolationskragen10 im freiliegenden Bereich entfernt und somit das Fenster für den späteren vergrabenen Kontakt freigelegt. Um den Isolationskragen10 rückstandsfrei aus diesem Fenster zu entfernen, schließt sich eine nasschemische Reinigung der Ätzgrube an. - Wie in
1K dargestellt, erfolgt dann zunächst eine Nitridierung der Oberfläche zur Konditionierung des freiliegenden Halbleitersubstrats1 , der sich eine Divot-Füllung und Divot-Ätzung einer vorzugsweise amorphen oder polykristallinen Polysilizium-Schicht80 anschließen, die letztlich die leitende Füllung20 mit dem Substrat1 halbseitig elektrisch verbindet und so den vergrabenen Kontakt bildet. - Eigentlich ist der vergrabene Anschluss zu diesem Zeitpunkt schon strukturell ausgebildet, jedoch kann es vorteilhaft sein, die verbleibende Linerschicht
50 bzw. vorzugsweise amorphe oder polykristalline Polysilizium-Füllung60 im Graben noch zu entfernen. Zu diesem Zweck wird gemäss1L zunächst eine weitere vorzugsweise Oxinitrid-Linerschicht90 über der resultierenden Struktur vorgesehen. - Darauffolgend wird gemäss
1M der obere Bereich des Grabens5 vorzugsweise mit einer weiteren amorphen oder polykri stallinen Silizium-Füllung100 aufgefüllt und diese eingesenkt, woran anschließend die auf der Oberseite freiliegende Oxinitrid-Linerschicht90 vorzugsweise durch eine Trockenätzung (Spacer-Ätzung) geöffnet wird. Beim Einsenken der Polysilizium-Füllung100 ist es zweckmäßig, deren Oberseite tiefer einzusenken als die Oberseite der Polysilizium-Füllung60 , damit der Oxinitrid-Liner90 auf der Oberseite der ersten Polysilizium-Füllung60 durch die einfache Spacer-Ätzung entfernbar ist. Insbesondere im Zusammenhang mit1M wird der Sinn der Oxinitrid-Linerschichten50 ,90 deutlich, da ohne diese Liner das Halbleitersubstrat1 bzw. die Füllung20 geätzt werden würden. - Gemäss
1N werden dann die freiliegenden amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllungen60 bzw.100 durch eine Ätzung entfernt und die verbleibende Oxinitrid-Linerschicht50 bzw.90 ebenfalls gestrippt. - Im Anschluss an den Prozesszustand gemäss
1N , in dem sämtliche Hilfsmaterialien aus dem Graben5 entfernt worden sind, wird gemäss1O der Graben vorzugsweise mittels einer Siliziumoxid-Füllung110 bis zur Oberseite des Halbleitersubstrats verschlossen. - Besondere Vorteile dieser ersten Ausführungsform liegen darin, dass das Fenster für den vergrabenen Anschluss in der Tiefe selbstjustiert gebildet werden kann, und die Größe des Fensters nicht von den Toleranzen zweier Rückätzprozesse abhängt. Der vergrabene Anschluss wird additiv erstellt, und aufgrund des maximal großen Querschnitts kann der Widerstand des vergrabenen Kontaktes minimal eingestellt werden. Alle angewendeten Prozesse zu diesem selbstjustierten Aufbau des vergrabenen Kontaktes sind prinzipielle Standard-Prozesse.
-
2A –G sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Der in
2A dargestellte Prozesszustand entspricht dem Prozesszustand gemäss1A , bei dem die leitende Polysilizium-Füllung20 und der Isolationskragen10 im oberen Grabenbereich eingesenkt sind. - Weiter mit Bezug auf
2B werden über der resultierenden Struktur zwei Linerschichten abgeschieden, nämlich vorzugsweise eine Siliziumnitrid-Linerschicht150 und darüber vorzugsweise eine Siliziumoxid-Linerschicht155 . Im Anschluss daran wird über der resultierenden Struktur vorzugsweise ein amorphes oder polykristallines Silizium abgeschieden und zurückpoliert, um den Graben5 im oberen Bereich mit einer amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllung160 auszukleiden, welche wie bei der ersten Ausführungsform als Hilfsschicht zur Strukturübertragung dient. Im daran anschließenden Prozessschritt wird eine Photolackmaske oder eine Hartmaske, die zuvor photolithographisch strukturiert worden ist,180 auf der resultierenden Struktur gebildet, welche einen Teilbereich an der Grabenoberseite freilegt. Die Funktion der Photolackmaske oder Hartmaske180 entspricht somit derjenigen der Linermaske70b bei der ersten Ausführungsform. - Weiter mit Bezug auf
2C wird dann ein Ätzschritt durchgeführt, bei dem ein Teilbereich der amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllung160 entfernt wird. Anschließend wird die darunter liegende Siliziumoxid-Linerschicht155 ebenfalls entfernt und dann die Photolackmaske oder Hartmaske180 gestrippt, was letztlich zum im2C gezeigten Prozesszustand führt. - Weiter mit Bezug auf
2D wird dann der verbleibende Restbereich der Füllung160 durch eine Ätzung entfernt und die Siliziumnitrid-Linerschicht150 auf den waagrechten Oberflä chen vorzugsweise durch eine trockenchemische anisotrope Ätzung entfernt. - Nunmehr findet gemäss
2E vorzugsweise eine trockenchemische Ätzung des Isolationskragens10 in Analogie zur ersten Ausführungsform statt, wobei auch der verbleibende Rest der Siliziumoxid-Linerschicht155 auf der Siliziumnitrid-Linerschicht150 entfernt wird. Ebenfalls erfolgt dann eine Reinigung des Fensters für den vergrabenen Anschluss, in dem der Isolationskragen10 zuvor entfernt worden ist. - Weiter mit Bezug auf
2F wird dann die verbleibende Siliziumnitrid-Linerschicht150 gestrippt, die Oberfläche des Halbleitersubstrats1 und der Füllung20 nitridiert und eine Divot-Abscheidung und Divot-Ätzung vorzugsweise von amorphem oder polykristallinem Silizium durchgeführt, um den vergrabenen Kontakt mittels eines entsprechenden Bereichs180 zu bilden. - Abschließend erfolgt wie bei der ersten Ausführungsform das Vorsehen einer vorzugsweisen Siliziumoxid-Füllung
220 im oberen Grabenbereich, was zum in2G gezeigten Prozesszustand führt. - Bei dieser Ausführungsform bringt der anfänglich vorgesehene Doppel-Liner aus vorzugsweise Siliziumnitrid und Siliziumoxid besondere Vorteile beim Entfernen der darüber liegenden Füllung. Denn dadurch muss nach der Strukturübertragung nicht erneut ein Liner abgeschieden werden, und die Prozessführung ist weniger komplex.
- Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
- Insbesondere ist die Auswahl der Füll- und Schichtmaterialien nur beispielhaft und kann in vielerlei Art variiert werden.
Claims (10)
- Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (
10 ) in einem Substrat (1 ), der über einen vergrabenen Kontakt (80 ;180 ) einseitig mit dem Substrat (1 ) elektrisch verbundenen ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle mit einem in dem Substrat (1 ) vorgesehenen und über den vergrabenen Kontakt (80 ;180 ) angeschlossenen Auswahltransistor, mit den Schritten: Vorsehen von einem Graben (5 ) in dem Substrat (1 ) unter Verwendung einer Hartmaske (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 ) im unteren und mittleren Grabenbereich, wobei die Oberseite der elektrisch leitenden Füllung (20 ) und der Isolationskragen gegenüber der Oberseite (OS) des Substrats (1 ) auf ungefähr gleiche Tiefe in den Graben (5 ) eingesenkt sind; Vorsehen mindestens einer Linerschicht (50 ;150 ,155 ) in dem Graben (5 ); Auffüllen des Grabens (5 ) mit einer Füllung (60 ;160 ) aus einem Hilfsmaterial, welche durch die mindestens eine Linerschicht (50 ;150 ,155 ) im Graben (5 ) eingekapselt wird; Vorsehen einer Maske (70b ;175 ) auf der Füllung (60 ;160 ) zum Definieren der Struktur des vergrabenen Kontakts (80 ;180 ); Entfernen eines Teils der Füllung (60 ;160 ) unter Verwendung der Maske (70b ;175 ); Entfernen eines darunterliegenden Teils der mindestens einen Linerschicht (50 ;150 ,155 ) zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens (10 ); Entfernen eines dem vergrabenen Kontakt (80 ;180 ) entsprechenden Teils des Isolationskragens (10 ); und Bilden des vergrabenen Kontakts (80 ;180 ) zwischen der leitenden Füllung (20 ) und dem Halbleitersubstrat (1 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen der Maske (
70b ;175 ) auf der Füllung (60 ;160 ) folgende Schritte umfasst: Einsenken der Füllung (60 ) in den Graben (5 ); Vorsehen einer Silizium-Linerschicht (70 ) im Graben (5 ); Durchführen einer schrägen Implantation (I) in die Silizium-Linerschicht (70 ); selektives Ätzen des nicht-implantierten oder des implantierten Bereichs der Silizium-Linerschicht (70 ); und Oxidieren des nicht selektiv geätzten Bereichs der Silizium-Linerschicht (70 ), wobei der oxidierte nicht selektiv geätzte Bereich (70b ) die Maske bildet. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bilden des vergrabenen Kontakts (
80 ) eine weitere Linerschicht (90 ) und anschließend eine weitere Füllung (100 ) in dem Graben (5 ) vorgesehen werden; die weitere Füllung (100 ) bis unterhalb der Oberseite der Füllung (60 ) eingesenkt wird; die weitere Linerschicht (90 ) von der Oberfläche der Füllung (60 ) entfernt wird; die Füllung (60 ) und die weitere Füllung (100 ) in einem gemeinsamen Ätzschritt entfernt werden; und die Linerschicht (50 ) und die weitere Linerschicht (90 ) in einem gemeinsamen Ätzschritt entfernt werden. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (
60 ) und die weitere Füllung (100 ) Silizium, vorzugsweise aus amorphem oder polykristallinem Silizium, bestehen. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linerschicht (
50 ) und die weitere Linerschicht (100 ) aus Siliziumoxinitrid bestehen. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen einer Silizium-Linerschicht (
70 ) im Graben (5 ) folgende Schritte umfasst: Abscheiden der Silizium-Linerschicht (70 ) über der Hartmaske (3 ) und der eingesenkten Füllung (60 ); Vorsehen einer mit der Oberseite der Silizium-Linerschicht (70 ) planaren Siliziumoxid-Füllung (88 ); Zurückziehen der Silizium-Linerschicht (70 ) bis unterhalb der Oberseite der Hartmaske (3 ); und Entfernen der Siliziumoxid-Füllung (88 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (
160 ) durch eine erste untere und eine zweite obere Linerschicht (150 ,155 ) im Graben (5 ) eingekapselt wird, die Füllung (160 ) mit der zweiten oberen Linerschicht (155 ) planarisiert wird, und eine Maske, insbesondere eine Photolackmaske oder Hartmaske (175 ), auf der Füllung (160 ) vorgesehen wird. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen eines Teils der Füllung (
160 ) unter Verwendung der Maske (175 ) folgende Schritte durchgeführt werden: Entfernen eines Teils der zweiten oberen Linerschicht (155 ) unter Verwendung der Maske (175 ) oder der teilentfernten Füllung (160 ); Entfernen der Maske (175 ) und der restlichen Füllung (160 ); Entfernen eines Teils der ersten unteren Linerschicht (150 ) zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens (10 ); gleichzeitiges Entfernen des dem vergrabenen Kontakt (80 ;180 ) entsprechenden Teils des Isolationskragens (10 ) und der restlichen zweiten oberen Linerschicht (155 ); und Entfernen der restlichen ersten unteren Linerschicht (155 ). - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (
160 ) aus Silizium, vorzugsweise aus amorphem oder polykristallinem Silizium, besteht. - Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste untere Linerschicht (
150 ) aus Siliziumnitrid und die zweite obere Linerschicht (155 ) aus Siliziumoxid besteht.
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2003
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19843641A1 (de) * | 1998-09-23 | 2000-04-20 | Siemens Ag | Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| DE10205077A1 (de) * | 2002-02-07 | 2003-08-28 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterspeicherzelle mit einem Graben und einem planaren Auswahltransistor und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE10219123A1 (de) * | 2002-04-29 | 2003-11-13 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Strukturierung keramischer Schichten |
| DE10237508A1 (de) * | 2002-08-16 | 2004-03-11 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Bilden einer Maskierschicht auf einem Substrat |
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