DE10359580B3 - 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

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

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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) einseitig mit dem Substrat (1) elektrisch verbunden ist. Nach Bilden und Einsenken einer elektrisch leitenden Füllung (20), eines Isolationskragens (10) und ggf. eines allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakts (80) erfolgen ein Vorsehen mindestens einer Linerschicht (50; 150) in dem Graben (5); ein Auffüllen des Grabens (5) mit einer Füllung (60; 160) aus einem Hilfsmaterial, welche durch die mindestens eine Linerschicht (50; 150) im Graben (5) eingekapselt wird; ein Vorsehen einer Maske (70a; 70b; 170a) auf der Füllung (60; 160) zum Definieren der Struktur des vergrabenen Kontakts (80; 180), wobei die Maske (70a; 70b; 170a) keine Überstände in den Graben hinein aufweist; ein Entfernen eines Teils der Füllung (60; 160) unter Verwendung der Maske (70a; 70b; 170a) und ein Entfernen eines darunterliegenden Teils der mindestens einen Linerschicht (50; 150) zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens (10). Abhängig davon, ob bereits ein allseitig angeschlossener vergrabener Kontakt (80) vorgesehen ist oder nicht, erfolgen dann ein Entfernen eines Teils des Isolationskragens (10) oder des Kontakts (80) und ein Bilden des vergrabenen Kontakts (80) zwischen der leitenden Füllung (20) und dem Halbleitersubstrat (1) bzw. ein Vorsehen einer isolierenden Füllung (109) zwischen ...

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.
  • Aus der DE 102 19 123 A1 ist ein Verfahren zum Strukturieren keramischer Schichten auf Halbleitersubstraten bekannt. Dabei wird eine keramische Schicht auf einem Halbleitersubstrat abgeschieden, die abgeschiedene keramische Schicht anschließend in einem Verdichtungsschritt verdichtet und danach in der verdichteten keramischen Schicht zumindest in Abschnitten Fehlstellen erzeugt. Schließlich wird die keramische Schicht mit einem Ätzmedium behandelt, wobei die keramische Schicht in den mit den Fehlstellen versehenen Abschnitten vom Substrat abgetragen wird.
  • Die US 6,498,061 B2 offenbart die Bildung einer Maske mittels Ionenimplantationen mit selbstausgerichteter Musterbildung für die Herstellung einseitiger vertikaler Bauelemente.
  • 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 bzw. 2 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass es eine genaue Definition des Anschlussgebietes beim jeweiligen vergrabenen Kontakt des Grabenkondensators selbst bei hohem Aspektverhältnis ermöglicht.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die selbstjustierte Struktur selbst bei hochaspektischen Konzepten aufgrund der Füllung aus dem Hilfsmaterial oberflächennah gebaut werden kann. Die selbstjustierte Maske weist keine Überhänge von der umliegende Peripherie des Grabens in den Graben hinein auf und kann somit sehr leicht in die Tiefe übertragen werden.
  • Überstände der Maske in den Graben hinein würden nach einer unvermeidbaren, aber ungewollten Dosisablagerung an der Maskenkante bei der Implantation ein wandbündiges Transferieren der Maske in den Graben durch Abschattung verhindern. Aus diesem Grund werden die nicht überhängenden Masken mit einem Stöpsel in der Mitte gebaut. Eine spezielle Sequenz zum Erzeugen solcher überhangfreier Masken ist immer dann zweckmässig, wenn die Implantation die Ätzrate an den implantierten Stellen herabsetzt, wie es z.B. bei Bor in Silizium der Fall ist. Die Al2O3-Liner Variante, bei der mit Argon implantiert wird, hat den Vorteil, dass die Implantation die Ätzrate im implantierten Bereich erhöht und somit eine nichtüberhängende Masken automatisch durch die selektive Ätzung hergestellt werden.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine in der Nähe der Substratoberfläche mittels einer nicht-überhängenden 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 bzw. 2 angegebenen Herstellungsverfahrens.
  • Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Vorsehen der Maske auf der Füllung folgende Schritte:
    Einsenken der Füllung in den Graben;
    Vorsehen einer weiteren Linerschicht im Graben;
    Durchführen einer schrägen Implantation in die Linerschicht zum Definieren der Maske; und
    selektives Ätzen der weiteren Linerschicht zum Entfernen des nicht-implantierten oder des implantierten Bereichs.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die weitere Linerschicht eine Silizium-Linerschicht, wobei nach dem Entfernen des implantierten oder nicht-implantierten Bereichs durch das selektive Ätzen ein Oxidieren des verbleibenden Bereichs der Silizium-Linerschicht durchgeführt wird und wobei der oxidierte nicht selektiv geätzte Bereich die Maske bildet.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die weitere Linerschicht eine Al2O3-Linerschicht, wobei nach dem Entfernen des implantierten oder nicht-implantierten Bereichs durch das selektive Ätzen der verbleibende Bereich die Maske bildet.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Hilfsmaterial der Füllung Silizium oder Bor-Phosphor-Silikatglas.
  • Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Vorsehen der weiteren 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 Maske nach Entfernen eines Teils der Füllung unter Verwendung der Maske dadurch entfernt, dass eine weitere Implantation und daran anschließend ein weiteres selektives Ätzen durchgeführt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1A-1O schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2A-2L schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3A-3D schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 4A-4E schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
    •
  • 1A-1O sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1A bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Silizium-Halbleitersubstrat, in dem mittels einer Hartmaske 3 ein Graben 5 vorgesehen worden ist. Auf den Grabenwänden befindet sich im unteren Bereich ein dünnes Kondensator-Dielektrikum 30, das zusammen mit dem Substrat 1 und einer im Inneren des Grabens 5 vorgesehenen leitenden Füllung 20 vorzugsweise aus Polysilizium einen Kondensator bildet. Im mittleren und oberen Grabenbereich ist ein Isolationskragen 10 vorzugsweise aus Siliziumoxid vorgesehen. Sowohl die leitende Füllung 20 als auch der Isolationskragen 10 sind gegenüber der Oberseite OS des Halbleitersubstrats 1 eingesenkt.
  • In einem darauffolgenden Prozessschritt, der in 1B illustriert ist, wird zunächst eine Oxinitrid-Linerschicht 50 über der resultierenden Struktur abgeschieden. Dann wird der Graben 5 mit einer weitere Füllung 60 vorzugsweise aus amorphem oder polykristallinem Silizium gefüllt und die Füllung 60 mittels eines chemisch-mechanischen Polierschritts planarisiert und dann bis unterhalb der Oberseite OS des Halbleitersubstrats 1 zurückgeätzt. Dabei wird auch die Oxinitrid-Linerschicht 50 von der Oberfläche der Hartmaske 3 entfernt. Die Füllung 60 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-Linerschicht 65 über der resultierenden Struktur abgeschieden. Diese Nitridierung dient als Diffusionsbarriere bei der nachfolgenden Oxidation der Hartmaske 70 gegenüber der Füllung 60. Über der Siliziumnitrid-Linerschicht 65 wird dann vorzugsweise eine amorphe oder polykristalline Silizium-Linerschicht 70 vorgesehen.
  • Weiter mit Bezug auf 1D wird dann der Graben 5 vorzugsweise mit einer Siliziumoxid-Füllung 88 verschlossen, die bis zur Oberseite der amorphen Silizium-Linerschicht 70 zurückpoliert wird.
  • Weiter mit Bezug auf 1E wird dann die amorphe oder polykristalline Silizium-Linerschicht 70 nach unterhalb der Oberkante der Hartmaske 3 zurückgezogen, so dass diese vollständig von der Oberfläche der Hartmaske 3 entfernt ist.
  • Wie in 1F dargestellt, wird dann die vorzugsweise Siliziumoxid-Füllung 88 aus dem Graben 5 entfernt und danach mindestens ein schräger und evtl. gedrehter Implantationsschritt I durchgeführt, bei dem vorzugsweise Bor-Ionen in einen Teilbereich 70a der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht 70 implantiert werden. Um den Teilbereich 70A zu überdecken, ist es notwendig, die Implantationsrichtung beim Implantationschritt I senkrecht zur Zeichnungsebene zu verschwenken und gegebenenfalls zu verdrehen.
  • Wie in 1G dargestellt, wird dann entweder der nicht implantierte Bereich oder der implantierte Bereich der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht 70 durch eine Ätzung selektiv entfernt. Anschließend erfolgt eine Oxidation des verbleibenden Bereichs 70a der amorphen oder polykristallinen Silizium-Linerschicht 70 zur Bildung eines oxidierten Bereichs 70b.
  • Die Nitridierung bzw. der dünne Siliziumnitrid-Liner 65 auf der Oberfläche der vorzugsweise amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllung 60 verhindert dabei auf der einen Seite den Durchbruch der nasschemischen Ätzung in die Füllung 60 und auf der anderen Seite die Oxidation der Füllung 60 beim Oxidieren des Bereichs 70b.
  • Weiter mit Bezug auf 1H wird dann die Nitridierung bzw. der dünne Siliziumnitrid-Liner 65 durchbrochen und durch eine Ätzung der Bereich, der von dem oxidierten Bereich 70b freigelassen ist, in die vorzugsweise amorphe oder polykristalline Silizium-Füllung 60 übertragen.
  • Weiter mit Bezug auf 1I werden dann der oxidierte Bereich 70b und der im Graben freiliegende Bereich der vorzugsweise Oxinitrid-Linerschicht 50 durch eine jeweilige Ätzung entfernt.
  • Im anschließenden Prozessschritt, der in 1J gezeigt ist, wird mit einer Trockenätzung der Isolationskragen 10 im freiliegenden Bereich entfernt und somit das Fenster für den späteren vergrabenen Kontakt freigelegt. Um den Isolationskragen 10 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 Halbleitersubstrats 1, der sich eine Divot-Füllung und Divot-Ätzung einer vorzugsweise amorphen oder polykristallinen Polysilizium-Schicht 80 anschließen, die letztlich die leitende Füllung 20 mit dem Substrat 1 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-Füllung 60 im Graben noch zu entfernen. Zu diesem Zweck wird gemäss 1L zunächst eine weitere vorzugsweise Oxinitrid-Linerschicht 90 über der resultierenden Struktur vorgesehen.
  • Darauffolgend wird gemäss 1M der obere Bereich des Grabens 5 vorzugsweise mit einer weiteren amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllung 100 aufgefüllt und diese einge senkt, woran anschließend die auf der Oberseite freiliegende Oxinitrid-Linerschicht 90 vorzugsweise durch eine Trockenätzung (Spacer-Ätzung) geöffnet wird. Beim Einsenken der Polysilizium-Füllung 100 ist es zweckmäßig, deren Oberseite tiefer einzusenken als die Oberseite der Polysilizium-Füllung 60, damit der Oxinitrid-Liner 90 auf der Oberseite der ersten Polysilizium-Füllung 60 durch die einfache Spacer-Ätzung entfernbar ist. Insbesondere im Zusammenhang mit 1M wird der Sinn der Oxinitrid-Linerschichten 50, 90 deutlich, da ohne diese Liner das Halbleitersubstrat 1 bzw. die Füllung 20 geätzt werden würden.
  • Gemäss 1N werden dann die freiliegenden amorphen oder polykristallinen Silizium-Füllungen 60 bzw. 100 durch eine Ätzung entfernt und die verbleibende Oxinitrid-Linerschicht 50 bzw. 90 ebenfalls gestrippt.
  • Im Anschluss an den Prozesszustand gemäss 1N, in dem sämtliche Hilfsmaterialien aus dem Graben 5 entfernt worden sind, wird gemäss 1O der Graben vorzugsweise mittels einer Siliziumoxid-Füllung 110 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-2L sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der in 2A gezeigte Prozesszustand entspricht dem in 1A gezeigten Prozesszustand.
  • Gemäß 2B werden über der Struktur eine Siliziumnitrid-Linerschicht 150 und eine Füllung aus BPSG (Borphosphorsilikatglas) abgeschieden. Nach einem Annealprozess für die BPSG-Füllung 160 folgt ein chemisch-mechanisches Rückpolieren der BPSG-Füllung 160 und der Siliziumnitrid-Linerschicht 150 und ein Rückätzen der BPSG-Füllung 160 bis unterhalb der Oberseite OS des Halbleitersubstrats 1.
  • Weiter mit Bezug auf 2C wird dann eine sehr dünne Siliziumnitrid-Linerschicht 65 über der resultierenden Struktur abgeschieden. Diese Nitridierung dient als Diffusionsbarriere damit bei den nachfolgenden Hochtemperaturschritten nicht das Bor aus dem BPSG ausdiffundiert.
  • Gemäß 2C werden weiterhin über der resultierenden Struktur eine Silizium-Linerschicht 70 abgeschieden und darauf eine Siliziumoxid-Füllung 88 vorgesehen. Nach dem Rückpolieren der Siliziumoxid-Füllung 88, das in 2D gezeigt ist, erfolgt gemäß 2E ein selektives Rückätzen der Siliziumlinerschicht 70 bis unterhalb der Oberfläche der Hartmaske 3.
  • Wie in 2F dargestellt, erfolgt dann mindestens eine schräge und evtl gedrehte Implantation I von BF2-Ionen, welche einen implantierten Bereich 70a der Siliziumlinerschicht 70 schafft, wohingegen deren Rest von der Implantation abgeschattet bleibt.
  • Mittels einer selektiven Ätzung kann dann gemäß 2G der nicht-implantierte Bereich der Siliziumlinerschicht 70 entfernt werden, während der implantierte Bereich 70a der Siliziumlinerschicht 70 als Maske auf der Füllung 160 aus BPSG zurückbleibt.
  • Gemäß 2H erfolgt dann eine selektive Ätzung der BPSG-Füllung 160 unter Verwendung des implantierten Bereichs 70a als Maske. In dem in 2I gezeigten Prozesszustand ist die Maske in Form des implantierten Bereichs 70a durch eine Ätzung selektiv entfernt worden und die freigelegte Siliziumnitrid-Linerschicht 150 durch eine Trockenätzung bereichsweise oberhalb der leitenden Füllung 20 und oberhalb des Isolationskragens 10 entfernt worden. Im darauffolgenden Prozess wird, der in 2J illustriert ist, erfolgt ein Rückätzen des Isolationskragens 10 im freigelegten Bereich.
  • Anschließend wird, wie in 2K gezeigt, der Rest der BPSG-Füllung 160 und der Siliziumnitrid-Linerschicht 150 durch entsprechende Ätzschritte entfernt, woraufhin eine Nitridierung stattfindet und durch eine Divot-Füllung und Divot-Rückätzung einer Siliziumschicht der vergrabene Kontakt 80 zwischen der leitenden Füllung 20 und dem Halbleitersubstrat gebildet wird. Schließlich wird der Graben mittels einer Siliziumoxid-Füllung 110 verschlossen.
  • Bei der obigen ersten und zweiten Ausführungsform wurde ein sogenanntes additives Verfahren angewendet, um einen Teil des Isolationskragens 10 zu entfernen und durch den vergrabenen Kontakt 80 zu ersetzen. Bei der nachstehend beschriebenen dritten und vierten Ausführungsform wird hingegen ein sogenanntes subtraktives Verfahren angewendet, um einen allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakt 80 bereichsweise zu entfernen und durch einen Isolationsbereich zu ersetzen.
  • 3A-3D sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß dem in 3A gezeigten Prozesszustand wurde der Isolationskragen 10 zunächst gegenüber der Oberseite der leitenden Füllung 20 abgesenkt, dann zunächst eine Nitridierung der Oberfläche zur Konditionierung des freiliegenden Halbleiter substrats 1 durchgeführt, und daraufhin durch eine Divot-Füllung und Divot-Rückätzung von Silizium ein allseitig angeschlossener umlaufender vergrabener Kontakt 80 gebildet.
  • Die sich an 3A anschließenden Prozessschritte zum Erreichen des Prozesszustandes nach 3B entsprechen den Prozessschritten gemäß 2B bis 2I, welche bereits vorstehend im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erläutert worden sind.
  • Gemäß 3C erfolgt dann eine Ätzung der leitenden Füllung 20 und eines Teils des vergrabenen Kontakts 80 unter Verwendung der strukturierten Füllung aus BPSG 160 als Maske, um so den vergrabenen Kontakt 80 aus dem späteren Isolationsbereich zu entfernen.
  • Weiter mit Bezug auf 3D erfolgt dann eine Divot-Füllung und Divot-Ätzung einer Siliziumoxid-Füllung 109 sowie ein anschließendes Abscheiden und Rückätzen einer weiteren Siliziumoxid-Füllung 110.
  • 4A-4E sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens als vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der in 4A gezeigte Prozesszustand entspricht dem Prozesszustand gemäß 2c mit Ausnahme der Tatsache, dass statt einer Siliziumlinerschicht 70 eine Al2O3-Linerschicht 170 der Oberseite der Struktur vorgesehen ist, und dass der Isolationskragen 10 zunächst gegenüber der Oberseite der leitenden Füllung 20 abgesenkt und daraufhin durch eine Divot-Füllung und Divot-Rückätzung von Silizium ein allseitig angeschlossener umlaufender vergrabener Kontakt 80 gebildet worden ist.
  • Weiter erfolgt mit Bezug auf 4B eine schräge Implantation I' mit Argon-Ionen, bei der ein Bereich 170a der Al2O3- Linerschicht 170 abgeschattet bleibt. In einer anschließenden Ätzung, die in 4C illustriert ist, wird zunächst der implantierte Bereich der Al2O3-Linerschicht 170 entfernt, woraufhin der nicht-implantierte Bereich 170a als Maske zurückbleibt.
  • Mittels dieser Maske wird gemäß 4C zunächst ein Teil der BPSG-Füllung 160 entfernt und anschließend die Siliziumnitrid-Linerschicht 150 geöffnet.
  • Anschließend erfolgt gemäss 4D wie bei der dritten Ausführungsform eine Siliziumätzung zum Entfernen eines Teils der leitenden Füllung 20 und des vergrabenen Kontakts 80. In einem weiteren Prozessschritt, der ebenfalls in 4D gezeigt ist, erfolgt eine weitere Implantation I'' mit Argon-Ionen, um den Bereich 170a der Al2O3-Linerschicht 170 ätzbar zu machen. Dieser wird anschließend durch eine entsprechende Ätzung entfernt, wie auch der Rest der BPSG-Füllung 160 und der Siliziumnitrid-Linerschicht 150.
  • Gemäß 4E erfolgen dann wie bei der dritten Ausführungsform eine Divot-Füllung und Divot-Ätzung einer Siliziumoxid-Füllung 190 sowie das Abscheiden und Rückätzen einer weiteren Siliziumoxid-Füllung 110.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von vier bevorzugten Ausführungsbeispielen 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.
    • 1
    Si-Halbleitersubstrat
    OS
    Oberseite von 1
    3
    Hartmaske
    5
    Graben
    10
    Isolationskragen
    20
    leitende Füllung
    30
    Kondensator-Dielektrikum
    50
    Oxinitrid-Linerschicht
    60
    Silizium-Füllung
    70
    Siliziumlinerschicht
    88
    Siliziumoxid-Füllung
    I,I',I''
    Implantation
    70a, 170a
    implantierter Bereich
    70b
    oxidierter implantierter Bereich
    80
    vergrabener Kontakt aus Silizium
    109, 110
    Siliziumoxid-Füllung
    150
    Siliziumnitrid-Linerschicht
    160
    BPSG-Füllung
    170
    Al2O3-Linerschicht

Claims (8)

  1. Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10) in einem Substrat (1), der über einen vergrabenen Kontakt (80) 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) 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) in den Graben (5) eingesenkt sind; Vorsehen mindestens einer Linerschicht (50; 150) in dem Graben (5); Auffüllen des Grabens (5) mit einer Füllung (60; 160) aus einem Hilfsmaterial, welche durch die mindestens eine Linerschicht (50; 150) im Graben (5) eingekapselt wird; Vorsehen einer Maske (70a; 70b; 170a) auf der Füllung (60; 160) zum Definieren der Struktur des vergrabenen Kontakts (80; 180), wobei die Maske (70a; 70b; 170a) keine Überstände in den Graben hinein aufweist; Entfernen eines Teils der Füllung (60; 160) unter Verwendung der Maske (70a; 70b; 170a); Entfernen eines darunterliegenden Teils der mindestens einen Linerschicht (50; 150) zum Freilegen eines entsprechenden Teils des Isolationskragens (10); Entfernen eines Teils des Isolationskragens (10); und Bilden des vergrabenen Kontakts (80) zwischen der leitenden Füllung (20) und dem Halbleitersubstrat (1).
  2. Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen (10) in einem Substrat (1), der über einen vergrabenen Kontakt (80) 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) 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 der Isolationskragen gegenüber der Oberseite elektrisch leitenden Füllung (20) eingesenkt ist und durch einen allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakt (80) ersetzt ist; Vorsehen mindestens einer Linerschicht (50; 150) in dem Graben (5); Auffüllen des Grabens (5) mit einer Füllung (60; 160) aus einem Hilfsmaterial, welche durch die mindestens eine Linerschicht (50; 150) im Graben (5) eingekapselt wird; Vorsehen einer Maske (70a; 70b; 170a) auf der Füllung (60; 160) zum Definieren der Struktur des vergrabenen Kontakts (80; 180), wobei die Maske (70a; 70b; 170a) keine Überstände in den Graben hinein aufweist; Entfernen eines Teils der Füllung (60; 160) unter Verwendung der Maske (70a; 70b; 170a); Entfernen eines darunterliegenden Teils der mindestens einen Linerschicht (50; 150) zum Freilegen eines entsprechenden Teils der Oberseite elektrisch leitenden Füllung (20) und des allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakts (80); Entfernen eines Teils der elektrisch leitenden Füllung (20) und des allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakts (80); und Vorsehen einer isolierenden Füllung (109) zwischen der leitenden Füllung (20) und dem Halbleitersubstrat (1) als Ersatz für den entfernten Teil der elektrisch leitenden Füllung (20) und des allseitig angeschlossenen vergrabenen Kontakts (80).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen der Maske (70a; 70b; 170a) auf der Füllung (60; 160) folgende Schritte umfasst: Einsenken der Füllung (60; 160) in den Graben (5); Vorsehen einer weiteren Linerschicht (70; 170) im Graben (5); Durchführen mindestens einer schrägen, optional gedrehten Implantation (I; I') in die Linerschicht (70; 170) zum Definieren der Maske (70a; 70b; 170a); und selektives Ätzen der weiteren Linerschicht (70; 170) zum Entfernen des nicht-implantierten oder des implantierten Bereichs.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Linerschicht (70; 170) eine Silizium-Linerschicht (70) ist und nach dem Entfernen des implantierten oder nicht-implantierten Bereichs durch das selektive Ätzen ein Oxidieren des verbleibenden Bereichs (70a) der Silizium-Linerschicht (70) durchgeführt wird, wobei der oxidierte nicht selektiv geätzte Bereich (70b) die Maske bildet.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Linerschicht (70; 170) eine Al2O3-Linerschicht (170) ist und nach dem Entfernen des implantierten oder nicht-implantierten Bereichs durch das selektive Ätzen der verbleibende Bereich die Maske bildet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfmaterial der Füllung (60; 160) Silizium oder Bor-Phosphor-Silikatglas ist.
  7. Verfahren nach einem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsehen der weiteren Linerschicht (70; 170) 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).
  8. Verfahren nach einem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (70a, 70b; 170) nach Entfernen eines Teils der Füllung (60; 160) unter Verwendung der Maske (70a; 70b; 170a) dadurch entfernt wird, dass eine weitere Implantation (I'') und daran anschließend ein weiteres selektives Ätzen durchgeführt werden.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10333777B4 (de) * 2003-07-24 2007-01-25 Infineon Technologies Ag Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle
DE102004031694A1 (de) * 2004-06-30 2006-01-19 Infineon Technologies Ag Herstellungsverfahren für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen, der über einen vergrabenen Kontakt einseitig mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, insbesondere für eine Halbleiterspeicherzelle
US7312114B2 (en) * 2005-04-27 2007-12-25 Infineon Technologies Ag Manufacturing method for a trench capacitor having an isolation collar electrically connected with a substrate on a single side via a buried contact for use in a semiconductor memory cell
US20070123045A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Stephan Wege Method for the treatment of material, in particular in the fabrication of semiconductor components
US20130102123A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-25 Nanya Technology Corporation Method for fabricating single-sided buried strap in a semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843641A1 (de) * 1998-09-23 2000-04-20 Siemens Ag Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren
US6498061B2 (en) * 2000-12-06 2002-12-24 International Business Machines Corporation Negative ion implant mask formation for self-aligned, sublithographic resolution patterning for single-sided vertical device formation
DE10219123A1 (de) * 2002-04-29 2003-11-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Strukturierung keramischer Schichten

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW469635B (en) * 2000-05-16 2001-12-21 Nanya Technology Corp Fabrication method of semiconductor memory cell transistor
US6426253B1 (en) * 2000-05-23 2002-07-30 Infineon Technologies A G Method of forming a vertically oriented device in an integrated circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843641A1 (de) * 1998-09-23 2000-04-20 Siemens Ag Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren
US6498061B2 (en) * 2000-12-06 2002-12-24 International Business Machines Corporation Negative ion implant mask formation for self-aligned, sublithographic resolution patterning for single-sided vertical device formation
DE10219123A1 (de) * 2002-04-29 2003-11-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Strukturierung keramischer Schichten

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