DE112013006004T5

DE112013006004T5 - Dreidimensionaler Kondensator

Info

Publication number: DE112013006004T5
Application number: DE112013006004.3T
Authority: DE
Inventors: Unsoon Kim; Mark Ramsbey; Shenqing Fang; Chun Chen; Kuo Tung CHANG
Original assignee: Spansion LLC
Current assignee: Infineon Technologies LLC
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-10-01
Also published as: JP6396920B2; US20140167220A1; WO2014093647A1; WO2014093647A8; US10141393B1; JP2016504762A

Abstract

Es werden Strukturen integrierter Kondensatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform nutzen die Strukturen integrierter Kondensatoren die Kapazität, die in einer Ebene gebildet werden kann, die zu der des Substrats senkrecht ist, was in Strukturen dreidimensionaler Kondensatoren resultiert. Dies ermöglicht, dass Strukturen integrierter Kondensatoren mit einer höheren Kapazität über relativ kleinen Substratflächen gebildet werden können. Ausführungsformen sind zur Verwendung mittels Ladungspumpen geeignet und können hergestellt werden, so dass sie je nach Wunsch der Anwendung mehr oder weniger Kapazität aufweisen.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf integrierte Kondensatoren.
Allgemeiner Stand der Technik
Kondensatoren werden für gewöhnlich in integrierten Schaltungen gebraucht. Obwohl Kondensatoren abhängig von dem Schaltungsentwurf und dem Zweck verschiedene Funktionen erfüllen, ist es wünschenswert, die Substratfläche, die erforderlich ist, um die Kondensatoren zu bilden, zu minimieren. Zum Beispiel ist eine gängige Verwendung von Kondensatoren, Ladungspumpen zu aktivieren, die verwendet werden, um nötige Spannungen für andere Schaltungen zu produzieren. Eine Art zum Produzieren höherer Spannungen unter Verwendung einer Ladungspumpe umfasst das Einsetzen einer größeren Anzahl von Kondensatoren in der Ladungspumpe. Jedoch kann, wenn die Kondensatoren in die Schaltungen, welche sie unterstützen, integriert sind, diese Lösung eine signifikante Fläche des Substrats benötigen. Eine andere Art zum Produzieren höherer Spannungen unter Verwendung einer Ladungspumpe umfasst das Verringern der Dicke des Dielektrikums, welches die Platten der Ladungspumpenkondensatoren trennt. Dies reduziert jedoch die Maximalspannung, die in den resultierenden Kondensatoren gespeichert werden kann, und kann in manchen Fällen durch die erforderliche Minimaldurchbruchspannung der Kondensatoren und/oder anderer in den Kondensatoren integrierten Vorrichtungen ausgeschlossen sein.
KURZE ÜBERSICHT
Es werden Strukturen integrierter Kondensatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform nutzen die Strukturen integrierter Kondensatoren die Kapazität, die in einer Ebene gebildet werden kann, die zu der des Substrats senkrecht ist, was in Strukturen dreidimensionaler Kondensatoren resultiert. Dies ermöglicht, dass Strukturen integrierter Kondensatoren mit einer höheren Kapazität über relativ kleinen Substratflächen gebildet werden können. Ausführungsformen sind zur Verwendung mittels Ladungspumpen geeignet und können hergestellt werden, so dass sie je nach Wunsch der Anwendung mehr oder weniger Kapazität aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN/FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen, die hierin einbezogen sind und einen Teil der Patentschrift bilden, veranschaulichen die vorliegende Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung des Weiteren dazu, die Prinzipien der Offenbarung zu erläutern und es dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet zu ermöglichen, die Offenbarung nachzuvollziehen und zu verwenden.
1A veranschaulicht eine Beispielkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform.
1B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur von 1A resultieren können.
2A veranschaulicht eine weitere Beispielkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform.
2B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur von 2A resultieren können.
3A veranschaulicht eine weitere Beispielkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform.
3B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur von 3A resultieren können.
4 veranschaulicht eine weitere Beispielkondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform.
5A–5E sind Querschnittsansichten, die verschiedene Beispielsschritte in einem Verfahren zum Herstellen einer Kondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen.
Die vorliegende Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Allgemein wird die Zeichnung, in der ein Element zum ersten Mal erscheint, typischerweise durch die am weitesten links stehende(n) Ziffer(n) in dem entsprechenden Bezugszeichen angegeben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Kondensatoren werden für gewöhnlich in integrierten Schaltungen gebraucht. Zum Beispiel ist eine gängige Verwendung von Kondensatoren, Ladungspumpen zu aktivieren, die verwendet werden, um nötige Spannungen für integrierte Schaltungen zu produzieren. Zum Beispiel sind in die meisten integrierten Schaltungen mit nichtflüchtigem Speicher Ladungspumpen integriert, um die nötigen (normalerweise hohen) Spannungen zum Programmieren, Lesen und Löschen der Speicherzellen des Speichers zu produzieren. Typischerweise empfängt die Ladungspumpe eine einzelne externe Netzspannung (z. B. 1,8 oder 3,3 Volt) und produziert verschiedene höhere oder niedrigere Spannungen, wie von dem Speicher benötigt. Zum Beispiel kann die Ladungspumpe die externe Netzspannung durch Folgendes verdoppeln: Laden zweiter Kondensatoren bis zu der externen Netzspannung, Abtrennen der zwei Kondensatoren von der externen Netzspannung und dann Verbinden der zwei Kondensatoren in Reihe.
Eine Art zum Produzieren eines höheren Stroms unter Verwendung einer Ladungspumpe umfasst das Einsetzen einer größeren Anzahl von Kondensatoren oder Kondensatoren mit größeren Flächen. Typischerweise sind jedoch Ladungspumpenkondensatoren in derselben integrierten Schaltung, die sie unterstützen, integriert. Zum Beispiel sind Ladungspumpenkondensatoren normalerweise Plattenkondensatoren, die zwischen einer Leiterschicht (z. B. einer Schicht aus polykristallinem Silizium, die zum Bilden von Gate-Vorrichtungen der integrierten Schaltungen verwendet wird) und einem leitenden Substrat, getrennt durch ein Dielektrikum (z. B. eine Gate-Oxid-Schicht der Gate-Vorrichtungen), gebildet sind. Somit kann diese Lösung eine signifikante Fläche des Substrats benötigen.
Eine andere Art zum Produzieren eines höheren Stroms unter Verwendung einer Ladungspumpe umfasst das Erhöhen der Kapazität der Ladungspumpenkondensatoren. Da das Erhöhen des Kondensatoroberflächenbereichs unerwünscht ist, kann die Kapazität erhöht werden, indem die Dicke des Dielektrikums, welches die Platten der Ladungspumpenkondensatoren trennt, verringert wird. Dies reduziert jedoch die Maximalspannung, die in den resultierenden Kondensatoren gespeichert werden kann, und kann in manchen Fällen durch die erforderliche Minimaldurchbruchspannung der Kondensatoren und/oder anderer in den Kondensatoren integrierten Vorrichtungen ausgeschlossen sein. Falls zum Beispiel die Ladungspumpenkondensatoren als Dielektrikum die Gate-Oxidschicht der integrierten Gate-Vorrichtungen verwenden, kann dann die Verringerung der Dicke des Dielektrikums durch den Spannungsbedarf der integrierten Gate-Vorrichtungen beschränkt sein.
Demgemäß besteht ein Bedarf an Strukturen integrierter Kondensatoren, die eine hohe Kapazität bereitstellen können und gleichzeitig eine kleine Substratfläche benötigen. Ausführungsformen, wie unten weiter beschrieben, stellen solche Strukturen integrierter Kondensatoren durch das Nutzen der Kapazität, die in einer Ebene gebildet werden kann, die zu der des Substrats senkrecht ist, bereit. Somit ermöglichen Ausführungsformen, was hierin als eine Struktur dreidimensionaler Kondensatoren bezeichnet wird. Ausführungsformen sind zur Verwendung mittels Ladungspumpen geeignet und können hergestellt werden, so dass sie je nach Wunsch der Anwendung mehr oder weniger Kapazität aufweisen. Es ist auch ein Herstellungsverfahren zum Herstellen von Strukturen integrierter Kondensatoren gemäß den Ausführungsformen bereitgestellt.
Diese Patentschrift offenbart eine oder mehrere Ausführungsformen, die die Merkmale dieser Erfindung inkorporieren. Die offenbarte(n) Ausführungsform(en) stellt/stellen die vorliegende Erfindung lediglich beispielhaft dar. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt. Die vorliegende Erfindung wird durch die hier angehängten Patentansprüche definiert.
Die beschriebene(n) Ausführungsform(en) und Verweise in dieser Patentschrift auf „eine Ausführungsform“, „eine Beispielausführungsform“ usw. deuten an, dass die beschriebene(n) Ausführungsform(en) ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik umfassen können, aber das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder die bestimmte Charakteristik nicht notwendigerweise umfassen. Zudem verweisen derartige Ausdrücke nicht zwangsläufig auf dieselbe Ausführungsform. Des Weiteren versteht sich, dass, wenn in Verbindung mit einer Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Charakteristik beschrieben wird, es im Rahmen des Wissens eines Fachmanns liegt, ein derartiges Merkmal, eine derartige Struktur oder eine derartige Charakteristik in Verbindung mit anderen Ausführungsformen herbeizuführen, ob ausdrücklich beschrieben oder nicht.
1A veranschaulicht eine Beispielkondensatorstruktur 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Beispielkondensatorstruktur 100 ist für den Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und beschränkt die Ausführungsformen nicht. Wie in 1A gezeigt, umfasst die Beispielkondensatorstruktur 100 ein Substrat 102, eine erste Leiterschicht, die über dem Substrat 102 angeordnet und strukturiert ist, um den ersten und den zweiten Leiter 104a und 104b zu bilden, ein Dielektrikum 106, das über dem ersten und dem zweiten Leiter 104a und 104b angeordnet ist, und eine zweite Leiterschicht 108, die über der dielektrischen Schicht 106 angeordnet ist.
Der erste und der zweite Leiter 104a und 104b sind durch einen Trennbereich 110 getrennt und jeder weist eine obere Oberfläche, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand auf. Bei einer Ausführungsform beinhalten der erste und der zweite Leiter 104a und 104b dotiertes polykristallines Silizium (Poly), jedoch können sie aus jedem beliebigen leitenden Material sein, wie einem Fachmann basierend auf den Lehren hierein ersichtlich sein wird.
Das Dielektrikum 106 ist über dem ersten und dem zweiten Leiter 104a und 104b angeordnet, um die erste Seitenwand, die zweite Seitenwand und optional die obere Oberfläche von jedem von den ersten Leitern 104a und 104b zu bedecken. Bei einer Ausführungsform bedeckt das Dielektrikum 106 auch die freigelegten Bereiche des Substrats 102, einschließlich des Trennbereichs 110.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Dielektrikum 106 eine oder mehrere dielektrische Schichten. Zum Beispiel kann das Dielektrikum 106 eine Siliziumnitridschicht umfassen, die zwischen zwei Siliziumdioxidschichten eingeschoben ist, um einen Dreischichtenstapel zu bilden, der kollektiv und üblicherweise als „ONO“ bezeichnet wird. Bei einer Ausführungsform wird die Siliziumnitridschicht als eine Ladungseinfangschicht verwendet. Es kann auch ein anderes Ladungseinfangdielektrikum verwendet werden, umfassend einen siliziumreichen Nitridfilm oder einen beliebigen Film, der Silizium, Sauerstoff und Stickstoff in verschiedenen Stöchiometrien umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die zweite Leiterschicht umfasst einen Abschnitt 108a, der entlang der ersten Seitenwand des ersten Leiters 104a angeordnet ist, einen Abschnitt 108b, der entlang der zweiten Seitenwand des ersten Leiters 104a angeordnet ist, einen Abschnitt 108c, der entlang der ersten Seitenwand des zweiten Leiters 104b angeordnet ist, und einen Abschnitt 108d, der entlang der zweiten Seitenwand des zweiten Leiters 104b angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform beinhaltet die zweite Leiterschicht Poly, kann jedoch aus jedem beliebigen leitenden Material sein, wie einem Fachmann basierend auf den Lehren hierein ersichtlich sein wird.
1B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur 100 von 1A resultieren können. Speziell kann, mit Bezug auf die um den ersten Leiter 104a gebildete Struktur, eine erste Kapazität C₁ zwischen der ersten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108a der zweiten Leiterschicht gebildet sein, und eine zweite Kapazität C₂ kann zwischen der zweiten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108b der zweiten Leiterschicht gebildet sein. Die Kapazitäten C₁ und C₂ sind in einer Ebene gebildet, die zu der von der oberen Oberfläche des Substrats 102 bereitgestellten Ebene senkrecht ist.
Die erste und die zweite Kapazität C₁ und C₂ werden durch ein gemeinsames Ende, bereitgestellt von dem ersten Leiter 104a, elektrisch gekoppelt. Bei einer Ausführungsform werden die erste und die zweite Kapazität C₁ und C₂ auch durch ihre entsprechenden anderen Enden (bereitgestellt von dem Abschnitt 108a bzw. Abschnitt 108b) elektrisch gekoppelt, was darin resultiert, dass die erste und die zweite Kapazität C₁ und C₂ parallel gekoppelt sind. Diese Parallelkopplung erhöht die Gesamtkapazität, die von der um den ersten Leiter 104a gebildeten Struktur produziert werden kann. Ähnliche Kapazitäten können unter Verwendung der um den zweiten Leiter 104b gebildeten Struktur produziert werden.
2A veranschaulicht eine andere Beispielkondensatorstruktur 200 gemäß einer Ausführungsform. Die Beispielkondensatorstruktur 200 ist für den Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und beschränkt die Ausführungsformen nicht. Bei diesem Beispiel wird der Trennbereich 110 zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 104a und 104b von der zweiten Leiterschicht komplett überbrückt. Dies tritt auf, wenn ein Verhältnis zwischen einer Höhe (Dicke) der zweiten Leiterschicht, wenn über dem Dielektrikum 106 angeordnet, und einer Länge des Trennbereichs 110 so konfiguriert ist, dass die Abschnitte 108b und 108c einen zusammenhängenden Abschnitt 108e über den Trennbereich 110 bilden. Bei einer Ausführungsform ist das Verhältnis so konfiguriert, dass der Abschnitt 108e einen Abkneifbereich umfasst, wo sich die Abschnitte 108b und 108c treffen, wie in 2A gezeigt.
2B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur 200 von 2A resultieren können. Wie bei der oben beschriebenen Beispielstruktur 100 kann, mit Bezug auf die um den ersten Leiter 104a gebildete Struktur, eine erste Kapazität C₁ zwischen der ersten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108a der zweiten Leiterschicht gebildet sein, und eine zweite Kapazität C₂ kann zwischen der zweiten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108e der zweiten Leiterschicht gebildet sein. Ähnliche Kapazitäten können unter Verwendung der um den zweiten Leiter 104b gebildeten Struktur produziert werden.
Zudem kann zwischen dem Abschnitt 108e und dem Substrat 102 eine dritte Kapazität C₃ gebildet sein. Demzufolge kann bei einer Ausführungsform unter Verwendung der Beispielkondensatorstruktur 200 eine höhere Kapazität erreicht werden als unter Verwendung der Beispielkondensatorstruktur 100. Jedoch kann, da die dritte Kapazität C₃ eine Funktion der Länge des Trennbereichs 110 ist, die erreichte Kapazität gegenüber Verfahrensvariationen bei der Länge des Trennbereichs 110 empfindlich sein.
3A veranschaulicht eine andere Beispielkondensatorstruktur 300 gemäß einer Ausführungsform. Die Beispielkondensatorstruktur 300 ist für den Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und beschränkt die Ausführungsformen nicht. Bei diesem Beispiel ist die zweite Leiterschicht über dem Dielektrikum 106 angeordnet und wird nicht zurückgeätzt, was in einer einzigen zusammenhängenden Schicht resultiert. Speziell umfasst die zweite Leiterschicht (unter anderen Abschnitten) die Abschnitte 108a, 108b, 108c, 108d, einen Abschnitt 108f, der über der oberen Oberfläche des ersten Leiters 104a angeordnet ist, einen Abschnitt 108h, der über der oberen Oberfläche des zweiten Leiters 104b angeordnet ist, und einen Abschnitt 108g, der zwischen den Abschnitten 108b und 108c angeordnet ist (wobei der Abschnitt 108g lateral zu dem ersten Leiter 104a und neben dem Abschnitt 108b angeordnet ist).
3B veranschaulicht Beispielkapazitäten, die aus der Beispielkondensatorstruktur 300 von 3A resultieren können. Wie bei der oben beschriebene Beispielstruktur 100 kann, mit Bezug auf die um den ersten Leiter 104a gebildete Struktur, eine erste Kapazität C₁ zwischen der ersten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108a der zweiten Leiterschicht gebildet sein, und eine zweite Kapazität C₂ kann zwischen der zweiten Seitenwand des ersten Leiters 104a und dem Abschnitt 108b der zweiten Leiterschicht gebildet sein. Ferner kann zwischen dem Abschnitt 108f der zweiten Leiterschicht, die über der oberen Oberfläche des ersten Leiters 104a angeordnet ist, und der oberen Oberfläche des ersten Leiters 104a eine vierte Kapazität C₄ gebildet sein. Ähnliche Kapazitäten können unter Verwendung der um den zweiten Leiter 104b gebildeten Struktur produziert werden.
Die erste, die zweite und die vierte Kapazität C₁, C₂ und C₄ werden von einem gemeinsamen Ende, bereitgestellt von dem ersten Leiter 104a, elektrisch gekoppelt. Bei einer Ausführungsform werden die erste, die zweite und die vierte Kapazität C₁, C₂ und C₄ auch durch ihre entsprechenden anderen Enden (bereitgestellt von den Abschnitten 108a, 108b bzw. 108f der zweiten Leiterschicht) elektrisch gekoppelt, was darin resultiert, dass die erste, die zweite und die vierte Kapazität C₁, C₂ und C₄ parallel gekoppelt sind. Diese Parallelkopplung erhöht die Gesamtkapazität, die von der um den ersten Leiter 104a gebildeten Struktur produziert werden kann.
Zudem kann, wie bei der Beispielkondensatorstruktur 200, zwischen dem Abschnitt der zweiten Leiterschicht, der zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 104a und 104b liegt, und dem Substrat 102 eine dritte Kapazität C₃ gebildet sein. Dieser Abschnitt des zweiten Leiters umfasst den Abschnitt 108g und die entsprechenden Bereiche der Abschnitte 108b und 108c, die über dem Substrat 102 liegen.
Bei einer Ausführungsform kann unter Verwendung der Beispielkondensatorstruktur 300 eine höhere Kapazität erreicht werden als unter Verwendung der Beispielkondensatorstrukturen 100 und 200. Die insgesamt erreichte Kapazität kann jedoch variieren, da die dritte Kapazität C₃ eine Funktion der Länge des Trennbereichs 110 ist (und somit gegenüber Verfahrensvariationen bei der Länge des Trennbereichs 110 empfindlich sein kann) und die vierte Kapazität C₄ eine Funktion der Breite des ersten und des zweiten Leiters 104a und 104b ist (und somit gegenüber Variationen der kritischen Abmessung (CD) der Lithographie empfindlich sein, die verursachen können, dass die Breite der angeordneten Leiter von einer Kondensatorstruktur zur anderen variiert).
Bei den oben in 1A, 2A und 3A beschriebenen Ausführungsformen wird die erste Leiterschicht direkt über dem Substrat 102 angeordnet und wird dann strukturiert, um den ersten und den zweiten Leiter 104a und 104b zu bilden. Das Dielektrikum 106 wird dann über dem ersten und dem zweiten Leiter 104a und 104b angeordnet, um die obere Oberfläche, die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand von jedem von den ersten Leitern 104a und 104b und die freigelegten Bereiche des Substrats 102, einschließlich des Trennbereichs 110, zu bedecken. Bei anderen Ausführungsformen, wie in 4 veranschaulicht, wird zum Beispiel vor dem Anordnen der ersten Leiterschicht eine Isolierschicht 402 über dem Substrat 102 angeordnet. Die erste Leiterschicht wird dann über der Isolierschicht 402 angeordnet und strukturiert, um den ersten und den zweiten Leiter 104a und 104b über der Isolierschicht 402 zu bilden. Die Isolierschicht 402 kann zum Beispiel ein Dielektrikum (z. B. Oxid) oder ein Isoliersubstrat sein und dient dazu, das Spannungspotential, das auf die resultierende Kondensatorstruktur angewendet werden kann, zu erhöhen, ohne dass Schaden verursacht wird.
5A–5E sind Querschnittsansichten, die verschiedene Beispielsschritte in einem Verfahren zum Herstellen einer Kondensatorstruktur gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen. Diese Beispielschritte sind zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und schränken die Ausführungsformen nicht ein. Das in 5A–5E veranschaulichte Verfahren kann verwendet werden, um die oben in 1A, 2A, 3A und 4 beschriebenen Beispielkondensatorstrukturen herzustellen.
Die Beschreibung des Herstellungsverfahrens beginnt mit Bezug auf 5A, die eine über einem Substrat 502 angeordnete erste Leiterschicht 504 zeigt. Zum Beispiel kann das Substrat 502 ein Siliziumsubstrat sein und die erste Leiterschicht 504 kann ein polykristallines Silizium (Poly) sein. Die erste Leiterschicht 504 kann mittels eines Standardabscheidungsvorgangs über dem Substrat 502 angeordnet werden. Bei einer anderen Ausführungsform ist eine Isolierschicht (z. B. ein Dielektrikum oder ein Isoliersubstrat (in 5A nicht gezeigt) über dem Substrat 502 angeordnet, und die erste Leiterschicht 504 ist über der Isolierschicht angeordnet. Dies erhöht das Spannungspotential, das auf die resultierende Kondensatorstruktur angewendet werden kann, ohne dass Schaden verursacht wird.
Dann wird, wie in 5B gezeigt, die erste Leiterschicht 504 strukturiert, um den ersten und den zweiten Leiter 510, getrennt durch einen Trennbereich 512, zu bilden. Jeder von dem ersten und dem zweiten Leiter 510 weist eine obere Oberfläche 514, eine erste Seitenwand 516 und eine zweite Seitenwand 518 auf. Bei einer Ausführungsform umfasst das Strukturieren der ersten Leiterschicht 504 zum Bilden des ersten und des zweiten Leiters 510 das Erzeugen einer Fotolackmaske (z. B. unter Verwendung von Standardlithografieschritten) über dem Substrat 502 und das Ätzen (z. B. Trockenätzen) der ersten Leiterschicht 504 gemäß der erzeugten Fotolackmaske. Die Fotolackmaske wird dann abgezogen und es wird eine Nassreinigung durchgeführt.
Anschließend wird, wie in 5C gezeigt, ein Dielektrikum 506 über dem ersten und dem zweiten Leiter 510 und den freigelegten Bereichen des Substrats 502 angeordnet. Bei einer Ausführungsform umfasst das Dielektrikum eine oder mehrere dielektrische Schichten. Zum Beispiel kann das Dielektrikum eine Siliziumnitridschicht umfassen, die zwischen zwei Siliziumdioxidschichten eingeschoben ist, um einen Dreischichtenstapel zu bilden, der kollektiv und üblicherweise als „ONO“ bezeichnet wird. Bei einer Ausführungsform wird die Siliziumnitridschicht als eine Ladungseinfangschicht verwendet. Es kann auch ein anderes Ladungseinfangdielektrikum verwendet werden, umfassend einen siliziumreichen Nitridfilm oder einen beliebigen Film, der Silizium, Sauerstoff und Stickstoff in verschiedenen Stöchiometrien umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Dielektrikum 506 eine untere Oxidschicht, eine Nitridschicht und eine obere Oxidschicht. Zum Bilden des Dielektrikums wird die untere Oxidschicht über dem ersten und dem zweiten Leiter 510 und den freigelegten Bereichen des Substrats 502 gebildet (z. B. wachsen gelassen oder abgeschieden). Dann wird die Nitridschicht über der unteren Oxidschicht gebildet (z. B. abgeschieden), und die obere Oxidschicht wird über der Nitridschicht gebildet (z. B. wachsen gelassen oder abgeschieden).
Dann wird, wie in 5D veranschaulicht, eine zweite Leiterschicht 508 über dem Dielektrikum 506 angeordnet. Die zweite Leiterschicht 508 kann zum Beispiel eine Polyschicht sein. Die zweite Leiterschicht 508 kann zum Beispiel mittels eines Standardabscheidungsvorgangs über der dielektrischen Schicht 506 angeordnet werden. Bei einer Ausführungsform ist eine Höhe 520 der zweiten Leiterschicht 508 größer als eine halbe Länge des Trennbereichs 512 zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 510. Somit überbrückt der Abschnitt der zweiten Leiterschicht 508, der über dem Trennbereich 512 angeordnet ist, den Trennbereich 512 zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 510, wie zum Beispiel in 2A gezeigt.
Bei einer Ausführungsform endet das Herstellungsverfahren mit dem in 5D veranschaulichten Schritt, was in einer Kondensatorstruktur resultiert, die der oben in 3A und 3B beschriebenen Beispielkondensatorstruktur 300 ähnlich ist. Wie oben beschrieben, weist eine solche Kondensatorstruktur die zusätzliche Kapazität auf, die zwischen der zweiten Leiterschicht 508 und der oberen Oberfläche 514 des ersten oder des zweiten Leiters 510 resultiert. Aus demselben Grund kann jedoch die Gesamtkapazität der Struktur aufgrund der Variationen der kritischen Abmessung (CD) der Lithographie, die verursachen können, dass die Breite des angeordneten ersten und zweiten Leiters 510 von einer Kondensatorstruktur zur anderen variiert, variieren.
Bei einer anderen Ausführungsform wird das Herstellungsverfahren dann wie in 5E veranschaulicht weitergeführt, in der die zweite Leiterschicht 508 geätzt ist (z. B. anisotrop trockengeätzt). Bei einer Ausführungsform wird die zweite Leiterschicht 508 über den oberen Oberflächen 514 des ersten und des zweiten Leiters 510 geätzt, bis das Dielektrikum 506 freigelegt ist. Das Ätzen legt das Dielektrikum 506 auch an einem Abschnitt 522 des Trennbereichs 512 auf und resultiert in der Bildung des ersten und des zweiten Abstandshalters 524 und 526 (der zweiten Leiterschicht 508) entlang der ersten Seitenwand 516 des ersten und des zweiten Leiters 510. Die resultierende Kondensatorstruktur ist der oben in 1A und 1B beschriebenen Beispielkondensatorstruktur 100 ähnlich. Wie oben beschrieben, ist diese Struktur gegenüber CD-Variationen der Lithographie weniger empfindlich, was sie für Anwendungen geeignet macht, die zum Beispiel eine im Wesentlichen konstante Kapazität benötigen, wie etwa Ladungspumpen.
Ausführungsformen sind oben mit Hilfe funktionaler Bausteine, die die Implementierung spezifischer Funktionen und Beziehungen davon veranschaulichen, beschrieben worden. Die Grenzen dieser funktionalen Bausteine wurden hier für die Zweckmäßigkeit der Beschreibung willkürlich definiert. Es können alternative Grenzen definiert werden, solange die spezifischen Funktionen und Beziehungen davon angemessen durchgeführt werden.
Die vorangehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen zeigt somit gänzlich die allgemeine Art der Offenbarung auf, die andere mittels Anwendung von Fachwissen für verschiedene Anwendungen solcher spezifischer Ausführungsformen ohne großes Experimentieren leicht modifizieren und/oder anpassen können, ohne von dem allgemeinen Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Folglich sollen, basierend auf der hierein präsentierten Lehre und Anleitung, solche Anpassungen und Modifikationen unter die Bedeutung und den Bereich der Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen fallen. Es versteht sich, dass die Ausdrucksweise oder das Fachvokabular hierin dem Zweck der Beschreibung dient und nicht der Beschränkung, so dass das Fachvokabular oder die Ausdrucksweise der vorliegenden Patentschrift von dem Fachmann angesichts der Lehren und der Anleitung interpretiert werden soll.
Die Breite und der Schutzbereich der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sollen durch die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in keiner Weise beschränkt werden, sondern sollen nur gemäß den folgenden Patentansprüchen und ihrer Äquivalente definiert werden.

Claims

Eine Kondensatorstruktur, beinhaltend: ein Substrat; einen ersten Leiter, der über dem Substrat angeordnet ist, wobei der erste Leiter eine obere Oberfläche, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweist; eine dielektrische Schicht, die über dem ersten Leiter angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des ersten Leiters abdeckt; und einen zweiten Leiter, der über der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei der zweite Leiter einen ersten Abschnitt, der entlang der ersten Seitenwand des ersten Leiters angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der entlang der zweiten Seitenwand des ersten Leiters angeordnet ist, aufweist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, wobei zwischen der ersten Seitenwand des ersten Leiters und dem ersten Abschnitt des zweiten Leiters eine erste Kapazität gebildet wird und zwischen der zweiten Seitenwand des ersten Leiters und dem zweiten Abschnitt des zweiten Leiters eine zweite Kapazität gebildet wird.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht ferner die obere Oberfläche des ersten Leiters abdeckt, und wobei der zweite Leiter einen dritten Abschnitt beinhaltet, der über der oberen Oberfläche des ersten Leiters angeordnet ist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 3, wobei zwischen der oberen Oberfläche des ersten Leiters und dem dritten Abschnitt des zweiten Leiters eine Kapazität gebildet wird.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 3, wobei der zweite Leiter ferner einen vierten Abschnitt beinhaltet, der lateral zu dem ersten Leiter und neben dem ersten Abschnitt angeordnet ist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 5, wobei zwischen dem Substrat und dem vierten Abschnitt des zweiten Leiters eine Kapazität gebildet wird.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schicht (ONO-Schicht) beinhaltet.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, wobei der erste Leiter direkt über dem Substrat angeordnet ist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, ferner beinhaltend: eine Isolierschicht, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei der erste Leiter über der Isolierschicht angeordnet ist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 1, wobei mindestens einer von dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter ein polykristallines Silizium beinhaltet.
Eine Kondensatorstruktur, beinhaltend: ein Substrat; eine erste Leiterschicht, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die erste Leiterschicht strukturiert wird, um einen ersten und einen zweiten Leiter, die durch einen Trennbereich beabstandet sind, zu bilden, wobei der erste und der zweite Leiter jeweils eine obere Oberfläche, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweisen; eine dielektrische Schicht, die über der ersten und der zweiten Seitenwand von jedem von dem ersten und dem zweiten Leiter angeordnet ist; und eine zweite Leiterschicht, die über der dielektrischen Schicht angeordnet ist, wobei die zweite Leiterschicht einen ersten Abschnitt, der entlang der ersten Seitenwand des ersten Leiters angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der entlang der ersten Seitenwand des zweiten Leiters angeordnet ist, und einen dritten Abschnitt, der in dem Trennbereich zwischen der zweiten Seitenwand des ersten Leiters und der zweiten Seitenwand des zweiten Leiters angeordnet ist, aufweist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 11, wobei eine Höhe der zweiten Leiterschicht größer als eine halbe Länge des Trennbereichs ist.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 11, wobei der dritte Abschnitt der zweiten Leiterschicht den Trennbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter überbrückt.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 11, wobei der dritte Abschnitt der zweiten Leiterschicht einen Abkneifbereich umfasst.
Kondensatorstruktur gemäß Anspruch 11, wobei die dielektrische Schicht ferner über der oberen Oberfläche des ersten und des zweiten Leiters angeordnet ist, und wobei die zweite Leiterschicht ferner einen vierten Abschnitt beinhaltet, der über der oberen Oberfläche des ersten und des zweiten Leiters angeordnet ist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Kondensatorstruktur, beinhaltend: Anordnen einer ersten Leiterschicht über einem Substrat; Strukturieren der ersten Leiterschicht, um einen ersten und einen zweiten Leiter, die durch einen Trennbereich beabstandet sind, zu bilden, wobei der erste und der zweite Leiter jeweils eine obere Oberfläche, eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand aufweisen; Anordnen einer dielektrischen Schicht über dem ersten und dem zweiten Leiter und dem Substrat; und Anordnen einer zweiten Leiterschicht über der dielektrischen Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 16, ferner beinhaltend: Ätzen der zweiten Leiterschicht entlang der oberen Oberfläche des ersten und des zweiten Leiters.
Verfahren gemäß Anspruch 17, ferner beinhaltend: Ätzen der zweiten Leiterschicht an einem Abschnitt des Trennbereichs zum Bilden eines ersten Abstandhalters der zweiten Leiterschicht entlang der ersten Seitenwand des ersten Leiters und eines zweiten Abstandhalters der zweiten Leiterschicht entlang der ersten Seitenwand des zweiten Leiters.
Verfahren gemäß Anspruch 16, ferner beinhaltend: Anordnen einer Isolierschicht über dem Substrat, wobei die erste Leiterschicht über der Isolierschicht angeordnet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Anordnen der dielektrischen Schicht Folgendes beinhaltet: Anordnen einer ersten Oxidschicht über der ersten Leiterschicht; Anordnen einer Nitridschicht über der ersten Oxidschicht; und Anordnen einer zweiten Oxidschicht über der Nitridschicht.