DE19720202A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Speichervorrichtung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-SpeichervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleiter-Speichervorrichtung. Insbesondere be
trifft die vorliegende Erfindung den Aufbau eines dynami
schen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (DRAM = dynamic ran
dom access memory) bzw. einer Zelle hiervon, welche im we
sentlichen aus einem Übertragungstransistor und einem La
dungsspeicherkondensator aufgebaut ist.
Fig. 7 ist ein Schaltkreisdiagramm einer Speicherzelle
für eine DRAM-Vorrichtung. Wie in der Zeichnung darge
stellt, besteht die DRAM-Zelle im wesentlichen aus einem
Übertragungstransistor T und einem Ladungsspeicherkondensa
tor C. Eine Source des Übertragungstransistor T ist mit ei
ner entsprechenden Bitleitung BL verbunden und ein Drain
hiervon ist mit einer Speicherelektrode 6 des Ladungsspei
cherkondensators C verbunden. Ein Gate des Übertragungs
transistors T ist mit einer entsprechenden Wortleitung WL
verbunden. Eine gegenüberliegende Elektrode oder Gegenelek
trode 8 des Kondensators C ist mit einer Konstant-Energie
versorgung verbunden. Zwischen der Speicherelektrode 6 und
der Gegenelektrode 8 ist ein dielektrischer Film 7 angeord
net.
Bei einem DRAM-Herstellungsprozeß wird für ein übliches
DRAM hauptsächlich ein zweidimensionaler Kondensator
(Planartyp-Kondensator genannt) mit einer Speicherkapazität
von unter 1 Mb (Megabit) verwendet. Im Falle eines DRAM mit
einer Speicherzelle, die einen Planartyp-Kondensator ver
wendet, werden elektrische Ladungen auf der Hauptoberfläche
eines Halbleitersubstrates gespeichert, so daß die Haupt
oberfläche einen großen Flächenbereich haben muß. Diese Art
von Speicherzelle ist somit nicht für ein DRAM geeignet,
das einen hohen Integrationsgrad hat. Für ein höher inte
griertes DRAM, beispielsweise ein DRAM mit mehr als 4 M Bits
Speicherkapazität, wurde daher ein dreidimensionaler Kon
densator, Stapeltyp oder Grabentyp genannt, eingeführt.
Bei den Kondensatoren des Stapel- oder Grabentyps ist
es möglich geworden, in einem gleichen oder ähnlichen Volu
men höhere Speicherkapazität zu erhalten. Um jedoch eine
Halbleitervorrichtung mit einer noch höheren Integrations
rate zu erzielen, beispielsweise einen VLSI-Schaltkreis
(very-large-scale integration) mit einer Kapazität von 64
Megabit, ist ein Kondensator mit einer einfachen dreidimen
sionalen Struktur, also beispielsweise vom Stapeltyp oder
Grabentyp unzureichend.
Eine Lösung zur Verbesserung der Kapazität eines Kon
densators ist die Verwendung eines sogenannten Stapelkon
densators des Flossentyps, wie er von Ema et al. in "3-Di
mensional Stacked Capacitor Cell for 16 M and 64 M DRAMs",
International Electron Devices Meeting, Seiten 592 bis 595,
Dezember 1988 vorgeschlagen wird. Dieser Stapelkondensator
des Flossentyps umfaßt Elektroden und dielektrische Filme,
welche sich in einer Flossenform in einer Mehrzahl von
übereinandergestapelten Schichten erstrecken. DRAMs mit
Stapelkondensatoren des Flossentyps sind auch in den US-
PS 5,071,783; 5,126,810; 5,196,365; und 5,206,787 offen
bart.
Ein anderer Lösungsansatz zur Verbesserung der Kapazi
tät eines Kondensators ist die Verwendung eines sogenannten
Stapelkondensator des Zylindertyps, wie er von Wakamiya et
al. in "Navel Stacked Capacitar Cell far 64-Mb DRAM" 1989
Symposium an VLSI Technology Digest of Technical Papers,
Seiten 69 bis 70 vorgeschlagen wurde. Dieser Stapelkonden
sator des Zylindertyps umfaßt Elektroden und dielektrische
Filme, welche sich in zylindrischer Form erstrecken, um die
Oberflächenbereiche der Elektroden zu erhöhen. Ein DRAM mit
einem Stapelkondensator des Zylindertyps ist in der US-PS
5,077,688 offenbart.
Mit dem Trend in Richtung erhöhter Intergrationsdichte
muß die Größe einer DRAM-Zelle in einer Ebene (die Fläche,
welche eine Ebene einnimmt) weiter verringert werden. All
gemein gesagt, eine Verringerung der Größe der Zelle führt
zu einer Verringerung in der Ladungsspeicherkapazität
(Kapazität). Wenn weiterhin die Kapazität verringert wird,
steigt die Wahrscheinlichkeit von Fehlern aufgrund einfal
lender α′-Strahlen an. Von daher besteht nach wie vor eine
Notwendigkeit, eine neue Struktur des Speicherkondensators
auszulegen, mit welcher gleiche Kapazität, jedoch ein ge
ringerer Flächenbedarf in einer Ebene möglich ist, sowie
ein Bedarf nach einem geeigneten Verfahren zur Herstellung
einer derartigen Struktur.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiter-Speichervorrichtung mit einer
Kondensatorstruktur des Baumtyps zu schaffen, derart, daß
eine vergrößerte Fläche zur Ladungsspeicherung ohne Vergrö
ßerung der zur Verfügung stehenden Vorrichtungsoberfläche
möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch
die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
umfaßt eine Halbleiter-Speichervorrichtung ein Substrat,
einen Übertragungstransistor auf dem Substrat und einen La
dungsspeicherkondensator, der elektrisch mit einer Source-/Drain
region des Übertragungstransistors verbunden ist. Das
Verfahren weist auf: Ausbilden einer ersten isolierenden
Schicht über dem Übertragungstransistor, Ausbilden einer
Ätzschutzschicht über der ersten isolierenden Schicht, Aus
bilden einer zweiten isolierenden Schicht, Ausbilden einer
Stapelschicht und der zweiten isolierenden Schicht, wobei
die Stapelschicht eine Ausnehmung aufweist, welche die
zweite isolierende Schicht freilegt, Ausbilden einer drit
ten isolierenden Schicht an einem Umfang der Ausnehmung,
Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die Aus
nehmung aufzufüllen, Entfernen der dritten isolierenden
Schicht, der vierten isolierenden Schicht und eines Teiles
der zweiten isolierenden Schicht direkt unterhalb der drit
ten isolierenden Schicht, um eine Öffnung zu bilden, wobei
die Öffnung die Ätzschutzschicht nicht freilegt, Ausbilden
einer ersten leitfähigen Schicht, um die Ausnehmung und die
Öffnung zu füllen, Entfernen der Stapelschicht, Ausbilden
einer fünften isolierenden Schicht, Ausbilden einer zweiten
leitfähigen Schicht über der fünften isolierenden Schicht,
wobei die zweite leitfähige Schicht zumindest die fünfte
isolierende Schicht, die erste leitfähige Schicht, die
zweite isolierende Schicht, die Ätzschutzschicht und die
erste isolierende Schicht durchdringt und elektrisch mit
der Drainregion verbunden ist, Entfernen eines Abschnittes
der zweiten leitfähigen Schicht, um eine stammartige leit
fähige Schicht zu bilden, wobei die erste leitfähige
Schicht eine zweigartige leitfähige Schicht bildet, wobei
die stammartige Schicht und die zweigartige leitfähige
Schicht zusammen eine Speicherelektrode des Speicherkonden
sators bilden, Entfernen der zweiten und fünften isolieren
den Schichten, Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf
freiliegenden Oberflächen der ersten und zweiten leitfähi
gen Schichten und Ausbilden einer dritten leitfähigen
Schicht an einer Oberfläche der dielektrischen Schicht, um
eine Gegenelektrode zu bilden.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung ist die stammartige
leitfähige Schicht ein einteiliges Element und elektrisch
mit der Source-/Drainregion verbunden. Der Querschnitt der
stammartigen leitfähigen Schicht kann entweder T-förmig
oder massiv zylinderförmig sein.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung liegen wei
tere Schritte nach dem Entfernen der Stapelschicht und vor
dem Ausbilden der fünften isolierenden Schicht vor. Diese
zusätzlichen Schritte sind: Ausbilden einer sechsten iso
lierenden Schicht und Ausbilden einer vierten isolierenden
Schicht auf der sechsten isolierenden Schicht. Demzufolge
wird die zweite leitfähige Schicht so ausgebildet, daß sie
die vierte leitfähige Schicht und die sechste isolierende
Schicht durchtritt. Die vierte leitfähige Schicht wird auch
gemustert, um Teil der zweigartigen leitfähigen Schicht zu
sein. Die sechste isolierende Schicht wird dann entfernt.
Der dielektrische Film wird weiter auf der vorliegenden
Oberfläche der vierten leitfähigen Schicht ausgebildet.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird eine
chemisch/mechanische Poliertechnik oder Ätztechnik verwen
det, um einen Teil der zweiten leitfähigen Schicht auf der
fünften isolierenden Schicht zu entfernen.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung werden die
Schritte des Ausbildens der zweiten isolierenden Schicht
bis zum Schritt des Entfernens der Stapelschicht zumindest
einmal wiederholt, bevor die fünfte isolierende Schicht
ausgebildet wird. Infolgedessen werden wenigstens zwei
zweigartige leitfähige Schichten gebildet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird
ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Speichervor
richtung geschaffen. Die Halbleiter-Speichervorrichtung um
faßt ein Substrat, einen Übertragungstransistor auf dem
Substrat und einen Ladungsspeicherkondensator, der elek
trisch mit einer Source-/Drainregion des Übertragungstran
sistors verbunden ist. Das Verfahren weist auf: Ausbilden
einer ersten isolierenden Schicht über dem Übertragungs
transistor, Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht,
welche zumindest die erste isolierende Schicht durchtritt
und elektrisch mit der Source-/Drainregion verbunden ist,
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht, Ausbilden ei
ner Stapelschicht mit einer Ausnehmung hierin, welche die
zweite isolierende Schicht freilegt, Ausbilden einer drit
ten isolierenden Schicht an einem Umfang der Ausnehmung,
Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die Aus
nehmung zu füllen, Entfernen der dritten und vierten iso
lierenden Schicht und eines Teiles der zweiten isolierenden
Schicht direkt unterhalb der dritten isolierenden Schicht,
um eine Öffnung zu bilden, wobei die Öffnung in der zweiten
isolierenden Schicht ist, jedoch die erste leitfähige
Schicht nicht freilegt, Ausbilden einer zweiten leitfähigen
Schicht, um die Ausnehmung und die Öffnung zu füllen, Ent
fernen der Stapelschicht, Ausbilden einer fünften isolie
renden Schicht, Ausbilden einer dritten leitfähigen
Schicht, welche zumindest die fünfte isolierende Schicht,
die zweite leitfähige Schicht und die zweite isolierende
Schicht durchtritt, um elektrisch mit der ersten leitfähi
gen Schicht in Verbindung zu sein, Mustern der ersten leit
fähigen Schicht, um einen Teil der stammartigen leitfähigen
Schicht zu bilden, wobei die ersten und dritten leitfähigen
Schichten die stammartige leitfähige Schicht bilden, die
zweite leitfähige Schicht eine zweigartige leitfähige
Schicht bildet und die stammartige und die zweigartige
leitfähige Schicht eine Speicherelektrode des Speicherkon
densators bilden, Entfernen der zweiten und fünften isolie
renden Schichten, Ausbilden einer dielektrischen Schicht
auf freiliegenden Oberflächen der ersten, zweiten und drit
ten leitfähigen Schichten und Ausbilden einer vierten leit
fähigen Schicht, um eine Gegenelektrode des Speicherkonden
sators zu bilden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der soeben genannten Aus
führungsform werden Schritte des Ausbildens der Ätzschutz
schicht auf einer ersten isolierenden Schicht und Ausbilden
einer siebten isolierenden Schicht auf der Ätzschutzschicht
durchgeführt unmittelbar nachdem die erste isolierende
Schicht ausgebildet wurde. Infolgedessen wird die erste
leitfähige Schicht so ausgebildet, daß sie weiterhin die
siebte isolierende Schicht und die Ätzschutzschicht durch
dringt. Die siebte isolierende Schicht wird von der Ausbil
dung der dielektrischen Schicht entfernt.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der Erfin
dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1A bis 1I Querschnittsdarstellungen zur Veran
schaulichung von Fertigungsschritten zur Herstellung einer
Halbleiter-Speicherzelle mit einem Kondensator des Baumtyps
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2A bis 2E Querschnittsdarstellungen zur Veran
schaulichung von Fertigungsschritten zur Herstellung einer
Halbleiter-Speicherzelle mit einem Kondensator des Baumtyps
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung zur Veranschauli
chung der Herstellung einer Halbleiter-Speicherzelle mit
einem Kondensator des Baumtyps gemäß einer dritten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 4A bis 4E Querschnittsdarstellungen zur Veran
schaulichung von Fertigungsschritten zur Herstellung einer
Halbleiter-Speicherzelle mit einem Kondensator des Baumtyps
gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5A bis 5E Querschnittsdarstellungen zur Veran
schaulichung von Fertigungsschritten zur Herstellung einer
Halbleiter-Speicherzelle mit einem Kondensator des Baumtyps
gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung zur Veranschauli
chung der Herstellung einer Halbleiter-Speicherzelle mit
einem Kondensator des Baumtyps gemäß einer sechsten Ausfüh
rungsform der Erfindung; und
Fig. 7 schematisch den Schaltkreisaufbau einer bekann
ten Speicherzelle in einer DRAM-Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1A wird eine Oberfläche eines Silizium
substrates 10 durch ein LOCOS-Verfahren (local oxidation of
silicon) thermisch oxidiert und hierdurch wird ein Feldoxi
dationsfilm 12 mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr
3000 Å ausgebildet. Nachfolgend wird ein Gateoxidationsfilm
14 mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 150 Å da
durch ausgebildet, daß das Siliziumsubstrat 10 wieder dem
thermischen Oxidationsprozeß unterworfen wird. Nachfolgend
wird ein Polysiliziumfilm mit einer Dicke von beispielswei
se ungefähr 2000 Å auf der gesamten Oberfläche des Silizi
umsubstrates 10 durch chemische Dampfabscheidung (CVD) oder
chemische Niederdruck-Dampfabscheidung (LPCVD) abgeschie
den. Um einen Polysiliziumfilm mit geringem Widerstand zu
erhalten, werden geeignete Verunreinigungen, beispielsweise
Phosphorionen in den Polysiliziumfilm eindiffundiert. Be
vorzugt wird weiterhin eine Schicht aus einem hochschmel
zenden Metall über dem Polysiliziumfilm abgeschieden, wo
nach ein Temperprozeß durchgeführt wird, um Polycid (engl.
polycide) zu bilden, so daß der Filmwiderstand weiter abge
senkt wird. Das hochschmelzende oder schwerschmelzende Me
tall kann Wolfram sein und seine Dicke beträgt beispiels
weise ungefähr 2000 Å. Nachfolgend wird das Polycid mittels
bekannten Photolitographie- und Ätzvorgängen einem Muster
erzeugungs- oder Musterungsprozeß unterworfen, um Gateelek
troden (oder Wortleitungen) WL1 bis WL4 in Form von Polysi
lizium-Metallisierungsschichten zu bilden, wie in Fig. 1A
gezeigt. Nachfolgend werden beispielsweise Arsenionen in
das Siliziumsubstrat 10 mit einer Energie von ungefähr 70
KeV eindiffundiert, um eine Verunreinigungskonzentration
von ungefähr 1×10¹⁵ Atome/cm² zu erhalten. Hierbei werden
die Wortleitungen WL1 bis WL4 als Maskenfilme verwendet.
Hierdurch werden Drainregionen 16a und 16b und Sourceregio
nen 18a und 18b in dem Siliziumsubstrat 10 ausgebildet.
Gemäß Fig. 1B wird in einem nachfolgenden Schritt eine
isolierende Schicht 20 aus beispielsweise Borphosphorsili
katglas (BPSG) über dem gesamten Wafer durch CVD (chemische
Dampfabscheidung) mit einer Dicke von ungefähr 7000 Å abge
schieden. Danach wird das gleiche CVD-Verfahren verwendet,
um eine Ätzschutzschicht 22 aus beispielsweise Siliziumni
trid über der isolierenden Schicht 20 mit einer Dicke von
beispielsweise ungefähr 1000 Å abzuscheiden. Gemäß Fig. 1C
wird eine dicke Schicht 24 aus isolierendem Material, bei
spielsweise Siliziumdioxid durch das CVD-Verfahren über der
Ätzschutzschicht 22 mit einer Dicke von beispielsweise un
gefähr 7000 Å abgeschieden. Danach werden eine isolierende
Schicht und eine Polysilizium-Opferschicht aufeinanderfol
gend auf der isolierende Schicht 24 abgeschieden. Sodann
wird ein herkömmlicher Photolithographie- und Ätzvorgang an
dem Wafer durchgeführt, um ausgewählte Teile der isolieren
den Schicht und der Polysilizium-Opferschicht zu entfernen.
Der verbleibende Teil der isolierenden Schicht wird in Fig.
1C durch das Bezugszeichen 26 gekennzeichnet und der ver
bleibende Teil der Polysilizium-Opferschicht durch das Be
zugszeichen 28. Die isolierende Schicht 26 kann beispiels
weise Siliziumnitrid mit einer Dicke von beispielsweise un
gefähr 1000 Å sein und die Polysilizium-Opferschicht 28
wird mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 1000 Å ab
geschieden. Die isolierende Schicht 26 und die Polysili
zium-Opferschicht 28 bilden in Kombination eine Stapel
struktur mit einer vertikalen Ausnehmung 30. Die Ausnehmung
30 fluchtet im wesentlichen mit der darunter liegenden
Drainregion 16.
Gemäß Fig. 1D werden in einem nachfolgenden Schritt Si
liziumdioxid-Abstandshalter 32 an den Seitenwänden der Sta
pelstruktur 26 ausgebildet. Die Siliziumdioxid-Abstandshal
ter 32 werden zunächst durch Abscheidung einer Schicht Si
liziumdioxid mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr
1000 Å und dann durch Zurückätzen dieser Siliziumdioxid
schicht gebildet. Eine Schicht 34 aus isolierendem Materi
al, beispielsweise Siliziumnitrid, wird dann über dem Wafer
durch CVD mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 2000 Å
abgeschieden. Die isolierende Schicht 34 füllt die Aus
nehmung 30 im wesentlichen aus. Chemisch/mechanisches Po
lieren (CMP) wird dann an der oberen Oberfläche des Wafers
durchgeführt, um einen Teil der isolierenden Schicht wegzu
polieren, bis zumindest die obere Oberfläche der Stapel
struktur (26, 28) freiliegt.
Gemäß Fig. 1E werden danach die Stapelstruktur (26, 28)
und die isolierende Schicht 34 zusammen als Ätzmaske ver
wendet, während der Wafer geätzt wird, um die Siliziumdi
oxid-Abstandshalter 32 zu entfernen. Nachdem diese Ab
standshalter 32 vollständig entfernt wurden, wird mit dem
Ätzvorgang fortgefahren, wobei die Stapelstruktur (26, 28)
und die isolierende Schicht 34 nach wie vor als Ätzmaske
verwendet werden, um die Abschnitte der isolierenden
Schicht 24 wegzuätzen, die direkt unterhalb der Positionen
liegen, wo die Siliziumdioxid-Abstandshalter 32 ursprüng
lich waren. Der Ätzvorgang wird gesteuert, um eine be
stimmte Tiefe zu erreichen, so daß Ausnehmungen 36 in der
isolierenden Schicht 24 gebildet werden. Es sei festzuhal
ten, daß die Tiefe der Ausnehmungen 36 beliebig einstellbar
ist, die Bodenflächen der Ausnehmungen 36 sollten jedoch
einen bestimmten Abstand von der oberen Oberfläche der Ätz
schutzschicht 22 haben. Nachfolgend wird unter Verwendung
der Polysilizium-Opferschicht 28 als Ätzmaske der Wafer ge
ätzt, um die isolierende Schicht 34 zu entfernen.
Gemäß Fig. 1F wird dann eine Polysiliziumschicht 38
über der Stapelstruktur (26, 28) und der isolierenden
Schicht 24 mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 1000
Å abgeschieden, wobei diese Schicht die Ausnehmungen 36 im
wesentlichen ausfüllt. In die Polysiliziumschicht 38 können
beispielsweise Arsenionen eindiffundiert werden, um die
Leitfähigkeit zu erhöhen. Sodann wird CMP an dem Wafer
durchgeführt, bis zumindest die obere Oberfläche der iso
lierenden Schicht 26 freiliegt. Der verbleibende Teil der
Polysiliziumschicht wird in Fig. 1F mit dem Bezugszeichen
38 gekennzeichnet. Das Polieren entfernt auch die Polysili
zium-Opferschicht 28. Sodann wird unter Verwendung der Po
lysiliziumschicht 38 und der isolierenden Schicht 24 als
Ätzschutzmaske ein Naßätzen an dem Wafer durchgeführt, um
die isolierende Schicht 26 zu entfernen. Die gesamte Sta
pelstruktur wird hierdurch entfernt. Eine isolierende
Schicht 40 aus beispielsweise Siliziumdioxid wird dann an
dem Wafer mittels CVD mit einer Dicke von beispielsweise
ungefähr 2000 Å abgeschieden.
Gemäß Fig. 1G wird in einem nachfolgenden Schritt ein
herkömmlicher Photolithographie und Ätzvorgang durchge
führt, um ein Speicherelektroden-Kontaktloch 42 durch die
isolierende Schicht 40, die Polysiliziumschicht 38, die
isolierende Schicht 24, die Ätzschutzschicht 22, die iso
lierende Schicht 20 und die Gateoxidschicht 14 zu der Ober
fläche der Drainregion 16 zu bilden. Eine Polysilizium
schicht 44 wird dann durch CVD abgeschieden, um das Spei
cherelektroden-Kontaktloch 42 aufzufüllen und die obere
Oberfläche der isolierenden Schicht 40 abzudecken.
Gemäß Fig. 1A wird dann ein herkömmlicher Photolitho
graphie- und Ätzvorgang durchgeführt, um die Speicherelek
trode für den Datenspeicherkondensator der DRAM-Zelle zu
definieren, welche herzustellen ist. Sodann wird unter Ver
wendung der Ätzschutzschicht 22 als Ätzendpunkt Naßätzen an
dem Wafer durchgeführt, um sowohl die isolierende Schicht
40 als auch die isolierende Schicht 24 vollständig zu ent
fernen. Die Herstellung der Speicherelektrode für den Da
tenspeicherkondensator in der DRAM-Zelle ist hiermit abge
schlossen. Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt die
Speicherelektrode eine stammartige Polysiliziumschicht 44
mit im wesentlichen T-förmigem Querschnitt, sowie eine
zweigartige Polysiliziumschicht 38 mit im wesentlichen L-för
migem Querschnitt. Die stammartige Polysiliziumschicht
44A weist eine Wurzel 44B (Bodenende) auf, die elektrisch
mit der Drainregion 16 des Übertragungstransistors in der
DRAM-Zelle verbunden ist. Die L-förmigen zweigartigen Poly
siliziumschichtabschnitte 38 zweigen seitlich von dem auf
rechten Abschnitt 44A ab (senkrecht zu dem aufrechten Ab
schnitt 44C der T-förmigen, stammartigen Polysilizium
schicht 44A) und verlaufen dann nach unten in Richtung des
Substrates 10. Aufgrund dieser besonderen Formgebung wird
die erfindungsgemäße Speicherelektrode gemäß der ersten
Ausführungsform als "Speicherelektrode des Baumtyps" be
zeichnet und ein hiermit ausgestatteter Datenspeicherkon
densator als "Kondensator des Baumtyps".
Gemäß Fig. 2I wird in einem nachfolgenden Schritt eine
dielektrische Schicht 46 als beispielsweise Siliziumdioxid,
Siliziumnitrid, NO (Siliziumnitrid/Siliziumdioxid), ONO
(Siliziumdioxid/Siliziumnitrid/Siliziumdioxid) oder der
gleichen über den freiliegenden Oberflächen sowohl der
stammartigen Polysiliziumschicht 44a und den zweigartigen
Polysiliziumschichtabschnitten 38 ausgebildet. Um die Her
stellung des Kondensator des Baumtyps zu beenden, wird eine
Schicht 48 aus Polysilizium, die als Gegenelektrode zu der
Speicherelektrode (44A, 38) dient, über der dielektrischen
Schicht 46 ausgebildet. Die Ausbildung der Gegenelektrode
48 umfaßt einen ersten Schritt der Abscheidung des Polysi
liziums durch CVD mit einer Dicke von beispielsweise unge
fähr 1000 Å, einen zweiten Schritt des Eindiffundierens von
Verunreinigungen des N-Typs in das Polysilizium, um die
Leitfähigkeit zu erhöhen und einen abschließenden Schritt
des Durchführens herkömmlicher Photolithographie- und Ätz
vorgänge an dem Polysilizium, um die gewünschte Gegenelek
trode 48 zu bilden.
Zur endgültigen Herstellung der DRAM-Zelle umfassen die
nachfolgenden Schritte noch die Herstellung von Bitleitun
gen, Kontaktkissen, Zwischenverbindungen, Passivierungen
und das Verpacken (Eingießen). Diese Schritte verwenden je
doch herkömmliche Techniken, welche mit dem Gegenstand der
vorliegenden Erfindung nichts unmittelbar zu tun haben, so
daß eine ausführliche Beschreibung hiervon entfällt.
In der voranstehenden ersten Ausführungsform umfaßt je
de Speicherelektrode nur eine L-förmige zweigartige leitfä
hige Schicht mit zwei Abschnitten. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf die Anwendung von nur einem Satz von L-förmigen
zweigartigen leitfähigen Schichtabschnitten beschränkt.
Zwei oder mehr Sätze von L-förmigen zweigartigen leitfähi
gen Schichtabschnitten können verwendet werden. Die zweite
Ausführungsform befaßt sich mit einer Halbleiter-Speicher
vorrichtung, bei der die hierin enthaltene Speicherelek
trode zwei L-förmige zweigartige leitfähige Schichten hat.
Die Fig. 2A bis 2E sind Schnittdarstellungen zur Er
läuterung dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsge
mäßen Halbleiter-Speichervorrichtung, wobei diese Vorrich
tung eine Kondensator-Speicherelektrode des Baumtyps mit
zwei Sätzen von L-förmigen Zweigen beinhaltet. Der Konden
sator gemäß dieser zweiten Ausführungsform basiert auf der
Struktur von Fig. 1F. Elemente in den Fig. 2A bis 2E,
die im Aufbau und Zweck identisch zu denjenigen von Fig. 1F
sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 2A zusammen mit Fig. 1F wird nach Herstel
lung der Struktur von Fig. 1F eine isolierende Schicht und
eine Polysilizium-Opferschicht aufeinanderfolgend über der
isolierenden Schicht 40 abgeschieden. Dann wird ein her
kömmlicher Photolithographie- und Ätzprozeß durchgeführt,
um ausgewählte Teile sowohl der isolierenden Schicht als
auch der Opferschicht zu entfernen. Der verbleibende Teil
der isolierenden Schicht ist mit dem Bezugszeichen 50 ver
sehen und der verbleibende Teil der Polysilizium-Opfer
schicht ist mit dem Bezugszeichen 52 gekennzeichnet. Die
isolierende Schicht 50 kann beispielsweise aus Siliziumni
trid sein, das mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr
1000 Å abgeschieden wird und die Polysilizium-Opferschicht
52 wird mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 1000 Å
abgeschieden. Die isolierende Schicht 50 und die Opfer
schicht 52 bilden zusammen eine Stapelstruktur (50, 52) mit
einer Ausnehmung 54 darin. Die Ausnehmung 54 ist in ihrer
Breite größer als die Ausnehmung 30, die in den vorherigen
Schritten von Fig. 1C gebildet wurde und fluchtet vertikal
im wesentlichen mit der Drainregion 16.
In einem folgenden Schritt werden gemäß Fig. 2B Silizi
umdioxid-Abstandshalter 56 an den Seitenwänden der Stapel
struktur (50, 52) ausgebildet. Hierbei werden die Silizi
umdioxid-Abstandshalter 56 dadurch gebildet, daß zunächst
eine Schicht aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von bei
spielsweise ungefähr 1000 Å abgeschieden wird, wonach dann
diese Schicht zurückgeätzt wird. Eine isolierende Schicht
58 wird dann beispielsweise durch Abscheiden von Silizium
nitrid an dem Wafer mittels CVD mit einer Dicke von bei
spielsweise ungefähr 2000 Å ausgebildet. Die isolierende
Schicht 58 füllt die Ausnehmung 54 im wesentlichen aus. Da
nach wird die obere Oberfläche des Wafers einem CMP-Verfah
ren unterworfen, um einen Teil der isolierenden Schicht 58
wegzupolieren, bis zumindest die obere Oberfläche der Sta
pelstruktur (50, 52) freiliegt.
Unter Verwendung der Stapelstruktur (50, 52) und der
isolierenden Schicht 58 als Ätzmaske wird dann gemäß Fig.
2C der Wafer geätzt, um die Siliziumdioxid-Abstandshalter
56 zu entfernen. Nachdem die Siliziumdioxid-Abstandshalter
56 vollständig entfernt wurden, wird mit dem Ätzen fortge
fahren, wobei weiterhin die Stapelstruktur und die isolie
rende Schicht zusammen als Ätzmaske verwendet werden, um
Teile der isolierenden Schicht 58 wegzuätzen, die direkt
unterhalb der Stellen liegen, wo die Siliziumdioxid-Ab
standshalter 56 ursprünglich waren. Die Ätzung wird auf ei
ne bestimmte Tiefe gesteuert, um Ausnehmungen 60 in der
isolierenden Schicht 58 zu bilden. Es sei festzuhalten, daß
die Tiefe der Ausnehmungen 60 beliebig eingestellt werden
kann, die Bodenfläche der Ausnehmungen 60 jedoch einen be
stimmten Abstand zu der oberen Oberfläche der Ätzschutz
schicht 22 haben sollte. Nachdem die Ausnehmungen 60 voll
ausgeformt worden sind, wird der Wafer weiter geätzt, um
die isolierende Schicht 58 zu entfernen, wobei die Polysi
lizium-Opferschicht 52 als Ätzmaske verwendet wird.
Gemäß Fig. 2D wird in einem nachfolgenden Schritt eine
Polysilizium-Schicht über sowohl der Stapelstruktur (50,
52) als auch der isolierenden Schicht 40 mit einer Dicke
von beispielsweise ungefähr 1000 Å abgeschieden, welche die
Ausnehmung 60 im wesentlichen füllt. Die Polysilizium
schicht kann mit Arsenionen oder dergleichen versehen wer
den, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Danach wird CMP
durchgeführt, bis zumindest die obere Oberfläche der iso
lierenden Schicht 50 freiliegt. Der verbleibende Teil der
Polysiliziumschicht ist in Fig. 2D durch das Bezugszeichen
62 gekennzeichnet. Während dieses Vorganges wird auch die
Polysilizium-Opferschicht 52 entfernt. Sodann wird unter
Verwendung der Polysiliziumschicht 62 und der isolierenden
Schicht 40 als Ätzschutzmaske Naßätzen an dem Wafer durch
geführt, um die isolierende Schicht 50 zu entfernen. Die
gesamte Stapelstruktur (50, 52) wird hierdurch entfernt.
Sodann wird eine isolierende Schicht 64 aus beispielsweise
Siliziumdioxid mittels CVD mit einer Dicke von beispiels
weise ungefähr 2000 Å abgeschieden. Gemäß Fig. 2E wird dann
ein herkömmlicher Photolithographie- und Ätzprozeß durchge
führt, um ein Speicherelektroden-Kontaktloch 66 durch die
isolierende Schicht 64, die Polysiliziumschicht 62, die
isolierende Schicht 40, die Polysiliziumschicht 38, die
isolierende Schicht 24, die Ätzschutzschicht 22, die iso
lierende Schicht 20 und die Gateoxidschicht 14 auszubilden,
welches bis zur oberen Oberfläche der Drainregion 16
reicht. Sodann wird eine Polysiliziumschicht 68 durch CVD
über die isolierende Schicht 64 abgeschieden, um das Spei
cherelektroden-Kontaktloch 66 zu füllen und die obere Ober
fläche der isolierenden Schicht 64 abzudecken. Nachfolgend
wird ein weiterer herkömmlicher Photolithographie- und Ätz
vorgang an dem Wafer durchgeführt, um den Ort zu definie
ren, wo die Speicherelektrode für den Datenspeicherkonden
sator der DRAM-Zelle auszubilden ist. Sodann wird unter
Verwendung der Ätzschutzschicht 22 als Ätzendpunkt ein
Naßätzvorgang an dem Wafer durchgeführt, um die isolieren
den Schichten 64, 40 und 24 aus Siliziumdioxid vollständig
zu entfernen. Die Herstellung der Speicherelektrode für den
Datenspeicherkondensator der DRAM-Zelle ist hierdurch abge
schlossen.
Gemäß Fig. 2E umfaßt die Speicherelektrode eine stamm
artige Polysiliziumschicht 68 mit im wesentlichen T-förmi
gem Querschnitt und zwei zweigartige Polysiliziumschichten
62 und 38, welche jeweils im Querschnitt im wesentlichen L-för
mig sind. Die stammartige Polysiliziumschicht 68 weist
eine Wurzel 68B (Bodenende) auf, die elektrisch mit der
Drainregion 16 des Übertragungstransistors der DRAM-Zelle
verbunden ist. Zwei Sätze von L-förmigen zweigartigen Poly
siliziumschichten 62 und 38 verzweigen jeweils seitlich
(horizontal, das heißt parallel zur Substratoberfläche) von
dem oberen Abschnitt 68A der T-förmigen stammartigen Poly
siliziumschicht 68 und sodann nach unten. Die nachfolgenden
Schritte sind herkömmliche oder bereits beschriebene
Schritte, welche hier nicht nochmals wiederholt werden.
In den voranstehenden ersten und zweiten Ausführungs
formen weist jeder Kondensator des Baumtyps einen stammar
tigen Abschnitt auf, der im Querschnitt im wesentlichen T-för
mig ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausge
staltung des stammartigen Abschnittes mit einer derartigen
Querschnittsform beschränkt. Die stammartige leitfähige
Schicht kann auch als aufrechtstehende Säule ausgestaltet
werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer dritten Ausführungsform
der Erfindung mit einem Kondensator des Baumtyps, der eine
säulenförmige stammartige leitfähige Schicht hat. Der Kon
densator des Baumtyps gemäß dieser Ausführungsform basiert
auf der Struktur von Fig. 1G. Elemente in Fig. 3, die iden
tisch in Struktur und Zweck zu denjenigen von Fig. 1G sind,
sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 3 in Zusammenschau mit Fig. 1G wird nach
Vervollständigung der Struktur von Fig. 1G ein CMP-Verfah
ren an dem Wafer durchgeführt, um den horizontalen Ab
schnitt 44A der Polysiliziumschicht 44 wegzupolieren, bis
zumindest die obere Oberfläche der isolierenden Schicht 40
freiliegt, wodurch nur der aufrechtstehende Abschnitt 44C
der Polysiliziumschicht 44, der im wesentlichen säulenför
mig ist, verbleibt. Naßätzen wird dann unter Verwendung der
Ätzschutzschicht 22 als Ätzendpunkt durchgeführt, um die
Siliziumdioxid-Schichten 40 und 24 vollständig zu entfer
nen. Dies schließt die Herstellung der Speicherelektrode
für den Datenspeicherkondensator gemäß dieser Ausführungs
form ab. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Speicherelek
trode die stammartige Polysiliziumschicht 44C, die im we
sentlichen säulenförmig ist und eine zweigartige Polysili
ziumschicht 38 mit zwei im wesentlichen L-förmigen Ab
schnitten. Die säulenförmige stammartige Polysilizium
schicht 44C ist mit ihrer Wurzel 44B (Bodenende) elektrisch
mit der Drainregion 16 des Übertragungstransistors der
DRAM-Zelle verbunden. Die L-förmigen zweigartigen Polysili
ziumschichten 38 verzweigen seitlich (senkrecht zu der
stammartigen Schicht 44C) und parallel zur oberen Oberflä
che des Substrates 10) von der Polysiliziumschicht 44c und
verlaufen dann nach unten auf das Substrat 10 zu. Die nach
folgenden Schritte zur Vervollständigung der DRAM-Zelle
sind bekannt, so daß sie nicht im Detail beschrieben wer
den.
In dieser dritten Ausführungsform wird die säulenför
mige stammartige leitfähige Schicht 44C unter Verwendung
einer CMP-Technik gebildet. Sie kann jedoch auch durch Zu
rückätzen zur Entfernung des horizontalen Abschnittes 44a
der Polysiliziumschicht 44 von Fig. 1G hergestellt werden,
wobei der aufrechte Abschnitt 44C verbleibt. Eine andere
Alternative ist, die säulenförmige stammartige leitfähige
Schicht 44C dadurch zu bilden, daß epitaxial eine Polysili
ziumschicht in dem Speicherelektroden-Kontaktloch 42 aufge
wachsen wird. Die gewachsene epitaxiale Polysiliziumschicht
dient dann als säulenförmige stammartige leitfähige Schicht
44C.
In den voranstehenden ersten bis dritten Ausführungs
formen ist der stammartige Abschnitt einer jeden Speicher
elektrode ein einstückiges Element und jede zweigartige
leitfähige Schicht ist im Querschnitt mit zwei L-förmigen
Abschnitten oder Abzweigungen von dem obersten Abschnitt der
stammartigen leitfähigen Schicht ausgebildet.
Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Struktur be
schränkt. Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Er
findung befaßt sich mit einer Speicherelektrode mit einer
stammartigen leitfähigen Schicht die aus zwei oder mehr
stammartigen Segmenten besteht und einer zweigartigen leit
fähigen Schicht mit zwei Abzweigungen, wobei eine Abzwei
gung im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ist (aus einem
horizontalen und einem vertikalen Segment gebildet) und die
andere Abzweigung nur aus einem horizontalen Segment be
steht.
Die Fig. 4A bis 4E sind jeweils Querschnittsdarstel
lungen, welche den Aufbau dieser vierten Ausführungsform
näher erläutern. Der Kondensator des Baumtyps gemäß der
vierten Ausführungsform basiert auf der Struktur von Fig.
1B. Elemente in den Fig. 4A bis 4E, welche in Aufbau und
Zweck im wesentlichen identisch zu denjenigen von Fig. 1B
sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 4A zusammen mit Fig. 1B wird nach Herstel
lung der Struktur von Fig. 1B ein herkömmlicher Photolitho
graphie- und Ätzvorgang durchgeführt, um ein Speicherelek
troden-Kontaktloch 70 zu bilden, das sich durch die Ätz
schutzschicht 22, die isolierende Schicht 20 und die Gate
oxidationsschicht 14 zur oberen Oberfläche der Drainregion
16 erstreckt. Sodann wird eine Polysiliziumschicht 72 durch
CVD abgeschieden. Die Polysiliziumschicht 72 kann mit Ar
senionen oder dergleichen versehen werden, um ihre Leitfä
higkeit zu erhöhen. Wie in Fig. 4A gezeigt, füllt die Poly
siliziumschicht 72 das Speicherelektroden-Kontaktloch 70 und
deckt auch die obere Oberfläche der Ätzschutzschicht 22 ab.
Nachfolgend wird eine dicke isolierende Schicht 74 aus bei
spielsweise Siliziumdioxid über der Polysiliziumschicht 72
mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 7000 Å ausge
bildet. Danach werden eine isolierende Schicht und eine Po
lysilizium-Opferschicht aufeinanderfolgend auf der isolie
renden Schicht 74 durch CVD abgeschieden. Herkömmliche Pho
tolithographie- und Ätzvorgänge werden dann durchgeführt,
um ausgewählte Teile der isolierenden Schicht und der Op
ferschicht zu entfernen. Der verbleibende Teil der isolie
renden Schicht ist in Fig. 4A mit dem Bezugszeichen 76 ge
kennzeichnet und der verbleibende Teil der Opferschicht
durch das Bezugszeichen 78. Die isolierende Schicht 76 kann
durch Abscheiden von beispielsweise Siliziumnitrid mit ei
ner Dicke von beispielsweise ungefähr 1000 Å gebildet wer
den und die Polysilizium-Opferschicht 78 wird mit einer
Dicke von beispielsweise ungefähr 1000 Å abgeschieden. Die
isolierende Schicht 76 und die Polysilizium-Opferschicht 78
bilden in Kombination eine Stapelstruktur (76, 78) mit ei
ner Ausnehmung 80 darin. Die Ausnehmung 80 fluchtet im we
sentlichen vertikal mit einer Seite (linke Seite von Fig.
4A) der Drainregion 16.
Gemäß Fig. 4B werden dann Siliziumdioxid-Abstandshalter
82 an den Seitenwänden der Stapelstruktur (76, 78) gebil
det. In dieser Ausführungsform werden die Siliziumdioxid-
Abstandshalter 82 dadurch gebildet, daß zunächst eine
Schicht aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von beispiels
weise 1000 Å abgeschieden und dann zurückgeätzt wird. So
dann wird eine isolierende Schicht 84 aus beispielsweise
Siliziumnitrid über dem Wafer durch CVD mit einer Dicke von
beispielsweise ungefähr 2000 Å abgeschieden. Die isolie
rende Schicht 84 füllt die Ausnehmung 80 im wesentlichen
aus. Sodann wird an der isolierenden Schicht 84 CMP durch
geführt, bis zumindest die obere Oberfläche der Stapel
struktur (76, 78) freiliegt.
Gemäß Fig. 4C wird unter Verwendung der Stapelstruktur
und der isolierenden Schicht 84 als Ätzmaske der Wafer ge
ätzt, um die Siliziumdioxid-Abstandshalter 82 zu entfernen.
Nachdem die Abstandshalter 82 vollständig entfernt wurden,
wird mit dem Ätzen fortgefahren, wobei die Stapelstruktur
(76, 87) und die isolierende Schicht 84 zusammen nach wie
vor als Ätzmaske verwendet werden, um Abschnitte der iso
lierenden Schicht 74 wegzuätzen, die direkt unterhalb der
Positionen liegen, wo die Abstandshalter 82. ursprünglich
waren. Das Ätzen wird gesteuert, um Ausnehmungen 86 einer
bestimmten Tiefe in der isolierenden Schicht 74 zu erhal
ten. Es sei festzuhalten, daß die Tiefe der Ausnehmungen 86
beliebig eingestellt werden kann, jedoch die Bodenfläche
der Ausnehmungen 86 einen bestimmten Abstand zu der oberen
Oberfläche der Polysiliziumschicht 72 haben sollte. Nach
folgend wird unter Verwendung der Polysilizium-Opferschicht
78 als Ätzmaske ein Ätzvorgang an dem Wafer durchgeführt,
um die isolierende Schicht 84 zu entfernen. Nachfolgend
wird eine Polysiliziumschicht über sowohl der Stapelstruk
tur und der isolierenden Schicht 74 mit einer Dicke von
beispielsweise ungefähr 1000 Å abgeschieden, welche die
Ausnehmungen 86 und 80 im wesentlichen füllt. In die Poly
siliziumschicht können beispielsweise Arsenionen eindiffun
diert werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Sodann wird
CMP durchgeführt, bis zumindest die obere Oberfläche der
isolierenden Schicht 76 freiliegt. Der verbleibende Teil
der Polysiliziumschicht ist mit dem Bezugszeichen 88 in
Fig. 4C gekennzeichnet. Durch diesen Vorgang wird auch die
Polysilizium-Opferschicht 78 entfernt.
Gemäß Fig. 4D wird unter Verwendung der Polysilizium
schicht 88 und der isolierenden Schicht 74 als Ätzschutz
maske ein Naßätzen durchgeführt, um die isolierende Schicht
76 zu entfernen. Durch diesen Vorgang wird die gesamte Sta
pelstruktur (76, 78) entfernt. Eine isolierende Schicht 90
aus beispielsweise Siliziumdioxid wird dann durch CVD mit
einer Dicke von beispielsweise ungefähr 2000 Å abgeschie
den. Ein herkömmlicher Photolithographie und Ätzvorgang
wird dann an dem Wafer durchgeführt, um aufeinanderfolgend
ausgewählte Teile der isolierenden Schicht 90, der Polysi
liziumschicht 88 und der isolierenden Schicht 74 wegzuät
zen, bis die obere Oberfläche der Polysiliziumschicht 72
freiliegt, wodurch ein Loch 92 gebildet wird und die Poly
siliziumschicht 88 in linke und rechte L-förmige Zweige
(Abzweigungen) 88A und 88B unterteilt wird. Nachfolgend
wird in dem Loch 92 eine feste säulenförmige Polysilizium
schicht 94 beispielsweise epitaxial oder durch Abscheidung
und einen Ätzprozeß ausgebildet.
Gemäß Fig. 4E wird ein weiterer herkömmlicher Photoli
thographie- und Ätzvorgang danach an dem Wafer durchge
führt, um selektive Abschnitte der Polysiliziumschichten 88
und 72 zu entfernen, so daß eine Speicherelektrode für den
Datenspeicherkondensator der DRAM-Zelle definiert wird.
Durch diesen Vorgang wird das vertikale Segment 88B2 des
linken L-förmigen Zweiges 88B der Polysiliziumschicht 88
entfernt, so daß nur das horizontale Segment 88B1 als Ab
zweig verbleibt. Sodann wird unter Verwendung der Ätz
schutzschicht 22 als Endpunkt der Wafer naßgeätzt, um die
Siliziumdioxid-Isolationsschichten 90 und 74 zu entfernen.
Die Herstellung der Speicherelektrode für den Datenspei
cherkondensator der DRAM-Zelle ist hiermit abgeschlossen.
Wie in der Zeichnung gezeigt, umfaßt die Speicherelektrode
eine untere stammartige leitfähige Schicht 72A, eine obere
stammartige Polysiliziumschicht 94, die sich von der unte
ren stammartigen leitfähigen Schicht 72a wegerstreckt und
eine zweigartige leitfähige Schicht bestehend aus einem er
sten Abzweig 88A auf der rechten Seite mit im wesentlichen
L-förmigem Querschnitt und einem zweiten Abzweig 88B1 auf
der linken Seite, der nur ein horizontales Segment auf
weist. Die untere stammartige leitfähige Schicht 72A ist im
Querschnitt im wesentlichen T-förmig und hat eine Wurzel
72B (Bodenende), die elektrisch mit der Drainregion 16 des
Übertragungstransistors der DRAM-Zelle verbunden ist. Die
obere stammartige Polysiliziumschicht 94 ist im wesentli
chen säulenförmig, und erstreckt sich von der oberen Ober
fläche 72C der unteren stammartigen leitfähigen Schicht 72
aus nach oben. Die zweigartige Polysiliziumschicht (88A,
88B1) verzweigt seitlich von der oberen stammartigen Poly
siliziumschicht 94, das heißt horizontal und im wesentli
chen senkrecht zu der Schicht 94.
Im Gegensatz zu den vorangegangenen vier Ausführungs
beispielen hat die nachfolgende fünfte Ausführungsform ei
nen Kondensator des Baumtyps mit einer Speicherelektrode
mit L-förmigen zweigartigen leitfähigen Schichten zusammen
mit horizontal verlängerten zweigartigen leitfähigen
Schichten zum Inhalt.
Weiterhin berührt in den voranstehenden vier Ausfüh
rungsformen der horizontale Abschnitt der unteren stammar
tigen leitfähigen Schicht 72a die darunter liegende Ätz
schutzschicht 22. Die Erfindung ist nicht hierauf be
schränkt. Die Bodenoberfläche des horizontalen Abschnittes
der unteren stammartigen leitfähigen Schicht 72A kann von
der darunter liegenden Ätzschutzschicht 22 um einen be
stimmten Betrag beabstandet sein, um den Oberflächenbereich
der Speicherelektrode weiter zu erhöhen.
Die Fig. 5A bis 5E sind Schnittdarstellungen des
Aufbaus einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Er
findung, welche zunächst auf dem Kondensator des Baumtyps
gemäß der Struktur von Fig. 1B basiert. Elemente in den
Fig. 5A bis 5E, welche im wesentlichen identisch zu denje
nigen von Fig. 1B sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen
versehen.
Gemäß Fig. 5A zusammen mit Fig. 1B wird nach Herstel
lung der Struktur von Fig. 1B eine isolierende Schicht 96
beispielsweise durch Abscheiden von Siliziumdioxid durch
CVD über der Ätzschutzschicht 22 mit einer Dicke von bei
spielsweise ungefähr 1000 Å ausgebildet. Ein herkömmlicher
Photolithographie und Ätzvorgang wird dann an dem Wafer
durchgeführt, um ein Speicherelektroden-Kontaktloch 98
durch die isolierende Schicht 96, die Ätzschutzschicht 92,
die isolierende Schicht 20 und die Gateoxidschicht 14 bis
zur Oberseite der Drainregion 16 zu bilden. Sodann wird ei
ne Polysiliziumschicht 100 mittels CVD über der isolieren
den Schicht 96 abgeschieden. In die Polysiliziumschicht 100
können beispielsweise Arsenionen eindiffundiert werden, um
die Leitfähigkeit zu erhöhen. Die Polysiliziumschicht 100
füllt das Speicherelektroden-Kontaktloch 98 und deckt die
obere Oberfläche der isolierenden Schicht 96 ab. Sodann
wird eine dicke isolierende Schicht 102 aus beispielsweise
Siliziumdioxid über der Polysiliziumschicht 100 mit einer
Dicke von beispielsweise 7000 Å abgeschieden. Sodann wird
eine isolierende Schicht und wird eine Polysilizium-Opfer
schicht aufeinanderfolgend über der isolierenden Schicht
102 abgeschieden. Sodann werden herkömmliche Photolithogra
phie- und Ätzvorgänge durchgeführt, um ausgewählte Teile
der isolierenden Schicht und der Opferschicht zu entfernen.
Der verbleibende Teil der isolierenden Schicht ist in Fig.
5A mit dem Bezugszeichen 104 gekennzeichnet und der ver
bleibende Teil der Polysilizium-Opferschicht ist mit dem
Bezugszeichen 106 gekennzeichnet. Die isolierende Schicht
104 kann eine Schicht aus Siliziumnitrid mit einer Dicke
von beispielsweise ungefähr 1000 Å sein und die Opfer
schicht 106 wird mit einer Dicke von beispielsweise unge
fähr 1000 Å abgeschieden. Die isolierende Schicht 104 und
die Polysilizium-Opferschicht 106 bilden in Kombination ei
ne Stapelstruktur (104, 106) mit einer Ausnehmung 108
darin. Die Ausnehmung 108 fluchtet im wesentlichen vertikal
mit der Drainregion 16.
Gemäß Fig. 5B werden Siliziumdioxid-Abstandshalter 110
dann an den Seitenwänden der Stapelstruktur (104, 106) aus
gebildet. In dieser Ausführungsform werden die Siliziumdi
oxid-Abstandshalter 110 dadurch gebildet, daß zunächst eine
Schicht aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von beispiels
weise ungefähr 1000 Å abgeschieden wird, wonach dann diese
Schicht zurückgeätzt wird. Eine isolierende Schicht 112 aus
beispielsweise Siliziumnitrid wird dann durch CVD mit einer
Dicke von beispielsweise ungefähr 2000 Å abgeschieden.
Diese isolierende Schicht 102 füllt die Ausnehmung 108 im
wesentlichen aus. Sodann wird CMP an der Oberfläche des Wa
fers durchgeführt, um Teile der isolierenden Schicht 112
wegzupolieren, bis zumindest die obere Oberfläche der Sta
pelstruktur (104, 106) freiliegt.
Gemäß Fig. 5C wird unter Verwendung der Stapelstruktur
und der isolierenden Schicht 112 als Ätzmaske Ätzen durch
geführt, die Siliziumdioxid-Abstandshalter 110 zu entfer
nen. Nachdem die Siliziumdioxid-Abstandshalter 110 voll
ständig entfernt wurden, wird mit dem Ätzprozeß fortgefah
ren, wobei die Stapelstruktur (104, 106) und die isolie
rende Schicht 112 nach wie vor zusammen als Ätzmaske ver
wendet werden, um die Teile der isolierenden Schicht 102
wegzuätzen, die direkt unterhalb der Positionen liegen, wo
die Siliziumdioxid-Abstandshalter 110 ursprünglich waren.
Das Ätzen wird auf eine bestimmte Tiefe gesteuert, um Aus
nehmungen 114 in der isolierenden Schicht 102 zu bilden. Es
sei festzuhalten, daß die Tiefe der Ausnehmungen 114 belie
big eingestellt werden kann, die Bodenfläche der Ausnehmun
gen 114 jedoch von der oberen Oberfläche der Polysilizium
schicht 100 einen bestimmten Abstand haben sollte. Sodann
wird unter Verwendung der Polysilizium-Opferschicht 106 als
Ätzmaske Ätzen durchgeführt, um die isolierende Schicht 112
zu entfernen. Nachfolgend wird eine Polysiliziumschicht
über der Stapelstruktur (104, 106) und der isolierenden
Schicht 102 mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr
1000 Å abgeschieden, welche die Ausnehmungen 114 und 108 im
wesentlichen füllt. In die Polysiliziumschicht können bei
spielsweise Arsenionen eindiffundiert werden, um die Leit
fähigkeit zu erhöhen. Sodann wird an der Polysilizium
schicht CMP durchgeführt, bis zumindest die obere Oberflä
che der isolierenden Schicht 104 freiliegt. Der verblei
bende Teil der Polysiliziumschicht ist mit dem Bezugszei
chen 116 in Fig. 5C gekennzeichnet. Durch diesen Vorgang
wurde auch die Polysilizium-Opferschicht 106 vollständig
entfernt.
Gemäß Fig. 5D wird unter Verwendung der Polysilizium
schicht 116 und der isolierenden Schicht 102 als Ätzschutz
maske der Wafer nun naßgeätzt, um die isolierende Schicht
104 zu entfernen. Die gesamte Stapelstruktur (104, 106)
wird durch diesen Vorgang entfernt. Sodann wird CVD verwen
det, um aufeinanderfolgend eine isolierende Schicht 118,
eine Polysiliziumschicht 120 und eine isolierende Schicht
122 abzuscheiden. Die isolierende Schicht 118 kann bei
spielsweise aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von bei
spielsweise ungefähr 2000 Å sein und ähnlich kann die iso
lierende Schicht 122 aus beispielsweise Siliziumdioxid mit
einer Dicke von beispielsweise nur 1000 Å sein. In die Po
lysiliziumschicht 120 können Arsenionen eindiffundiert wer
den, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Sodann wird ein her
kömmlicher Photolithographie- und Ätzprozeß durchgeführt,
wodurch ein Loch 124 an einer ausgewählten Position des Wa
fers ausgebildet wird, die im wesentlichen mit der Drainre
gion 16 fluchtet, in dem aufeinanderfolgend durch die iso
lierende Schicht 122, die Polysiliziumschicht 120, die iso
lierende Schicht 118, die Polysiliziumschicht 116 und die
isolierende Schicht 102 geätzt wird, bis die obere Oberflä
che der Polysiliziumschicht 100 freiliegt.
Gemäß Fig. 5E wird dann eine massive säulenförmige Po
lysiliziumschicht 126 in dem Loch 124 beispielsweise epita
xial oder durch Abscheiden und Zurückätzen ausgebildet.
Nachfolgend wird ein weiterer konventioneller Photolitho
graphie- und Ätzprozeß an den Polysiliziumschichten 120 und
100 durchgeführt, um ihre horizontalen Abmessungen zu ver
ringern und hierdurch eine Speicherelektrode für den Daten
speicherkondensator der DRAM-Zelle zu definieren, wobei
dieser Kondensator zweigartige Polysiliziumschichten 120a
und 116 und eine untere stammartige Polysiliziumschicht
100a hat. Unter Verwendung der Ätzschutzschicht 22 als Ät
zendpunkt wird Naßätzen durchgeführt, um die freiliegenden
Siliziumdioxid-Isolationsschichten 122, 118, 102 und 96
vollständig zu entfernen. Die Herstellung der Speicherelek
trode für den Datenspeicherkondensator der DRAM-Zelle ist
hiermit abgeschlossen.
Gemäß Fig. 5E weist diese Speicherelektrode die untere
stammartige Polysiliziumschicht 100A mit im wesentlichen T-för
migen Querschnitt, eine obere stammartige Polysilizium
schicht 126, die sich von der unteren stammartigen Polysi
liziumschicht 100A aus erstreckt und zwei zweigartige Poly
siliziumschichten 120A und 116, wobei die zweigartige Poly
siliziumschicht 116 zwei Abzweige 116A und 116B an jeder
Seite hat, die im Querschnitt im wesentlichen L-förmig
sind, wobei die zweigartige Polysiliziumschicht 120A eben
falls zwei Abzweige 120A1 und 120A2 aufweist, die an jeder
Seite vorhanden sind, und im wesentlichen rechteckförmig
sind. Die untere stammartige Polysiliziumschicht 100A weist
eine Wurzel 100B (Bodenende) auf, die elektrisch mit der
Drainregion 16 des Übertragungstransistors der DRAM-Zelle
verbunden ist, und die obere stammartige Polysilizium
schicht 126 erstreckt sich von der Oberseite der unteren
stammartigen Polysiliziumschicht 100A nach oben. Die zwei
zweigartigen Polysiliziumschichten 116A und 116B bzw. 120
verzweigen jeweils seitlich, das heißt horizontal und im
wesentlichen senkrecht zu der oberen stammartigen Polysili
ziumschicht 126. Die zweigartige Polysiliziumschicht 120A
hat zwei horizontale flache Segmente 120A1 und 120A2, die
sich horizontal zu beiden Seiten erstrecken und die zweig
artige Polysiliziumschicht 116 weist zwei L-förmige Ab
schnitte 116A, 116B auf, von denen jeder ein erstes Segment
116A1 und 116B1 mit horizontalem Verlauf von jeder Seite
und ein zweites Segment 116A2 und 116B2 aufweist, das sich
hiervon nach unten erstreckt.
In der nachfolgend beschriebenen sechsten Ausführungs
form werden die verschiedenen Strukturen für stammartige
und zweigartige Elemente aus der ersten und fünften Ausfüh
rungsform in Kombination verwendet.
Fig. 6 zeigt im Querschnitt eine Speicherelektrode des
Baumtyps, welche gemäß einer sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wobei der Konden
sator des Baumtyps auf der Struktur von Fig. 1F basiert.
Elemente in Fig. 6, welche im wesentlichen identisch mit
denjenigen von Fig. 1F sind, sind mit gleichen Bezugszei
chen versehen.
Ausgehend von der Struktur von Fig. 1F wird zunächst
ein CVD-Verfahren verwendet, um eine Polysiliziumschicht 39
und eine (nicht dargestellte) isolierende Schicht oberhalb
der Polysiliziumschicht abzuscheiden. Die isolierende
Schicht auf der Polysiliziumschicht 39 kann aus Siliziumdi
oxid sein, mit einer Dicke von nur beispielsweise ungefähr
1000 Å. Die Polysiliziumschicht 39 kann mit Arsenionen ver
sehen werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Dann wird
eine Polysiliziumschicht 130A und deren Wurzel 130B ausge
bildet, wobei die Prozesse verwendet werden, die ähnlich
denjenigen zur Ausbildung der Polysiliziumschicht 44A und
derer Wurzel 44B sind. Die stammartige Polysiliziumschicht
130A durchtritt die Polysiliziumschicht 39 und 38 und ihre
Wurzel 44B ist elektrisch mit der Drainregion 60 des Über
tragungstransistors der DRAM-Zelle verbunden.
Dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet erschließt
sich aus den oben erwähnten bevorzugten Ausführungsformen,
daß diese auch in beliebiger Kombination miteinander ange
wendet werden können, um Speicherelektroden und Speicher
kondensatoren unterschiedlicher Strukturen auf einem DRAM-
Chip zu bilden. Es versteht sich, daß die Strukturen dieser
aus Kombinationen gebildeten Speicherelektroden und Spei
cherkondensatoren im Rahmen der vorliegenden Erfindung lie
gen.
Obgleich in der beigefügten Zeichnung die Ausführungs
formen der Drains in den Übertragungstransistoren als Dif
fusionsbereiche in einem Siliziumsubstrat dargestellt wur
den, sind auch andere Ausgestaltungen hiervon möglich, bei
spielsweise Drainregionen des Grabenbereiches oder derglei
chen.
Weiterhin versteht sich, daß die in der beigefügten
Zeichnung dargestellten Elemente rein illustrativ und dar
stellend sind und nicht im tatsächlichen Maßstab gezeichnet
sind. Die Abmessungen der einzelnen Elemente sind somit als
nicht einschränkend zu verstehen.
Claims (40)
1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-
Speichervorrichtung auf einem Substrat mit einem Übertra
gungstransistor hierauf, mit:
- (a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über dem Übertragungstransistor;
- (b) Ausbilden einer Ätzschutzschicht auf der ersten isolierenden Schicht;
- (c) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über der Ätzschutzschicht;
- (d) Ausbilden einer Stapelschicht über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die Stapelschicht eine Ausneh mung aufweist, die oberhalb einer Source-/Drainregion des Transistors angeordnet ist und einen Teil der zweiten iso lierenden Schicht freilegt;
- (e) Ausbilden einer dritten isolierenden Schicht ent lang des Umfanges der Ausnehmung;
- (f) Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die Ausnehmung zu füllen;
- (g) Entfernen der dritten isolierenden Schicht und der vierten isolierenden Schicht von der Ausnehmung und Entfer nen eines Teiles der zweiten isolierenden Schicht, der di rekt unterhalb der dritten isolierenden Schicht liegt, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum die Ätzschutz schicht nicht freilegt;
- (h) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht, um die Ausnehmung und den Hohlraum zu füllen;
- (i) Entfernen der Stapelschicht;
- (j) Ausbilden einer fünften isolierenden Schicht ober halb der zweiten isolierenden und der ersten leitfähigen Schicht;
- (k) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht über der fünften isolierenden Schicht, wobei die zweite leitfä hige Schicht die fünfte isolierende Schicht, die erste leitfähige Schicht, die zweite isolierende Schicht, die Ätzschutzschicht und die erste isolierende Schicht durch tritt und in elektrischem Kontakt mit der Source-/Drainre gion ist;
- (l) Entfernen eines Teiles der zweiten leitfähigen Schicht, um eine stammartige leitfähige Schicht zu bilden, wobei die erste leitfähige Schicht eine zweigartige leitfä hige Schicht im Querschnitt bildet und die stammartige und die zweigartige leitfähige Schicht zusammen eine Speicher elektrode des Speicherkondensators bilden;
- (m) Entfernen der zweiten und fünften isolierenden Schichten;
- (n) Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf frei liegenden Oberflächen zumindest der ersten und zweiten leitfähigen Schichten; und
- (o) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht, um eine Gegen elektrode zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die stammartige
leitfähige Schicht T-förmigen Querschnitt hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die stammartige
leitfähige Schicht eine im wesentlichen massive Säule ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht wenigstens einen im Querschnitt L-förmi
gen Abschnitt hat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht ein erstes und ein zweites Segment bein
haltet, wobei das erste Segment elektrisch mit der stammar
tigen leitfähigen Schicht verbunden ist und sich hiervon im
wesentlichen parallel zu einer oberen Oberfläche des
Substrates erstreckt und wobei das zweite Segment elek
trisch mit dem ersten Segment verbunden ist und sich hier
von in Richtung der oberen Oberfläche des Substrates er
streckt.
6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (l)
die Anwendung einer chemisch/mechanischen Poliertechnik
aufweist, um die zweite leitfähige Schicht oberhalb der
fünften isolierenden Schicht zu entfernen, bis die fünfte
isolierende Schicht freiliegt.
7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (l)
die Anwendung einer Ätztechnik zum Entfernen des Abschnit
tes der zweiten leitfähigen Schicht aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (d)
aufweist:
Ausbilden eines ersten Filmes auf der zweiten isolie renden Schicht und dann Ausbilden eines zweiten Filmes auf dem ersten Film, wobei der erste Film ein isolierender Film und der zweite Film ein leitfähiger Film ist; und
Mustern des ersten und zweiten Filmes, um eine Stapel schicht und die Ausnehmung hierin zu bilden.
Ausbilden eines ersten Filmes auf der zweiten isolie renden Schicht und dann Ausbilden eines zweiten Filmes auf dem ersten Film, wobei der erste Film ein isolierender Film und der zweite Film ein leitfähiger Film ist; und
Mustern des ersten und zweiten Filmes, um eine Stapel schicht und die Ausnehmung hierin zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit:
Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht über der ersten leitfähigen Schicht nach dem Schritt (i); und
Ausbilden einer vierten leitfähigen Schicht über der sechsten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) weiterhin das Ausbilden der zweiten leit fähigen Schicht derart aufweist, daß diese die vierte leit fähige Schicht und die sechste isolierende Schicht durch tritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der vierten leitfä higen Schicht aufweist, so daß diese Teil der zweigartigen leitfähigen Schicht wird;
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der sechsten iso lierenden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freien Oberfläche der vierten leitfähigen Schicht aufweist.
Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht über der ersten leitfähigen Schicht nach dem Schritt (i); und
Ausbilden einer vierten leitfähigen Schicht über der sechsten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) weiterhin das Ausbilden der zweiten leit fähigen Schicht derart aufweist, daß diese die vierte leit fähige Schicht und die sechste isolierende Schicht durch tritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der vierten leitfä higen Schicht aufweist, so daß diese Teil der zweigartigen leitfähigen Schicht wird;
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der sechsten iso lierenden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freien Oberfläche der vierten leitfähigen Schicht aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die vierte leit
fähige Schicht im Querschnitt stabförmig ist und mit der
stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist.
11. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-
Speichervorrichtung auf einem Substrat mit einem Übertra
gungstransistor hierauf, mit:
- (a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über dem Übertragungstransistor;
- (b) Ausbilden einer Ätzschutzschicht auf der ersten isolierenden Schicht;
- (c) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über der Ätzschutzschicht;
- (d) Ausbilden einer ersten Stapelschicht über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die erste Stapelschicht eine erste Ausnehmung aufweist, die oberhalb einer Source-/Drain region des Transistors angeordnet ist und einen Teil der zweiten isolierenden Schicht freilegt;
- (e) Ausbilden einer dritten isolierenden Schicht ent lang des Umfanges der ersten Ausnehmung;
- (f) Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die erste Ausnehmung zu füllen;
- (g) Entfernen der dritten isolierenden Schicht und der vierten isolierenden Schicht von der ersten Ausnehmung und Entfernen eines Teiles der zweiten isolierenden Schicht, der direkt unterhalb der dritten isolierenden Schicht liegt, um einen ersten Hohlraum zu bilden, wobei der erste Hohlraum die Ätzschutzschicht nicht freilegt;
- (h) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht, um die erste Ausnehmung und den ersten Hohlraum zu füllen;
- (i) Entfernen der ersten Stapelschicht;
- (j) Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht;
- (k) Ausbilden einer zweiten Stapelschicht über der sechsten isolierenden Schicht, wobei die zweite Stapel schicht eine zweite Ausnehmung hierin aufweist, die ober halb der Source-/Drainregion angeordnet ist und einen Teil der sechsten isolierenden Schicht freilegt;
- (l) Ausbilden einer siebten isolierenden Schicht ent lang eines Umfanges der zweiten Ausnehmung;
- (m) Ausbilden einer achten isolierenden Schicht, um die zweite Ausnehmung zu füllen;
- (n) Entfernen der siebten isolierenden Schicht, der achten isolierenden Schicht und eines Teiles der sechsten isolierenden Schicht direkt unterhalb der siebten isolie renden Schicht, um einen zweiten Hohlraum zu bilden, wobei der zweite Hohlraum die Ätzschutzschicht nicht freilegt;
- (o) Ausbilden einer vierten leitfähigen Schicht, um die zweite Ausnehmung und den zweiten Hohlraum zu füllen;
- (p) Entfernen der zweiten Stapelschicht;
- (q) Ausbilden einer fünften isolierenden Schicht über der vierten isolierenden Schicht und der vierten leitfähi gen Schicht;
- (r) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht über der fünften isolierenden Schicht, wobei die zweite leitfä hige Schicht die fünfte isolierende Schicht, die vierte leitfähige Schicht, die sechste isolierende Schicht oder die erste leitfähige Schicht, die zweite isolierende Schicht, die Ätzschutzschicht und die erste isolierende Schicht durchtritt und in elektrischen Kontakt mit der Source-/Drainregion ist;
- (s) Entfernen eines Abschnittes der zweiten leitfähi gen Schicht, um eine stammartige leitfähige Schicht zu bil den, wobei erste und vierte leitfähige Schichten zweigar tige leitfähige Schichten im Querschnitt bilden, welche im wesentlichen parallel zueinander sind und jeweils mit der stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist und wobei die stammartigen und zweigartigen leitfähigen Schichten zu sammen eine Speicherelektrode eines Speicherkondensators bilden;
- (t) Entfernen der zweiten, fünften und sechsten iso lierenden Schichten;
- (u) Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf frei liegenden Oberflächen zumindest der ersten, zweiten und dritten leitfähigen Schichten; und
- (v) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht, um eine Gegen elektrode zu bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die stammartige
leitfähige Schicht T-förmigen Querschnitt hat.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht wenigstens einen im Querschnitt L-förmi
gen Abschnitt hat.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht wenigstens einen im Querschnitt L-förmi
gen Abschnitt hat.
15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht ein erstes und ein zweites Segment bein
haltet, wobei das erste Segment elektrisch mit der stammar
tigen leitfähigen Schicht verbunden ist und sich hiervon im
wesentlichen parallel zu einer oberen Oberfläche des
Substrates erstreckt und wobei das zweite Segment elek
trisch mit dem ersten Segment verbunden ist und sich hier
von in Richtung der oberen Oberfläche des Substrates er
streckt.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt (s)
die Anwendung einer chemisch/mechanischen Poliertechnik
aufweist, um einen Teil der zweiten leitfähigen Schicht zu
entfernen, bis die fünfte isolierende Schicht freiliegt.
17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt (s)
die Anwendung einer Ätztechnik zum Entfernen eines Teils
der zweiten leitfähigen Schicht aufweist.
18. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-
Speichervorrichtung auf einem Substrat mit einem Übertra
gungstransistor hierauf, mit:
- (a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über dem Übertragungstransistor;
- (b) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht, welche zumindest die erste isolierende Schicht durchdringt und in elektrischem Kontakt mit der Source-/Drainregion des Über tragungstransistors ist;
- (c) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über der ersten leitfähigen Schicht;
- (d) Ausbilden einer Stapelschicht über der zweiten isolierenden Schicht mit einer Ausnehmung hierin, welche ein Teil der zweiten isolierenden Schicht freilegt;
- (e) Ausbilden einer dritten isolierenden Schicht ent lang des Umfanges der Ausnehmung;
- (f) Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die Ausnehmung zu füllen;
- (g) Entfernen der dritten und vierten isolierenden Schichten von der Ausnehmung und Entfernen eines Teiles der zweiten isolierenden Schicht direkt unterhalb der dritten isolierenden Schicht, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum die erste leitfähige Schicht nicht freilegt;
- (h) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht, um die Ausnehmung und den Hohlraum zu füllen;
- (i) Entfernen der Stapelschicht;
- (j) Ausbilden einer fünften isolierenden Schicht ober halb der zweiten isolierenden und der zweiten leitfähigen Schicht;
- (k) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht, wel che die fünfte isolierende Schicht, die zweite leitfähige Schicht und die zweite isolierende Schicht durchtritt und in elektrischem Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht ist;
- (l) Mustern der ersten leitfähigen Schicht, wobei die erste und dritte leitfähige Schicht eine stammartige leit fähige Schicht bilden, die zweite leitfähige Schicht eine zweigartige leitfähige Schicht bildet und die stammartige und die zweigartige leitfähige Schicht eine Speicherelek trode eines Speicherkondensators bilden;
- (m) Entfernen der zweiten und fünften isolierenden Schichten;
- (n) Ausbilden einer dielektrischen Schicht auffrei liegenden Oberflächen zumindest der ersten, zweiten und dritten leitfähigen Schichten; und
- (o) Ausbilden einer vierten leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht, um eine Gegen elektrode zu bilden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die stammartige
leitfähige Schicht einen unteren stammartigen Abschnitt
aufweist, der elektrisch mit der Source-/Drainregion ver
bunden ist und einen oberen stammartigen Abschnitt auf
weist, der elektrisch mit dem unteren stammartigen Ab
schnitt verbunden ist und sich im wesentlichen von dem
Substrat weg erstreckt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der untere
stammartige Abschnitt im Querschnitt T-förmig ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der obere stamm
artige Abschnitt geradlinig und stabförmig im Querschnitt
ist.
22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der obere stamm
artige Abschnitt als eine im wesentlichen massive Säule
ausgebildet ist.
23. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweigartige
leitfähige Schicht im Querschnitt L-förmig ist.
24. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweigartige
zweite leitfähige Schicht ein erstes und ein zweites Seg
ment beinhaltet, wobei das erste Segment elektrisch mit der
stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist und sich
hiervon im wesentlichen parallel zu einer oberen Oberfläche
des Substrates erstreckt und wobei das zweite Segment elek
trisch mit dem ersten Segment verbunden ist und sich in
Richtung des Substrates erstreckt.
25. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt (l)
weiterhin das Mustern der zweiten leitfähigen Schicht der
art aufweist, daß die zweigartige leitfähige Schicht ein
geradliniges Element beinhaltet, das elektrisch mit der
stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist und sich im
wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche des Substrates
erstreckt.
26. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt (l)
die Anwendung einer chemisch/mechanischen Poliertechnik
aufweist, um einen Teil der dritten leitfähigen Schicht zu
entfernen, bis die fünfte isolierende Schicht freiliegt.
27. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt (l)
die Anwendung einer Ätztechnik aufweist, um einen Teil der
dritten leitfähigen Schicht zu entfernen, bis die zweite
leitfähige Schicht freiliegt.
28. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) wei
terhin die folgenden Schritte aufweist:
Ausbilden des ersten Filmes auf der zweiten isolieren den Schicht und dann eines zweiten Filmes auf dem ersten Film, wobei der erste Film ein isolierender Film und der zweite Film ein leitfähiger Films ist; und
Mustern des ersten Filmes und des zweiten Filmes, um die Stapelschicht und die Ausnehmung hierin zu bilden.
Ausbilden des ersten Filmes auf der zweiten isolieren den Schicht und dann eines zweiten Filmes auf dem ersten Film, wobei der erste Film ein isolierender Film und der zweite Film ein leitfähiger Films ist; und
Mustern des ersten Filmes und des zweiten Filmes, um die Stapelschicht und die Ausnehmung hierin zu bilden.
29. Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin mit den fol
genden Schritten:
Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht nach dem Schritt (i); und
Ausbilden einer fünften leitfähigen Schicht nach der sechsten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) weiterhin das Ausbilden der dritten leit fähigen Schicht derart aufweist, daß diese die fünfte leit fähige Schicht und die sechste isolierende Schicht durch tritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der fünften leitfä higen Schicht aufweist, so daß diese Teil der zweigartigen leitfähigen Schicht wird;
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der sechsten iso lierenden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freien Oberfläche der fünften leitfähigen Schicht aufweist.
Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht nach dem Schritt (i); und
Ausbilden einer fünften leitfähigen Schicht nach der sechsten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) weiterhin das Ausbilden der dritten leit fähigen Schicht derart aufweist, daß diese die fünfte leit fähige Schicht und die sechste isolierende Schicht durch tritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der fünften leitfä higen Schicht aufweist, so daß diese Teil der zweigartigen leitfähigen Schicht wird;
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der sechsten iso lierenden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freien Oberfläche der fünften leitfähigen Schicht aufweist.
30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die fünfte leit
fähige Schicht im Querschnitt stabförmig ist und mit der
stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist.
31. Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin mit dem
Schritt des Ausbildens einer Ätzschutzschicht auf der er
sten isolierenden Schicht zwischen Schritt (a) und Schritt
(b).
32. Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin mit den fol
genden Schritten:
Ausbilden einer Ätzschutzschicht auf der ersten iso lierenden Schicht nach Schritt (a); und
Ausbilden einer siebten isolierenden Schicht auf der Ätzschutzschicht bevor Schritt (b); wobei:
im Schritt (b) die erste leitfähige Schicht weiterhin die Ätzschutzschicht und die siebte isolierende Schicht durchtritt; und
der Schritt (n) weiterhin das Entfernen der siebten isolierenden Schicht aufweist.
Ausbilden einer Ätzschutzschicht auf der ersten iso lierenden Schicht nach Schritt (a); und
Ausbilden einer siebten isolierenden Schicht auf der Ätzschutzschicht bevor Schritt (b); wobei:
im Schritt (b) die erste leitfähige Schicht weiterhin die Ätzschutzschicht und die siebte isolierende Schicht durchtritt; und
der Schritt (n) weiterhin das Entfernen der siebten isolierenden Schicht aufweist.
33. Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-
Speichervorrichtung auf einem Substrat mit einem Übertra
gungstransistor hierauf, mit:
- (a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über dem Übertragungstransistor;
- (b) Ausbilden einer ersten leitfähigen Schicht, welche zumindest die erste isolierende Schicht durchtritt und in elektrischem Kontakt mit der Source-/Drainregion des Über tragungstransistors ist;
- (c) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über der ersten leitfähigen Schicht;
- (d) Ausbilden einer ersten Stapelschicht über der zweiten isolierenden Schicht mit einer Ausnehmung hierin, welche einen Teil der zweiten isolierenden Schicht frei legt;
- (e) Ausbilden einer dritten isolierenden Schicht ent lang des Umfanges der Ausnehmung;
- (f) Ausbilden einer vierten isolierenden Schicht, um die Ausnehmung zu füllen;
- (g) Entfernen der dritten und vierten isolierenden Schichten von der Ausnehmung und Entfernen eines Teiles der zweiten isolierenden Schicht direkt unterhalb der dritten isolierenden Schicht, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum die erste leitfähige Schicht nicht freilegt;
- (h) Ausbilden einer zweiten leitfähigen Schicht, um die Ausnehmung und den Hohlraum zu füllen;
- (i) Entfernen der ersten Stapelschicht;
- (c′) Ausbilden einer fünften isolierenden Schicht über der zweiten leitfähigen Schicht;
- (d′) Ausbilden einer zweiten Stapelschicht über der vierten isolierenden Schicht mit einer Ausnehmung hierin, welche einen Teil der fünften isolierenden Schicht frei legt;
- (e′) Ausbilden einer sechsten isolierenden Schicht entlang eines Umfanges der Ausnehmung;
- (f′) Ausbilden einer siebten isolierenden Schicht, um die Ausnehmung zu füllen;
- (g′) Entfernen der sechsten und siebten isolierenden Schichten von der Ausnehmung und Entfernen eines Teiles der zweiten und fünften isolierenden Schichten direkt unterhalb der sechsten isolierenden Schicht, um einen Hohlraum zu bilden, wobei der Hohlraum die erste oder zweite leitfähige Schicht nicht freilegt;
- (h′) Ausbilden einer dritten leitfähigen Schicht, um die zweite Ausnehmung und den zweiten Hohlraum zu füllen;
- (i′) Entfernen der zweiten Stapelschicht;
- (j) Ausbilden einer achten isolierenden Schicht ober halb der dritten leitfähigen Schicht und der fünften iso lierenden Schicht;
- (k) Ausbilden einer vierten leitfähigen Schicht, wel che zumindest die achte isolierende Schicht, die dritte leitfähige Schicht, die fünfte isolierende Schicht, die zweite leitfähige Schicht und die zweite isolierende Schicht durchtritt und in elektrischen Kontakt mit der er sten leitfähigen Schicht ist;
- (l) Mustern der leitfähigen Schichten, wobei die er sten und vierten leitfähigen Schichten stammartige leitfä hige Schichten bilden, die zweiten und dritten leitfähigen Schichten zweigartige leitfähige Schichten bilden und die stammartige und die zweigartige leitfähige Schicht eine Speicherelektrode eines Speicherkondensators bilden;
- (m) Entfernen der zweiten, fünften und achten isolie renden Schichten;
- (n) Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf frei liegenden Oberflächen der ersten, zweiten, dritten und vierten leitfähigen Schichten; und
- (o) Ausbilden einer fünften leitfähigen Schicht über der dielektrischen Schicht, um eine Gegenelektrode des Speicherkondensators zu bilden.
34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei wenigstens eine
der zweigartigen leitfähigen Schichten im Querschnitt L-för
mig ist.
35. Verfahren nach Anspruch 33, wobei jede der zweig
artigen leitfähigen Schichten ein erstes und ein zweites
Segment beinhaltet, wobei das erste Segment elektrisch mit
der stammartigen leitfähigen Schicht verbunden ist und sich
im wesentlichen parallel zu einer oberen Oberfläche des
Substrates erstreckt und wobei das zweite Segment elek
trisch mit dem ersten Segment verbunden ist und sich in
Richtung des Substrates erstreckt.
36. Verfahren nach Anspruch 33, wobei Schritt (l) das
Mustern der zweiten und dritten leitfähigen Schichten der
art aufweist, daß jede der zweigartigen leitfähigen Schich
ten eine geradliniges Segment beinhaltet, welches elek
trisch mit der stammartigen leitfähigen Schicht verbunden
ist und sich im wesentlichen parallel zu einer oberen Ober
fläche des Substrates erstreckt.
37. Verfahren nach Anspruch 33, weiterhin mit den fol
genden Schritten:
Ausbilden einer neunten isolierenden Schicht nach Ent fernen der zweiten Stapelschicht und nach dem Schritt (i′);
Ausbilden einer sechsten leitfähigen Schicht aus der neunten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) das Ausbilden der vierten leitfähigen Schicht beinhaltet, so daß diese weiterhin die sechste leitfähige Schicht und die neunte isolierende Schicht durchtritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der sechsten leitfä higen Schicht derart beinhaltet, daß diese eine weitere zweigartige leitfähige Schicht wird;
Schritt (m) weiter das Entfernen der neunten isolie renden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freiliegenden Oberfläche der sechsten leitfähigen Schicht beinhaltet.
Ausbilden einer neunten isolierenden Schicht nach Ent fernen der zweiten Stapelschicht und nach dem Schritt (i′);
Ausbilden einer sechsten leitfähigen Schicht aus der neunten isolierenden Schicht; wobei:
Schritt (k) das Ausbilden der vierten leitfähigen Schicht beinhaltet, so daß diese weiterhin die sechste leitfähige Schicht und die neunte isolierende Schicht durchtritt;
Schritt (l) weiterhin das Mustern der sechsten leitfä higen Schicht derart beinhaltet, daß diese eine weitere zweigartige leitfähige Schicht wird;
Schritt (m) weiter das Entfernen der neunten isolie renden Schicht aufweist; und
Schritt (n) weiterhin das Ausbilden der dielektrischen Schicht auf einer freiliegenden Oberfläche der sechsten leitfähigen Schicht beinhaltet.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei die sechste
leitfähige Schicht stabförmig im Querschnitt ist und elek
trisch mit einer stammartigen leitfähigen Schicht verbunden
wird.
39. Verfahren nach Anspruch 33, weiterhin mit dem Aus
bilden einer Ätzschutzschicht an der ersten isolierenden
Schicht nach dem Schritt (a).
40. Verfahren nach Anspruch 33, weiterhin mit:
Ausbilden einer Ätzschutzschicht an der ersten isolie renden Schicht nach dem Schritt (a); und
Ausbilden einer neunten isolierenden Schicht nach der Ätzschutzschicht; wobei:
im Schritt (b) die erste leitfähige Schicht weiterhin die Ätzschutzschicht und die neunte isolierende Schicht durchtritt, und
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der neunten iso lierenden Schicht beinhaltet.
Ausbilden einer Ätzschutzschicht an der ersten isolie renden Schicht nach dem Schritt (a); und
Ausbilden einer neunten isolierenden Schicht nach der Ätzschutzschicht; wobei:
im Schritt (b) die erste leitfähige Schicht weiterhin die Ätzschutzschicht und die neunte isolierende Schicht durchtritt, und
Schritt (m) weiterhin das Entfernen der neunten iso lierenden Schicht beinhaltet.
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