DE19805076A1 - Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines HalbleiterbauteilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils.
Im allgemeinen wird bei einem Herstellverfahren für ein
Halbleiterbauteil ein Photolithographie-Prozeß ausgeführt.
Mit der fortschreitenden Größenverringerung von Halbleiter
bauteilen gelangt der Photolithographie-Prozeß beinahe an
seine Grenze, und außerdem sind Dutzende von Masken beim In
tegrationsprozeß für Halbleiterbauteile erforderlich. Um
z. B. DRAMs von 1 GB herzustellen, sind der Abschätzung nach
eine Größe einer Einheitszelle von ungefähr 180 nm sowie un
gefähr vierzig Masken erforderlich.
Hinsichtlich Einzelelektronen-Transistoren, auf die in jün
gerer Zeit die Forschung und Entwicklung gerichtet ist, ist
nicht bekannt, wie diese integriert werden könnten. Ferner
weisen Quantenpunkte, wie sie für Einzelelektronen-Transis
toren erforderlich sind, Größen im Nanometerbereich auf. So
besteht noch kein Vorschlag, wie Quantenpunkte mit gewünsch
ter Größe und gewünschtem Ort hergestellt und angeordnet
werden können.
Wie bereits angegeben, bestehen beim herkömmlichen Verfahren
zum Herstellen eines Halbleiterbauteils die folgenden Pro
bleme:
- - Erstens ist es unmöglich, da Muster mit einer Größe im Na nometerbereich aufgrund der Beschränkung des Photolithogra phie-Prozesses bei der entsprechenden Technologie nicht strukturiert werden können, superminiaturisierte Halbleiter bauteile zu erhalten.
- - Zweitens ist der Prozeß sehr kompliziert, und die Her stellausbeute ist verringert, da bei einem Herstellverfahren für ein Halbleiterbauteil unter Verwendung einer Photolitho graphie-Technik Dutzende von Masken zu verwenden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Herstellen eines superminiaturisierten Halbleiterbauteils
ohne Verwendung einer Photolithographie-Technik zu schaffen.
Diese Aufgabe ist durch die Verfahren gemäß den beigefügten
unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 6, 9 und 13 gelöst.
Zusätzliche Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden in
der folgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus
dieser hervor, ergeben sich aber andererseits auch beim Aus
üben der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Er
findung werden durch die Maßnahmen erzielt, wie sie speziell
in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten
Zeichnungen dargelegt sind.
Es ist zu beachten, daß sowohl die vorstehende allgemeine
Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung
beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfindung
sind.
Die Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Verständnis der
Erfindung zu fördern, veranschaulichen Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu,
deren Prinzipien zu erläutern.
Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht,
die eine Copolymer-Architektur zeigen, wie sie durch die Er
findung erhalten wird;
Fig. 3A bis 3I sind Schnittansichten zum Veranschaulichen
von Prozeßschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 4A bis 4C sind Schnittansichten zum Veranschaulichen
von Prozeßschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 5A bis 5C sind Schnittansichten zum Veranschaulichen
von Prozeßschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
Fig. 6A bis 6F sind Schnittansichten zum Veranschaulichen
von Prozeßschritten eines Verfahrens zum Herstellen eines
Halbleiterbauteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird zum Erhalten eines superminiaturi
sierten Halbleiterbauteils keine Photolithographie-Technik
verwendet. Statt dessen werden spezielle Copolymere verwen
det. Gemäß der Erfindung liegen Copolymer-Dreifachblöcke ABC
vor. Die Copolymere A, B und C sind alle verschieden. Z. B.
ist A Poly(2-Vinylpyridin) (p2vp), B ist Polyisopren (PI) und
C ist Polystyrol (PS), wobei diese Copolymere wohlbekannt
sind. Gemäß ihren Zusammensetzungen können viele verschiede
ne Morphologien erhalten werden. Ein Beispiel ist in Fig. 1
dargestellt.
Gemäß Fig. 1 werden die Copolymere im Lösungszustand einer
Schleuderbeschichtung unterzogen, und dann erfolgt ein Tem
perungsprozeß, wie ein Phasensegregations-Prozeß. Im Er
gebnis werden, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist,
Säulen erzeugt, die um einen vorbestimmten Abstand voneinan
der entfernt sind. Die Molekulargewichte der Copolymere A, B
und C der Copolymer-Dreifachblöcke ABC werden so einge
stellt, daß ein gewünschter Durchmesser der Innensäule, ein
gewünschter Durchmesser der Außensäule und ein gewünschter
Abstand von einer Säule zur nächsten erhalten werden. Der
Abstand von einer Säule zur nächsten beträgt 30 nm, und der
Durchmesser der Außensäule beträgt 20 nm, während der Durch
messer der Innensäule 10 nm beträgt.
Wenn das Copolymer C mit Sternform nach dem Herstellen des
Copolymer-Doppelblocks AB aufgetragen wird, oder wenn ein
viertes Copolymer verwendet wird, wird ein Mischvorgang dazu
verwendet, die Abstände zwischen den Säulen in beiden Rich
tungen (X- und Y-Achse) verschieden zu machen.
Jedes der Copolymere wird durch ein geeignetes Lösungsmittel
gelöst. Demgemäß kann nur die Säule A oder B durch ein ge
eignetes Lösungsmittel geätzt werden.
Die Dokumente Macromolecules, Vol. 28, No. 21, 1995, S.
7215-7223, "Morphology of ABC Triblock copolymers" sowie Macro
molecules, Vol. 26, No. 10, 1993, S. 2636-2640, "Observation
of a Non-constant Mean Curvature Interface in an ABC Tri
block Copolymer" beschreiben Copolymere mit den obigen Merk
malen.
Nun wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 3A bis 31
ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils unter
Verwendung von Copolymeren mit den obigen Eigenschaften ge
mäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrie
ben, wobei diese Figuren Schnittansichten sind, die Verfah
rensschritte zum Herstellen eines MOSFET unter Verwendung
von Copolymeren veranschaulichen.
Gemäß Fig. 3A wird auf einem Halbleitersubstrat 1 eine Me
tallschicht 2 hergestellt, die als Metalleitung auf der
Sourceseite (Sourceelektrode oder Bitleitung) verwendet
wird. Auf der gesamten Oberfläche der Metallschicht 2 wird
durch eine Schleuderbeschichtungseinrichtung ein ABC-Copoly
mer-Dreifachblock 3 mit vorbestimmter Dicke hergestellt und
dann getempert. Dieses getemperte Copolymer 3 erfährt eine
Phasensegregation in solcher Weise, daß das Copolymer A
eine Innensäule bildet, während das Copolymer B eine Außen
säule bildet. Mehrere AB-Copolymer-Doppelblöcke sind in Ma
trixform ausgebildet, wobei sie mit einem vorbestimmtem Ab
stand voneinander entfernt sind. D. h., daß das Copolymer A
so ausgebildet ist, daß es vom Copolymer B umgeben ist. Es
wird eine Vielzahl von AB-Copolymer-Doppelblöcken mit diesem
Aufbau ausgebildet. Die Gewichte der Copolymere A und B wer
den eingestellt, um die Abstände der Säulen in X- und
Y-Richtung verschieden zu machen. Die Dicke der Copolymere A,
B und C mit dem Bezugszeichen 3 stimmt beinahe mit der eines
MOSFET überein.
Gemäß Fig. 3B wird das Copolymer A, das die Innensäule bil
det, entfernt.
Gemäß Fig. 3C wird im Innenraum des Copolymers B, wo das Co
polymer A vorlag, eine Metall-Sperrschicht 4 hergestellt.
Auf der Metall-Sperrschicht 4 werden aufeinanderfolgend eine
n-Siliziumschicht 5, eine p-Siliziumschicht 6 und eine n-Si
liziumschicht 7 hergestellt. Dann werden eine Metall-Sperr
schicht 8 und eine Metallschicht 9 aufeinanderfolgend herge
stellt, um den Auffüllvorgang für die Innensäule abzuschlie
ßen, aus der das Copolymer A entfernt wurde. Dabei werden
durch ein chemisches Abscheideverfahren Phosphin und Silane
(SixCl4-x) gleichzeitig erzeugt, um dadurch die n-Silizium
schicht 5 herzustellen.
Gemäß Fig. 3D entfernt ein geeignetes Lösungsmittel die
Außensäule aus dem Copolymer B. Dabei werden die Schichten
nicht entfernt, die die zuvor vom Copolymer B umgebene In
nensäule auffüllen.
In der Außensäule, in der zuvor das Copolymer B vorlag, wird
durch ein chemisches Abscheideverfahren eine Siliziumoxid
schicht 10 (SiO2) mit einer Höhe bis zur Mitte der n-Sili
ziumschicht 5 hergestellt.
Gemäß Fig. 3E werden nacheinander Siliziumoxidfilme 11 ein
zeln an der Oberfläche der Innensäule abgeschieden. Dabei
hat jeder Siliziumoxidfilm 11 die Dicke eines Moleküls. Die
Abscheidung der Siliziumoxidfilme 11 erfolgt durch chemische
Absorption eines Quellengases. Anders gesagt, werden unter
Verwendung von SiO2 als Quellengas, jeweils ein Molekül di
cke Filme einzeln wiederholt absorbiert, bis die gewünschte
Dicke erzielt ist.
Gemäß Fig. 3F wird auf dem Siliziumoxidfilm 11 auf dieselbe
Weise, auf die die Siliziumoxidfilme 11 einzeln hergestellt
wurden, eine Siliziumschicht 12 hergestellt. Dabei wird Si
lizium (Si) als Quellengas verwendet. Die Siliziumschicht
wird als Gateelektrode eines MOSFET verwendet.
Gemäß Fig. 3G wird das Copolymer C unter Verwendung eines
geeigneten Lösungsmittels entfernt.
Gemäß Fig. 3H wird die Metallschicht 2 mit einem Ionenätz
prozeß abgeätzt, um Metallmuster 2a von Inselform zu erzeu
gen. Dabei verfügt jedes Metallmuster 2a über eine größere
Fläche als die untere Innensäule.
Gemäß Fig. 3I werden mehrere Atomschichten auf der gesamten
Oberfläche abgeschieden, um ein Metall 13 auszubilden, und
dann erfolgt ein Tempern in solcher Weise, daß das Metall
13 entweder in Richtung der X- oder der Y-Achse, nämlich
derjenigen, in der der kürzere Abstand zwischen den Metall
mustern 2a besteht, aufgrund der Charakteristik der Minimie
rung des chemischen Potentials ausgerichtet wird.
D. h., daß der Abstand zwischen den zwei Metallmustern 2a
in der Richtung der X-Achse den Wert "a" hat, während er in
der Richtung der Y-Achse den Wert "b" hat. Wenn 2a ≦ b gilt,
sammelt sich das Metall in der Richtung der X-Achse, so daß
das Metall 13 in Form einer Linie in Richtung dieser X-Ach
se, jedoch nicht auf der gesamten Oberfläche ausgebildet
wird. In diesem Fall wird, wenn R/a ≦ 0,91 gilt, wobei "R"
der Durchmesser der Metallmuster 2a ist und "a" der Abstand
zwischen den Metallmustern 2a in Richtung der X-Achse ist,
die Oberflächenspannung minimiert, wenn Metallatome an den
Metallmustern 2a anhaften, so daß das Metall 13 Linienform
aufweist. Diese Metalleitung wird als Bitleitung verwendet.
Auch kann, wenn der Abstand zwischen den Mustern 2a in Rich
tung der X-Achse ähnlich demjenigen in Richtung der Y-Achse
ist, eine Bitleitung in einer Richtung hergestellt werden.
Z. B. wird eine Vorspannung an eine gewünschte Richtung an
gelegt, in der eine Bitleitung ausgebildet werden soll, und
es wird der obige Prozeß ausgeführt. Dann entsteht eine
Bitleitung in der Richtung, in der die Vorspannung angelegt
ist.
Gemäß Fig. 3J wird ein Siliziumoxidfilm 14 mit einer Höhe
bis zur Mitte der p-Siliziumschicht 6 abgeschieden, worauf
hin eine Siliziumschicht 15 auf der gesamten Oberfläche ab
geschieden wird, die dann einem Ionenätzprozeß unterzogen
wird, um dadurch Wortleitungen auszubilden.
Gemäß Fig. 3K wird ein Siliziumoxidfilm 16 mit einer Höhe
bis zur Mitte der n-Siliziumschicht 7 hergestellt. Die Sili
ziumschicht 12, die nicht durch den Siliziumoxidfilm 16 be
deckt ist, wird oxidiert, um zu einem Siliziumoxidfilm 17 zu
werden.
Es wird schließlich auf Fig. 3I Bezug genommen, gemäß der
ein Siliziummetallfilm 28 mit einer Höhe bis zur Mitte der
Metallschicht 9 hergestellt wird, um dadurch den Herstell
prozeß für einen MOSFET abzuschließen.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4A bis 4C ein Verfah
ren zum Herstellen eines DRAM gemäß einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei besteht die
DRAM-Zelle aus einem Transistor und einem Kondensator.
Wie es in Fig. 4A dargestellt ist, wird ein dielektrischer
Film 18 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden, nachdem
der Prozeß für den MOSFET gemäß Fig. 3I abgeschlossen wur
de.
Gemäß Fig. 4B wird auf der gesamten Oberfläche eine Metall
schicht 19 abgeschieden, und diese wird dann anisotrop so
geätzt, daß sie auf der Seite des dielektrischen Films 18
verbleibt. Die Metallschicht 9 wird ein Speicherknoten für
den Kondensator, und die Metallschicht 19 wird ein Platten
knoten des Kondensators.
Fig. 4C ist eine Draufsicht im Zustand, nachdem die Metall
schicht 19 hergestellt wurde.
Das Verfahren gemäß den Fig. 4A bis 4C beschreibt nur ein
solches zum Herstellen eines Kondensators eines DRAM. Auf
der Oberfläche der Metallschicht 9 wird eine weitere Metall
schicht hergestellt, um die Kapazität zu erhöhen. Andern
falls wird an der Oberfläche der Metallschicht 9 ein aufge
rauhter Abschnitt erzeugt, um die Fläche der Metallschicht 9
zu erhöhen, um dadurch die Kapazität zu erhöhen.
Die Fig. 5A bis 5C sind Schnittansichten, die Prozeßschrit
te eines Verfahrens zum Herstellen eines Kondensators gemäß
dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschauli
chen.
Wie es in Fig. 5A dargestellt ist, werden mehrere Atom
schichten einzeln abgeschieden, um nach dem in Fig. 3T dar
gestellten Prozeß eine Metallschicht auszubilden, und dann
werden sie getempert, um eine Metallschicht 20 nur um die
Metallschicht 9 herum auszubilden. Dieses Prinzip beruht auf
einem Sintervorgang.
Gemäß Fig. 5B wird auf dem Siliziumoxidfilm 17 einschließ
lich der Metallschicht 20 ein Isolierfilm 21 wie ein Nitrid
film mit hohem Ätzverhältnis gegenüber dem Siliziumoxidfilm
17 hergestellt. Als nächstes werden mehrere einatomige
Schichten einzeln abgeschieden, um eine Metallschicht auszu
bilden, und sie werden dann getempert, woraufhin ein Iso
lierfilm 23 ausgebildet wird. Diese Prozesse werden wieder
holt ausgeführt, um Metallschichten 22 und 24 mit Flügelform
zu beiden Seiten der Metallschicht 9 auszubilden.
Gemäß Fig. 5C werden die Isolierschichten alle entfernt, um
einen Speicherknoten eines Kondensators zu erzeugen. Auf der
Oberfläche des Speicherknotens wird ein dielektrischer Film
25 abgeschieden, woraufhin eine Metallschicht abgeschieden
wird und ein Plattenknoten 26 des Kondensators ausgebildet
wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 6F, die
Schnittansichten durch ein Halbleiterbauteil während dessen
Herstellung sind, ein Verfahren zum Herstellen eines Einzel
elektronen-Transistors gemäß einem dritten Ausführungsbei
spiel der Erfindung beschrieben.
Der durch die Fig. 3A bis 3G dargestellte Prozeß wird bei
einem Verfahren zum Herstellen eines Einzelelektronen-Tran
sistors verwendet.
Mittels einer Schleuderbeschichtungseinrichtung wird, wie es
in den Fig. 3A bis 3G dargestellt ist, ein ABC-Co
polymer-Dreifachblock 3 mit vorbestimmter Dicke auf der gesamten
Oberfläche eines Halbleitersubstrats 1 hergestellt. Als
nächstes wird der ABC-Copolymer-Dreifachblock 3 getempert,
damit AB-Doppelblocksäulen mit jeweils einem Copolymer A und
einem Copolymer B so ausgebildet werden, daß sie mit einem
vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind.
Ein geeignetes Lösungsmittel entfernt das Copolymer A auf
selektive Weise. In der Innensäule, wo das Copolymer A ent
fernt wurde, werden aufeinanderfolgend eine n-Silizium
schicht 5, eine p-Siliziumschicht 6 und eine n-Silizium
schicht 7 hergestellt. Anschließend werden eine Metall-Sperr
schicht 8 und eine Metallschicht 9 aufeinanderfolgend
auf der n-Siliziumschicht 7 hergestellt. Wenn die p-Silizi
umschicht 6 hergestellt wird, wird der Dotierpegel so einge
stellt, daß der mittlere Abschnitt dieser p-Siliziumschicht
6 die höchste Dotierungskonzentration aufweist. Je geringer
die Dotierungskonzentration ist, desto weiter ist der ent
sprechende Abschnitt vom mittleren Abschnitt entfernt.
Danach entfernt ein anderes geeignetes Lösungsmittel das Co
polymer B. Als nächstes werden die n-Halbleiterschicht 5,
die p-Halbleiterschicht 6 und die n-Halbleiterschicht 7 bei
einem chemischen Ätzprozeß mit geringer Geschwindigkeit ge
ätzt. Dabei nimmt der mittlere Abschnitt der p-Silizium
schicht 6 eine Form mit einer den Umfang umlaufenden Ausspa
rung ein, da der Abschnitt mit hoher Dotierungskonzentration
mit höherer Ätzrate als die anderen Abschnitte mit niedrige
ren Dotierungskonzentrationen im Dotierungsprofil der p-Si
liziumschicht 6 geätzt werden.
Gemäß Fig. 6B wird in der Außensäule, wo das Copolymer B
entfernt wurde, ein Siliziumoxidfilm 10 (SiO2) bis zur Mitte
der n-Siliziumschicht 5 hergestellt. Auf der Oberfläche der
Innensäule werden Siliziumoxidfilme 11 einzeln hergestellt.
Dabei wird der Siliziumoxidfilm 11 durch eine chemische Ab
sorption von Quellengas hergestellt. D. h., daß, unter Ver
wendung von SiO2 als Quellengas, Filme mit einer Dicke von
einem Molekül einzeln wiederholt absorbiert werden, bis der
Siliziumoxidfilm 11 gewünschte Dicke aufweist.
Gemäß Fig. 6C werden nach dem Abscheiden einer Silizium
schicht 31 durch chemische Absorption und Abscheidung sowie
durch Tempern desselben kleine Quantenpunkte durch Sintern
erzeugt. Um den Abschnitt der entlang dem Umfang verlaufen
den Aussparung der p-Siliziumschicht 6 wird das Silizium
aufgrund des Wicklungseffekts ein kleiner Punkt. In diesem
Fall ist dieser Punkt größer als andere in anderen Berei
chen.
Gemäß Fig. 6D wird das Silizium 31 unter Verwendung eines
Quellengases, das Sauerstoffatome, wie Ozon, enthält, oxi
diert. Bei diesem Prozeß werden die kleinen Quantenpunkte
vollständig oxidiert, um zu einem Siliziumoxidfilm 32 zu
werden. Nur die Oberfläche eines Siliziumpunkts um den Ab
schnitt mit der umlaufenden Aussparung wird oxidiert, und
der zentrale Abschnitt verbleibt noch als Silizium 31. Dabei
kann der Quantenpunkt eine gewünschte Größe dadurch erhal
ten, daß die Oxidationszeit und die Oxidationsbedingungen
eingestellt werden.
Gemäß Fig. 6E werden Siliziumfilme 33 mit jeweils der Dicke
eines Atoms einzeln und wiederholt durch chemische Absorp
tion abgeschieden, bis eine gewünschte Dicke erzielt ist.
Gemäß abschließender Bezugnahme auf Fig. 6F wird der Prozeß
der Fig. 3G bis 3I ausgeführt, um den Einzelelektronen-Tran
sistor fertigzustellen.
Ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen
eines Halbleiterbauteils verfügt über die folgenden Vortei
le:
- - Als erstes ist kein Photoätzprozeß zum Herstellen von Feldbereichen und aktiven Bereichen erforderlich, was den Gesamtprozeß vereinfacht, da Copolymer-Dreifachblöcke ABC mit einer Innensäule und einer Außensäule mit Matrixanord nung erzeugt werden, bei der Paare aus einer Innen- und einer Außensäule, wobei die letztere die erstere umgibt, mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind.
- - Zweitens ist es möglich, ein superminiaturisiertes Halb leiterbauteil herzustellen, da Säulen so hergestellt werden, daß sie eine Höhe unter 30 nm aufweisen, wobei keine Photo lithographie-Technik verwendet wird.
- - Drittens ist es möglich, ein Speicherbauteil mit einer Größe unter Nanometergröße herzustellen, da die säulenförmi gen Copolymere A und B selektiv entfernt werden und ein Halbleiterbauteil mit Vertikalstruktur innerhalb der Säulen hergestellt wird.
Claims (18)
1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
(4-9), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) auf ei nem Halbleitersubstrat (1), mit einem Copolymer A als Innen säule, einem Copolymer B als Außensäule und einem das Copo lymer B umgebenden Copolymer C;
- - selektives Entfernen des Copolymers A;
- - Herstellen des Volumens des Halbleiterbauteils in der In nensäule, wo das Copolymer A entfernt wurde;
- - selektives Entfernen des Copolymers B und Herstellen einer Elektrode (12), die das Potential des Volumens steuert; und - Entfernen des Copolymers C.
2. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, ge
kennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) auf einem Halbleitersubstrat (1), mit einem Copolymer A einer Innensäule, einem Copolymer B einer Außensäule und einem als Rest des Dreifachblocks ausgebildeten Copolymers C;
- - Entfernen des Copolymers A der Innensäule;
- - aufeinanderfolgendes Herstellen einer ersten Halbleiter schicht (5) von erstem Leitungstyp;
- - einer zweiten Halbleiterschicht (6) von zweitem Leitungs typ und einer dritten Halbleiterschicht (7) vom ersten Lei tungstyp in der Innensäule, wo das Copolymer A entfernt wur de;
- - Entfernen des Copolymers B der Außensäule;
- - Herstellen eines Isolierfilms (10) mit einer Höhe bis zur Höhe der Mitte der ersten Halbleiterschicht in der Außensäu le;
- - Herstellen eines Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht;
- - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms;
- - Entfernen des Copolymers C;
- - Herstellen eines zweiten Isolierfilms (14) mit einer Höhe bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht auf der gesamten Oberfläche; und
- - Oxidieren der freigelegten vierten Halbleiterschicht zum Ausbilden einer Gateelektrode.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste, zweite und dritte Halbleiterschicht (5, 6, 7)
durch ein chemisches Absorptionsverfahren hergestellt wer
den.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gateisolierfilm (11) dadurch herge
stellt wird, daß ein Molekül dicke Schichten mit Silizium
oxid als Quellengas absorbiert werden, bis der Gateisolier
film die gewünschte Dicke aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die vierte Halbleiterschicht (12) da
durch hergestellt wird, daß ein Molekül dicke Schichten
einzeln absorbiert werden, wobei Silizium als Quellengas
dient, bis die vierte Halbleiterschicht die gewünschte Dicke
aufweist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, ge
kennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Herstellen einer ersten Metallschicht (2) auf einem Halb leitersubstrat (1);
- - Herstellen eines ABC-Dreifachblock-Copolymers (3) auf dem Halbleitersubstrat, mit einem Copolymer A einer Innensäule, einem Copolymer B einer Außensäule und einem Copolymer C, das den Rest des Dreifachblocks bildet;
- - Entfernen des Copolymers A der Innensäule;
- - aufeinanderfolgendes Herstellen einer ersten Halbleiter schicht (5) von erstem Leitungstyp, einer zweiten Halblei terschicht (6) von zweitem Leitungstyp, einer dritten Halb leiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp und einer zweiten Metallschicht (9) in der Innensäule, wo das Copolymer A ent fernt ist;
- - Entfernen des Copolymers B der Außensäule;
- - Herstellen, in der Außensäule, wo das Copolymer B entfernt wurde, eines ersten Isolierfilms (10) mit einer Höhe bis zur Mitte der ersten Halbleiterschicht;
- - Herstellen eines Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht;
- - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms;
- - Entfernen des Copolymers C;
- - selektives Entfernen der ersten Metallschicht unter Ver wendung der vierten Halbleiterschicht und des ersten Iso lierfilms als Masken;
- - Herstellen einer mit der geätzten, ersten Metallschicht verbundenen Bitleitung (13) auf dem Halbleitersubstrat;
- - Herstellen eines zweiten Isolierfilms mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Halbleiterschicht auf der gesamten Oberfläche;
- - Herstellen einer mit der vierten Halbleiterschicht verbun denen Wortleitung (15) auf dem zweiten Isolierfilm;
- - Herstellen eines dritten Isolierfilms (16) bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht auf dem zweiten Isolierfilm mit der Wortleitung;
- - Oxidieren der freigelegten, vierten Halbleiterschicht, um eine Gateelektrode auszubilden;
- - Abscheiden eines vierten Isolierfilms (28) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Metallschicht, und Freilegen der Oberfläche der zweiten Metallschicht; und
- - aufeinanderfolgendes Herstellen eines dielektrischen Films (18) und einer Metallschicht (19) auf der zweiten Metall schicht, um einen Kondensator herzustellen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der ersten Metallschicht (2) und der ersten Halb
leiterschicht (5) sowie zwischen der dritten Halbleiter
schicht (7) und der zweiten Metallschicht (9) jeweils eine
Metall-Sperrschicht (4 bzw. 8) hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Konden
sators folgende Schritte umfaßt:
- - Abscheiden mehrerer einzelner Atomschichten zum Herstellen eines Metalls, und Tempern des Metalls, um eine dritte Me tallschicht (20) nur um die zweite Metallschicht herum aus zubilden;
- - Herstellen eines vierten Isolierfilms (21) auf dem dritten Isolierfilm mit der dritten Metallschicht;
- - aufeinanderfolgendes Herstellen einer vierten Metall schicht, eines fünften Isolierfilms, einer fünften Metall schicht und eines sechsten Isolierfilms durch Wiederholen des vorigen Prozesses;
- - Entfernen des vierten, fünften und sechsten Isolierfilms; - Herstellen eines dielektrischen Films (25) auf der Ober fläche der zweiten, dritten, vierten und fünften Metall schicht und
- - Herstellen einer sechsten Metallschicht (26) auf dem di elektrischen Film.
9. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, ge
kennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Herstellen einer ersten Metallschicht (2) auf einem Halb leitersubstrat (1);
- - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) mit einer Vielzahl von Paaren aus einer Innensäule (A) und einer Außensäule (B) in Matrixform, wobei die Vielzahl von Paaren jeweils mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind;
- - Entfernen der Innensäule;
- - aufeinanderfolgendes Herstellen einer ersten Halbleiter schicht (5) von erstem Leitungstyp, einer zweiten Halblei terschicht (6) von zweitem Leitungstyp, einer dritten Halb leiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp und einer zweiten Metallschicht (9) in der Innensäule;
- - Entfernen der Außensäule;
- - Herstellen eines ersten Isolierfilms (10) mit einer Höhe bis zur Mitte der ersten Halbleiterschicht in der Außensäu le;
- - Herstellen eines Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der freigelegten ersten, zweiten und dritten Halbleiter schicht;
- - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms;
- - Entfernen des restlichen Copolymers;
- - selektives Entfernen der ersten Metallschicht unter Ver wendung der vierten Halbleiterschicht und des ersten Iso lierfilms als Masken;
- - Herstellen einer Vielzahl von Bitleitungen (13) auf dem Substrat in solcher Weise, daß sie alle geätzten ersten Me tallschichten in einer Richtung verbinden;
- - Herstellen eines zweiten Isolierfilms (14) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Halbleiterschicht auf der Oberflä che;
- - Herstellen einer Vielzahl von Wortleitungen (15) auf der zweiten Isolierschicht in solcher Weise, daß die vierte Halbleiterschicht rechtwinklig mit den Bitleitungen verbun den wird;
- - Herstellen, auf dem zweiten Isolierfilm einschließlich der Wortleitungen, eines dritten Isolierfilms (16) mit einer Hö he bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht;
- - Oxidieren der freigelegten vierten Halbleiterschicht zum Ausbilden einer Gateelektrode;
- - Abscheiden eines vierten Isolierfilms (28) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Metallschicht, und Freilegen der Oberfläche der zweiten Metallschicht; und
- - Herstellen eines dielektrischen Films (18) auf der Ober fläche der zweiten Metallschicht, und dann einer dritten Me tallschicht (19) auf der gesamten Oberfläche.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
durch Einstellen der Gewichte der Copolymere A, B und C des
ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3), oder unter Verwendung ei
nes vierten Copolymers, oder durch Mischen die Abstände der
Säulen in Richtung einer X-Achse von denen in Richtung einer
Y-Achse verschieden gemacht werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Bitlei
tungen (13) folgende Schritte umfaßt:
- - Abscheiden mehrerer einzelner Atomschichten auf der gesam ten Oberfläche, um ein Metall auszubilden; und
- - Tempern des Metalls in solcher Weise, daß es nur entweder in Richtung der X- oder in Richtung der Y-Achse verbleibt, nämlich in derjenigen, in der der Abstand zwischen den ers ten Metallschichten enger ist, wobei diese Richtung aufgrund des chemischen Potentials eingenommen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Bitlei
tungen (13) die folgenden Schritte umfaßt:
- - Anlegen einer Vorspannung an das Substrat in der Richtung, in der die Bitleitungen herzustellen sind, und Abscheiden mehrerer einzelner Atomschichten auf der gesamten Oberflä che, um ein Metall auszubilden; und
- - Tempern des Metalls in solcher Weise, daß das Metall in derjenigen Richtung verbleibt, in der die Vorspannung ange legt wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, ge
kennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) auf einem Substrat (1), mit einem Copolymer A einer Innensäule, einem Copolymer B einer Außensäule und einem Copolymer C, das als Rest des Dreifachblocks ausgebildet ist;
- - Entfernen des Copolymers A der Innensäule;
- - Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (5) von erstem Leitungstyp in der Innensäule, wo das Copolymer A entfernt wurde;
- - Herstellen einer zweiten Halbleiterschicht (6) von zweitem Leitungstyp auf der ersten Halbleiterschicht unter Einstel lung der Dotierungskonzentration in solcher Weise, daß der mittlere Abschnitt der zweiten Halbleiterschicht die höchste Konzentration aufweist, während diese Konzentration um so stärker abnimmt, je weiter der entsprechende Abschnitt vom mittleren Abschnitt entfernt liegt;
- - aufeinanderfolgendes Herstellen einer dritten Halbleiter schicht (7) vom ersten Leitungstyp und einer zweiten Metall schicht (9) auf der zweiten Halbleiterschicht;
- - Entfernen des Copolymers B aus der Außensäule;
- - Ätzen der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht in solcher Weise, daß die zweite Halbleiterschicht eine in Um fangsrichtung verlaufende Aussparung um den mittleren Ab schnitt herum aufweist;
- - Herstellen eines ersten Isolierfilms (10) in der Außensäu le, dessen Höhe bis zur Mitte der ersten Halbleiterschicht reicht;
- - Herstellen eines ersten Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Halbleiter schicht;
- - Herstellen eines Quantenpunkts (31) an der Oberfläche des Gateisolierfilms um die in Umfangsrichtung verlaufende Aus sparung der zweiten Halbleiterschicht herum;
- - Herstellen eines zweiten Gateisolierfilms (32) auf der Oberfläche des ersten Gateisolierfilms mit dem Quantenpunkt;
- - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht auf der Ober fläche des zweiten Gateisolierfilms;
- - Entfernen des Copolymers C;
- - Herstellen eines zweiten Isolierfilms mit einer Höhe bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht auf der gesamten Oberfläche; und
- - Oxidieren der freigelegten vierten Halbleiterschicht zum Herstellen einer Gateelektrode.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Ätzen der ersten, zweiten und dritten Halbleiter
schicht die zweite Halbleiterschicht (6) deswegen eine Aus
sparung in Umfangsrichtung im mittleren Abschnitt dieser
zweiten Halbleiterschicht aufweist, da Abschnitte mit hoher
Konzentration eine höhere Ätzrate als solche mit geringer
Konzentration aufweisen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Quan
tenpunkts (31) folgende Schritte umfaßt:
- - chemisches Absorbieren und Abscheiden mehrerer einzelner Siliziumatomschichten, um Silizium auszubilden;
- - Tempern des Siliziums in solcher Weise, daß das Silizium um die in Umfangsrichtung verlaufende Aussparung der zweiten Halbleiterschicht (6) aufgrund des Wicklungseffekts größer als in anderen Bereichen ist; und
- - Oxidieren des Siliziums, um einen Quantenpunkt nur um die in Umfangsrichtung verlaufende Aussparung herum zu erzeugen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn das Silizium oxidiert wird, ein Sauerstoff,
wie Ozon enthaltendes Gas, als Quellengas bei einem photo
chemischen Verfahren verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Gateisolier
film (11, 32) dadurch hergestellt werden, daß ein Molekül
dicke SiO2-Schichten einzeln bei einem chemischen Absorpti
onsprozeß abgeschieden werden, bis der erste und der zweite
Gateisolierfilm die jeweils gewünschte Dicke aufweisen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die vierte Halbleiterschicht dadurch
hergestellt wird, daß ein Atom dicke Schichten einzeln ab
sorbiert werden, bis die gewünschte Dicke erhalten ist.
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