DE19805076C2 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem vertikalen Feldeffekttransistor - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem vertikalen Feldeffekttransistor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen von Halbleiter­ bauelementen mit einem vertikalen Feldeffekttransistor gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1, 6, 9 und 13.
Herkömmlicherweise wird bei einem Herstellungsverfahren für ein Halb­ leiterbauteil ein Photolithographie-Prozeß ausgeführt. Mit der fortschrei­ tenden Größenverringerung von Halbleiterbauteilen gelangt der Photoli­ thographie-Prozeß jedoch beinahe an seine Grenze, und außerdem sind Dutzende von Masken beim Integrationsprozeß für Halbleiterbauteile erforderlich. Um z. B. DRAMS von einem Gbit herzustellen, sind der Abschätzung nach eine Größe einer Einheitszelle von ungefähr 180 nm sowie etwa 40 Masken erforderlich.
Hinsichtlich Einzelelektronen-Transistoren, auf die in jüngerer 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.
Aus MAEDA, S., et al.: Impact of a vertical Φ-shaped transistor (VΦT) cell for 1 Gbit DRAM and beyond; in IEEE Transactions on Electron Devices, Volume 42, No. 12, December 1995, Seiten 2117 bis 2124 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils bekannt, bei dem ein Volumen eines Halbleiterbauteils in einer Innensäule und eine Elektrode, die das Potential des Volumens steuert (word line), gebildet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Verfahren zum Herstel­ len eines superminiaturisierten Halbleiterbauteils ohne Verwendung ei­ ner Photolithographie-Technik bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist durch die Verfahren gemäß den beigefügten unabhängi­ gen Ansprüchen 1, 6, 9 und 13 gelöst.
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 einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels 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.
Nach 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.
Entsprechend 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.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 3A bis 3I 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 MOSFETs 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 diejenigen 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 auch die Siliziumoxidfilme 11 einzeln hergestellt wurden, eine Siliziumschicht 12 hergestellt. Dabei wird Si­ lizium (Si) als Quellengas verwendet. Die Siliziumschicht wird als Gateelektrode eines MOSFETs 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 Metallleitung wird als Bitleitung verwendet.
Auch kann, wenn der Abstand zwischen den Mustern 2a in Richtung 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. 3L Bezug genommen, gemäß der ein Siliziumoxidfilm 28 vierter Isolationsfilm 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. 3L 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, und 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. 3L 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 28 einschließ­ lich der Metallschicht 20 ein Isolierfilm 21 wie ein Nitrid­ film mit hohem Ätzverhältnis gegenüber dem Siliziumoxidfilm 28 hergestellt. Als nächstes werden mehrere einatomige Schichten einzeln abgeschieden, um eine Metallschicht auszubilden, 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 21, 23 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 dadurch 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-Copolymer- Dreifachblock 3 mit vorbestimmter Dicke auf der gesamten Oberfläche einer auf einem Halbleitersubstrat 1 liegenden ersten Metallschicht 2 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-Siliziumschicht 7 hergestellt. Anschließend werden eine Metall- Sperrschicht 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 wird.
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 Draht. In diesem Fall ist diese Struktur voluminöser 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. Dagegen wird nur die Oberfläche des Siliziumdrahts um den Ab­ schnitt mit der umlaufenden Aussparung oxidiert, und der zentrale Abschnitt verbleibt noch als Silizium 31. Dabei kann der Quantendraht eine gewünschte Größe dadurch erhal­ ten, dass die Oxidationszeit und die Oxidationsbedingungen eingestellt werden.
Gemäß Fig. 6E werden Siliziumfilme 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 entfernt werden und ein Halbleiterbauteil mit Vertikalstruktur innerhalb der Säulen hergestellt wird.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils mit folgenden Schritten:
  • - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) auf einem Halb­ leitersubstrat (1), mit einem Copolymer A als Innensäule, einem Copoly­ mer B als Außensäule und einem das Copolymer B umgebenden Copolymer C;
  • - Entfernen des Copolymers A;
  • - Herstellen des Volumens des Halbleiterbauteils in der Innensäule, wo das Copolymer A entfernt wurde;
  • - Entfernen des Copolymers B und Herstellen einer Elektrode, die das Potential des Volumens steuert; und
  • - Entfernen des Copolymers C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - zur Herstellung des Volumens des Halbleiterbauteils in der Innen­ säule werden aufeinanderfolgend eine erste Halbleiterschicht (5) vom er­ sten Leitungstyp, eine zweite Halbleiterschicht (6) vom zweiten Leitungs­ typ und eine dritte Halbleiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp in der In­ nensäule gebildet;
  • - zur Herstellung der Elektrode werden ein Isolierfilm (10) mit einer Höhe bis zur Höhe der Mitte der ersten Halbleiterschicht (5) in der Außen­ säule,
  • - ein Gateisolierfilm (11) auf der Oberfläche der ersten (5), zweiten (6) und dritten (7) Halbleiterschicht sowie eine vierte Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms (11) gebildet; und
  • - nach Entfernen des Copolymers C erfolgen die Herstellung eines zweiten Isolierfilms (14, 16) mit einer Höhe bis zur Mitte der dritten Halb­ leiterschicht (7) auf der gesamten Oberfläche, und das Oxidieren der frei­ liegenden vierten Halbleiterschicht (12) zum Ausbilden einer Gateelek­ trode.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ ste, zweite und dritte Halbleiterschicht (5, 6, 7) durch ein chemisches Absorptionsverfahren hergestellt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gateisolierfilm (11) dadurch hergestellt wird, daß ein Molekül dicke Schichten mit Siliziumoxid als Quellengas absorbiert wer­ den, bis der Gateisolierfilm (11) die gewünschte Dicke aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die vierte Halbleiterschicht (12) dadurch hergestellt wird, daß ein Molekül dicke Schichten einzeln absorbiert werden, wobei Silizium als Quellengas dient, bis die vierte Halbleiterschicht (12) die gewünschte Dicke aufweist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils mit folgenden Schritten:
  • - Herstellen einer ersten Metallschicht (2) auf einem Halbleitersub­ strat (1);
  • - Herstellen eines ABC-Dreifachblock-Copolymers (3) auf dem Halblei­ tersubstrat (1), mit einem Copolymer A einer Innensäule, einem Copoly­ mer B einer Außensäule und einem Copolymer C, das den Rest des Drei­ fachblocks bildet;
  • - Entfernen des Copolymers A der Innensäule;
  • - aufeinanderfolgendes Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (5) vom ersten Leitungstyp, einer zweiten Halbleiterschicht (6) vom zweiten Leitungstyp, einer dritten Halbleiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp und einer zweiten Metallschicht (9) in der Innensäule, wo das Copolymer A entfernt 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 Halb­ leiterschicht (5);
  • - Herstellen eines Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der ersten (5), zweiten (6) und dritten (7) Halbleiterschicht;
  • - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms (11);
  • - Entfernen des Copolymers C;
  • - selektives Entfernen der ersten Metallschicht (2) unter Verwendung der vierten Halbleiterschicht (12) und des ersten Isolierfilms (10) als Masken;
  • - Herstellen einer mit der geätzten, ersten Metallschicht (2) verbunde­ nen Bitleitung (13) auf dem Halbleitersubstrat (1);
  • - Herstellen eines zweiten Isolierfilms (14) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Halbleiterschicht (6) auf der gesamten Oberfläche;
  • - Herstellen einer mit der vierten Halbleiterschicht (12) verbundenen Wortleitung (15) auf dem zweiten Isolierfilm (14);
  • - Herstellen eines dritten Isolierfilms (16) bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht (7) auf dem zweiten Isolierfilm (14) mit der Wortleitung (15);
  • - Oxidieren der freiliegenden vierten Halbleiterschicht (12), um eine Gateelektrode auszubilden;
  • - Abscheiden eines vierten Isolierfilms (28) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Metallschicht (9), und Freilegen der Oberfläche der zweiten Metallschicht (9); und
  • - aufeinanderfolgendes Herstellen eines dielektrischen Films (18) und einer Metallschicht (19) auf der zweiten Metallschicht (9), um einen Kon­ densator herzustellen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen der ersten Metallschicht (2) und der ersten Halbleiterschicht (5) so­ wie zwischen der dritten Halbleiterschicht (7) und der zweiten Metall­ schicht (9) jeweils eine Metall-Sperrschicht (4 bzw. 8) hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Kondensators folgende Schritte umfaßt:
  • - Abscheiden mehrerer einzelner Atomschichten zum Herstellen eines Metalls, und Tempern des Metalls, um eine dritte Metallschicht (20) nur um die zweite Metallschicht (9) herum auszubilden;
  • - Herstellen eines fünften Isolierfilms (21) auf dem vierten Isolierfilm (28) mit der dritten Metallschicht (20);
  • - aufeinanderfolgendes Herstellen einer vierten Metallschicht (22), ei­ nes sechsten Isolierfilms (23) und einer fünften Metallschicht (24) durch Wiederholen des vorigen Prozesses;
  • - Entfernen des fünften und sechsten Isolierfilms (21, 23);
  • - Herstellen eines dielektrischen Films (25) auf der Oberfläche der zweiten, dritten, vierten und fünften Metallschicht (9, 20, 22, 24), und
  • - Herstellen einer sechsten Metallschicht (26) auf dem dielektrischen Film (25).
9. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils mit folgenden Schritten:
  • - Herstellen einer ersten Metallschicht (2) auf einem Halbleitersub­ strat (1);
  • - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) mit einer Viel­ zahl von Paaren aus einer Innensäule (A) und einer Außensäule (B) in Ma­ trixform, wobei die Vielzahl von Paaren jeweils mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind;
  • - Entfernen der Innensäule (A);
  • - aufeinanderfolgendes Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (5) vom ersten Leitungstyp, einer zweiten Halbleiterschicht (6) vom zweiten Leitungstyp, einer dritten Halbleiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp und einer zweiten Metallschicht (9) in der Innensäule;
  • - Entfernen der Außensäule (B);
  • - Herstellen eines ersten Isolierfilms (10) mit einer Höhe bis zur Mitte der ersten Halbleiterschicht (5) in der Außensäule;
  • - Herstellen eines Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der freilie­ genden ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (5, 6, 7);
  • - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht (12) auf der Oberfläche des Gateisolierfilms (11);
  • - Entfernen des restlichen Copolymers (C);
  • - selektives Entfernen der ersten Metallschicht (2) unter Verwendung der vierten Halbleiterschicht (12) und des ersten Isolierfilms (10) als Masken;
  • - Herstellen einer Vielzahl von Bitleitungen (13) auf dem Substrat (1) in solcher Weise, daß sie alle durch Ätzen gebildeten ersten Metallschichten (2a) in einer Richtung verbinden;
  • - Herstellen eines zweiten Isolierfilms (14) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Halbleiterschicht (6) auf der Oberfläche;
  • - Herstellen einer Vielzahl von Wortleitungen (15) auf dem zweiten Iso­ lierfilm (14) in solcher Weise, daß die vierte Halbleiterschicht (12) recht­ winklig mit den Wortleitungen (15) verbunden wird;
  • - Herstellen, auf dem zweiten Isolierfilm (14) einschließlich der Wort­ leitungen (15), eines dritten Isolierfilms (16) mit einer Höhe bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht (7);
  • - Oxidieren der freiliegenden vierten Halbleiterschicht (12) zum Aus­ bilden einer Gateelektrode;
  • - Abscheiden eines vierten Isolierfilms (28) mit einer Höhe bis zur Mitte der zweiten Metallschicht (9) und Freilegen der Oberfläche der zweiten Me­ tallschicht (9); und
  • - Herstellen eines dielektrischen Films (18) auf der Oberfläche der zweiten Metallschicht (9) und dann einer dritten Metallschicht (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 eines vierten Copolymers oder durch Mischen die Abstände der Säulen in Richtung einer X-Achse von de­ nen in Richtung einer Y-Achse verschieden gemacht werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Bitleitungen (13) folgende Schritte umfaßt:
  • - Abscheiden mehrerer einzelner Atomschichten auf der gesamten Oberfläche, um ein Metall auszubilden; und
  • - Tempern des Metalls in solcher Weise, daß es nur entweder in Rich­ tung der X- oder in Richtung der Y-Achse verbleibt, nämlich in derjenigen, in der der Abstand zwischen den ersten Metallschichten enger ist, wobei diese Richtung aufgrund des chemischen Potentials eingenommen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Bitleitungen (13) die folgen­ den 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 Oberfläche, um ein Metall auszubilden; und
  • - Tempern des Metalls in solcher Weise, daß das Metall in derjenigen Richtung verbleibt, in der die Vorspannung angelegt wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils mit folgenden Schritten:
  • - Herstellen einer ersten Metallschicht (2) auf einem Substrat (1);
  • - Herstellen eines ABC-Copolymer-Dreifachblocks (3) auf der ersten Metallschicht (2), mit einem Copolymer A einer Innensäule, einem Copoly­ mer B einer Außensäule und einem Copolymer C, das als Rest des Drei­ fachblocks ausgebildet ist;
  • - Entfernen des Copolymers A der Innensäule;
  • - Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (5) vom ersten Leitungstyp in der Innensäule, wo das Copolymer A entfernt wurde;
  • - Herstellen einer zweiten Halbleiterschicht (6) vom zweiten Leitungs­ typ auf der ersten Halbleiterschicht (5) unter Einstellung der Dotierungs­ konzentration in solcher Weise, daß der mittlere Abschnitt der zweiten Halbleiterschicht (6) die höchste Konzentration aufweist, während diese Konzentration um so stärker abnimmt, je weiter der entsprechende Ab­ schnitt vom mittleren Abschnitt entfernt liegt;
  • - aufeinanderfolgendes Herstellen einer dritten Halbleiterschicht (7) vom ersten Leitungstyp auf der zweiten Halbleiterschicht (6) und einer zweiten Metallschicht (9) oberhalb der dritten Halbleiterschicht (7);
  • - Entfernen des Copolymers B aus der Außensäule;
  • - Ätzen der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (5, 6, 7) in solcher Weise, daß die zweite Halbleiterschicht (6) eine in Umfangsrich­ tung verlaufende Aussparung um den mittleren Abschnitt herum auf­ weist;
  • - Herstellen eines ersten Isolierfilms (10) in der Außensäule, dessen Höhe bis zur Mitte der ersten Halbleiterschicht (5) reicht;
  • - Herstellen eines ersten Gateisolierfilms (11) auf der Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (5, 6, 7);
  • - Herstellen eines Quantendrahtes (31) an der Oberfläche des Gateiso­ lierfilms (11) um die in Umfangsrichtung verlaufende Aussparung der zweiten Halbleiterschicht (6) herum;
  • - Herstellen eines zweiten Gateisolierfilms (32) auf der Oberfläche des ersten Gateisolierfilms (11) mit dem Quantendraht (31);
  • - Herstellen einer vierten Halbleiterschicht auf der Oberfläche des zweiten Gateisolierfilms;
  • - Entfernen des Copolymers C;
  • - Herstellen eines zweiten Isolierfilms mit einer Höhe bis zur Mitte der dritten Halbleiterschicht (7) auf der gesamten Oberfläche; und
  • - Oxidieren der freiliegenden vierten Halbleiterschicht zum Herstellen einer Gateelektrode.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ätzen der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht (5, 6, 7) die zweite Halbleiterschicht (6) deswegen eine Aussparung in Umfangsrichtung im mittleren Abschnitt dieser zweiten Halbleiterschicht aufweist, da Ab­ schnitte mit hoher Konzentration eine höhere Ätzrate als solche mit gerin­ ger Konzentration aufweisen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Quantendrahts (31) folgen­ de Schritte umfaßt:
  • - chemisches Absorbieren und Abscheiden mehrerer einzelner Silizi­ umatomschichten, um Silizium auszubilden;
  • - Tempern des Siliziums in solcher Weise, daß mehr Silizium um die in Umfangsrichtung verlaufende Aussparung der zweiten Halbleiterschicht (6) aufgrund des Wicklungseffekts vorhanden ist als in anderen Bereichen; und
  • - Oxidieren des Siliziums, um einen Quantendraht nur um die in Um­ fangsrichtung verlaufenden 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 photochemischen Verfahren verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste und der zweite Gateisolierfilm (11, 32) dadurch hergestellt werden, daß ein Molekül dicke SiO2-Schichten einzeln bei ei­ nem chemischen Absorptionsprozeß abgeschieden werden, bis der erste und der zweite Gateisolierfilm die jeweils gewünschte Dicke aufweisen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vierte Halbleiterschicht dadurch hergestellt wird, daß ein Atom dicke Schichten einzeln absorbiert werden, bis die gewünschte Dicke enthalten ist.
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