DE19821776C1

DE19821776C1 - Herstellverfahren für einen Kondensator in einer integrierten Halbleiterschaltung

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Publication number: DE19821776C1
Application number: DE19821776A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Lange; Martin Franosch; Volker Lehmann; Hans Reisinger; Herbert Schaefer; Reinhard Stengl; Hermann Wendt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: US6127220A

Abstract

Auf einem Träger (2) wird eine Schichtfolge (6) erzeugt, die alternierend Schichten aus einem leitenden ersten Material und einem zweiten Material enthält, wobei beide Materialien vom Trägermaterial verschieden sind. In der Schichtenfolge wird eine Öffnung gebildet, die mit einem leitenden Material (7) aufgefüllt wird, so daß eine zentrale Stützstruktur erzeugt wird. Dann wird die Schichtenfolge entsprechend den Ausmaßen des Kondensators strukturiert und die Schichten (6¶2¶) aus dem zweiten Material werden selektiv entfernt, so daß eine erste Kondensatorelektrode gebildet wird. Die Schichtenfolge kann insbesondere p+-/p-Siliziumschichten oder Silizium-/Germaniumschichten aufweisen. Als unterste oder zweitunterste Schicht kann auch eine Ätzstopschicht (5) eingebaut werden.

Description

In einer Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltungen wer den Kondensatoren benötigt, beispielsweise in DRAM-Schaltun gen oder A/D-Wandlern. Dabei stellt sich in vielen Fällen das Problem, eine möglichst hohe oder für die Anforderungen aus reichende Kapazität mit minimalem Platzbedarf zu realisieren. Dieses Problem ist besonders gravierend bei DRAM-Schaltungen, bei denen jede Speicherzelle einen Speicherkondensator und einen Auswahltransistor aufweist, wobei die für eine Spei cherzelle zur Verfügung stehende Fläche fortlaufend reduziert wird. Gleichzeitig muß zur sicheren Speicherung der Ladung und Unterscheidbarkeit der auszulesenden Information eine ge wisse Mindestkapazität des Speicherkondensators erhalten bleiben. Diese Mindestkapazität wird derzeit bei 25 fF gese hen.

Zur Realisierung maximaler Kapazität des Speicherkondensators bei vorgegebenem Platzbedarf sind unter anderem Grabenkonden satoren bekannt, bei denen die Kondensatorelektroden entlang den Seitenwänden eines im Substrat befindlichen Grabens ange ordnet sind.

Ein anderes Zellkonzept ist die sogenannte stacked-capacitor- Zelle, bei der der Kondensator als Stapelkondensator oberhalb des zugehörigen Auswahltransistors und meist auch oberhalb der Bitleitung angeordnet ist. Dadurch kann die gesamte Grundfläche der Zelle für den Kondensator genutzt werden, es ist lediglich eine ausreichende Isolation zum benachbarten Speicherkondensator sicherzustellen. Dieses Konzept hat den Vorteil, daß es weitgehend mit einem Logikprozeß kompatibel ist.

Aus EP 415 530 B1 ist eine Speicherzellenanordnung mit einem Stapelkondensator bekannt. Der Stapelkondensator umfaßt eine Polysiliziumstruktur mit mehreren, im wesentlichen parallel übereinander angeordneten Polysiliziumschichten, die über eine seitliche Stütze miteinander verbunden sind. Diese kühl rippenartig angeordneten Schichten führen zu einer deutlichen Vergrößerung der Oberfläche der Polysiliziumstruktur gegen über der Projektion der Polysiliziumstruktur auf die Sub stratoberfläche; ein derartiger Kondensator wird meist als "fin-stacked-Kondensator" bezeichnet. Die Polysiliziumstruk tur wird durch alternierende Abscheidung von Polysilizium schichten und selektiv dazu ätzbaren Siliziumoxid- bzw. Koh lenstoffschichten auf der Oberfläche des Substrats, Struktu rierung dieser Schichten, Erzeugung von Flankenbedeckungen (Laser aus Polysilizium) an mindestens einer Flanke der Schichtstruktur und selektives Herausätzen der Siliziumoxid- bzw. Kohlenstoffschichten gebildet. Die Polysiliziumstruktu ren sind dabei arsendotiert. Anschließend wird durch thermi sche Oxidation Siliziumoxid als Kondensatordielektrikum ge bildet, auf dem eine Zellplatte aus dotiertem Polysilizium abgeschieden wird.

In EP 415 530 B1 und in dem Artikel von Ema et al. in Inter national Electron Devices Meeting, Dec. 1988, S. 592-595 ist eine Speicherzellenanordnung mit einem mehrschichtigen Sta pelkondenstor (sog. fin-stacked-Kondensator) bekannt, der eine zentrale Stützstruktur mit die Stützstruktur umgebenden, horizontalen Lamellen als Speicherelektrode aufweist. Das Herstellverfahren sieht vor, über dem Auswahltransistor zu nächst eine aus Siliziumoxid bestehende Isolationsschicht und eine Ätzstopschicht aufzubringen und dann eine Schichtenfolge mit alternierenden Siliziumoxidschichten und n-dotierten Po lisiliziumschichten abzuscheiden. Dann wird eine Öffnung durch die Schichtenfolge, die Ätzstopschicht und die Siliziu moxidschicht bis zum S/D-Gebiet des Transistors geätzt und mit Polysilizium aufgefüllt, so daß gleichzeitig der Transi storanschluß und eine Stützstruktur für die Polysilizium schichten gebildet werden. Die Schichtenfolge wird entspre chend den Ausmaßen des Kondensators strukturiert, dann werden die SiO2-Schichten naß entfernt, wobei die Ätzstopschicht zum Schutz der unterliegenden SiO2-Schicht notwendig ist. Die Herstellung des Kontaktloches ist schwierig, da durch eine Vielzahl von Schichten eine genaue Justierung auf das S/D-Ge biet notwendig ist (und nacheinander drei verschiedene Ätzschritte durchgeführt werden). Die Ätzstopschicht ist zwingend erforderlich, so daß sich der Prozeßaufwand erhöht.

In EP 779 656 A2 ist ein weiteres Herstellverfahren für einen fin-stacked-Kondensator mit außenliegender Stützstruktur be schrieben. Dabei wird eine Schichtstruktur aus alternierenden p+/p- -dotierten Siliziumschichten erzeugt. Durch Ätzen einer Öffnung bis auf das unterliegende Substrat wird jede Schichtstruktur einschließlich der sie umgebenden Stützstruk tur in zwei getrennte Teilbereiche geteilt, aus jedem Teil bereich wird ein Kondensator gebildet, der dann an jeweils drei Flanken eine Stützstruktur besitzt.

Aus US 5 155 657 ist eine Kondensatorelektrode bekannt, die aus Silizium- und Nicht-Silizium-Abschnitten zusammengesetzt ist. Als Nicht-Silizium-Material wird insbesondere Polygerma nium oder eine Si/Ge-Mischung vorgeschlagen, wobei die selek tive Ätzbarkeit zum Silizium wesentlich ist.

In GB 22 85 338 A wird zur Bildung eines Stapelkondensators eine Schichtenfolge aus alternierenden undotierten und do tierten Polysiliziumschichten abgeschieden. In der Schichten folge wird eine Öffnung gebildet, dann wird ganzflächig eine undotierte Polysiliziumschicht zur Bildung einer Stützstruk tur abgeschieden, die die Öffnung nicht auffüllt. Die Anord nung wird entsprechend den lateralen Ausmaßen des Kondensa tors strukturiert, so daß die Stützstruktur im Innern des Kondensators liegt, und mithilfe eines selektiven Ätzprozes ses werden die leitenden Poysiliziumschichten entfernt. Um eine funktionsfäfige Elektrode zu erhalten, müssen die ver bleibenden undotierten Polysiliziumschichten einschließlich der Stützstruktur noch dotiert werden. Dies erhöht en Prozeß aufwand stark und begrenzt die Integrationsdichte, da die Stützstruktur nur dann zuverlässig dotiert werden kann, wenn sie auch innerhalb der Öffnung eine freiliegende Oberfläche aufweist, wodurch die Öffnung mit einen relativ großen Durch messer hergestellt muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellver fahren für einen Kondensator mit zentraler Stützstruktur ins besondere in einer DRAM-Schaltung anzugeben, das einfach durchführbar ist, eine hohe Integrationsdichte erlaubt und sich durch eine große Prozeßsicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Erfindung wird zunächst auf einem Träger, dessen Oberfläche im wesentlichen aus einem isolierenden Trägermate rial besteht, der eine Isolationsschicht mit einem darin ein gebetteten Anschluß enthalten kann, eine Schichtenfolge auf gebracht, die jeweils alternierend eine Schicht aus einem leitenden ersten Material und eine Schicht aus einem zweiten Material aufweist, wobei das erste und das zweite Material vom Trägermaterial verschieden sind und das zweite Material selektiv ätzbar zum ersten Material ist. In der Schichten folge (6) wird eine Öffnung (8) gebildet, die sich durch die gesamte Schichtenfolge (61, 62) erstreckt, und die Öffnung wird mit einem leitenden Material aufgefüllt. Anschließend wird die gesamte Schichtenfolge (6) in einem anisotropen Ätz prozeß entsprechend den lateralen Ausmaßen des Kondensators strukturiert, so daß eine Schichtstruktur (6') (mit Flanken) gebildet wird. Mit Hilfe einer zum ersten Material und zur Stützstruktur selektiven Ätzung werden die Schichten aus dem zweiten Material entfernt. Dabei wird ein Ätzprozeß mit einer isotropen Komponente eingesetzt, so daß nur die Schichten aus dem ersten Material und die Stützstruktur stehen bleiben und die erste Kondensatorelektrode bilden. Die freiliegenden Oberflächen der Schichten aus dem ersten Material und der Stützstruktur werden mit einem Kondensatordielektrikum ver sehen. An der Oberfläche des Kondensatordielektrikums wird eine zweite Elektrode gebildet.

Die Schichten aus dem ersten Material und die Stützstruktur können aus p⁺-dotiertem Silizium mit einer Dotierstoffkonzen tration < 10²⁰ cm^-3 und die Schichten aus dem zweiten Material können aus p^--dotiertem Silizium mit einer Dotierstoffkonzen tration < 10¹⁹ cm^-3 gebildet werden. Aus H. Seidel et al. Jour nal Electrochemical Society Vol. 137 (1990) Seite 3626 ff. ist bekannt, daß p^--dotiertes Silizium selektiv zu p⁺-dotier tem Silizium ätzbar ist. Zwischen Silizium mit einer Bordo tierung < 10²⁰ cm^-3 und Silizium mit einer Bordotierung < 10¹⁹ cm^-3 werden Ätzratenunterschiede bis zu einem Faktor 1000 er zielt.

p⁺-dotiertes Silizium und p^--dotiertes Silizium können in demselben Reaktor abgeschieden werden. Dadurch kann die Schichtenfolge ohne Anlagenwechsel nur durch Umschalten der Prozeßparameter realisiert werden. Dies bedeutet eine deutli che Prozeßvereinfachung.

In einer anderen Variante können die Schichten aus dem ersten Material aus dotiertem Silizium und die Schichten aus dem zweiten Material aus einem germaniumhaltigen Material, bei spielsweise aus reinem Germanium oder aus Germanium und Sili zium, gebildet werden. Werden die Schichten aus Germanium und Silizium gebildet, so liegt der Germaniumanteil vorzugsweise zwischen 10% und 100%. Der Siliziumanteil liegt zwischen 0% und 90%. Die germaniumhaltigen Schichten können sowohl do tiert als auch undotiert abgeschieden werden.

Die genannten germaniumhaltigen Schichten lassen sich naßche misch mit guter Selektivität zu Silizium ätzen. Bei Verwen dung einer Ätzmischung, die HF, H₂O₂ und CH₃COOH enthält, be trägt die Selektivität der Ätzung zu Silizium 1 : 30 bis 1 : 1000. Bei dieser Ätzung beträgt die Selektivität zu Sili ziumoxid und Siliziumnitrid etwa 1 : 30 bis 1 : 1000.

Mit Cholin lassen sich Siliziumschichten selektiv zu Germa nium ätzen.

Da die Diffusionskoeffizienten von Germanium in Silizium und von Silizium in Germanium äußerst gering sind, bleibt die Schichtenfolgen auch bei prozeßbedingten Temperaturbelastun gen von beispielsweise 800°C unverändert erhalten.

Vorzugsweise werden die Schichten aus dotiertem Silizium in einem CVD-Prozeß unter Verwendung von Silan oder Disilan als Prozeßgaß im Temperaturbereich zwischen 400 und 600°C bei ei nem Druck zwischen 10 und 400 Tor und einem Silanfluß von 30 bis 300 sccm mit Abscheiderraten von 10 bis 100 nm pro Minute gebildet. Die germaniumhaltigen Schichten werden vorzugsweise durch CVD-Abscheidung unter Verwendung von German bzw. German und Disilan im Prozeßgas bei einer Temperatur zwischen 400 und 600°C und einem Druck zwischen 10 und 400 Tor gebildet, wobei der German-Fluß und ggf. der Disilanfluß zwischen 30 und 300 sccm eingestellt wird und die Abscheiderate zwischen 10 und 100 nm pro Minute liegt.

Die dotierten Siliziumschichten werden vorzugsweise in situ dotiert abgeschieden. Dazu wird der Abscheidung ein Dotier gas, z. B. Arsin, Phosphin oder Diboran zugeführt. Die Schich ten aus dotiertem Silizium und die Stützstruktur können so wohl aus n-dotiertem als auch aus p-dotiertem Silizium ge bildet werden.

Dotiertes Silizium und germaniumhaltige Schichten können in demselben Reaktor abgeschieden werden. Dadurch kann die Schichtenfolge ohne Anlagenwechsel nur durch Umschalten der Prozeßparameter realisiert werden.

In Anwendungen, in denen die Stützstruktur und die Schichten aus dotiertem Silizium, also die erste Kondensatorelektrode, mit einem Gebiet im Substrat elektrisch verbunden werden sol len, ist es vorteilhaft, die Dotierung der Stützstruktur und der Schichten aus dotiertem Silizium entsprechend der Dotie rung des genannten Substratgebietes zu wählen, um die Bildung eines pn-Übergangs zu vermeiden. Die erste Kondensatorelek trode kann dann direkt mit dem Substratgebiet verbunden wer den, ohne daß ein anderes leitendes Material zwischen diesen Strukturen gebildet werden muß. Bei einem n-dotierten Substratgebiet kann also n⁺-dotiertes Silizium als Kondensa torelektrode verwendet werden.

Die Schichten aus dotiertem Silizium können sowohl polykri stallin als auch kristallin oder amorph sein.

Das Trägermaterial besteht an seiner Oberfläche im wesentli chen aus einem isolierenden Material, vorzugsweise aus Sili ziumoxid. Die Trägeroberfläche kann eine Anschlußstruktur für die untere Kondensatorelektrode, die insbesondere mit einem S/D-Gebiet des Transistors verbunden ist, enthalten. Es ist vorteilhaft, wenn die Trägeroberfläche planarisiert ist, bei spielsweise durch ein chemisch-mechanisches Polieren.

Die verschiedenen Schichtenfolgen können in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung realisiert werden:

In einer ersten Ausführungsform wird die Schichtenfolge di rekt auf dem Träger aufgebracht. Die unterste Schicht besteht aus dem leitenden ersten Material. Diese unterste Schicht stellt dann den Kontakt zur Anschlußstruktur sicher, eine De justierung der Öffnung und damit der Stützstruktur ist unkri tisch. Beim Ätzen der Öffnung muß lediglich sichergestellt werden, daß eine Oberfläche der untersten Schicht aus dem zweiten Material - also der zweituntersten Schicht der Schichtenfolge - freigelegt wird. Dagegen ist unkritisch, ob die unterste Schicht aus dem leitenden ersten Material ange ätzt oder durchgesetzt wird (lediglich ein zu starkes Anätzen der Anschlußstruktur sollte vermieden werden). Da als erstes und zweites Material ein anderes als das isolierende Träger material gewählt wird, kann ein zum Träger selektiver Ätzpro zeß eingesetzt werden, daher werden unterliegende Strukturen auch bei einem Versatz der Öffnung gegenüber der Anschluß struktur nicht angegriffen. Ebenso kann für die Strukturie rung entsprechend dem Kondensatorausmaß ein zum Träger selek tiver Ätzprozeß eingesetzt werden.

Bei einer zweiten Ausführungsform wird auf den Träger zu nächst eine als Ätzstop wirkende Hilfsschicht aufgebracht, darauf wird die Schichtenfolge abgeschieden. Dabei kann als unterste Schicht der Schichtenfolge entweder eine Schicht aus dem ersten oder aus dem zweiten Material gewählt werden. Der Ätzprozeß zur Herstellung der Öffnung wird dann in zwei Schritten ausgeführt: zunächst werden die Schichten aus dem ersten und zweiten Material bis zur Hilfsschicht geätzt, dann wird durch die Hilfsschicht geätzt. Der erste Ätzschritt braucht dann nicht selektiv zum Trägermaterial zu sein, glei ches gilt für die Entfernung der Schichten aus dem zweiten Material (Herstellung der Lamellen). Ein Anätzen des gefüll ten Kontaktlochs wird sicher vermieden.

Bei einer dritten Ausführungsform werden auf dem Träger eine Schicht aus dem ersten Material und dann eine als Ätzstop wirkende Hilfsschicht aufgebracht, auf die Hilfsschicht wird dann die Schichtenfolge (beginnend mit einer Schicht aus dem ersten Material) aufgebracht. Der Ätzprozeß zur Herstellung der Öffnung wird dann in zwei Schritten ausgeführt: zunächst wird die Schichtenfolge bis zur Hilfsschicht geätzt, dann wird durch die Hilfsschicht geätzt. Die Öffnung endet auf der untersten Schicht aus dem ersten Material, diese Schicht stellt einen sicheren Kontakt zur Anschlußstruktur dar. Ein Anätzen des gefüllten Kontaktlochs wird sicher vermieden. Eine eventuelle Dejustierung der Öffnung gegenüber der An schlußstruktur ist unerheblich. Ferner kann an dieser Stelle Ätzprozeß gewählt werden, der nicht selektiv zum Trägermate rial ist.

Bei allen Ausführungsbeispielen besteht die oberste Schicht der Schichtenfolge vorzugsweise aus dem zweiten Material, und die Öffnung wird durch ganzflächige Abscheidung einer leiten den Schicht - vorzugsweise aus dem ersten Material - gefüllt, so daß gleichzeitig mit der Stützstruktur eine weitere La melle der ersten Kondensatorelektrode gebildet wird.

Die Öffnung zur Aufnahme der Stützstruktur kann die Form ei nes Sacklochs oder eines langgestreckten Grabens aufweisen, so daß die Kondensatorelektrode entweder eine pfeilerförmige Stützstruktur aufweist, die allseits von Lamellen umgeben ist, oder eine wandförmige Stützstruktur aufweist, von der an zwei Seiten Lamellen ausgehen. Die zweite Variante führt zu einer größeren mechanischen Stabilität der Elektrode. Bei der ersten Variante muß der zur Herstellung der Schichtstruktur verwendete Ätzprozeß lediglich eine ausreichende Selektivität zum Trägermaterial oder zur Hilfsschicht aufweisen, die Ätzraten des ersten und zweiten Materials können verschieden sein, da die Stützstruktur nicht gleichmäßig mit der Schichtstruktur geätzt werden muß.

Die Stützstruktur aus dotiertem Silizium kann durch in situ dotierte Abscheidung einer dotierten Polysiliziumschicht ge bildet werden. Die Abscheidung ist im Temperaturbereich unter 800°C durchführbar, so daß auch im Fall einer Schichtenfolge aus p⁺-/p^--Silizium ein Ineinanderdiffundieren der Schichten vermieden wird.

Zur Erhöhung der Integrationsdichte wird die Öffnung vorzugs weise mit dem Durchmesser der minimalen Strukturgröße F her gestellt. Der minimale Abstand benachbarter Kondensatoren be trägt F.

Bei der Herstellung des Kondensators als Speicherkondensator für eine dynamische Speicherzellenanordnung erfolgt die Her stellung des Kondensators vorzugsweise als Stapelkondensator. In diesem Fall umfaßt das Substrat ein Halbleitersubstrat mit Auswahltransistoren, Bitleitungen, Wortleitungen und einer isolierenden Schicht, auf deren Oberfläche die Schichtenfolge aufgebracht wird. Vorzugsweise wird die isolierende Schicht planarisiert (beispielsweise durch chemisch-mechanisches Po lieren), so daß die Schichtenfolge auf einer im wesentlichen planaren Oberfläche gebildet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren und der Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 bis 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Substrat, an dem ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens anhand ei ner DRAM-Speicherzelle verdeutlicht wird,

Fig. 7 bis 11 zeigt entsprechend ein zweites Ausführungsbei spiel.

Fig. 12 bis 16 zeigt entsprechend ein drittes Ausführungsbei spiel.

Fig. 1: Auf ein Substrat 1 wird eine isolierende Schicht 2 aufgebracht. Das Substrat 1 ist z. B. ein Halbleitersubstrat, insbesondere eine monokristalline Siliziumscheibe, das Aus wahltransistoren mit Wortleitungen und Bitleitungen umfaßt. Die isolierende Schicht wird z. B. aus Siliziumoxid gebildet und planarisiert. In der isolierenden Schicht 2 werden Kon taktlöcher 3 geöffnet und mit elektrisch leitfähigem Mate rial, z. B. mit dotiertem Polysilizium, Wolfram, Tantal, Ti tan, Titan-Nitrid oder Wolfram-Silizid aufgefüllt. Die Kon taktlöcher 3 werden so angeordnet, daß sie jeweils auf ein Source-/Draingebiet eines Auswahltransistors im Substrat 1 reichen (s. Fig. 6). Auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 2 wird eine Schichtenfolge 6 erzeugt, die jeweils al ternierend eine Schicht 6 ₁ aus einem leitenden ersten Mate rial und eine Schicht 6 ₂ aus einem zweiten Material aufweist, wobei die unterste Schicht aus dem ersten Material besteht und beide Materialien verschieden und selektiv ätzbar zum Trägermaterial sind. Das erste Material ist beispielsweise p⁺-dotiertes Polysilizium mit einer Dotierstoffkonzentration von etwa 5 × 10²⁰ cm^-3, das zweite Material ist beispiels weise p^--dotiertes Polysilizium mit einer Dotierstoffkonzen tration von 1 × 10¹⁹ cm^-3, die Schichtdicken betragen z. B. 20 nm. Alternativ können die Schichten 6 ₁ aus dem ersten Mate rial dotierte Siliziumschichten und die Schichten 6 ₂ aus dem zweiten Material germaniumhaltige Schichten sein. Die Schich ten aus dotiertem Silizium 61 können dann sowohl p⁺- als auch n⁺-dotiert sein und weisen eine Dotierstoffkonzentration von z. B. 5 × 10²⁰ cm^-3 auf. Die Schichten aus dotiertem Silizium 6₁ und die germaniumhaltigen Schichten 6 ₂ werden in einer Schichtdicke von jeweils 20 nm z. B. durch CVD-Abscheidung un ter Verwendung von Silan bzw. German oder German und Disilan bei einer Temperatur zwischen 400°C und 600°C und einem Druck zwischen 10 und 400 Tor abgeschieden. Der Gasfluß liegt dabei jeweils zwischen 30 und 300 sccm, die Abscheiderate liegt zwischen 10 und 100 nm/min.

Fig. 2.: Anschließend wird in der Schichtenfolge 6 durch ani sotropes Ätzen unter Verwendung einer Maske eine Öffnung 8 gebildet. Die Öffnung erstreckt sich mindestens soweit durch die Schichtenfolge, daß die Oberfläche der untersten leiten den Schicht freigelegt wird. Dabei ist unkritisch, wie tief die unterste leitende Schicht an- oder durchgeätzt wird. Dies gilt auch bei einem Versatz der Öffnung gegenüber der Anschlußstruktur 3, da ein zum Trägermaterial selektiver Ätz prozeß gewählt werden kann. Die Öffnung wird vorzugsweise auf die Anschlußstruktur 3 zentriert. Das anisotrope Ätzen kann bei beiden erläuterten Varianten für die Schichtenfolge mit CF₄ und SF₆ erfolgen. Anschließend wird eine Stützstruktur 7 in der Öffnung gebildet. Vorzugsweise wird eine in situ do tierte Polysiliziumschicht ganzflächig abgeschieden. Besteht die Schichtenfolge aus p⁺/p^--Silizium, wird eine Temperatur bis maximal 750°C gewählt, um ein Ineinanderdiffundieren der Schichten zu vermeiden. Wenn die oberste Schicht der Schich tenfolge aus dem zweiten Material besteht, bildet die auf der Oberfläche verbleibende Polysiliziumschicht eine zusätzliche Lamelle der Elektrode, so daß die Kapazität auf besonders einfache Weise vergrößert wird.

Fig. 3: Anschließend wird in die Schichtenfolge einschließ lich der oberen Polysiliziumschicht mit einem anisotropen Ätzprozeß zu einer Schichtstruktur 6' strukturiert, deren la terale Ausmaße der herzustellenden Kondernsatorelektrode ent sprechen. Dabei liegt die Stützstruktur innerhalb und vor zugsweise annähernd zentral in der Stützstruktur. Die Ätzung erfolgt bis zur Trägeroberfläche, an der Flanke der Schichtstruktur liegt die Oberfläche der Schichtenfolge frei.

Fig. 4: Durch eine zum ersten Material und der isolierenden Schicht 2 selektive Ätzung werden anschließend die verblei benden Teile der Schichten aus dem zweiten Material 62 ent fernt. Im Fall von p^--dotierten Siliziumschichten 62 erfolgt die selektive Ätzung z. B. in einer alkalischen Ätzlösung, die Ethylendiamin, Brenzkatechin, Pyrazin und Wasser enthält. Vorzugsweise liegt die Konzentration der Lösung im folgenden Bereich: 11 Ethylendiamin, 160 gr Brenzkatechin, 6 gr Pyrazin und 133 ml Wasser. Darüber hinaus kann als Ätzlösung auch KOH verwendet werden mit Konzentrationen im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%. Diese Ätzung weist in Bezug auf p+-dotiertes Polysili zium und p--dotiertes Polysilizium einer Selektivität von mindestens 1 : 500 auf. Im Fall von germaniumhaltigen Schichten 6₂ erfolgt die Ätzung z. B. naßchemisch mit einer Ätzmischung, die HF, H₂O₂ und CH₃ COOH enthält. Vorzugsweise liegt die Kon zentration der Lösung in folgendem Bereich: 1 Teil HF, 200 Teile H₂O₂, 300 Teile CH₃ COOH. Diese Ätzung weist in Bezug auf dotiertes Polysilizium eine Selektivität von 1 : 30 bis 1 : 1000 auf. In Bezug auf Siliziumoxid und Siliziumnitrid weist sie eine Selektivität von 1 : 30 bis 1 : 1000 auf.

Die Schichten aus dem ersten Material und die Stützstruktur, die von der selektiven Ätzung nicht angegriffen werden, sind mechanisch und elektrisch miteinander verbunden.

Fig. 5: Die Oberfläche der Schichten aus dotiertem Silizium 6 ₁ und der Stützstruktur 7 wird mit einem Kondensatordielek trikum 9 versehen. Das Kondensatordielektrikum 9 wird z. B. aus einer nachoxidierten Siliziumnitridschicht gebildet. Durch Abscheidung einer in situ dotierten Polysiliziumschicht wird anschließend eine Gegenelektrode 10 gebildet. Die Gegenelektrode 10 kann aus einer p⁺- oder n⁺-dotierten Polysiliziumschicht (Dotierung jeweils beispielsweise 5 × 10²⁰ cm^-3) oder aus einer germaniumhaltigen Schicht bestehen.

Fig. 6: Im dargestellten Schnitt sind im Substrat 1 Auswahl transistoren angedeutet. Die Schichten aus dotiertem Silizium 6₁ und die damit verbundene Stützstruktur 7 bilden jeweils eine erste Elektrode (Speicherknoten) für einen Speicherkon densator. Diese erste Elektrode ist über den darunter ange ordneten Kontakt 3 mit einem Source-/Drain-Gebiet 11 eines Auswahltransistors verbunden, wobei erkennbar ist, daß ein Versatz der Stützstruktur gegenüber dem Kontakt 3 unschädlich ist. Das andere Source-/Draingebiet 12 des Auswahltransistors ist über ein Anschlußgebiet 13 mit dem entsprechenden Source- /Drain-Gebiet 12 des benachbarten Auswahltransistors verbun den. Das Anschlußgebiet 13 ist ferner über einen Bitlei tungskontakt 14 mit einer vergrabenen Bitleitung 15 verbun den. Die vergrabene Bitleitung 15 und der Bitleitungskontakt 14 sind von der isolierenden Schicht 2 umgeben. Zwischen den Source-/Drain-Gebieten 11 und 12 eines Auswahltransistors sind das Kanalgebiet 16, ein Gatedielektrikum (nicht darge stellt) und eine als Wortleitung 17 wirkende Gateelektrode angeordnet. Die Wortleitung 17 und der Bitleitungskontakt 14 sind jeweils aus dotiertem Polysilizium gebildet. Die Bit leitung 15 wird aus dotiertem Polysilizium, Wolframsilizid oder Wolfram gebildet. Auf der der der Bitleitung 15 abge wandten Seite des Source-/Drain-Gebietes 11 ist jeweils eine Isolationsstruktur, z. B. ein flacher mit isolierendem Mate rial gefüllter Graben 18 (Shallow Trench Isolation) zur Iso lation zwischen benachbarten Auswahltransistorpaaren vorge sehen.

Das zweite Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 7-11 beschrieben, wobei dieselben Bezugsziffern wie im ersten Aus führungsbeispiel und den Fig. 1 bis 6 verwendet werden. Im folgenden werden nur die Unterschiede zum ersten Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 7: Auf der isolierenden Schicht 2 wird eine als Ätzstop wirkende Hilfsschicht 5, beispielsweise aus TEOS oder Silizi umnitrid mit einer Schichtdicke von 50 nm, gebildet. Dann wird wie vorher die Schichtenfolge aufgebracht. Die unterste Schicht der Schichtenfolge, die auf der Hilfsschicht 5 auf liegt, besteht hier aus dem ersten Material, kann aber auch aus dem zweiten Material bestehen.

Fig. 8: in die Schichtenfolge 6 wird die Öffnung geätzt, wo bei die Hilfsschicht 5 als Ätzstop dient. Dann wird in einem zweiten Ätzschritt die Hilfsschicht durchgeätzt und der An schluß freigelegt. Das Auffüllen der Öffnung zur Bildung der Stützstruktur erfolgt wie oben beschrieben.

Fig. 9: Anschließend wird in einem zur Hilfsschicht selekti ven Ätzprozeß die Schichtenfolge zur Schichtstruktur struktu riert. Die vorstehend beschriebenen Ätzprozesse besitzen eine ausreichende Selektivität zu TEOS oder Siliziumnitrid

Fig. 10: Das Freiätzen der Lamellen erfolgt wie oben be schrieben, wobei die Ätzung selektiv zum ersten Material und zur Hilfsschicht ist. Wenn Siliziumnitrid als Hilfsschicht eingesetzt wird, kann mit einer Lösung, die HF, H₂O₂, und CH₃ COOH enthält, eine besonders hohe Selektivität von etwa 1 : 1000 erzielt werden.

Fig. 11: Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird der Kondensa tor durch die Bildung von Dielektrikum 9 und Gegenelektrode 10 vervollständigt.

Das dritte Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 12- 16 beschrieben, wobei dieselben Bezugsziffern wie in den vor herigen Beispielen und Figuren verwendet werden. Im folgenden werden nur die Unterschiede zum ersten und zweiten Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 12: Auf dem Träger 2 wird zunächst ein Schicht aus dem ersten Material und dann eine als Ätzstop wirkende Hilfs schicht 5, beispielsweise aus TEOS oder Siliziumnitrid mit einer Schichtdicke von 50 nm, gebildet. Dann wird wie vorher die Schichtenfolge aufgebracht. Die unterste Schicht der Schichtenfolge, die auf der Hilfsschicht 5 aufliegt, besteht aus dem ersten Material.

Fig. 13: In die Schichtenfolge 6 wird die Öffnung geätzt, wo bei im ersten Ätzschritt die Hilfsschicht 5 als Ätzstop dient. Dann wird in einem zweiten Ätzschritt die Hilfsschicht durchgeätzt, so daß die Öffnung auf der untersten Schicht 61 aus dem ersten Material endet. Geeignete Ätzprozesse für Si liziumoxid oder -nitrid sind dem Fachmann geläufig. Das Auf füllen der Öffnung, vorzugsweise mit Polysilizium, zur Bil dung der Stützstruktur erfolgt wie oben beschrieben.

Fig. 14: Anschließend wird in einem Ätzprozeß, der in mehre ren Ätzschritten verlaufen kann, die Schichtenfolge ein schließlich der ganzflächig abgeschiedenen Polysilizium schicht, der Hilfsschicht und der untersten Schicht 61 zur Schichtstruktur strukturiert. Neben der Schichtstruktur liegt die Trägeroberfläche frei. Die vorstehend beschriebenen Ätz prozesse sind zur Strukturierung geeignet.

Fig. 15: Das Freiätzen der Lamellen erfolgt wie oben be schrieben, wobei die Ätzung selektiv zum ersten Material und im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise, auch zur Hilfs schicht ist. Die Hilfsschicht wird gleichzeitig oder an schließen entfernt.

Fig. 16: Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird der Kondensa tor durch die Bildung von Dielektrikum 9 und Gegenelektrode 10 vervollständigt.

Claims

1. Herstellverfahren für einen Kondensator in einer inte grierten Schaltung

1. bei dem auf einem Träger (2) eine Schichtenfolge (6) aufgebracht wird, die jeweils alternierend eine Schicht (6 ₁) aus einem leitenden ersten Material und eine Schicht (6 ₂) aus einem zweiten Material aufweist, wobei das erste und das zweite Material vom Trägermaterial verschieden sind,
2. bei dem in der Schichtenfolge (6) eine Öffnung (8) gebildet wird,
3. bei dem in der Öffnung eine Stützstruktur (7) aus einem leitenden Material gebildet wird, die die Öffnung auffüllt,
4. bei dem die gesamte Schichtenfolge (6) in einem anisotropen Ätzprozeß entsprechend den lateralen Ausmaßen des Kondensators strukturiert wird, so daß eine Schichtstruktur (6') mit innenliegender Stützstruktur (7) gebildet wird,
5. bei dem die Schichten (6 ₂) aus dem zweiten Material selektiv zum ersten Material und der Stützstruktur entfernt werden,
6. bei dem auf den freiliegenden Oberflächen der Schichten aus dem ersten Material und der Stützstruktur (7) ein Kondensatordielektrikum (9) erzeugt wird,
7. bei dem auf der Oberfläche des Kondensatordielektrikums (9) eine Gegenelektrode (10) gebildet wird.

2. Herstellverfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Mate rial dotiertes Silizium ist und das zweite Material germa niumhaltig ist.

3. Herstellverfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Mate rial p⁺-dotiertes Polysilizium und das zweite Material p^--dotiertes Polysilizium oder undotiertes Polysilizium ist.

4. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

1. bei dem auf dem Träger (2) zunächst eine Hilfsschicht (5) aufgebracht wird und darauf die Schichtenfolge aufgebracht wird,
2. bei dem die Öffnung in einem ersten Ätzschritt bis zur Hilfsschicht (5) und in einem zweiten Ätzschritt durch die Hilfsschicht geätzt wird,
3. bei dem der Ätzprozeß zur Erzeugung der Schichtstruktur (6') selektiv zur Hilfsschicht (5) durchgeführt wird.

5. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

1. bei dem auf dem Träger (2) zunächst eine Schicht aus dem ersten Material (6 ₁) und eine Hilfsschicht (5) aufgebracht werden und die Schichtenfolge (6) auf der Hilfsschicht aufgebracht wird,
2. bei dem die Öffnung in einem ersten Ätzschritt bis zur Hilfsschicht (5) und in einem zweiten Ätzschritt durch die Hilfsschicht geätzt wird,
3. bei dem im Ätzprozeß zur Erzeugung der Schichtstruktur (6') die Hilfsschicht (5) und die darunterliegende Schicht (6 ₁) aus dem ersten Material geätzt werden,
4. bei dem vor Erzeugung des Kondensatordielektrikums (9) die Hilfsschicht (5) selektiv zu den Schichten aus dem ersten Material entfernt wird.

6. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem die Hilfsschicht (5) aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid besteht.

7. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Stützstruktur (7) aus dem ersten Material gebildet wird.

8. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Stützstruktur (7) durch ganzflächige Abscheidung auch auf der horizontalen Oberfläche der Schichtenfolge (6) gebildet wird.

9. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem die germaniumhaltigen Schichten (6 ₂) einen Germaniuman teil zwischen 10 und 100 Mol% und einen Siliziumanteil zwi schen 0 und 90 Mol% aufweisen.