DE19919110C2 - Verfahren zum Strukturieren einer Metall- oder Metallsilizidschicht sowie ein mit diesem Verfahren hergestellter Kondensator - Google Patents

Verfahren zum Strukturieren einer Metall- oder Metallsilizidschicht sowie ein mit diesem Verfahren hergestellter Kondensator

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strukturieren einer Metall- oder Metallsilizidschicht sowie einen Hoch-Epsilon- Dielektrikum- oder Ferroelektrikum-Kondensator in einer inte­ grierten Halbleiterschaltung.
Konventionelle mikroelektronische Speicherelemente (DRAMs) umfassen einen Kondensator, in dem die zu speichernde Infor­ mation in Form einer Ladung abgelegt ist. Als Kondensatorma­ terial werden meist Siliziumoxid- oder Siliziumnitridschich­ ten verwendet, die eine Dielektrizitätskonstante von maximal etwa 8 aufweisen. Für eine Verkleinerung des Speicherkonden­ sators sowie zur Herstellung von nichtflüchtigen Speichern (FeRAMs) werden "neuartige" Kondensatormaterialien (Dielek­ trika oder Ferroelektrika) mit deutlich höheren Dielektrizi­ tätskonstanten benötigt.
In dem Artikel "Neue Dielektrika für Gbit-Speicherchips" von W. Hönlein, Phys. Bl. 55 (1999), Seiten 51-53 sind einige hierfür geeignete Kondensatormaterialien - Pb(Zr,Ti)O3 [PZT], SrBi2Ta2O9 [SBT], SrTiO3 [ST] und (Ba,Sr)TiO3 [BST] - angege­ ben.
Bei der Verwendung solcher neuartiger Hoch-Epsilon-Dielektri­ ka/Ferroelektrika tritt die Schwierigkeit auf, daß das tradi­ tionelle Elektrodenmaterial Si nicht mehr eingesetzt werden kann, da es nicht mit der bei der Dielektrikum/Ferroelek­ trikum-Abscheidung oder Temperung benötigten oxidierenden At­ mosphäre kompatibel ist.
Als Elektrodenmaterialien kommen vor allem ausreichend inerte Metalle und Metallsilizide in Frage. Die Strukturierung derartiger Schichten ist jedoch bisher ein weitgehend ungelöstes Problem, da derzeit keine geeigneten Ätzgase zur Entfernung derartiger Schichten bekannt sind.
In dem Artikel "Silicid-Mikrostrukturen durch lokale Oxidati­ on" von S. Mantl, Phys. Bl. 51 (1995), Seiten 951-953 wird eine Strukturierung von Silizidschichten durch eine lokale Oxidation der Schicht zur Herstellung vergrabener Leiterbah­ nen und Mesa-Strukturen aus Metallsilizid vorgeschlagen. Ein Verfahren zur Bildung von Platinsilizid ist dagegen z. B. aus der US 5,401,677 bekannt.
In der US 5,561,307 ist ein ferroelektrischer Kondensator in einer integrierten Schaltung beschrieben, dessen Basiselek­ trode durch einen RIE (Reactive Ion Etching) Prozeß aus einer Pt-Schicht herausgebildet wird. Der RIE Prozeß zeigt jedoch eine unbefriedigende Selektivität gegenüber Maskenmaterialien und Pt-Untergrund und gestattet nicht die Herstellung einer Basiselektrode mit gut definiertem Kantenprofil.
In der deutschen Patentanmeldung DE 195 03 641 ist ein Ver­ fahren zur Strukturierung einer Metallsilizidschicht be­ schrieben, bei dem eine die Metallsilizidschicht abdeckende Si3N4-Maske zur Strukturvorgabe beim lokalen Oxidations­ schritt verwendet wird. Die Unterlage der Metallsilizid­ schicht ist unstrukturiertes Silizium.
In dem Buch "Technologie hochintegrierter Schaltungen", von Widmann, D. et al., Berlin, Springer 1996 ist auf den Seiten 82 bis 87 die Herstellung von Silizidschichten sowie deren Einsatzgebiete unter anderem als Leiterbahnstrukturen oder Kondensatorelektroden in integrierten Halbleiterschaltungen beschrieben.
In der europäischen Patentanmeldung EP 113 522 A2 wird die Silizidierung einer zuvor mittels eines Maskierungsschrittes und einer selektiven Ätzung mit Phosphorsäure strukturierten Mo-Schicht beschrieben. Durch eine Wärmebehandlung in einer Sauerstoffatmosphäre wird die silizidierte Mo-Schicht unter einer Siliziumdioxidschicht vergraben.
In der deutschen Patentanmeldung DE 196 40 244 A1 ist ein Kondensator mit einer hoch-ε-dielektrischen oder ferroelek­ trischen Schicht als Kondensatordielektrikum offenbart. Zur Strukturierung einer Pt-Elektrodenschicht wird eine Argon- Ionen-Ätzung eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Strukturieren einer Metall- oder Metallsilizidschicht anzuge­ ben, das in technologisch einfacher Weise z. B. die Herstel­ lung eines Hoch-Epsilon-Dielektrikum- oder Ferroelektrikum- Kondensators mit einer Metall oder Metallsilizid-Elektrode in einer integrierten Schaltung ermöglicht. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, einen Hoch-Epsilon-Dielektrikum- oder Ferroelektrikum-Kondensator mit einer Metall- oder Metallsi­ lizid-Elektrode mit einem gut definierten Kantenprofil herzu­ stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 15 gelöst.
Allgemein beruht die Erfindung darauf, nicht erwünschte Be­ reiche der unstrukturierten Metall- oder Metallsilizid­ schicht, aus der z. B. eine Basiselektrode für einen Kondensator herausgebildet werden soll, unter einem Oxid zu vergra­ ben, statt sie wie bisher üblich durch chemische oder physi­ kalische Prozesse zu entfernen.
Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung zunächst eine Struk­ turierungsschicht mit einem Abbild (vorstrukturierte Basis- Schichtzone) der zu bildenden strukturierten Metallschicht erzeugt. Da die Strukturierungsschicht aus üblichen, techno­ logisch einfach zu handhabenden Schichtmaterialien (Si, ins­ besondere Polysilizium in der Versenkungs-Schichtzone; bei­ spielsweise SiO2 in der Basis-Schichtzone) realisierbar ist, ist die Erzeugung dieser Schicht mit den üblichen planartech­ nischen Verfahren (Schichtabscheideverfahren; Schichtstruk­ turierung durch Lithographie- und Ätztechniken) problemlos möglich.
Bevorzugt weist die vorstrukturierte Basis-Schichtzone eine in bezug auf die zu strukturierende Metallschicht (Metallbe­ reich) gleiche Struktur auf. D. h., die Basis-Schichtzone dient als Maske des zu bildenden Metallbereichs, der durch Strukturierung der Metallschicht geschaffen werden soll.
Nach einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird über der Strukturierungsschicht eine Metallschicht abgelagert. Die nicht erwünschten, seitlich außerhalb der Basis-Schichtzone liegenden Bereiche der Metallschicht werden silizidiert und nachfolgend durch Oxidation in der Strukturierungsschicht "versenkt".
Auf diese Weise kann eine strukturierte Metallschicht gebil­ det werden, die weitestgehend ganzflächig aus Metall besteht und als Elektrode, Metallisierung oder Leiterbahn dient.
Insbesondere umfaßt die strukturierte Metallschicht einen strukturierten Metallbereich, der in bezug auf die Basis- Schichtzone im wesentlichen strukturgleich ist, d. h., daß die Außenkontur der Basis-Schichtzone der Kontur des strukturierten Metallbereichs entspricht. Der geschaffene Metallbereich wird dabei im Gegensatz zu dem seitlich liegenden und ver­ senktem Metallsilizidschichtabschnitt in seiner Lage nicht verändert, kann jedoch auch teilweise oder vollständig sili­ zidiert sein.
Es besteht bei Ablagerung einer Metallschicht aber auch die Möglichkeit, einen strukturierten Metallbereich zu schaffen, der teil- oder ganzflächig aus Metallsilizid besteht. In diesem Fall werden auch Bereiche über der Basis-Schichtzone (d. h. innerhalb der Basiselektrodenkontur) silizidiert, wobei dann jedoch dafür zu sorgen ist, daß diese silizidierten Be­ reiche nicht oxidiert und damit ebenfalls "versenkt" werden.
Die elektrische Kontaktierung des zu fertigenden strukturier­ ten Metallbereichs wird vorzugsweise durch eine in der Basis- Schichtzone vorgesehene elektrische Anschlußstruktur aus Si, insbesondere Polysilizium gebildet. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise zwischen der Anschlußstruktur und der Me­ tallschicht eine elektrisch leitfähige Barriereschicht zum Schutz gegen eine Silizidierung der Metallschicht durch die Anschlußstruktur sowie zum Schutz der Anschlußstruktur gegen Oxidation abgeschieden. Dies ermöglicht, auch bei Vorsehen einer Si-Anschlußstruktur einen ganzflächig aus Metall beste­ henden Metallbereich z. B. in Form einer Basiselektrode zu er­ zeugen. Der strukturierte Metallbereich kann darüber hinaus auch nachträglich durch beispielsweise in einer den Metallbe­ reich bedeckenden Isolationsschicht eingebrachte Kontakt­ struktur kontaktiert werden.
Vorzugsweise wird auf der abgelagerten Metallschicht im Be­ reich über der Basis-Schichtzone und zumindest dort, wo spä­ ter eine Silizidierung der Metallschicht vorgesehen ist, eine Oxidationsmaske zum Schutz gegen eine Oxidierung derartiger silizidierter Metallschichtbereiche erzeugt. Dadurch wird eine Oxidierung und "Versenkung" silizidierter Metallbereiche innerhalb der Basiselektrodenkontur sicher ausgeschlossen.
Die Versenkungs-Schichtzone der Strukturierungsschicht ist vorzugsweise wenigstens doppelt so dick wie die Metallschicht ausgebildet. Die Versenkungs-Schichtzone weist dann eine ausreichend große Tiefe auf, um zu gewährleisten, daß der elektrische und mechanische Kontakt zwischen dem lagefesten Metallbereich oberhalb der Basis-Schichtzone und dem benach­ barten, abgesenkten Metallsilizidschichtabschnitt sicher ab­ reißt.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird auf der Strukturierungsschicht eine Metallsilizidschicht erzeugt.
Aufgrund der in diesem Fall bereits vorgegebenen Silizidie­ rung ist zur Strukturierung der Metallsilizidschicht ledig­ lich das Oxidieren der unerwünschten äußeren Schichtbereiche erforderlich. Es wird ein Metallsilizidbereich (z. B. Basis­ elektrode eines Kondensators) gebildet, der weitestgehend ganzflächig aus Metallsilizid besteht.
Da hier anders als nach dem ersten Gesichtspunkt der Erfin­ dung keine Silizidierung einer Metallschicht mit einem ent­ sprechenden Dickenzuwachs derselben stattfindet, ist es aus­ reichend, wenn die Versenkungs-Schichtzone der Strukturie­ rungsschicht dicker als die Metallsilizidschicht ist. Insbe­ sondere kann sie etwa doppelt so dick wie die Metallsilizid­ schicht sein.
Eine bei beiden Gesichtspunkten der Erfindung mit Vorteil durchführbare Maßnahme kennzeichnet sich dadurch, daß eine bei der Oxidierung in der Versenkungs-Schichtzone oberhalb des versenkten Metallsilizidschichtabschnitts gebildete Oxid­ schicht in einem Seitenwandbereich des Metall- bzw. Metallsi­ lizidsbereichs wieder entfernt wird. Dies ermöglicht, auch den freigelegten Seitenwandbereich zum Aufbau z. B. eines Kon­ densators zu nutzen. Dadurch kann die wirksame (d. h. mit dem Hoch-Epsilon-Dielektrikum bzw. Ferroelektrikum in Kontakt bringbare) Fläche der Basiselektrode und damit die Kapazität des Kondensators gegebenenfalls erheblich erhöht werden. Ei­ ne ausreichende Schichtdicke der Metall- bzw. Metallsilizid­ schicht vorausgesetzt können Kondensatoren geschaffen werden, deren vertikale Basiselektrodenfläche die horizontale Basis­ elektrodenfläche übertrifft.
Das erwähnte Ausnutzen der Vertikaldimension, die durch die Erfindung ermöglichte lagegenaue und konturdefinierte Über­ tragung der Zonenstruktur der Strukturierungsschicht in die Metall- oder Metallsilizidschicht und der durch die Verwen­ dung eines Hoch-Epsilon-Dielektrikums bzw. Ferroelektrikums bewirkte Kapazitätssteigerungseffekt tragen zu einer deutli­ chen Reduzierung des Platzbedarfs des Kondensators in der in­ tegrierten Schaltung bei. Folglich können höhere Integrati­ onsdichten beispielsweise von Speicherelementen erzielt wer­ den.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, bei denen die Strukturierung der Metallschicht zum Bilden einer Basiselektrode für einen Kondensator dient. Die Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt, sondern kann z. B. auch bei der Herstellung von Metallisierungen Anwendung finden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Halbleiter- Schichtfolge bei der Herstellung eines Kondensators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Schichtfolge nach dem Schaffen einer Anschlußstruktur und einem Aufbringen einer Me­ tallschicht;
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigte Schichtfolge nach einer lokalen Silizidierung der Metallschicht;
Fig. 4 die in Fig. 3 gezeigte Schichtfolge nach einer Oxidie­ rung der silizidierten Metallschichtabschnitte;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Schichtfolge bei der Herstellung eines Kondensators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 die in Fig. 5 gezeigte Schichtfolge nach einer lokalen Oxidierung gewünschter Metallsilizidschichtabschnitte;
Fig. 1 zeigt eine schematisierte Teilschnittansicht durch ein Si-Halbleitersubstrat 1 (Wafer), über dem eine Schichtfolge 2.1 aufgebaut ist. Das Si-Halbleitersubstrat 1 kann bei­ spielsweise p-dotiert sein. In dem Halbleitersubstrat 1 ist ein n+-dotierter Drain-Bereich 3 ausgebildet, der von einem n+-dotierten Source-Bereich 4 über einen zwischenliegenden Kanal 5 aus Substratmaterial getrennt ist.
Oberhalb des Kanals 5 liegt eine dünne Gateoxidschicht 6. Auf der Gateoxidschicht 6 ist eine Polysilizium-Gateelektrode 7 angebracht. Ein Feldoxid 8, üblicherweise mittels der LOCOS-Technik (Local Oxidation of Silicon) realisiert, beab­ standet den beschriebenen N-Kanal MOS-Transistor 3, 4, 5, 6, 7 von einem nicht dargestellten benachbarten Transistor.
Anstelle des Transistors 3, 4, 5, 6, 7 kann auch ein anderes monolithisches Halbleiter-Funktionselement (z. B. ein Bipolar- Transistor) in/auf dem Halbleitersubstrat 1 realisiert sein. Die Herstellung derartiger Halbleiterstrukturen ist bekannt und wird daher im folgenden nicht näher erläutert.
Über dem Si-Halbleitersubstrat 1 befindet sich eine Deckoxid­ schicht 9, die bei diesem Ausführungsbeispiel das Substrat 9 bildet. Auf dieser ist eine Strukturierungsschicht 10 ange­ ordnet. Die Strukturierungsschicht 10 weist eine vertikal über dem Drain-Bereich 3 angeordnete Basis-Schichtzone 11 und eine die Basis-Schichtzone 11 seitlich umgebende Versenkungs- Schichtzone 12 auf.
Die Basis-Schichtzone 11 besteht üblicherweise aus Silizium­ dioxid und die Versenkungs-Schichtzone 12 ist aus Silizium, insbesondere Polysilizium gebildet. Für die Basis-Schichtzone 11 können jedoch auch andere gegenüber einer Silizidierung weitestgehend inerte Materialien verwendet werden.
Die seitlichen Abmessungen der Basis-Schichtzone 11 entspre­ chen den gewünschten horizontalen Abmessungen der zu ferti­ genden Basiselektrode des Kondensators. Mit anderen Worten ist das zonale Muster der Strukturierungsschicht 10 ein Ab­ bild der zu fertigenden Basiselektrodenstruktur.
Nachfolgend wird in beispielhafter Weise eine Prozeßführung zur Herstellung der Schichtfolge 2.1 erläutert. Neben den angegebenen Prozeßschritten sind eine Vielzahl von alternati­ ven und/oder weiteren Prozeßschritten möglich.
Das Abscheiden der Deckoxidschicht 9 erfolgt vorzugsweise durch ein TEOS (Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate) Verfahren oder ein PECVD (Plasma Enhanced CVD) Verfahren. Andere Verfahren (beispielsweise Silanoxid-Verfahren, LTO (Low Temperature Oxide) Verfahren, SAVCD (Sub-Atmospheric CVD), HTO (High Tem­ perature Oxide)) sind unter Umständen ebenfalls einsetzbar.
Auf der Deckoxidschicht 9 wird eine durchgängige Isolations­ schicht abgeschieden, die später (d. h. nach ihrer Strukturie­ rung) die Strukturierungsschicht 10 bildet. Die Isolations­ schicht besteht bevorzugterweise ebenfalls aus SiO2, wobei in diesem Fall die gleichen Schichterzeugungsverfahren und der gleiche Prozeßschritt wie bei der Bildung der Deckoxidschicht 9 eingesetzt werden können.
In einem folgenden Prozeßschritt werden in die Isolations­ schicht (bzw. in die gegebenenfalls (material)identische Dec­ koxidschicht 9) Gräben 13 für die Versenkungs-Schichtzonen 12 eingebracht. Hierzu sind übliche lithographische und ätz­ technische Verfahren einsetzbar.
Die Gräben 13 werden dann mit Polysilizium gefüllt, wodurch die Versenkungs-Schichtzonen 12 gebildet werden. Die Ab­ scheidung des Polysiliziums erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Niederdruck-CVD-Verfahrens.
Anschließend erfolgt eine gleichmäßige Rückätzung der aufge­ brachten Polysiliziumschicht. Alternativ oder zusätzlich zu der Polysilizium-Rückätzung kann eine CMP- (Chemical Mechani­ cal Polishing) Planarisierung durchgeführt werden.
Nach den beschriebenen Prozeßschritten liegt die in Fig. 1 dargestellte Struktur mit einer oberflächenseitig im wesent­ lichen ebenen Strukturierungsschicht 10 vor.
Fig. 2 zeigt den Aufbau der Schichtfolge 2.2 zu einem späte­ ren Prozeßzeitpunkt.
Oberhalb der Strukturierungsschicht 10 ist eine durchgängige Metallschicht 14 aus Pt, Ir, Ru, Os, Ti, Co oder einem ande­ ren geeigneten Elektrodenmetall aufgebracht. Über der Me­ tallschicht 14 befindet sich eine Oxidationsmaske 15, die beispielsweise aus Si3N4 besteht und deren Umfangskontur im wesentlichen identisch mit der Umfangskontur der Basis- Schichtzone 11 ist.
Die Basis-Schichtzone 11 wird in ihrem zentralen Bereich von einer elektrisch leitfähigen Anschlußstruktur 16 (sog. "Plug") durchsetzt, die in dem hier dargestellten Beispiel aus Wolfram besteht. Die Anschlußstruktur 16 durchläuft auch die Deckoxidschicht 9 und stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Drain-Bereich 3 und der Metallschicht 14 her.
Die Prozeßschritte zum Aufbau der in Fig. 2 gezeigten Schichtfolge 2.2 umfassen die Ätzung eines Kontaktloches 17 in die Strukturierungsschicht 10 und die Deckoxidschicht 9, die Füllung des Kontaktloches 17 mit dem Material der An­ schlußstruktur 16 (Wolfram), diverse HF- und/oder Sputter- Reinigungsschritte der Oberfläche der Strukturierungsschicht 10, die Abscheidung der Metallschicht 14 und die Abscheidung und Strukturierung der Oxidationsmaske 15.
Nachfolgend wird im Rahmen eines Silizidierungsschrittes das Zonenmuster der Strukturierungsschicht 10 in die Metall­ schicht 14 übertragen. Der Silizidierungsschritt wird in ei­ ner Schutzgasatmosphäre (Inertgas) unter Wärmeeinwirkung durchgeführt. Im Ergebnis wird erreicht, daß die Metall­ schicht 14 in den unmittelbar über den Versenkungs-Schicht­ zonen 12 der Strukturierungsschicht 10 liegenden Abschnitten silizidiert wird (siehe Schichtfolge 2.3 der Fig. 3).
Da die dabei entstehenden Metallsilizidschichtabschnitte 18 eine etwa doppelt so große Dicke wie die Metallschicht 14 aufweisen, ragen sie unterseitig in die Gräben 13 hinein.
Für den (nicht dargestellten) Fall einer aus Polysilizium be­ stehenden Anschlußstruktur 16 findet auch im Bereich über der Anschlußstruktur 16 eine Silizidierung der Metallschicht 10 statt. Da das Metallsilizid (beispielsweise CoSi2, TiSi2, PtSi) eine ausreichend gute elektrische Leitfähigkeit auf­ weist, um ebenfalls als Elektrodenmaterial eingesetzt zu wer­ den, kann dies durchaus akzeptabel oder sogar erwünscht sein. Sofern jedoch trotz einer Polysilizium-Anschlußstruktur 16 eine ganzflächig aus Metall bestehende Basiselektrode des Kondensators erzeugt werden soll, besteht die Möglichkeit, in einem früheren Prozeßschritt eine elektrisch leitfähige Bar­ riereschicht zwischen der Anschlußstruktur 16 und der Metallschicht 14 vorzusehen, welche die Metallschicht 14 vor Sili­ zidierung und die Anschlußstruktur 16 vor Oxidation schützt. Dann kann gegebenenfalls auf die Oxidationsmaske 15 verzich­ tet werden.
In der Regel wird auch bei einer Anschlußstruktur 16 aus W eine Barriereschicht zwischen der Anschlußstruktur 16 und der Metallschicht 14 zum Schutz der Anschlußstruktur 16 gegen Oxidation verwendet.
Die Strukturierung der Metallschicht 14 wird durch Oxidieren der Metallsilizidschichtabschnitte 18 in einem weiteren Tem­ perschritt durchgeführt. Die Oxidation kann bei etwa 900°C in feuchter Luft erfolgen und dauert etwa 45 min.
Bei der Oxidation diffundiert Silizium aus den Versenkungs- Schichtzonen 12 durch die Metallsilizidschichtabschnitte 18 hindurch, und es bildet sich eine Schicht von Siliziumdioxid auf den Metallsilizidschichtabschnitten 18. Die Metallsili­ zidschichtabschnitte 18 wandern dadurch in die Versenkungs- Schichtzonen 12 hinein, d. h. sie "versinken" in dieser. Beim "Versinken" der Metallsilizidschichtabschnitte 18 reißt ihr elektrischer und mechanischer Kontakt zu der über der Basis- Schichtzone 11 liegenden Metallschicht 14 ab; die Basiselek­ trode 19 ist damit gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schichtfolge 2.4 geschaffen. Der genaue Mechanismus zum "Versinken" der Metallsilizidschichtabschnitte 18 ist in dem bereits zitier­ ten Artikel von S. Mantl (Phys. Bl. 51 (1995), S. 951-953) be­ schrieben, auf dessen Offenbarungsinhalt hiermit vollständig Bezug genommen wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Oxidationsmaske 15 bei dem in den Fig. 1-4 dargestellten Prozeßablauf auch weggelas­ sen werden kann, da keine silizidierten, oxidierbaren Metall­ schichtbereiche über der Basis-Schichtzone 11 vorhanden sind. Die Oxidationsmaske 15 ist jedoch obligatorisch, sofern eine Anschlußstruktur 15 aus Polysilizium ohne darüberliegende Barriereschicht verwendet wird.
Durch Versenken der Metallsilizidschichtabschnitte 18 ver­ bleibt auf der Basis-Schichtzone 11 zumindest ein zu dieser etwa umfangskonturgleicher Metallbereich 19, der als Basise­ lektrode 19 für den zu bildenden Kondensator dient.
Nach der Herstellung der Basiselektrode 19 kann eine isotrope SiO2-Rückätzung zur Freilegung ihrer Seitenwände 19b, 19c durchgeführt werden, sofern auch diese als Elektrodenflächen genutzt werden sollen.
In einem weiteren Schritt wird die Oxidationsmaske 15 (sofern vorhanden) naß- oder plasmachemisch entfernt, so daß die dec­ kenseitige Oberfläche 19a der Basiselektrode 19 freiliegt.
Oberhalb der freiliegenden Wandbereiche 19a, 19b, 19c wird sodann in nicht dargestellter Weise ein Hoch-Epsilon-Dielek­ trikum oder ein Ferroelektrikum, beispielsweise PZT, SBT, ST oder BST abgeschieden. Über dem abgeschiedenen Hoch-Epsilon- Dielektrikum/Ferroelektrikum wird in gleichfalls nicht darge­ stellter Weise eine Gegenelektrode abgelagert, die aus dem selben Material wie die Basiselektrode 19 bestehen kann.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht einer Schichtfolge 200.3 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dem ersten Aus­ führungsbeispiel (Fig. 1-4) entsprechende Teile sind mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Schichtfolge 200.3 unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Schichtfolge 2.3 im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle einer Metall­ schicht 14 eine Metallsilizidschicht 114 auf der Strukturie­ rungsschicht 10 aufgebracht ist, und daß eine Oxidationsmaske 115 (beispielsweise aus Si3N4) vorgesehen ist, die mit Aus­ nahme der (vertikal) über den Versenkungs-Schichtzonen 12 liegenden Abschnitten 118 der Metallsilizidschicht 114 diese vollständig überdeckt.
Die (vertikal) über der Basis-Schichtzone 11 liegende Oxida­ tionsmaske 115 ist obligatorisch, wenn die Anschlußstruktur 16 aus Polysilizium besteht und keine Barriereschicht zwi­ schen der Anschlußstruktur 16 und der Metallsilizidschicht 114 vorhanden ist. Aus Gründen des Schutzes der Anschluß­ struktur 16 ist ihr Einsatz jedoch generell empfehlenswert.
Die Metallsilizidschicht 114 kann aus CoSi2, TiSi2, PtSi oder einem anderen technologisch geeigneten Metallsilizid beste­ hen. Sie kann beispielsweise durch Sputtern eines Sili­ zidtargets oder durch schichtweises Aufsputtern von Metall- und Silizium-Schichtlagen auf die Strukturierungsschicht 10 und einen nachfolgenden Temperschritt ("Annealen") erzeugt werden.
Nach dem Aufbringen und Strukturieren der Oxidationsmaske 115 wird ein Oxidationsschritt in einer Sauerstoff- oder Wasser­ dampfatmosphäre bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Die Prozeßparameter können wie beim ersten Ausführungsbeispiel angegeben gewählt werden. Auf den freiliegenden Metallsili­ zidschichtabschnitten 118 bildet sich wie bereits erläutert eine Schicht aus Siliziumdioxid, und die Abschnitte 118 wan­ dern in die Gräben 13.
Sofern die Schichtdicke der Strukturierungsschicht 10 dicker als die Schichtdicke der Metallsilizidschicht 114 ist, kommt es auch hier zu einem Abreißen des Kontakts zwischen dem Me­ tallsilizidschichtabschnitt 118 und der restlichen Metallsi­ lizidschicht 114.
Fig. 6 zeigt die in Fig. 5 dargestellte Struktur nach vollen­ detem Oxidationsschritt mit "versenkten" Metallsilizidschich­ tabschnitten 118 und strukturierter Basiselektrode 119 (Schichtfolge 200.4), die hier den Metallsilizidbereich 119 darstellt. Die weitere Prozessierung zur Bildung des Konden­ sators erfolgt gemäß dem bereits bezüglich des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels beschriebenen Verfahrensablauf.
Bei beiden Ausführungsbeispielen können die versenkten Me­ tallsilizidschichtabschnitte 18, 118 in geeigneter Weise zu­ sätzlich als Leiterbahnen der integrierten Schaltung genutzt werden.
Bezugszeichenliste
1
Si-Halbleitersubstrat
2.1
Schichtfolge
2.2
Schichtfolge
2.3
Schichtfolge
2.4
Schichtfolge
3
Drain-Bereich
4
Source-Bereich
5
Kanal
6
Gateoxidschicht
7
Gateelektrode
8
Feldoxid
9
Deckoxidschicht/Substrat
10
Strukturierungsschicht
11
Basis-Schichtzone
12
Versenkungs-Schichtzone
13
Graben
14
Metallschicht
15
Oxidationsmaske
16
Anschlußstruktur
17
Kontaktloch
18
Metallsilizidschichtabschnitt
19
Basiselektrode/Metallbereich/Metallsilizidbereich
19
a Oberfläche der Basiselektrode
19b, c Seitenwand der Basiselektrode
114
Metallsilizidschicht
115
Oxidationsmaske
118
Metallsilizidschichtabschnitt
119
Basiselektrode
200.3
Schichtfolge
200.4
Schichtfolge

Claims (17)

1. Verfahren zum Strukturieren einer Metallschicht, mit den Schritten:
  • - Erzeugung einer Strukturierungsschicht (10) über einem Substrat (1, 9), wobei die Strukturierungsschicht (10) eine vorstrukturierte Basis-Schichtzone (11) und eine die Basis- Schichtzone (11) seitlich umgebende Versenkungs-Schichtzone (12) aus Silizium aufweist;
  • - Ablagern einer Metallschicht (14) auf die Strukturierungs­ schicht (10);
  • - Durchführen eines Temperschrittes zum Silizidieren der Me­ tallschicht (14) zumindest in einem in der Versenkungs- Schichtzone (12) liegenden Abschnitt (18), so daß dort ein Metallsilizidschichtabschnitt (18) gebildet wird;
  • - Durchführen eines Oxidationsschrittes, wobei der Metallsi­ lizidschichtabschnitt (18) in die Versenkungs-Schichtzone (12) der Strukturierungsschicht (10) hineinwandert und ein in bezug auf die Basis-Schichtzone (11) konturgleicher Me­ tallbereich (19) auf der Basis-Schichtzone (11) verbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Basis-Schichtzone (11) eine die Metallschicht (14) kontaktierende elektrisch leitfähige Anschlußstruktur (16) aus einem Metall ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Basis-Schichtzone (11) eine die Metallschicht (14) kontaktierende elektrisch leitfähige Anschlußstruktur (16) aus Silizium ausgebildet wird, und
daß zwischen der Anschlußstruktur (16) und dem Metallbe­ reich (19) eine elektrisch leitfähige Barriereschicht zum Schutz gegen eine Silizidierung des Metallbereichs (19) durch die Anschlußstruktur (16) und gegen eine Oxidation der Anschlußstruktur (16) abgeschieden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der abgelagerten Metallschicht (14) in einem Bereich über der Basis-Schichtzone (11) und zumindest dort, wo später eine Silizidierung der Metallschicht (14) vorgesehen ist, ei­ ne Oxidationsmaske (15) zum Schutz gegen eine Oxidierung der­ artiger silizidierter Metallschichtbereiche erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versenkungs-Schichtzone (12) der Strukturierungs­ schicht (10) wenigstens doppelt so dick wie die Metallschicht (14) ausgebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (14) aus Platin oder Iridium besteht.
7. Verfahren zum Strukturieren einer Metallsilizidschicht, mit den Schritten:
  • - Erzeugung einer Strukturierungsschicht (10) über einem Substrat (1, 9), wobei die Strukturierungsschicht (10) eine vorstrukturierte Basis-Schichtzone (11) und eine die Basis- Schichtzone (11) seitlich umgebende Versenkungs-Schichtzone (12) aus Silizium aufweist;
  • - Erzeugen einer Metallsilizidschicht (114) auf der Struktu­ rierungsschicht (10);
  • - Durchführen eines Oxidiationsschrittes zum Oxidieren der Metallsilizidschicht (114) zumindest in einem Abschnitt (118) in der Versenkungs-Schichtzone (12), wobei die Me­ tallsilizidschicht (114) im Bereich der Versenkungs- Schichtzone (12) in die Strukturierungsschicht (10) hinein­ wandert und ein in bezug auf die Basis-Schichtzone (11) konturgleicher Metallsilizidbereich (119) auf der Basis- Schichtzone (11) verbleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilizidschicht (114) durch direktes Ablagern des entsprechenden Metallsilizids erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilizidschicht (114) durch Sputtern eines Me­ tallsilizidtargets erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilizidschicht (114) durch wechselweises Abla­ gern von Metall- und Siliziumschichtlagen und einen nachfol­ genden Temperschritt erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxidationsmaske (115) auf die Metallsilizidschicht (114) im Bereich über der Basis-Schichtzone (11) abgelagert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versenkungs-Schichtzone (12) der Strukturierungs­ schicht (10) dicker als die Metallsilizidschicht (114) ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei der Oxidierung in der Versenkungs-Schichtzone (12) oberhalb des versenkten Metallsilizidschichtabschnitts (18, 118) gebildete Oxidschicht zumindest in einem Seiten­ wandbereich des Metallbereichs (19) oder des Metallsilizidbe­ reichs (119) wieder entfernt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf den Metallbereich (19) oder auf den Metall­ silizidbereich (119) eine metalloxidhaltige Schicht zur Bil­ dung eines Kondensators mit ferroelektrischen Eigenschaften oder mit einem Hoch-Epsilon-Dielektrikum abgeschieden wird.
15. Hoch-Epsilon-Dielektrikum- oder Ferroelektrikum-Konden­ sator in integrierter Halbleiterschaltung, der eine Basis­ elektrode (19, 119) aus Metall- und/oder Metallsilizid auf­ weist dadurch gekennzeichnet,
daß die Basiselektrode (19, 119) des Kondensators auf einer Strukturierungsschicht (10) aufgebaut ist, welche unterhalb der Basiselektrode (19, 119) eine Basis-Schichtzone (11) und daran angrenzend eine seitlich außerhalb der Kontur der Basiselektrode (19, 119) liegende Versenkungs-Schichtzone (12) aus Silizium aufweist, und
daß in der Versenkungs-Schichtzone (12) ein bei der Struk­ turierung der Basiselektrode (19, 119) dort versenkter Me­ tallsilizidschichtabschnitt (18, 118) enthalten ist.
16. Hoch-Epsilon-Dielektrikum- oder Ferroelektrikum-Konden­ sator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der versenkte Metallsilizidschichtabschnitt (18, 118) als Leiterbahn der integrierten Halbleiterschaltung genutzt wird.
17. Hoch-Epsilon-Dielektrikum- oder Ferroelektrikum-Konden­ sator nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Halbleiterschaltung einen mit der Basis­ elektrode (19, 119) des Kondensators in elektrischem Kontakt stehenden Transistor (3, 4, 5, 6, 7) umfaßt.
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