DE19929859A1

DE19929859A1 - Trenchkondensator

Info

Publication number: DE19929859A1
Application number: DE19929859A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Enders; Matthias Ilg; Dietrich Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: DE19929859B4; US6319787B1

Abstract

Ein Trenchkondensator weist ein Substrat mit einem sich durch dieses erstreckenden Graben auf, der eingelagerte, zum Beispiel konzentrische leitende Bereiche enthält. Innerhalb des Substrates ist ein dielektrisches Material angeordnet. Das dielektrische Material weist Abschnitte auf, die zwischen den konzentrischen leitenden Bereichen angeordnet sind, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche in dielektrischer Weise elektrisch zu trennen. Die dielektrisch getrennten leitenden Bereiche bilden ein Paar von Elektroden für den Kondensator. Ausgewählte konzentrische leitende Bereiche sind elektrisch verbunden, um eine der Elektroden für den Kondensator zu bilden. Das Substrat weist einen leitenden Bereich auf, und einer der konzentrischen leitenden Bereiche, der eine der Elektroden bietet, ist elektrisch mit dem leitenden Bereich in dem Substrat verbunden. Einer der konzentrischen leitenden Bereiche ist über einen Bodenabschnitt des Grabens elektrisch mit einem leitenden Bereich in dem Substrat verbunden.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Trenchkondensatoren ("Grabenkondensatoren") und insbesondere solche Trenchkondensatoren, die zur Anwendung mit dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAMs) vorgesehen sind.

Wie allgemein bekannt ist, besteht auf dem Gebiet der DRAM-Technologie gegenwärtig die Herausforderung, immer kleinere Elemente zu realisieren, um dadurch die Anzahl von Speicherzellen auf einer gegebenen Fläche eines Chips weiter erhöhen zu können und insbesondere eine Speicher zelle mit einem Kondensatoren zu schaffen, der eine aus reichende Größe aufweist, um eine erforderliche Ladungs menge zu speichern und aufrechtzuerhalten. Ein Lösungs weg, der gegenwärtig untersucht wird, besteht darin, die lektrische Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante für den Kondensator zu verwenden. Auf anderem Wege ver sucht man, den gesamten Oberflächenbereich der Kondensa torstruktur durch Modifikationen des geometrischen Lay outs der Speicherzelle zu erhöhen.

Zusammenfassung der Erfindung

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung ei nes Trenchkondensators zur Verfügung gestellt. Das Ver fahren umfaßt das Bereitstellen eines Substrates mit ei nem Graben (Trench), der sich in das Substrat erstreckt. Ein leitender Bereich ist in einen zweiten leitenden Be reich eingebettet, wobei beide leitenden Bereiche inner halb des Grabens liegen. Zwischen die leitenden Bereiche sind Teile eines dielektrischen Materials eingebracht, um die leitenden Bereiche dielektrisch voneinander zu tren nen. Die dielektrisch voneinander getrennten leitenden Bereiche bilden ein Paar von Elektroden für den Kondensa tor.

Mit einem solchen Verfahren wird, da die leitenden Berei che, die zur Erzeugung der Elektroden des Kondensators verwendet werden, ineinander verschachtelt sind, ein Trenchkondensator mit erhöhter Kapazität bei im wesentli chen gleichem Oberflächenbereich des Substrates geschaf fen.

Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt das Verfahren einen Schritt des Erzeugens einer Mehrzahl von leitenden Bereichen in Form von konzentrischen lei tenden Bereichen.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Sub strat mit einem darin liegenden leitenden Bereich verse hen. Einer der konzentrischen leitenden Bereiche, der ei ne der Elektroden des Kondensators bildet, ist über einen Bodenabschnitt des Grabens elektrisch mit dem leitenden Bereich verbunden.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung umfaßt der Schritt des elektrischen Verbindens einen Schritt des Ausdiffundierens eines Dotiermittels in einem in dem Gra ben gebildeten elektrisch leitenden Bereich zu dem lei tenden Bereich in dem Substrat.

Mit einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein Ver fahren zur Herstellung eines Trenchkondensators geschaf fen. Dazu wird in einem Substrat zunächst ein Graben ge bildet. Ein Opfermaterial wird an den Seitenwänden des Grabens abgelagert. Auf dem Opfermaterial wird ein lei tendes Material abgelagert, um eine Elektrode für den Kondensator zu erzeugen. Das Opfermaterial wird entfernt, so daß periphere Abschnitte des leitenden Materials und Seitenwand-Abschnitte des Grabens mit dem entfernten Op fermaterial einen offenen Bereich bilden, der zwischen den Seitenwänden und den freiliegenden peripheren Ab schnitten des leitenden Materials liegt. Ein dielektri sches Material wird auf die freiliegenden peripheren Ab schnitte des leitenden Materials und die Seitenwand-Ab schnitte des Grabens aufgebracht, um diesen offenen Be reich mit diesem dielektrischen Material auszukleiden. In den mit dem Dielektrikum ausgekleideten offenen Bereich wird ein leitendes Material eingebracht, um die andere Elektrode des Kondensators zu erzeugen.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein Trenchkondensator geschaffen, der ein Substrat mit einem Graben darin aufweist. Auf die Seitenwände des Grabens wird ein dielektrisches Material aufgebracht. Ein erstes leitendes Material mit einem hohlen Bereich wird erzeugt, wobei dieses erste leitende Material äußere periphere Ab schnitte aufweist, die an dem ersten dielektrischen Mate rial liegen und eine erste Elektrode des Kondensators er zeugen. Ein zweites dielektrisches Material mit einem hohlen Bereich wird geschaffen, das an inneren peripheren Abschnitten des ersten leitenden Materials angeordnet wird. Ein zweites leitendes Material wird innerhalb des hohlen Bereiches in dem zweiten dielektrischen Material abgelagert, um eine zweite Elektrode für den Kondensator zu schaffen.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung weist das Sub strat einen leitenden Bereich auf, und die erste Elektro de steht in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Be reich.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein Sub strat mit einem dotierten Bereich vorgesehen. In das Sub strat wird ein Graben eingebracht. Seitenwände des Gra bens werden mit einem dielektrischen Material bedeckt. In dem Graben wird auf das dielektrische Material ein lei tendes Material aufgebracht, wobei ein Abschnitt des lei tenden Materials in Kontakt mit dem dotierten Bereich des Substrates steht.

Mit einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein Trenchkondensator mit einem Substrat mit einem Graben ge schaffen. In dem Graben wird ein leitendes Material abge lagert, um eine erste Elektrode für den Kondensator zu erzeugen. Auf Seitenwänden des leitenden Materials wird ein erstes dielektrisches Material abgelagert. Auf das erste dielektrische Material wird ein leitendes Material aufgebracht, um eine zweite Elektrode für den Kondensator zu schaffen. Zwischen das leitende Material, das die zweite Elektrode erzeugt, und die Seitenwände des Grabens wird ein zweites dielektrisches Material eingebracht.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung wird einer der konzentrischen leitenden Bereiche, der eine der Elek troden des Kondensators bildet, über einen Bodenabschnitt des Grabens elektrisch mit dem leitenden Bereich verbun den.

Mit einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein Trenchkondensator mit einem Substrat geschaffen, in dem sich ein Graben erstreckt. Innerhalb des Grabens ist eine Mehrzahl von verschachtelten leitenden Bereichen abgela gert. Innerhalb des Substrates wird ein dielektrisches Material abgelagert. Das dielektrische Material weist Ab schnitte auf, die zwischen den verschachtelten leitenden Bereichen abgelagert sind, um über das Dielektrikum einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche elektrisch zu trennen. Die dielektrisch getrenn ten leitenden Bereiche bilden ein Paar von Elektroden für den Kondensator.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die aus gewählten verschachtelten leitenden Bereiche konzen trisch.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung weist das Sub strat einen leitenden Bereich auf, und einer der konzen trischen leitenden Bereiche, der eine der Elektroden bil det, ist elektrisch mit dem leitenden Bereich in dem Sub strat verbunden.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sind ausge wählte konzentrische leitende Bereiche elektrisch verbun den, um eine der Elektroden für den Kondensator zu schaf fen, und die elektrisch verbundenen konzentrischen Berei che sind elektrisch mit dem leitenden Bereich in dem Sub strat verbunden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine DRAM-Zel le mit einem Trenchkondensator gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Abschnitt des DRAM-Zel len-Kondensators gemäß Fig. 1 entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3A-3I schematische Querschnitte durch einen Trenchkondensator gemäß der Erfindung in verschiedenen Stufen seiner Herstellung;

Fig. 4A, 4B schematische Darstellungen der Schritte, die zur Herstellung des Trenchkondensators gemäß einer ande ren Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden; und

Fig. 5A-5H schematische Darstellungen der Schritte, die zur Herstellung des Trenchkondensators gemäß einer weite ren Ausführungsform der Erfindung durchgeführt werden.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In den Fig. 1 und 2 ist eine DRAM-Zelle 10 gezeigt, die in einem Siliziumsubstrat 12 ausgebildet ist, daß hier eine p⁺-dotierte Leitfähigkeit aufweist. Die DRAM-Zel le 10 umfaßt einen MOSFET 14, der mit einem Kondensa tor 16 verbunden ist. Der Kondensator 16 ist ein Trenchkondensator. Ein leitendes Material 20, das hier ein mit p⁺ Leitfähigkeit dotiertes polykristallines Sili zium ist, wird innerhalb des Grabens in einer noch zu be schreibenden Weise abgelagert, um eine erste Elektrode des Kondensators 16 zu erzeugen. Ein erstes dielektri sches Material 22, das hier Siliziumnitrid ist, wird in einer noch zu beschreibenden Weise an Seitenwänden des leitenden Materials 20 abgelagert. Ein anderes leitendes Material 24, das hier ein mit n-Leitfähigkeit dotiertes polykristallines Silizium ist, wird in einer noch zu be schreibenden Weise auf dem ersten dielektrischen Material 22 abgelagert, um eine zweite Elektrode für den Kondensa tor 16 zu erzeugen. Ein zweites dielektrisches Material 26, das hier ebenfalls Siliziumnitrid ist, wird zwischen dem leitenden Material 24 und den Seitenwänden des Gra bens in einer noch zu beschreibenden Weise abgelagert.

Das Substrat 12 hat hier einen leitenden Bereich, und zwar ein p⁺-leitfähiges Substrat, und die erste Elektrode, die durch das leitende Material 20 erzeugt wird, steht in elektrischer Verbindung mit dem leitenden Bereich, das heißt hier mit dem Substrat 12.

Somit umfaßt der Trenchkondensator 16 einen leitenden Be reich 20, der in den leitenden Bereich 24 eingelagert ist, wobei beide Bereiche 20, 24 innerhalb des Grabens angeordnet sind. Das dielektrische Material 22 liegt in nerhalb des Substrates 12, wobei Abschnitte davon zwi schen den konzentrischen leitenden Bereichen 20, 24 lie gen, um über das Dielektrikum einen der leitenden Berei che 20, 24 von einem anderen der leitenden Bereiche 20, 24 elektrisch zu trennen. Die dielektrisch getrennten leitenden Bereiche 20, 24 erzeugen ein Paar von Elektro den für den Kondensator 16. Es wird darauf hingewiesen, daß der p⁺-leitfähige Bereich 20 über den Bodenabschnitt des Grabens auf (das heißt in elektrischem Kontakt mit) dem p⁺ Substrat 12 angeordnet ist.

Anders ausgedrückt umfaßt der Trenchkondensator 16 eine Mehrzahl von leitenden Bereichen 20, 24, die innerhalb des Grabens angeordnet sind. Das dielektrische Material 22, 26 ist innerhalb des Substrates geschichtet, wobei Abschnitte 22 davon zwischen den leitenden Bereichen 20, 24 liegen, um dielektrisch einen der leitenden Bereiche 20 von einem anderen der leitenden Bereiche 24 zu tren nen. Die dielektrisch getrennten leitenden Bereiche 20, 24 erzeugen ein Paar von Elektroden für den Kondensator 16. Abschnitte von einem der leitenden Bereiche 24, in diesem Fall die unteren Abschnitte des leitenden Berei ches 24, liegen um Abschnitte des anderen konzentrischen Bereiches, hier des Bereiches 20, um ein Paar von konzen trischen leitenden Bereichen 20, 24 zu bilden, die ein Paar von Elektroden für den Kondensator 16 erzeugen.

Im einzelnen umfaßt ein Transistor 14 einen Gatebereich 30 und Source/Drain-Bereiche 32, 34. Die Source/Drain-Bereiche 32, 34, die durch das Gate oder den Kanal-Be reich 30 voneinander getrennt sind, werden durch Im plantieren eines Dotiermittels wie Phosphor in ausgewähl te Oberflächenabschnitte der p-leitfähigen Epitaxial schicht 36 gebildet, die auf dem Substrat 12 vorhanden sind. Ein Sattelbereich 38, der als "Satteljunction" be zeichnet werden soll, verbindet den Kondensator 16 mit dem Transistor 14. Der "Satteljunction"-Dif fusionsbereich wird durch Ausdiffundieren des Dotier mittels aus dem leitenden Material 24 aus polykristalli nem Silizium in dem Graben durch eine innere Brücke 40 gebildet.

Ein dielektrischer Kragen 42, der hier aus Siliziumdioxid besteht, ist gemäß der Darstellung an dem oberen Ab schnitt des Grabens ausgebildet. Der Kragen 42 verhindert eine Leckage der "Satteljunction" 38 und der Brücke 40 zu der inneren Platte, die hier durch das p⁺-Substrat 12 ge bildet ist. Eine Leckage ist unerwünscht, da sie die Re tentionszeit der DRAM-Zelle 10 verschlechtert, was die Auffrischungsfrequenz mit nachteiligen Einflüssen auf die Leistung erhöht.

Eine innere Wand, die nicht dargestellt ist und ein n-Dotiermittel wie Phosphor oder Arsen umfaßt, kann unter der Oberfläche des Substrates 10 vorgesehen sein. Die in nere Wand dient zur Verbindung der inneren Platten von anderen DRAM-Zellen einer Anordnung (nicht gezeigt). Eine flache DRAM-Isolation 46 (STI - Shallow Trench Isolation) ist vorgesehen, um die in dem Substrat 12 gebildeten DRAM-Zellen (nicht gezeigt) zu isolieren.

Als nächstes soll nun anhand der Fig. 3A bis 3I das Verfahren zur Herstellung des Trenchkondensators 16 (Fig. 1 und 2) beschrieben werden. Gemäß Fig. 3A wird zu nächst das Silizium-Halbleiter-Substrat 12 mit p⁺-Leit fähigkeit bereitgestellt. Dieses Substrat 12 hat hier eine epitaxiale Schicht 36 mit p-Leitfähigkeit. Auf der Oberfläche des Siliziumsubstrates 10 wird ein Pad-Stapel 74 aus einer unteren Schicht 74a aus thermisch gebildetem Siliziumdioxid, einer Zwischenschicht 74b aus mit einer chemischen Aufdampfablagerung bei geringem Druck aufge brachten Siliziumnitrid und einer oberen Schicht 74c aus Oxid, zum Beispiel aus durch chemische Aufdampfablagerung bei geringem Druck aufgebrachten TEOS oder Borsilikat dotiertem Glass (BSG) aufgebracht. Wie oben bereits er läutert wurde, ist das Substrat 12 mit einem Dotiermittel mit p-Leitfähigkeit, hier (p⁺), wie zum Beispiel Bor do tiert. Das Substrat 12 hat eine epitaxiale Schicht 36 mit eher schwach dotierter Leitfähigkeit. Der Pad-Stapel 74 wird unter Anwendung bekannter photolithographischer Ver fahren gemustert, um einen Bereich abzugrenzen, in dem ein Graben 37 für den Kondensator auszubilden ist.

Nach dem Einbringen des Grabens 37 in das Substrat gemäß der Darstellung, was hier mit einem Plasma-Ätzverfahren vorgenommen werden kann, werden die Seitenwände des Gra bens 37 gemäß Fig. 3B durch eine chemische Aufdampfabla gerung mit geringem Druck mit einer Siliziumni trid-Schicht 25 ausgekleidet (kaschiert), die hier eine Dicke von etwa 5 nm aufweist. Es soll darauf hingewiesen wer den, daß jede Art von Nitrid verwendet werden kann, die mit ausreichender Konformität abgelagert werden kann.

Als nächstes wird gemäß Fig. 3B ein Opfermaterial 22, bei dem es sich um mit chemischer Aufdampfung abgelager tes, mit Phosphor dotiertes Silikatglas (PSG) oder ein anderes dotiertes Silikatglas handeln kann, auf der Ober fläche der Schicht 25 abgelagert. Eine Plasmaätzung (re aktive Ionen-Ätzung RIE, hier unter Verwendung von CF₄ in Kombination mit CHF₃ und Argon) dient dazu, die Bodenab schnitte des PSG-Materials 27 und der Siliziumnitrid schicht 25 gemäß der Darstellung in Fig. 3B zu entfer nen.

Gemäß Fig. 3C wird der mit ausgekleideten (kaschierten) Seitenwänden versehene Graben anschließend mit dem lei tenden Materials 20 gefüllt, bei dem es sich hier um mit Bor dotiertes polykristallines Silizium (d. h. p⁺ dotiert) handeln kann, um eine Elektrode für den Kondensator 16 zu erzeugen (Fig. 1 und 2). Es sei darauf hingewiesen, daß der Bodenabschnitt 23 des dotierten Poly-Materials 20 auf dem darunterliegenden Abschnitt des Siliziumsubstrates 12 abgelagert wird und damit in elektrischen Kontakt kommt.

Als nächstes werden gemäß Fig. 3D die oberen Abschnitte des p⁺ -dotierten polykristallinen Siliziums 20 unter An wendung einer chemisch-mechanischen Polierung oder einer reaktiven Ionen-Ätzung gemäß der Darstellung entfernt. Die oberen Abschnitte des polykristallinen Siliziums 20 werden dann gemäß der Darstellung in Fig. 3E ausgeätzt.

Wie in Fig. 3F zu erkennen ist, wird anschließend eine Naßätzung, hier zum Beispiel eine auf Fluorwasser stoffsäure basierende Ätzung durchgeführt, um selektiv das PSG-Opfermaterial 27 zu entfernen. Es sei darauf hin gewiesen, daß andere Oxide verwendet werden können, die eine ausreichende Selektivität für den tiefen Graben-Ätz schritt aufweisen und die durch eine Naßätzung ent fernt werden können. Es kann somit jedes Oxid verwendet werden, das eine hohe Naßätzungs-Selektivität für dotier tes polykristallines Silizium und Nitrid aufweist.

Es sei darauf hingewiesen, das gemäß Fig. 3D nach dem Beseitigen der oberen Abschnitte des p⁺-dotierten poly kristallinen Siliziums 20 die oberen Abschnitte der Sili ziumnitrid-Schicht 25 und die oberen Abschnitte der Op ferschicht 27 durch chemisch-mechanisches Polieren oder eine reaktive Ionenätzung entfernt werden können, so daß die TEOS- oder BSG-Schicht 74c freigelegt wird. Anschlie ßend dient eine Naßätzung, hier zum Beispiel eine Ätzung auf Basis einer Fluorwasserstoffsäure zur selektiven Ent fernung der übrigen Abschnitte des PSG-Opfermaterials 27. Die oberen Abschnitte des polykristallinen Siliziums 20 werden anschließend ausgeätzt.

Gemäß Fig. 3G wird, wenn wie oben beschrieben wurde, die Siliziumnitridschicht 25 nicht entfernt worden ist, eine Naßätzung angewendet, um die Siliziumnitridschicht 25 zu entfernen. Die TEOS/BSG-Maske 74c (Fig. 3A) wird wegge ätzt. Es sei darauf hingewiesen, daß in jedem Fall nach dem Entfernen sämtlichen PSG-Opfermaterials 27 die Sili zium-Seitenwände 29 des Grabens und die peripheren Ab schnitte 31 des leitenden Materials, das heißt das do tierte polykristalline Silizium 20 einen offenen Bereich 33 dazwischen aufweisen.

Gemäß Fig. 3H wird die dielektrische Sattelschicht 26 mit einer chemischen Aufdampfung mit geringem Druck in Form einer 5 nm dicken Schicht aus Siliziumnitrid gebil det, gefolgt von einer Naßoxidation, um die dielektrische Sattelschicht 26 über den freiliegenden Abschnitten der Seitenwände 29 des in dem Silizium 12 gebildeten Grabens und über den peripheren Abschnitten 31 des dotierten po lykristallinen Siliziums 20 gemäß Fig. 3H zu erzeugen.

Gemäß Fig. 3I wird das leitende Material 24 in Form des n⁺-dotierten polykristallinen Siliziums in den mit Sili ziumnitrid ausgekleideten offenen Bereich 33 (Fig. 3G) eingebracht, um eine weitere Elektrode für den Kondensa tor 16 (Fig. 1 und 2) zu erzeugen. Wie oben bereits er wähnt wurde, ist das leitende Material 20 über den Boden abschnitt 35 des Grabens 37 (Fig. 3A) elektrisch mit dem p⁺-Substrat 12 verbunden, und das leitende Material 24 ist durch die dielektrische Schicht 26 elektrisch von dem leitenden Material 20 isoliert. Die in Fig. 3I gezeigte Struktur wird dann in bekannter Weise weiter bearbeitet, um die DRAM-Zelle 10 gemäß Fig. 1 zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß das leitende Material 24, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde, über die Brücke 40 und die "Satteljunction" 38 elektrisch mit ei nem der Source/Drain-Bereiche 34 verbunden ist. (Es ist zu berücksichtigen, daß zwar bei der obigen Erläuterung der Fig. 1 und 2 das dielektrische Material an dem leitenden Material 24 als dielektrische Schicht 22 und 26 bezeichnet wurde. Diese Schichten 22, 26 sind nun jedoch als eine Schicht ausgebildet, die oben als Schicht 26 be zeichnet ist).

Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß das dotierte poly kristalline Siliziummaterial 20 nicht unbedingt mit Bor dotiertes polykristallines Silizium sein muß. Das Materi al sollte leitend sein und durch die aufeinander folgenden Verarbeitungsschritte nicht beeinträchtigt werden. Wenn dotiertes Poly als Material 20 verwendet wird, sollte es mit der Dotierungsart des Substrates 12 kompatibel sein. Weiterhin können auch andere Arten von dielektrischem Ma terial wie zum Beispiel Ta₂O₅ verwendet werden.

In den Fig. 4A und 4B ist eine alternative Ausfüh rungsform dargestellt. Diese alternative Ausführungsform kann verwendet werden, wenn eine epitaxiale Schicht nicht vorgesehen ist. Somit ist hier ein Siliziumsubstrat 12' vom Leitfähigkeitstyp p vorgesehen. Das Substrat 12' wird so, wie es oben im Zusammenhang mit Fig. 3A beschrieben wurde, verarbeitet. Folglich wird die Siliziumnitrid schicht 25 mit einer chemischen Aufdampfung bei geringem Druck auf den Seitenwänden des Grabens 37 (Fig. 3A und 3B) gemäß der Darstellung in Fig. 4A abgelagert. Der Bo denabschnitt der Siliziumnitridschicht wird unter Anwen dung einer reaktiven Ionenätzung (RIE) geätzt, um einen Abschnitt 41 des Siliziumsubstrates 12' freizulegen. Als nächstes wird gemäß der Darstellung eine Schicht aus mit Bor dotiertem polykristallinem Silizium 25a auf der Sili ziumnitridschicht 25 abgelagert. In dem dargestellten Fall wird die Schicht aus mit Bor dotiertem polykristal linem Silizium 25a gleichförmig auf der Oberfläche der Siliziumnitridschicht 25 mit einer Dicke von etwa 10 nm abgelagert. Es wird darauf hingewiesen, daß der Bodenab schnitt der mit Bor dotierten polykristallinen Silizium schicht 25a mit dem Abschnitt 41 des Siliziumsubstrates 12' in Verbindung steht. Die Struktur wird dann für eine ausreichend lange Zeit auf eine Temperatur von etwa 800°C erhitzt, so daß das Bor-Dotiermittel in der mit Bor do tierten polykristallinen Siliziumschicht 25 ausdiffundie ren kann und dadurch ein p⁺ dotierter Bereich 12'' in dem Siliziumsubstrat 12' gemäß der Darstellung in Fig. 4A entsteht. Somit stellt die mit Bor dotierte polykristal line Siliziumschicht 25a eine ausdiffundierende Quelle des Dotiermittels dar, die zur Erzeugung des Bereiches 12'' dient.

Als nächstes wird gemäß der obigen Beschreibung in Ver bindung mit Fig. 3B und bezüglich der Schicht 25 eine Siliziumnitridschicht 25b, die hier eine Dicke von etwa 6 nm aufweist, mit einer chemischen Aufdampfung bei gerin gem Druck bis zu einer Dicke von etwa 5 nm auf der mit Bor dotierten polykristallinen Siliziumschicht 25a abge lagert. Dann wird das Opfermaterial 27, das hier ein durch chemische Aufdampfung abgelagertes Phosphor dotiertes Silikatglas (PSG) oder ein anderes dotiertes Silikatglas ist, mit einer Dicke von 30 nm auf der Ober fläche der dielektrischen Schicht 25a gemäß der Darstel lung in Fig. 4B und der obigen Beschreibung in Verbin dung mit Fig. 3B abgelagert. Als nächstes werden die Bo denabschnitte der Schichten 27 und 25a geätzt, so daß die dotierte polykristalline Siliziumschicht 25a gemäß Fig. 4B freigelegt ist. Dann wird der Graben mit leitendem Ma terial 20, in diesem Fall mit dotiertem polykristallinem Silizium mit p⁺ Leitfähigkeit gemäß der Darstellung in Fig. 4B und der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 3C gefüllt. Es wird darauf hingewiesen, daß das dotierte po lykristalline Siliziummaterial 20 elektrisch über die Schicht 25a mit dem p⁺ Bereich 12'' verbunden ist. Diese Struktur wird anschließend so verarbeitet, wie es oben in Verbindung mit den Fig. 3D bis 3I beschrieben wurde.

In den Fig. 5A bis 5H ist eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Nachdem unter Be zugname auf Fig. 5A die in Fig. 3F gezeigte Struktur gebildet worden ist, wird auf der Siliziumnitridschicht 25 und dem mit Bor dotierten polykristallinen Silizium 20 eine Opferschicht 27 ₁ abgelagert. Die Opferschicht 27 ₁ ist in diesem Fall aus dem gleichen Material, wie es für die oben in Verbindung mit Fig. 3E beschriebene Schicht 27 verwendet wurde.

Als nächstes wird eine RIE angewendet, um Bodenabschnitte der Schicht 27 ₁ und der Schicht 25 zu öffnen und ferner den Abschnitt der Schicht 27 über der oberen Fläche der Polyschicht 20 gemäß der Darstellung in Fig. 5B zu ent fernen. Als nächstes wird gemäß Fig. 5C auf der Struktur und in dem in Fig. 5B gezeigten Raum 60 Bor-dotiertes polykristallines Silizium 20' abgelagert. Es wird darauf hingewiesen, daß die oberen Abschnitte des mit Bor do tierten Polysiliziums 20 in Kontakt mit Abschnitten des mit Bor dotierten Polysiliziums 20' stehen. Weiterhin stehen die Bodenabschnitte des mit Bor dotierten Polysi liziums 20' in Kontakt mit dem p⁺ Substrat 12.

Als nächstes werden gemäß Fig. 5D die oberen Abschnitte des dotierten Polysiliziums 20' auf eine Höhe der oberen Höhe des dotierten Polysiliziums 20 oder darunter geätzt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das dotierte Poly silizium 20' und das dotierte Polysilizium 20 elektrisch über das p⁺ Substrat 12 miteinander verbunden sind.

Anschließend wird das in Fig. 5D gezeigte Opfermaterial 27 ₁ geätzt, um die in Fig. 5E gezeigte Struktur zu erzeu gen. Somit entstehen nach dem Entfernen des Opfermateri- als 27 ₁ Zwischenräume 62. Dann wird die Siliziumnitrid schicht 25 geätzt, um die in Fig. 5F gezeigte Struktur zu erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Zwi schenräume 62 auf diese Weise mit Bereichen gebildet wer den, die die Seitenwände des Grabens 37 und die äußeren peripheren Wände des dotierten Polysiliziums 20' und des dotierten Polysiliziums 20 freilegen.

Als nächstes wird eine Schicht 26 aus Siliziumnitrid auf den freiliegenden Seitenwänden des Grabens 37 und den äu ßeren peripheren Wänden des dotierten Polysiliziums 20' und des dotierten Polysiliziums 20 abgelagert, um gemäß Fig. 5G das Sattel-Dielektrikum für den Kondensator zu erzeugen. Im einzelnen wird die dielektrische Sattel schicht 26 durch chemische Aufdampfung-Ablagerung bei ge ringem Druck einer 5 nm dicken Schicht aus Siliziumnitrid gebildet, gefolgt von einer Naßoxidation mit Chlorwasser stoffsäure, um die dielektrische Sattelschicht aus Sili ziumoxynitrid über den freiliegenden Abschnitten der Sei tenwände des in dem Silizium 12 ausgebildeten Grabens und über den peripheren Abschnitten des dotierten polykri stallinen Siliziums 20, 20' gemäß der Beschreibung in Be zug auf Fig. 3H zu erzeugen.

Gemäß Fig. 5H wird das in diesem Fall mit n Leitfähig keit dotierte polykristalline Silizium 24 auf der Struk tur abgelagert. Die Struktur wird dann gemäß obiger Be schreibung weiter verarbeitet, um die in Fig. 1 gezeigte und im Zusammenhang mit dieser Figur beschriebene DRAM-Zel le 10 zu bilden. Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 5H die leitenden Bereiche 20 und 20' elektrisch über das p⁺ Substrat 12 miteinander verbunden sind und auf diese Weise eine der zwei Elektroden des Kondensators 16' bilden. Ferner sind in diesen tatsächlich zwei elektrisch verbundenen Elektroden oder Platten des Kondensators 16' vier elektrisch verbundene Elektroden oder Platten zwi schengelagert, die durch die Bereiche 70 des elektrisch leitenden Materials 24 (d. h. das mit n-Leitfähigkeit do tierte polykristalline Silizium 24) gebildet sind.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich und von dem Umfang der Ansprüche erfaßt. Es kann zum Beispiel ein flaschenförmiger tiefer Trenchkondensator gebildet werden. Auch hier ist der Boden des Grabens offen, so daß das leitende Material 20 eine elektrische Verbindung zu dem dotierten Siliziumsubstrat herstellen kann. Ferner braucht das den Graben ausfüllende leitende Material nicht unbedingt dotiertes polykristallines Silizium zu sein. Außerdem können zusätzliche, elektrisch verbundene Kondensator-Elektroden gegenüber denen in Fig. 5H da durch gebildet werden, daß die oben in Verbindung mit den Fig. 5A bis 5H beschriebenen Schritte wiederholt wer den.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Trenchkondensators mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrates mit einem sich in das Sub strat erstreckenden Graben;
Erzeugen einer Mehrzahl von leitenden Bereichen, wobei einer dieser Bereiche in einen anderen der Bereiche ein gelagert ist und diese Bereiche innerhalb des Grabens mit zwischen den leitenden Bereichen angeordnetem dielektri schen Material gebildet sind, um einem der leitenden Be reiche von einem anderen der leitenden Bereiche dielek trisch zu trennen, so daß die dielektrisch getrennten leitenden Bereiche ein Paar von Elektroden für den Kon densator bilden.

2. Verfahren zur Herstellung eines Trenchkondensators mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrates mit einem sich in das Sub strat erstreckenden Graben;
Erzeugen einer Mehrzahl von leitenden Bereichen innerhalb des Grabens mit dielektrischem Material, das Abschnitte aufweist, die zwischen den leitenden Bereichen angeordnet sind, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche dielektrisch zu trennen, wobei die dielektrisch getrennten leitenden Bereiche ein Paar von Elektroden für den Kondensator bilden und ein Abschnitt von einem der leitenden Bereiche um einen Abschnitt des anderen der leitenden Bereiche angeordnet ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Trenchkondensators mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrates mit einem sich in das Sub strat erstreckenden Graben;
Erzeugen einer Mehrzahl von konzentrischen leitenden Be reichen innerhalb des Grabens mit dielektrischem Materi al, das Abschnitte aufweist, die zwischen den konzentri schen leitenden Bereichen angeordnet sind, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Berei che dielektrisch zu trennen, wobei die dielektrisch ge trennten leitenden Bereiche ein Paar von Elektroden für den Kondensator bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, mit einem Schritt des elektrischen Verbindens ausgewähl ter konzentrischer leitender Bereiche, um eine der Elek troden für den Kondensator zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, mit einem Schritt des Erzeugens eines leitenden Bereiches in dem Substrat einschließlich eines Schrittes des elek trischen Verbindens eines der konzentrischen leitenden Bereiche, der eine der Elektroden bildet, mit dem leiten den Bereich in dem Substrat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt des elektrischen Verbindens ein elek trisches Verbinden des einen der konzentrischen leitenden Bereiche mit dem leitenden Bereich des Substrates über einen Bodenabschnitt des Grabens umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt des elektrischen Verbindens einen Schritt des Ausdiffundierens eines Dotiermittels in die elektrisch leitenden, verbundenen konzentrischen Bereiche durch einen Abschnitt des dielektrischen Materials in den leitenden Bereich in dem Substrat umfaßt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Trenchkondensators mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrates;
Erzeugen eines Grabens in dem Substrat;
Auskleiden (Kaschieren) der Seitenwände des Grabens mit einem Opfermaterial;
Füllen des Grabens mit ausgekleideten Seitenwänden mit einem leitenden Material, um eine Elektrode für den Kon densator zu schaffen;
Selektives Entfernen des die Seitenwände des Grabens aus kleidenden Opfermaterials, so daß die Seitenwände des Grabens und periphere Abschnitte des leitenden Materials freigelegt werden, wobei die Seitenwände des Grabens und die peripheren Abschnitte des leitenden Materials einen zwischen ihnen liegenden offenen Bereich aufweisen;
Aufbringen eines dielektrischen Materials auf die frei liegenden Seitenwände des Grabens und die freiliegenden peripheren Abschnitte des leitenden Materials, das peri phere Abschnitte des offenen Bereiches mit dem aufge brachten dielektrischen Material auskleidet, sowie Erzeu gen eines ausgekleideten offenen Bereiches dazwischen;
Einbringen eines leitenden Materials in den ausgekleide ten offenen Bereich, um eine andere Elektrode für den Kondensator zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das bereitgestellte Substrat einen leitenden Be reich aufweist und ein Schritt des Erzeugens des als zweites genannten leitenden Materials in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Erzeugens des als zweites genann ten leitenden Materials in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich ein Erzeugen der elektrischen Verbin dung an einem Bodenabschnitt des Grabens umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Erzeugens des als zweites genann ten leitenden Materials in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich in dem Substrat einen Schritt des Aus diffundierens eines Dotiermittels in dem als zweites ge nannten leitenden Material durch einen Abschnitt des die lektrischen Materials, das den offenen Bereich ausklei det, in den leitenden Bereich in dem Substrat umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Erzeugens des als zweites genann ten leitenden Materials in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich ein Erzeugen der elektrischen Verbin dung an einem Bodenabschnitt des Grabens umfaßt.

13. Halbleiterstruktur mit:
einem Halbleitersubstrat mit einem darin ausgebildeten Graben;
einer an Seitenwänden des Grabens angeordneten dielektri schen Schicht;
einem leitenden Material, das in dem Graben angeordnet ist und durch einen Bodenabschnitt in dem Graben in elek trischem Kontakt mit dem Substrat steht.

14. Halbleiterstruktur nach Anspruch 13 mit:
einem zweiten leitenden Material, das in dem Graben um das zuerst genannte leitende Material angeordnet ist, und
einer dielektrischen Schicht, die das zuerst genannte und das zweite leitende Material voneinander trennt.

15. Trenchkondensator mit:
einem Substrat mit einem Graben darin;
einem dielektrischen Material, das an Seitenwänden des Grabens angeordnet ist;
einem ersten leitenden Material mit einem hohlen Bereich darin, das äußere periphere Abschnitte aufweist, die an dem ersten dielektrischen Material angeordnet sind und eine erste Elektrode für den Kondensator bilden;
einem zweiten dielektrischen Material mit einem hohlen Bereich darin, das an inneren peripheren Abschnitten des ersten leitenden Materials angeordnet ist;
einem zweiten leitenden Material, das innerhalb des hoh len Bereiches in dem zweiten dielektrischen Material an geordnet ist, um eine erste Elektrode für den Kondensator zu schaffen.

16. Kondensator nach Anspruch 15, bei dem das Substrat einen leitenden Bereich aufweist und bei dem die erste Elektrode in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich steht.

17. Kondensator nach Anspruch 15, bei dem das Substrat einen leitenden Bereich aufweist und bei dem die zweite Elektrode in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Bereich steht.

18. Trenchkondensator mit:
einem Substrat mit einem sich in das Substrat erstrecken den Graben;
einer Mehrzahl vom leitenden Bereichen, die innerhalb des Grabens angeordnet sind, wobei einer der leitenden Berei che in einen anderen der leitenden Bereiche eingelagert ist;
einem dielektrischen Material, das innerhalb des Substra tes angeordnet ist und Abschnitte aufweist, die zwischen den leitenden Bereichen liegen, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche auf dielektrische Weise elektrisch zu trennen, wobei die die lektrisch getrennten leitenden Bereiche ein Paar von Elektroden für den Kondensator bilden.

19. Trenchkondensator mit:
einem Substrat mit einem sich in das Substrat erstrecken den Graben;
einer Mehrzahl von leitenden Bereichen, die innerhalb des Grabens angeordnet sind, wobei Abschnitte von einem der leitenden Bereiche um Abschnitte des anderen der leiten den Bereiche angeordnet sind;
einem dielektrischen Material, das innerhalb des Substra tes angeordnet ist und Abschnitte aufweist, die zwischen den leitenden Bereichen liegen, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche in die lektrischer Weise elektrisch zu trennen, wobei die die lektrisch getrennten leitenden Bereiche ein Paar von Elektroden für den Kondensator bilden.

20. Trenchkondensator mit:
einem Substrat mit einem sich in das Substrat erstrecken den Graben;
einer Mehrzahl von konzentrischen leitenden Bereichen, die innerhalb des Grabens angeordnet sind;
einem dielektrischen Material, das innerhalb des Substra tes angeordnet ist und Abschnitte aufweist, die zwischen den konzentrischen leitenden Bereichen angeordnet sind, um einen der leitenden Bereiche von einem anderen der leitenden Bereiche in dielektrischer Weise elektrisch zu trennen, wobei die dielektrisch getrennten leitenden Be reiche ein Paar von Elektroden für den Kondensator bil den.

21. Kondensator nach Anspruch 20, bei dem ausgewählte konzentrische leitende Bereiche elek trisch verbunden sind, um eine der Elektroden für den Kondensator zu bilden.

22. Kondensator nach Anspruch 20, bei dem das Substrat einen leitenden Bereich aufweist und bei dem einer der konzentrischen leitenden Bereiche, der eine der Elektroden bildet, elektrisch mit dem leitenden Bereich in dem Substrat verbunden ist.

23. Kondensator nach Anspruch 21, bei dem ausgewählte konzentrische leitende Bereiche elek trisch verbunden sind, um eine der Elektroden für den Kondensator zu bilden und bei dem diese elektrisch ver bundenen konzentrischen Bereiche elektrisch mit dem lei tenden Bereich in dem Substrat verbunden sind.

24. Kondensator nach Anspruch 23, bei dem ausgewählte konzentrische leitende Bereiche elek trisch verbunden sind, um eine der Elektroden für den Kondensator zu bilden und bei dem diese elektrisch ver bundenen konzentrischen Bereiche über einen Bodenab schnitt des Grabens elektrisch mit dem leitenden Bereich in dem Substrat verbunden sind.