DE3741186A1 - Dreidimensionale ein-transistorzelle und anordnung von ein-transistorzellen fuer dynamische halbleiterspeicher und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Dreidimensionale ein-transistorzelle und anordnung von ein-transistorzellen fuer dynamische halbleiterspeicher und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Ein-Transistor
zelle für dynamische Halbleiterspeicher mit einem Grabenkon
densator und einem Auswahltransistor, bei der der Grabenkon
densator eine im Graben angeordnete erste Kondensatorplatte
mit einer ersten dotierten Halbleiterschicht und einer zwi
schen den Kondensatorplatten angeordneten dielektrischen
Schicht als Teil einer, die Innenwand des Grabens auskleiden
den Isolationsschicht aufweist, Drain, Kanal und Source des
Auswahltransistors neben dem Graben übereinander auf einem
Substrat angeordnet sind und das Gate des Auswahltransi
stors durch eine weitere Isolationsschicht von der ersten
Kondensatorplatte getrennt im Graben angeordnet ist. Die
Erfindung beinhaltet außerdem eine Anordnung von Ein-Transi
storzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Ein-Transistorzelle gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 ist aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 111 809.1
bekannt.
Um die Dichte von Speicherzellen eines monolithischen
dynamischen Halbleiterspeichers zu erhöhen, wird neben der Struk
turverkleinerung der Einzelbauelemente in der neuen Technologie
von der planaren Anordnung der Einzelbauelemente zur dreidimen
sionalen Anordnung übergegangen. Da der Platzbedarf einer Ein-
Transistorzelle im wesentlichen durch den Kondensator bestimmt
wird, ist mit der Einführung des sog. Grabenkondensators (Trench-
Capacitor) eine große Verbesserung im Hinblick auf die Speicher
dichte erreicht.
Eine dreidimensionale Ein-Transistorzelle mit Grabenkon
densator für die zu speichernde Ladung ist z.B. in der IEDM
85, S.718-721 von M.Ohkura veröffentlicht. Bei dieser
Ausführungsform des Grabenkondensators ist eine Kondensa
torplatte im Graben angeordnet und die zweite Kondensator
platte außerhalb des Grabens auf dem Substrat angeordnet.
Source, Kanal und Drain des Auswahltransistors bilden eine
Ebene, die horizontal über dem Grabenkondensator angeordnet
ist.
In der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 111 809.1 ist ein
Grabenkondensator und ein vertikal neben dem Grabenkonden
sator angeordneter Auswahltransistor offenbart, wodurch eine
weitere Verdichtung der Bauelementstruktur erreicht ist. Zur
laterialen Isolation einzelner Schaltungselemente sind durch
lokale Feldoxidation erzeugte teilweise in die oberste Halb
leiterschicht reichende Bereiche mit thermischem Oxid vorge
sehen.
Die Erfindung einer Ein-Transistorzelle, die so gestaltet
ist, daß lokale Feldoxidbereiche vermieden sind, könnte ne
ben der erwünschten Strukturverkleinerung auch eine Verein
fachung im Herstellungsverfahren gestatten, da die Technik
der Feldoxidation (LOCOS-Technik) recht aufwendige Verfah
rensschritte erforderlich macht. Der Erfindung liegt deshalb
die Aufgabe zugrunde, eine dreidimensionale Ein-Transistor
zelle für dynamische Halbleiterspeicher anzugeben, die ohne
lokale Feldoxidbereiche aufgebaut ist und minimale lateriale
Dimensionen aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist, eine Anordnung von Ein-Transistorzellen anzugeben, bei
der die einzelnen Speicherzellen möglichst dicht nebenein
ander angeordnet sind, sowie ein Verfahren zu ihrer Her
stellung.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird eine dreidi
mensionale Ein-Transistorzelle der eingangs genannten Art
vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
- a) eine zweite dotierte Halbleiterschicht neben dem Graben und direkt benachbart zur dielektrischen Schicht auf dem Substrat angeordnet ist, die zugleich die zweite Kondensa torplatte und das Drain des Auswahltransistors bildet,
- b) Drain, Kanal und Source durch die Isolations schicht von der ersten Kondensatorplatte und dem Gate ge trennt sind,
- c) das vollständig innerhalb des Grabens angeordnete Gate zugleich die Wortleitung der Zelle bildet und
- d) die Bitleitung der Zelle in einer Ebene angeordnet ist, die über der Ebene liegt, auf der die Wortleitung angeordnet ist und einen direkten Kontakt zum Source- Gebiet aufweist.
Eine Anordnung von dreidimensionalen Ein-Transistor
zellen ist dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Zellen in Richtung der Wortleitung so angeordnet sind, daß Grabenkondensatoren und Auswahltransistoren in abwechselnder Reihenfolge nebeneinander angeordnet sind und
- b) jeder zweite Grabenkondensator so ausgebildet ist, daß dessen erste Kondensatorplatte mit den Kanälen der beiden in Richtung der Wortleitung benachbarten Auswahltransistoren elektrisch leitend verbunden ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung von dreidimen
sionalen Ein- Transistorzellen ist gekennzeichnet durch den
Ablauf der folgenden Verfahrensschritte:
- a) Herstellen einer ersten dotierten Siliziumschicht auf einem entgegengesetzt dotierten Siliziumsubstrat,
- b) Erzeugen von bis in das Substrat reichenden parallelen ersten Gräben und die ersten Gräben kreuzenden parallelen zweiten Gräben,
- c) Erzeugen einer ersten Isolationsschicht auf der ersten dotierten Siliziumschicht, auf den Innenwänden und den Böden der Gräben,
- d) Auffüllen der Gräben mit einer ersten dotierten poly kristallinen Siliziumschicht,
- e) vollständiges Entfernen der ersten dotierten polykri stallinen Siliziumschicht von der Oberfläche der Anordnung und aus den oberen Bereichen der Gräben, so daß die Gräben wieder zum Teil geöffnet sind,
- f) Erzeugen einer zweiten Isolationsschicht, sowohl auf der Oberfläche der Anordnung als auch auf den Innenwänden und Böden der wieder geöffneten Bereiche der Gräben,
- g) Auffüllen der Gräben mit einer zweiten polykristallinen dotierten Siliziumschicht, die eine geringere Dicke als die erste dotierte polykristalline Siliziumschicht auf weist, wobei in den Gräben Spalten entstehen,
- h) Aufbringen einer Fotolackmaske in den Bereichen der ersten Gräben, die sich zwischen den zweiten Gräben be finden,
- i) Entfernen der zweiten dotierten polykristallinen Siliziumschicht von der Oberfläche der Anordnung und Durchätzen der Spalte in den zweiten Gräben bis auf die zweite Isolationsschicht durch anisotropes Ätzen,
- j) Aufbringen einer im Vergleich zum Grabendurchmesser dünneren dritten Isolationsschicht auf die Oberfläche der Anordnung und in die Spalten der ersten und zweiten Gräben,
- k) Herstellen von Feldeffekttransistoren auf dem Substrat durch Einbringen von Dotierstoffen entsprechender Leit fähigkeit in die erste dotierte Siliziumschicht, so daß Drain-Kanal-und Sourcegebiet jedes Feldeffekttransistors übereinander angeordnet sind und auf vier Seiten durch Gräben begrenzt sind,
- l) Freiätzen der Sourcegebiete der Feldeffekttransistoren und Erzeugen eines selbst justierten direkten Kontaktes durch Aufbringen von Titan auf die Sourcegebiete,
- m) Auffüllen der Spalte in den ersten und zweiten Gräben mit einer vierten Isolationsschicht,
- n) Entfernung der auf den Sourcegebieten der Feldeffekttransi storen befindlichen Teile der vierten Isolationsschicht und
- o) Herstellen der Bitleitungen durch Aufbringen einer strukturierten Aluminiumschicht mit Kontakten auf den Sourcegebieten der Feldeffekttransistoren.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen, den nebengeordneten Ansprüchen,
sowie nachfolgend aus der anhand von Ausführungsbeispielen
mit Fig. 1 bis 14 gegebenen Beschreibung hervor.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Ein-Transistor
zelle,
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Ein-Transistor
zellenanordnung in Draufsicht,
Fig. 3 zeigt einen Schnitt der Ein-Transistorzellen
anordnung aus Fig. 2 an der Stelle II-II,
Fig. 4 zeigt einen Schnitt der Ein-Transistorzellen
anordnung aus Fig. 2 an der Stelle I-I,
Fig. 5 zeigt das elektrische Schaltbild einer Ein-
Transistorzellenanordnung in einer weiteren Ausführungs
form,
Fig. 6 zeigt im Schnittbild einen Ausschnitt einer Ein-
Transistorzellenanordnung in einer weiteren Ausführungs
form zum Schaltbild aus Fig. 5,
Fig. 7 bis 14 zeigen Verfahrensschritte bei der Herstellung
der Ein-Transistorzellenanordnung aus Fig. 2 in Ausschnitten.
Fig. 1 Die dargestellte Ein-Transistorzelle weist einen
Grabenkondendsator 1 für die zu speichernden Ladungen und
einen Auswahltransistor 2 auf. Bei Anlegen einer Spannung
an die Wortleitung 3 ist der Transistor 2 geöffnet, d.h. die
Bitleitung 4 ist mit dem Speicherkondensator 1 elektrisch
leitend verbunden, so daß eine Lese- oder Schreiboperation
stattfinden kann. An die erste Kondensatorplatte 6 ist ein
konstantes Potential 5 angelegt.
Fig. 2 Die Ein-Transistorzellenanordnung weist jeweils
parallele Wortleitungen 3 und über die Wortleitungen 3 an
geordnete, die Wortleitungen 3 kreuzende, parallele Bit
leitungen 4 auf. Unter den Kreuzungsbereichen der Bitlei
tungen 4 mit den Wortleitungen 3 liegen die Sourcebereiche
der Auswahltransistoren. Die Wortleitungen 3 weisen in den
Kreuzungsbereichen Ausnehmungen 23 auf, durch die eine elek
trische Verbindung der Bitleitungen 4 zu den Sourcegebieten
der Auswahltransistoren im Bitleitungskontaktbereich 22 her
gestellt sind. Jede der mit 24 bezifferten Bereiche der
Wortleitungen 3 ist ein Teil eines im Graben über der ersten
Speicherplatte des Grabenkondensators angeordneten Gates
eines Auswahltransistors. Außerhalb der Bitleitungen 4 ist
die Oberfläche der Ein-Transistorzellenanordnung mit
Siliziumoxid 21 bedeckt.
Fig. 3 Auf einem p+-dotierten Substrat 32 ist eine n-
dotierte Epitaxischicht 31 angeordnet. In der Epitaxi
schicht 31 sind bis ins Substrat 32 reichende parallele
erste Gräben 38 geschaffen. Die ersten Gräben 38 sind
mit Isolationsschichten 33 vollständig ausgekleidet und
im unteren Bereich mit ersten p-dotierten polykristallinen
Siliziumschichten 34 aufgefüllt, die als erste Kondensa
torplatten 6 der Grabenkondensatoren 1 dienen. Im oberen
Bereich der ersten Gräben 38 sind die Gates der Auswahl
transistoren 2 isoliert zu den ersten polykristallinen
Siliziumschichten 34 ganz in den ersten Gräben 38 lie
gend angeordnet. Die Gates der Auswahltransistoren sind
aus zweiten polykristallinen dotierten Siliziumschichten 35
hergestellt, die eine geringere Dicke als die ersten p-
dotierten polykristallinen Siliziumschichten 34 aufweisen.
Die Gates weisen nicht durchgehende Spalte 40 auf, die mit
Siliziumoxid 21 aufgefüllt sind, das auch die gesamte Ober
fläche der Gates bedeckt. Zwischen den ersten Gräben 38 und
den, die ersten Gräben kreuzenden, parallelen zweiten Gräben
39 sind die Kanalgebiete 36 der Auswahltransistoren 2 als
p-dotierte Siliziumschichten und die Sourcegebiete 37 der
Auswahltransistoren 2 als n+-dotierte Siliziumschichten auf
der n-dotierten Epitaxischicht 31 übereinander angeordnet.
Die n-dotierte Epitaxischicht 31 stellt zugleich das Drain
eines Auswahltransistors und die zweite Kondensatorplatte
des Speicherkondensators 1 dar. Die Isolationsschicht 33
hat im unteren Bereich der ersten Gräben die Funktion eines
Oxiddielektrikums und im oberen Bereich der ersten Gräben
die Funktion eines Gateoxids. Auf jedem Sourcegebiet 37
eines Auswahltransistors ist ein direkter Kontakt zur
Bitleitung 4 hergestellt. Die Gates 5 stellen im Bereich der
ersten Gräben 38 zugleich die Wortleitung 3 dar.
Fig. 4 Die zweiten Gräben 39 weisen im oberen Bereich
durchgehende Spalte 40 in den zweiten polykristallinen
Siliziumschichten 35 auf. Die mit Siliziumoxid 21 aufge
füllten durchgehenden Spalte 40 isolieren nebeneinander
liegende Wortleitungen 3.
Fig. 5 In einer anderen Ausführungsform einer Ein-Transi
storzellenanordnung ist jeder zweite Grabenkondensator 1
so ausgebildet, daß dessen erste Kondensatorplatte 6 mit
den Kanalgebieten 36 der beiden in Richtung einer Wort
leitung 3 benachbarten Auswahltransistoren 2 elektrisch
leitend verbunden ist. Dadurch wird die Zuführung einer
definierten Substratvorspannung 5 für den Auswahltransistor
ermöglicht und damit ein besseres Schaltverhalten des
Auswahltransistors erreicht.
Fig. 6 Während in dem Ausführungsbeispiel mit den Fig. 1
bis 4 die Ein-Transistorzellenanordnung auch mit
Siliziumschichten umgekehrter Dotierung erzeugt sein kann,
ist in diesem Ausführungsbeispiel die p+-Dotierung der
ersten Kondensatorplatte, d.h. der ersten dotierten poly
kristallinen Siliziumschicht 34, vorgegeben. Über der ersten
Kondensatorplatte 6 jedes zweiten Grabenkondensators 1
ist ein weiterer Bereich mit p+-dotiertem polykristallinen
Silizium 51 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen der
ersten Kondensatorplatte 6 und den Kanalgebieten 36 der
benachbarten Auswahltransistoren 2 herstellt. Durch die
Diffusion der p+-Dotierstoffe beim Herstellungsverfahren
verbreitert sich die p+-Dotierung (gestrichelt gezeichnet).
Fig. 7 Auf einem p+-dotierten Siliziumsubstrat 32 wird eine
n-dotierte Siliziumepitaxieschicht 31 hergestellt. In die
Epitaxieschicht 31 werden bis in das Substrat 33 reichende
parallele erste Gräben 38 und die ersten Gräben 38 kreuzende
parallele zweite Gräben 39 geätzt.
Fig. 8 Die ersten Gräben 38 und die zweiten Gräben 39
kreuzen einander rechtwinkelig.
Fig. 9 Auf der Epitaxieschicht 31 und auf den Innen
wänden und Böden der Gräben 38, 39 wird eine erste Isola
tionsschicht 91 durch Oxidation erzeugt. Die erste Isola
tionsschicht 91 ist etwa 10 nm dick und kann aus Silizium
oxid oder Siliziumoxid/Siliziumnitrid bestehen. Die
Gräben 38, 39 werden anschließend durch Aufbringen einer p-
dotierten ersten polykristallinen Siliziumschicht 34 auf
gefüllt.
Fig. 10 Die erste polykristalline Siliziumschicht 34 wird
vollständig von der Oberfläche der Anordnung und aus den
oberen Bereichen der Gräben 38, 39 entfernt, so daß die
Gräben 38, 39 wieder zum Teil geöffnet sind. Nach diesem
Rückätzungsschritt wird die Oberfläche der Anordnung durch
Eintauchen der Anordnung in Flußsäure gereinigt. Anschließend
wird eine zweite Isolationsschicht 92 sowohl auf der
Oberfläche der Anordnung als auch auf den Innenwänden und
Böden der wieder geöffneten Bereiche der Gräben 38, 39 durch
Oxydation erzeugt. Auf die zweite Isolationsschicht 92 wird
eine dotierte zweite polykristalline Siliziumschicht 35
abgeschieden, die dünner ist als die erste polykristalline
Siliziumschicht 34. Beim Abscheiden der zweiten polykristal
linen Siliziumschicht 35 entstehen Spalte 40 in den Kanälen.
Fig. 11 Die Spalte 40 in den zweiten Gräben 39 werden
bis auf die zweite Isolationsschicht 92 durchgeätzt. Dazu
werden die Bereiche der ersten Gräben 38, die sich zwischen
den zweiten Gräben 39 befinden, mit einer Fotolackmaske be
deckt und ein anisotroper Ätzvorgang durchgeführt. Durch die
sen Ätzschritt wird auch die zweite dotierte polykristalline
Siliziumschicht 35 von der Oberfläche der Anordnung entfernt.
Anschließend wird die Oberfläche der Anordnung durch Ein
tauchen in Flußsäure gereinigt.
Fig. 12 Auf der Oberfläche der Anordnung und in den Spalten
40 der ersten und zweiten Gräben 38, 39 wird eine dritte
Isolationsschicht 93 durch Oxydation erzeugt. Die dritte Iso
lationsschicht 93, die zweite Isolationsschicht 92
und die erste Isolationsschicht 91 haben vergleichbare
Dicken. Die dritte Isolationsschicht 93 dient zum Schutz
der zweiten polykristallinen Siliziumschicht 35 und als
Streuoxid bei der anschließenden Herstellung der Source-und
Kanalgebiete der Feldeffekttransistoren durch Implantationen.
In die n-Epitaxieschicht 31 wird zur Herstellung der Kanal
bereiche 36 Bor und zur Herstellung der Sourcebereiche 37
Arsen implantiert. Die nicht implantierten Bereiche der
n-Epitaxieschicht 31, die dem Substrat 32 benachbart sind,
bilden die Draingebiete der Feldeffekttransistoren. Drain-,
Kanalgebiet und Sourcegebiet jedes Feldeffekttransistors
sind übereinander angeordnet und auf vier Seiten durch
Gräben 38, 39 begrenzt. Die Aktivierung der Implantations
gebiete wird durch Rapid Thermal Processing (RTP) durch
geführt.
Fig. 13 Die Oberfläche der Sourcegebiete 37 werden frei
gelegt und mit Flußsäure gereinigt und durch Sputtern mit
einer Titanschicht versehen. Dabei werden selbstjustie
rende direkte Kontakte 22 (Self alligned direct contact =
SADC) für die Bitleitungen 4 hergestellt. Anschließend
werden die Gräben 38, 39 mit Siliziumoxid 21 aufgefüllt.
Fig. 14 Die Kontakte 22 für die Bitleitungen werden durch
Ätzen freigelegt. Die Bitleitungskontakte 22 können neben
Titansilizid auch Titannitrid enthalten, wenn sie in einer
stickstoffhaltigen Atmosphäre erzeugt wurden. Zur Herstel
lung der Bitleitungen 4 wird auf die Oberfläche der Anord
nung Aluminium abgeschieden und strukturiert.
Zur Herstellung einer Ein-Transistorzellenanordnung
nach Fig. 6 und Fig. 7 werden die anhand der Fig. 7
bis 10 beschriebenen Verfahrensschritte zur Herstellung
einer Ein-Transistorzellenanordnung aus Fig. 2 bis zum
Verfahrensschritt "Entfernen der Siliziumschicht 34 aus
den oberen Bereichen der Gräben 38, 39 und von der Ober
fläche der Anordnung" analog durchgeführt. Danach werden
die folgenden Verfahrensschritte eingefügt:
Die Gräben 38, 39 werden mit einer weiteren p+-dotierten
polykristallinen Siliziumschicht 51 aufgefüllt. Anschließend
werden die Gräben 38, 39 in den Bereichen jedes zweiten
Kreuzungspunktes in Richtung der Wortleitungen 4 mit einer
Fotolackmaske bedeckt und ein selektiver Ätzprozeß durchge
führt, so daß die weitere p+-dotierte polykristalline Sili
ziumschicht 51 aus den nicht bedeckten Bereichen der Gräben
38, 39 wieder entfernt wird. Danach werden die anhand der
Fig. 10 bis 14 beschriebenen Verfahrensschritte zur
Herstellung einer Ein-Transistorzellenanordnung aus Fig. 2
beginnend mit dem Verfahrensschritt "Erzeugen einer zweiten
Isolationsschicht 92 sowohl auf der
Oberfläche der Anordnung als auch auf den Innenwänden und
Böden der wieder geöffneten Bereiche der Gräben 38, 39"
analog durchgeführt.
Die Ein-Transistorzellenanordnung nach der Lehre der Er
findung hat folgende Vorteile:
Durch die Führung der Wortleitungen 3 in den Gräben 38,
39 können die in einer Ebene über den Wortleitungen 3 ange
ordneten Bitleitungen 4 in minimalem Abstand zueinander ge
führt werden. Durch die Herstellung der Feldeffekttransi
storen zwischen den Gräben 38, 39 ist die Trennung der
Grabenkondensatoren in der zu den Bitleitungen 4 senkrech
ten Richtung ebenfalls minimiert. Die Trennung der
einzelnen Speicherzellen voneinander ist durch die
gegensätzliche Dotierung der Epitaxieschicht 31 und
des Substrats 32 gegeben. Das Substrat 32 bildet zusam
men mit benachbarten Epitaxieschichten 31 einen Feld
effekttransistor. Dieser Feldeffekttransistor ist
gesperrt, wenn die als dessen Gateelektrode wirkende zwi
schen den betreffenden Epitaxieschichten 31 befindliche
erste polykristalline Siliziumschicht 34 annähernd gleiches
Potential aufweist wie die beiden Epitaxieschichten 31. Der
pn-Übergang zwischen dem Substrat 32 und der Epitaxieschicht
31 stellt eine weitere Kapazität dar, die die Gesamtkapazi
tät der Speicherzelle erhöht.
Claims (5)
1. Dreidimensionale Ein-Transistorzelle für dynamische
Halbleiterspeicher mit einem Grabenkondensator und einem
Auswahltransistor, bei der der Grabenkondensator eine im
Graben angeordnete erste Kondensatorplatte mit einer ersten
dotierten Halbleiterschicht und einer zwischen den Kondensa
torplatten angeordneten dielektrischen Schicht als Teil
einer, die Innenwand des Grabens auskleidenden Iso
lationsschicht aufweist, Drain, Kanal und Source des Aus
wahltransistors neben dem Graben übereinander auf einem
Substrat angeordnet sind und das Gate des Auswahltransi
stors durch eine weitere Isolationsschicht von der ersten
Kondensatorplatte getrennt im Graben angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine zweite dotierte Halbleiterschicht (31) neben dem Graben (38) und direkt benachbart zur dielektrischen Schicht auf dem Substrat (32) angeordnet ist, die zugleich die zweite Kondensatorplatte und das Drain des Auswahltransistors bildet,
- b) Drain, Kanal und Source durch die Isolationsschicht (33) von der ersten Kondensatorplatte (6) und Gate getrennt sind,
- c) das vollständig innerhalb des Grabens (38) angeordnete Gate zugleich die Wortleitung (3) der Zelle bildet und
- d) die Bitleitung (4) der Zelle in einer Ebene angeordnet ist, die über der Ebene liegt, auf der die Wortleitung (3) angeordnet ist und einen direkten Kontakt zum Sourcegebiet (37) aufweist.
2. Dreidimensionale Ein-Transistorzelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das Substrat (32) aus p+-dotiertem Silizium gebildet ist,
- b) die erste dotierte Halbleiterschicht (34) aus p-dotiertem polykristallinem Silizium gebildet ist,
- c) die zweite dotierte Halbleiterschicht (31) aus n-dotier tem Silizium gebildet ist,
- d) das Gate aus n+-dotiertem polykristallinem Silizium ge bildet ist,
- e) der Kanal des Auswahltransistors aus p-dotiertem Sili zium gebildet ist,
- f) Source des Auswahltransistors aus n+-dotiertem Sili zium gebildet ist und
- g) die Isolationsschichten aus Siliziumoxid gebildet sind.
3. Anordnung von dreidimensionalen Ein-Transistorzellen
für dynamische Halbleiterspeicher unter Verwendung von Ein-
Transistorzellen nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) die Zellen in Richtung der Wortleitung (3) so ange ordnet sind, daß Grabenkondensatoren (1) und Auswahl transistoren (2) in abwechselnder Reihenfolge nebenein ander angeordnet sind und
- b) jeder zweite Grabenkondensator (1) so ausgebildet ist, daß dessen erste Kondensatorplatte (6) mit den Kanälen der beiden in Richtung der Wortleitung (3) benachbarten Auswahltransistoren (2) elektrisch leitend verbunden ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung von dreidimen
sionalen Ein-Transistorzellen unter Verwendung von Ein-
Transistorzellen nach Anspruch 1, gekennzeich
net durch den Ablauf der folgenden Verfahrensschritte:
- a) Herstellen einer ersten dotierten Siliziumschicht (30) auf einem entgegengesetzt dotiertem Siliziumsubstrat (32),
- b) Erzeugen von bis in das Substrat reichenden parallelen ersten Gräben (38) und die ersten Gräben (38) kreuzenden parallelen zweiten Gräben (39),
- c) Erzeugen einer ersten Isolationsschicht (91) auf der ersten dotierten Siliziumschicht (31), auf den Innenwänden und den Böden der Gräben (38, 39),
- d) Auffüllen der Gräben (38 39) mit einer ersten dotier ten polykristallinen Siliziumschicht (34),
- e) vollständiges Entfernen der ersten dotierten polykri stallinen Siliziumschicht (34) von der Oberfläche der Anord nung und aus den oberen Bereichen der Gräben (38, 39), so daß die Gräben (38, 39) wieder zum Teil geöffnet sind,
- f) Erzeugen einer zweiten Isolationsschicht (92) sowohl auf der Oberfläche der Anordnung als auch auf den Innenwänden und Böden der wiedergeöffneten Bereiche der Gräben (38, 39),
- g) Auffüllen der Gräben (38, 39) mit einer zweiten poly kristallinen dotierten Siliziumschicht (35), die eine ge ringere Dicke als die erste dotierte polykristalline Sili ziumschicht (34) aufweist, wobei in den Gräben (38, 39) Spalte (40) entstehen,
- h) Aufbringen einer Fotolackmaske in den Bereichen der ersten Gräben (38), die sich zwischen den zweiten Gräben (39) befinden,
- i) Entfernen der zweiten dotierten polykristallinen Sili ziumschicht (35) von der Oberfläche der Anordnung und Durchätzen der Spalte (40) in den zweiten Gräben (39) bis auf die zweite Isolationsschicht (91) durch anisotropes Ätzen,
- j) Aufbringen einer im Vergleich zum Grabendurchmesser dünneren dritten Isolationsschicht (93) auf die Oberfläche der Anordnung und in die Spalte (40) der ersten und zweiten Gräben (38, 39),
- k) Herstellen von Feldeffekttransistoren auf dem Substrat (32) durch Einbringen von Dotierstoffen entsprechender Leitfähigkeit in die erste dotierte Siliziumschicht (31), so daß Drain-,Kanal- und Sourcegebiet jedes Feldeffekttransi stors übereinander angeordnet sind und auf vier Seiten durch Gräben (38, 39) begrenzt sind,
- l) Freiätzen der Sourcegebiete (37) der Feldeffekttransi storen und Erzeugen von selbstjustierenden direkten Kon takten (22) durch Aufbringen von Titan auf die Sourcege biete (37),
- m) Auffüllen der Spalte (40) in den ersten und zweiten Gräben (38, 39) mit einer vierten Isolationsschicht (21),
- n) Entfernen der auf den Sourcegebieten (37) der Feld effekttransistoren befindlichen Teile der vierten Isola tionsschicht (21) und
- o) Herstellen der Bitleitungen (4) durch Aufbringen einer strukturierten Aluminiumschicht mit Kontakten auf den Sourcegebieten der Feldeffekttransistoren.
5. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung von dreidi
mensionalen Ein-Transistorzellen nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch Ablauf der folgenden
Verfahrensschritte:
- a) Herstellen einer ersten dotierten Siliziumschicht (31) auf einem entgegengesetzt dotiertem Siliziumsubstrat (32),
- b) Erzeugen von bis in das Substrat (32) reichenden paral lelen ersten Gräben (38) und die ersten Gräben (38) kreuzende parallele zweiten Gräben (39),
- c) Erzeugen einer ersten Isolationsschicht (91) auf der ersten dotierten Siliziumschicht (31), auf den Innenwän den und den Böden der Gräben (38, 39),
- d) Auffüllen der Gräben (38, 39) mit einer ersten dotier ten polykristallinen Siliziumschicht (34),
- e) vollständiges Entfernen der ersten dotierten polykri stallinen Siliziumschicht (34) von der Oberfläche der Anordnung und aus den oberen Bereichen der Gräben (38, 39), so daß die Gräben (38, 39) wieder zum Teil geöffnet sind,
- f) Auffüllen der Gräben (38, 39) mit einer weiteren dotier ten polykristallinen Siliziumschicht (51),
- g) Aufbringen einer Fotolackmaske in den Bereichen jedes zweiten Kreuzungspunktes in Richtung der Wortleitungen (4),
- h) Entfernen der weiteren dotierten polykristallinen Sili ziumschicht (51) aus den nicht mit Fotolack abgedeckten Bereichen der Gräben und der Oberfläche der Anordnung,
- i) Erzeugen einer zweiten Isolationsschicht (92), sowohl auf der Oberfläche der Anordnung als auch auf den Innen wänden und Böden der wiedergeöffneten Bereiche der Gräben (38, 39),
- j) Auffüllen der Gräben (38, 39) mit einer zweiten poly kristallinen dotierten Siliziumschicht (35), die eine ge ringere Dicke als die erste dotierte polykristalline Si liziumschicht (34) aufweist, wobei in den Gräben (38,39) Spalte (40) entstehen,
- k) Aufbringen einer Fotolackmaske in den Bereichen der ersten Gräben (38), die sich zwischen den zweiten Gräben (39) befinden,
- l) Entfernen der zweiten dotierten polykristallinen Sili ziumschicht (35) von der Oberfläche der Anordnung und Durchätzen der Spalte (40) in den zweiten Gräben (39) bis auf die zweite Isolationsschicht (91) durch anisotropes Ätzen,
- m) Aufbringen einer im Vergleich zum Grabendurchmesser dünneren dritten Isolationsschicht (93) auf die Oberfläche der Anordnung und in die Spalte (40) der ersten und zwei ten Gräben (38, 39) ,
- n) Herstellen von Feldeffekttransistoren auf dem Substrat (32) durch Einbringen von Dotierstoffen entsprechender Leitfähigkeit in die erste dotierte Siliziumschicht (31), so daß die übereinander angeordneten Drain-, Kanal- und Sourcegebiete jedes Feldeffekttransistors auf vier Seiten durch Gräben (38, 39) begrenzt sind,
- o) Freiätzen der Sourcegebiete (37) der Feldeffekttransi storen und Erzeugen eines selbstjustierenden direkten Kon takts (22) durch Aufbringen von Titan auf die Sourcegebiete (37),
- p) Auffüllen der Spalte (40) in den ersten und zweiten Gräben (37, 38) mit einer vierten Isolationsschicht (21),
- q) Entfernen der über den Sourcegebieten der Feld effekttransistoren befindlichen Teile der vierten Isolationsschicht (21) und
- r) Herstellen der Bitleitungen (4) durch Aufbringen einer strukturierten Aluminiumschicht mit Kontakten auf den Sourcegebieten der Feldeffekttransistoren für die Bitleitungen (4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873741186 DE3741186A1 (de) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Dreidimensionale ein-transistorzelle und anordnung von ein-transistorzellen fuer dynamische halbleiterspeicher und verfahren zu ihrer herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873741186 DE3741186A1 (de) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Dreidimensionale ein-transistorzelle und anordnung von ein-transistorzellen fuer dynamische halbleiterspeicher und verfahren zu ihrer herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3741186A1 true DE3741186A1 (de) | 1989-06-15 |
Family
ID=6341913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873741186 Withdrawn DE3741186A1 (de) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Dreidimensionale ein-transistorzelle und anordnung von ein-transistorzellen fuer dynamische halbleiterspeicher und verfahren zu ihrer herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3741186A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0333426A2 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dynamischer RAM |
DE19620625C1 (de) * | 1996-05-22 | 1997-10-23 | Siemens Ag | DRAM-Zellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1987
- 1987-12-04 DE DE19873741186 patent/DE3741186A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0333426A2 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dynamischer RAM |
EP0333426A3 (de) * | 1988-03-15 | 1992-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dynamischer RAM |
DE19620625C1 (de) * | 1996-05-22 | 1997-10-23 | Siemens Ag | DRAM-Zellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
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