DE3930657A1 - Halbleitervorrichtung mit einer gestapelten struktur aus polykristallinem siliziumfilm und siliziumoxid sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Halbleitervorrichtung mit einer gestapelten struktur aus polykristallinem siliziumfilm und siliziumoxid sowie verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrich
tung mit einer gestapelten Struktur aus polykristallinem
Siliziumfilm und Siliziumoxid nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Halbleitervor
richtungen mit gestapelten Strukturen, die durch selektives
Entfernen eines polykristallinen Siliziumfilmes und eines
Siliziumoxidfilmes unter Anwendung derselben Maske ausgebil
det werden, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung. Die
Erfindung ist insbesondere anwendbar auf einen dynamischen
Schreib-Lese-Speicher mit Speicherzellen aus gestapelten
Kondensatorstrukturen.
Da die vorliegende Erfindung die wünschenswertesten Wirkun
gen bei Anwendung auf einen dynamischen Schreib-Lese-Spei
cher zeigt (der nachfolgend als DRAM bezeichnet wird),
welcher Speicherzellen und gestapelte Kondensatorstrukturen
hat, wird nachfolgend ein DRAM mit Speicherzellen aus gesta
pelten Kondensatorstrukturen beschrieben.
Ein DRAM ist allgemein bekannt. Fig. 3 zeigt ein Blockdia
gramm eines Ausführungsbeispieles der Gesamtkonfiguration
eines bekannten DRAM. Wie in dieser Figur gezeigt ist, um
faßt ein DRAM ein Speicherzellenfeld 100 mit einer Mehrzahl
von Speicherzellen, die einen Speicherabschnitt bilden,
einen Reihendekoder 200 und einen Spaltendekoder 300, die an
jeweilige zugehörige Adreßpuffer zum Auswählen von Speicher
zellenadressen angeschlossen sind, und einen Eingangs/Aus
gangs-Schnittstellenabschnitt, der einen Leseverstärker um
faßt, der an eine Eingangs/Ausgangs-Schaltung angeschlossen
ist. Die Mehrzahl von Speicherzellen, die den Speicherab
schnitt bilden, sind in einer Matrix aus einer Mehrzahl von
Reihen und Spalten angeschlossen. Jede der Speicherzellen
ist an eine entsprechende Wortleitung angeschlossen, die an
den Reihendekoder 200 angeschlossen ist, und an eine ent
sprechende Bitleitung, die an den Spaltendekoder 300 ange
schlossen ist, wodurch das Speicherzellenfeld 100 gebildet
wird. Eine Speicherzelle wird durch eine jeweilige Wortlei
tung ausgewählt, während eine Bitleitung durch den Reihen
dekoder 200 und den Spaltendekoder 300 in Reaktion auf ein
Reihenadreßsignal und ein Spaltenadreßsignal ausgewählt
wird, die von außen angelegt werden. Daten werden in die
ausgewählte Speicherzelle eingeschrieben und abgespeicherte
Daten in der Speicherzelle gelesen. Befehle zum Lesen und
Schreiben von Daten werden durch Lese/Schreib-Steuersignale
ausgeführt, die an eine Steuerschaltung angelegt werden.
Daten werden in dem Speicherzellenfeld 100 von N (=n×m)
Bits gespeichert. Adreßinformationen der Speicherzellen, bei
denen ein Lesen/Schreiben ausgeführt wird, werden in Reihen-
und Spalten-Adreßpuffern gespeichert. Durch Auswahl einer
Wortleitung durch den Reihendekoder 200 (Auswahl von einer
aus n Wortleitungen) werden m-Bit-Speicherzellen an die
Leseverstärker über Bitleitungen gekoppelt. Als nächstes
wird durch Auswählen einer bestimmten Bitleitung des Spal
tendekoders 300 (Auswahl von m-Bitleitungen) einer der Lese
verstärker an die Eingangs/Ausgangs-Schaltung gekoppelt, um
das Lesen oder Schreiben gemäß den Befehlen der Steuerschal
tung durchzuführen.
Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild einer Speicherzelle 10 des
DRAM, das zur Erläuterung der Lese/Schreib-Betriebsweise in
der Speicherzelle gezeigt ist. Die Speicherzelle 10 beinhal
tet einen Satz aus einem Feldeffekttransistor Q und einem
Kondensator Cs. Der Feldeffekttransistor Q hat eine Gate-
Elektrode, die mit der Wortleitung 20 verbunden ist, eine
Source/Drain-Elektrode, die mit einer Elektrode des Konden
sators Cs verbunden ist, und eine weitere Source/Drain-Elek
trode, die mit der Bitleitung 30 verbunden ist. Da beim
Schreiben von Daten der Feldeffekttransistor Q leitfähig ge
schaltet wird, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Wort
leitung 20 angelegt wird, wird eine auf der Bitleitung 30
bestehende Ladung in den Kondensator Cs gespeichert. Beim
Lesen von Daten wird der Feldeffekttransistor Q leitfähig
geschaltet, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Wortlei
tung 20 angelegt wird, so daß die Ladung, die in dem Konden
sator Cs gespeichert ist, über die Bitleitung 30 ausgelesen
wird.
Fig. 5 ist eine teilweise Draufsicht einer planaren Anord
nung eines Speicherzellenfeldabschnittes des DRAM mit einem
gefalteten Bitleitungsschema. Fig. 5 zeigt vier Speicher
zellen, wobei typischerweise zwei der Speicherzellen jeweils
durch zwei Satz Feldeffekttransistoren und Kondensatoren Q 1
und Cs 1, Q 2 und Cs 2 gebildet werden, die in einem Arbeitsbe
reich A 1 angeordnet sind, der von angrenzenden Speicherzel
len getrennt ist. Die Gate-Elektroden der jeweiligen Tran
sistoren Q 1, Q 2, Q 3, Q 4 sind an Wortleitungen entsprechend
den jeweiligen Speicherzellen angeschlossen. Die Bitleitun
gen sind auf den Wortleitungen 20 ausgebildet, gegenüber
diesen isoliert und derart angeordnet, daß sie dieselben
schneiden. Die Bitleitungen 30 sind an Speicherzellen durch
Kontaktlöcher C 1, C 2, C 3 angeschlossen. Ein Querschnitt
längs der Linie VI-VI von Fig. 5 zeigt die Verarbeitungs
schritte gemäß den Fig. 6A bis 6M. Ein Verfahren zum Her
stellen eines DRAM mit den bekannten gestapelten Kondensa
toren wird nachfolgend erläutert. Ein DRAM mit gestapelten
Kondensatoren ist beispielsweise offenbart in der Fachver
öffentlichung "IEDM Digest of Technical Papers" (1978),
Seiten 348 bis 351 von den Verfassern M. Koyanagi et al.
Ferner ist beispielsweise ein Herstellungsverfahren für ein
derartiges DRAM in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 63-44 756 beschrieben.
Zunächst wird, wie in Fig. 6A gezeigt ist, ein untenliegen
der Oxidfilm 12 auf einem P-Siliziumsubstrat 1 durch ein
thermisches Oxidationsverfahren erzeugt. Ein Nitridfilm 13
wird auf dem darunterliegenden Oxidfilm 12 beispielsweise
durch das chemische Dampfabscheidungsverfahren (CVD) er
zeugt.
Als nächstes wird, wie in Fig. 6B gezeigt ist, nach Abschei
den eines Resistfilmes auf dem Nitridfilm 13 dieser gemäß
einem vorgegebenen Strukturmuster anteilig entfernt. Unter
Verwendung des strukturierten Nitridfilmes 13 als Maske
werden P-Dotierungsionen, wie beispielsweise Borionen, in das
P-Siliziumsubstrat 1 in einer durch Pfeile dargestellten
Richtung mit einer Beschleunigungsspannung von ungefähr 10
bis 200 keV implantiert.
Wie ferner in Fig. 6C gezeigt ist, wird durch den thermi
schen Oxidationsprozeß, der mit dem Nitridfilm 13 als Maske
durchgeführt wird, ein Feldoxidfilm 4 für die Isolation auf
dem Ionen implantierten P-Siliziumsubstrat 1 ausgebildet,
wobei ein P-Dotierungsdiffusionsbereich 5 für Kanalstopper
in der Nähe des Feldoxidfilmes 4 für Isolationszwecke durch
thermische Diffusion der implantierten P-Dotierungsionen er
zeugt.
Wie in Fig. 6D gezeigt ist, werden daraufhin der Nitridfilm
13 und der darunterliegende Oxidfilm 12 durch Ätzen ent
fernt.
Wie in Fig. 6E gezeigt ist, wird ein aus einem Oxidfilm be
stehender Isolationsfilm 17 a beispielsweise durch thermische
Oxidation erzeugt.
Wie in Fig. 6F gezeigt ist, wird ein Polysiliziumfilm 15 auf
der Gesamtoberfläche durch ein chemisches Dampfabscheidungs
verfahren abgeschieden. Ferner wird durch Verwenden eines
SiH4, N2O-Gases als Rohgas ein Siliziumoxidfilm 18 a als
oberer Schichtisolationsfilm auf dem Polysiliziumfilm 15 bei
einer Temperatur von 850°C durch das chemische Dampfabschei
dungsverfahren erzeugt. Der durch dieses Verfahren erzeugte
Siliziumoxidfilm wird Hochtemperaturoxidfilm (HTO-Film) ge
nannt.
Wie in Fig. 6G gezeigt ist, wird daraufhin ein Resistfilm 14
auf dem Siliziumoxidfilm 18 a gemäß dem vorgegebenen Struk
turmuster erzeugt.
Wie in Fig. 6H gezeigt ist, wird unter Verwenden des Resist
filmes 14 als Maske ein Siliziumoxidfilm 18 a, der ein Hoch
temperaturoxidfilm ist, entfernt, was beispielsweise durch
Trockenätzen unter Verwenden eines Ätzgases mit einem CHF3-
Gas als Hauptmaterial entfernt, wobei der Polysiliziumfilm
15 durch Trockenätzen unter Verwenden eines Gases entfernt
wird, das CCl4-Gas als Hauptmaterial beinhaltet. Wie oben
beschrieben wurde, werden ein oberer Schichtisolationsfilm
18 und eine Wortleitung 20 als Gate-Elektrode erzeugt. Je
doch werden Einkerbungen 20 a in dem unteren Teil der Wort
leitung 20 durch das obenbeschriebene Ätzen gebildet.
Der Resistfilm 14 wird dann enfernt, wie dies in Fig. 6I
gezeigt ist.
Gemäß Fig. 6J werden N-Dotierungsdiffusionsbereiche 61 a, 62 a
von niedriger Konzentration durch Implantation von N-Dotie
rungsionen unter Verwenden der Wortleitung als Maske er
zeugt. Anschließend wird ein Seitenwandisolationsfilm 19 auf
der Seitenwand der Wortleitung 20 erzeugt. N-Dotierungs
diffusionsbereiche 61 b, 62 b von hoher Konzentration werden
durch Implantation der N-Dotierungsionen erneut erzeugt,
wobei die Wortleitung 20 und der Seitenwandisolationsfilm 19
als Masken dienen. Ein N-Kanal-MOS-Transistor mit einer LDD-
Struktur wird gemäß obiger Beschreibung erzeugt. Das bedeu
tet, daß N-Dotierungsdiffusionsbereiche 61, 62 erzeugt wer
den, die durch N-Dotierungsdiffusionsbereiche 61 a, 62 a von
niedriger Konzentration und N-Dotierungsdiffusionsbereiche
61 b, 62 b von hoher Konzentration als Source/Drain-Bereiche
gebildet sind.
Als nächstes wird, wie in Fig. 6K gezeigt ist, ein Speicher
knoten 8, der aus einem leitfähigen Material wie beispiels
weise Polysilizium besteht, selektiv geformt, damit eine
Verbindung mit jedem N-Kanal-MOS-Transistor hergestellt
wird.
Wie in Fig. 6L gezeigt ist, wird ein dielektrischer Konden
satorfilm 11 aus Siliziumoxidfilm, Nitridfilm oder derglei
chen auf dem Speicherknoten 8 erzeugt. Eine Zellenplatte 9
aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Polysili
zium, wird auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 11 er
zeugt. Wie oben beschrieben wurde, wird ein gestapelter Kon
densator, der aus dem Speicherknoten 8, dem dielektrischen
Kondensatorfilm 11 und der Zellplatte 9 besteht, erzeugt und
mit dem N-Dotierungsdiffusionsbereich 61 des N-Kanal-MOS-
Transistors verbunden.
Zuletzt wird, wie dies in Fig. 6M gezeigt ist, nach Erzeu
gung eines Zwischenschichtisolationsfilmes 21 beispielsweise
aus einem Oxidfilm ein Kontaktloch C erzeugt, um eine Ver
bindung zu weiteren N-Dotierungsdiffusionsbereichen 62 des
N-Kanal-MOS-Transistors herzustellen. Eine Bitleitung 30,
die beispielsweise eine Aluminiumschicht sein kann, wird er
zeugt, um eine Verbindung zu dem N-Dotierungsdiffusionsbe
reich 62 durch dieses Kontakloch C herzustellen.
Ein DRAM mit Speicherzellen von gestapelten Kondensator
strukturen ist mit dem obenbeschriebenen Verfahren erzeugt.
Wenn in dem DRAM mit Speicherzellen von üblichen gestapelten
Kondensatorstrukturen die Wortleitung als eine Gate-Elektro
de und der obere Schichtisolationsfilm auf selbiger unter
Verwenden der gleichen Maske selektiv entfernt werden, wer
den Teile eines unteren Abschnittes der Wortleitung ausge
schnitten, wobei Kerben hierin erzeugt werden. Ein Problem
liegt darin, daß aufgrund der Existenz von Nocken in der
Wortleitung als Gate-Elektrode der Kanalwiderstand beim Be
trieb des MOS-Transistors ansteigt. Dies resultiert aus der
Tatsache, daß der Bereich einen Abschnitt mit hohem Wider
stand beim Betrieb des Transistors bekommt, da kein Dotie
rungsdiffusionsbereich in einem Bereich direkt neben den
Kerben in dem unteren Teil der Gate-Elektrode erzeugt ist,
so daß es schwierig ist, eine Inversionsschicht zu erzeugen.
Daher besteht ein Problem in der verminderten Betriebsge
schwindigkeit eines derartigen MOS-Transistors.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung
mit einer gestapelten Struktur aus einem polykristallinen
Siliziumfilm und einem Siliziumoxidfilm, der darauf abge
schieden ist, und ein Verfahren zu deren Herstellung so
weiterzubilden, daß die Betriebsgeschwindigkeit der Halb
leitervorrichtung weiter angehoben wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Halbleitervorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnen
den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale und bei
einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9
durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 9 an
gegebenen Merkmale gelöst.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt da
rin, daß keine Kerben in dem polykristallinen Siliziumfilm
erzeugt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung
einer Halbleitervorrichtung mit erhöhter Betriebsgeschwin
digkeit, die Feldeffekttransistoren aufweist, die jeweils
eine gestapelte Struktur haben, die aus einer Gate-Elektrode
bestehen, welche aus polykristallinem Siliziumfilm besteht,
auf dem ein Siliziumoxidfilm als oberer Schichtisolations
film ausgebildet ist.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt in der
Schaffung einer Halbleiterspeichervorrichtung mit Speicher
zellen, die gestapelte Kondensatoren umfassen, bei der eine
Verminderung der Betriebsgeschwindigkeit vermieden wird.
Wiederum ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung
liegt in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für eine
Halbleitervorrichtung, die keine Kerben im polykristallinen
Siliziumfilm beim Verfahren des selektiven Entfernens des
polykristallinen Siliziumfilmes und des Siliziumoxidfilmes,
der auf diesem abgelagert ist, durch Verwenden der gleichen
Maske erfährt.
Ein wiederum weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung
liegt in der Schaffung eines Verfahrens einer Halbleiter
vorrichtung mit Feldeffekttransistoren bei Vermeidung einer
Verminderung der Betriebsgeschwindigkeit aufgrund der Ver
meidung von Kerben in deren Gate-Elektroden während eines
Verfahrens des selektiven Entfernens eines polykristallinen
Siliziumfilmes als Gate-Elektrode, durch den ein Feldeffekt
transistor gebildet wird, und eines Siliziumoxidfilmes als
oberer Schichtisolationsfilm, der auf diesem unter Verwenden
der gleichen Maske ausgebildet ist.
Wiederum ein anderer vorteilhafter Aspekt der Erfindung
liegt in der Schaffung einer Halbleiterspeichervorrichtung
mit Speicherzellen mit gestapelten Kondensatoren, bei der
eine Verminderung der Betriebsgeschwindigkeit vermieden
wird.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt ein
Halbleitersubstrat, einen polykristallinen Siliziumfilm und
einen Siliziumoxidfilm. Das Halbleitersubstrat hat eine
Hauptoberfläche. Der polykristalline Siliziumfilm ist auf
der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet.
Der Siliziumoxidfilm ist auf dem polykristallinen Silizium
film angeordnet. Ferner weist der Siliziumoxidfilm eine ver
bleibende Spannung oder Restspannung von nicht mehr als 109
dyn/cm2 auf.
Bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die
Halbleitervorrichtung wird zunächst der polykristalline
Siliziumfilm auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstra
tes erzeugt. Der Siliziumoxidfilm wird auf dem polykri
stallinen Siliziumfilm in einem Temperaturbereich zwischen
Raumtemperatur und 800°C erzeugt. Der auf diese Weise er
zeugte Siliziumoxidfilm hat eine Restspannung von nicht mehr
als 109 dyn/cm2. Daraufhin werden der polykristalline Sili
ziumfilm und der Siliziumoxidfilm selektiv unter Verwenden
der gleichen Maske entfernt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der auf dem polykri
stallinen Siliziumfilm erzeugte Siliziumoxidfilm eine Rest
spannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2. Daher erzeugt die
Restspannung des Siliziumoxidfilmes keine Kerben in dem
polykristallinen Siliziumfilm direkt neben dem Siliziumoxid
film.
Gemäß einem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
wird der Siliziumoxidfilm auf dem polykristallinen Silizium
film bei einer Temperatur von 800°C oder weniger erzeugt.
Daher kann die Restspannung des Siliziumoxidfilmes auf einen
Wert von 109 dyn/cm2 oder weniger begrenzt werden.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A bis 1M anteilige Querschnittsdarstellungen der Ver
fahrensschritte bei einem Ausführungsbei
spiel des Herstellungsverfahrens einer Halb
leiterspeichervorrichtung gemäß der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 2 eine ausschnittsweise Querschnittsdarstel
lung des Bedeckungsgrades mit einem SiO2-
Film auf einem darunterliegenden Film;
Fig. 3 ein Blockdiagramm der Gesamtkonfiguration
eines üblichen DRAM;
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild für eine Speicherzelle
des in Fig. 3 gezeigten DRAM;
Fig. 5 eine ausschnittsweise Draufsicht eines eine
Speicherzelle bildenden Bereiches eines üb
lichen DRAM; und
Fig. 6A bis 6M ausschnittsweise Querschnittsdarstellungen
der einzelnen Verfahrensschritte bei einem
Verfahren zum Herstellen einer üblichen
Halbleiterspeichervorrichtung.
Die Fig. 1A bis 1M sind ausschnittsweise Querschnittsdar
stellungen der Verarbeitungsschritte eines beispielhaften
Herstellungsverfahrens einer Halbleiterspeichervorrichtung
gemäß der Erfindung. Bei diesem Beispiel handelt es sich um
ein Verfahren zum Herstellen eines DRAM mit Speicherzellen
in Form von gestapelten Kondensatorstrukturen.
Zunächst wird, wie in Fig. 1A gezeigt ist, ein unterer Oxid
film 12 auf einem P-Siliziumsubstrat 1 durch ein thermisches
Oxidationsverfahren erzeugt. Ein Nitridfilm 13 wird auf dem
unten liegenden Oxidfilm 12 beispielsweise durch chemisches
Dampfabscheiden erzeugt.
Als nächstes wird, wie in Fig. 1B gezeigt ist, ein Nitrid
film 13 selektiv gemäß einem vorgegebenen Muster entfernt.
Unter Verwenden dieses zu einem Muster geformten Nitrid
filmes 13 als Maske werden P-Dotierungsionen, wie beispiels
weise Borionen, in das P-Siliziumsubstrat 1 in der durch die
Pfeile angegebenen Richtung bei einer Beschleunigungsspan
nung von 10-200 keV implantiert.
Wie weiterhin in Fig. 1C gezeigt ist, wird ein thermisches
Oxidationsverarbeiten ausgeführt, wobei der Nitridfilm 13
als Maske verwendet wird. Demzufolge wird ein Feldoxidfilm 4
für die Isolation auf dem ionenimplantierten P-Siliziumsub
strat erzeugt und ein P-Dotierungsdiffusionsbereich 5, der
als Kanalstopper dient, in einem Bereich neben dem Feldoxid
film 4 zum Isolieren durch thermische Diffusion von P-Dotie
rungsionen erzeugt.
Wie in Fig. 1D gezeigt ist, werden daraufhin der Nitridfilm
13 und der darunterliegende Oxidfilm 12 durch Ätzen ent
fernt.
Gemäß Fig. 1E wird ein isolierender Film 17 a, der aus einem
Oxidfilm besteht, beispielsweise durch ein thermisches Oxi
dationsverfahren erzeugt.
Gemäß Fig. 1F wird ein Polysiliziumfilm 15 auf der Gesamt
oberfläche durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren
abgeschieden. Ferner wird ein Siliziumoxidfilm 18 a als
oberer Schichtisolationsfilm auf dem Polysiliziumfilm 15 in
einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 750°C
abgeschieden, was zum Beispiel bei 720°C durch ein chemi
sches Dampfabscheidungsverfahren geschehen kann, unter Ver
wenden von Tetra-Äthoxy-Ortho-Silikat (Si(OC2H5)4) als Roh
gas. Der Siliziumoxidfilm 18 a wird auf diesem sogenannten
TEOS-Film abgeschieden. Eine Restspannung des TEOS-Filmes
ist eine Dehnungsspannung von nicht mehr als 5×108 dyn/cm2
nach Erzeugung des Filmes und ist eine Druckspannung von
nicht mehr als 1×109 dyn/cm2 nach dem anschließenden
Schritt der thermischen Verarbeitung. Daher liegt die Rest
spannung des Hochtemperaturoxidfilmes (HTO-Filmes), der bei
dieser üblichen Temperatur von 800° oder mehr erzeugt wird,
bei nicht mehr als 2×109 dyn/cm2, was ein höherer Wert
als bei dem TEOS-Film ist.
Es sei angemerkt, daß ein Beispiel eines TEOS-Filmes, der
auf einem BPSG-Film abgeschieden ist, welcher in einem
Isolationsgraben eingefüllt ist, in der japanischen Patent
veröffentlichung Nr. 62-1 73 738 offenbart ist. Jedoch zeigt
dieses Ausführungsbeispiel lediglich die Wirkung des TEOS-
Filmes auf eine verminderte Innenspannung bei Anwendung auf
das Substrat.
Wie ferner in Fig. 1G gezeigt ist, wird ein Resistfilm 14
auf dem Siliziumoxidfilm 18 a ausgebildet, welcher durch den
TEOS-Film gemäß dem vorgegebenen Muster gebildet ist.
Wie in Fig. 1H gezeigt ist, werden unter Verwenden des
Resistfilmes 14 als Maske der Siliziumoxidfilm 18 a mit einer
Dicke von ungefähr 2500 A, der aus dem TEOS-Film besteht, und
der Polysiliziumfilm 15 mit einer Dicke von 2000 bis 3000 Å
selektiv durch Trockenätzen entfernt. Da zu diesem Zeitpunkt
der Siliziumoxidfilm 18 a, der auf dem Polysiliziumfilm 15
ausgebildet ist, eine Restspannung von nicht mehr 109
dyn/cm2 hat, wird eine Wortleitung 20 als Gate-Elektrode
ohne Kerben im Verlaufe dieses Ätzprozesses erzeugt, wie
dies in Fig. 6H gezeigt ist.
In Fig. 1I ist dargestellt, daß ein oberer Schichtisola
tionsfilm 18 und die Wortleitung 20 durch Entfernen des
Resistfilmes 14 erzeugt werden.
Nachfolgend werden gemäß Fig. 1J unter Verwenden der Wort
leitung 20 als Maske N-Dotierungsdiffusionsbereiche 61 a, 62 a
von niedriger Konzentration durch Implantation von N-Dotie
rungsionen in das P-Siliziumsubstrat 1 erzeugt. Nach Erzeu
gen eines Seitenwandisolationsfilmes 19 auf der Seitenwand
der Wortleitung 20 werden N-Dotierungsdiffusionsbereiche
61 b, 62 b von hoher Konzentration durch Implantation von
N-Dotierungsionen in das P-Siliziumsubstrat 1 erzeugt, wobei
die Wortleitung 20 und der Seitenwandisolationsfilm 19 als
Masken dienen. Gemäß obiger Beschreibung wird ein N-Kanal-
MOS-Transistor erzeugt, bei dem N-Dotierungsdiffusionsbe
reiche 61, 62 Source/Drain-Bereiche mit LDD-Strukturen sind.
Gemäß Fig. 1K kontaktiert ein Speicherknoten 8 aus leitfähi
gem Material, wie beispielsweise Polysilizium, einen N-Do
tierungsdiffusionsbereich 61 und ist ausgebildet, um sich
auf dem oberen Schichtisolationsfilm 18 gemäß eines vorge
gebenen Strukturmusters zu erstrecken, um eine Verbindung
mit jedem N-Kanal-MOS-Transistor herzustellen.
Wie in Fig. 1L gezeigt ist, werden ein dielektrischer Kon
densatorfilm 11 aus einem Siliziumoxidfilm und ein Silizium
nitridfilm zum Bedecken des Speicherknotens 8 erzeugt. Eine
Zellenplatte 9 aus einem leitfähigen Material, wie bei
spielsweise Polysilizium, wird auf dem dielektrischen Kon
densatorfilm 11 erzeugt. Gemäß obiger Beschreibung wird ein
gestapelter Kondensator erzeugt, der durch den Speicherkno
ten 8 und die Zellplatte 9 und den sandwichartig dazwi
schenliegenden dielektrischen Kondensatorfilm 11 gebildet
ist.
Wie in Fig. 1M gezeigt ist, bedeckt ein Zwischenschichtiso
lationsfilm 21, der beispielsweise aus einem Oxidfilm be
steht, die gesamte Oberfläche. Ein Kontaktloch C, das sich
durch den Zwischenschichtisolationsfilm 21 erstreckt, legt
einen N-Dotierungsdiffusionsbereich 62 offen, der nicht mit
einer Kondensatorzelle des N-Kanal-MOS-Transistors verbunden
ist. Eine Bitleitung 30, die beispielsweise aus einer Alu
miniumschicht besteht, erstreckt sich durch das Kontaktloch
C zum Erzeugen eines elektrischen Kontaktes.
Wie oben beschrieben wurde, kann ein DRAM hergestellt wer
den, das gestapelte Kondensatoren hat, ohne daß Kerben bei
den Wortleitungen als Gate-Elektroden auftreten. Da bei den
Wortleitungen keine Kerben vorliegen, kann die Betriebsge
schwindigkeit des MOS-Transistors, der in dem Speicher ent
halten ist, hierdurch nicht beeinträchtigt werden.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird ein TEOS-Film als
oberer Schichtisolationsfilm auf dem die Wortleitung bilden
den Polysiliziumfilm verwendet. Jedoch kann der obere
Schichtisolationsfilm auch unter Verwenden eines anderen
Rohgases erzeugt werden, wenn der Siliziumoxidfilm mit einer
Restspannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2 erzeugt wird.
Beispielsweise kann ein Siliziumoxidfilm (nachfolgend als
NSG-Film bezeichnet) verwendet werden, der im Temperatur
bereich zwischen Raumtemperatur und 450°C unter Verwenden
von SiH4, O2 als Rohgas durch chemisches Dampfabscheidungs
verfahren erzeugt wird. Die Restspannung des Siliziumoxid
filmes ist eine Dehnungsspannung von nicht mehr als 5×108
dyn/cm2 nach Erzeugen des Filmes und eine Druckspannung von
nicht mehr als 5×108 dyn/cm2 nach der thermischen Verar
beitung bei den nachfolgenden Verfahrensschritten. Ferner
kann ein TEOS-Film (nachfolgend als TEOS + O3-Film bezeich
net) verwendet werden, der bei einer Temperatur im Tempera
turbereich zwischen Raumtemperatur und 430°C erzeugt wird,
wobei Tetra-Äthoxy-Ortho-Silikat (Si(OC2H5)4), O3 als Roh
gas bei dem chemischen Dampfabscheidungsverfahren verwendet
wird. Die Restspannung dieses TEOS + O3-Filmes ist eine Zug
spannung oder Dehnungsspannung von nicht mehr als 1×109
dyn/cm2.
Die Charakteristika der jeweiligen SiO2-Filme gemäß obiger
Beschreibung sind in der Tabelle 1 dargestellt. Eine Be
rechnung der Abdeckung wird durch den Wert b/a als Be
deckungsgrat mit dem SiO2-Film 18 auf dem darunterliegenden
Film 20 in Fig. 2 gezeigt.
Ein Beispiel der Halbleiterspeichervorrichtung mit einer
gestapelten Struktur, die durch selektives Entfernen des
polykristallinen Siliziumfilmes und des Siliziumoxidfilmes
unter Verwenden der gleichen Maske erzeugt wird, ist ein
DRAM mit Speicherzellen von gestapelten Kondensatorstruk
turen, das bei den obigen Ausführungsbeispielen erläutert
wurde. Jedoch können Halbleitervorrichtungen mit gestapelten
Strukturen aus dem polykristallinen Siliziumfilm und dem
Siliziumoxidfilm, welche durch Strukturieren durch selekti
ves Entfernen der beiden Schichten unter Verwenden der
gleichen Maske erzeugt werden, die gleiche Wirkung zeigen,
wenn die vorliegende Erfindung darauf angewendet wird.
Da erfindungsgemäß der Siliziumoxidfilm, der auf dem poly
kristallinen Siliziumfilm ist und durch selektives Entfernen
unter Verwenden der gleichen Maske erzeugt wird, eine nied
rige Restspannung hat, kann das Auftreten von Kerben in dem
polykristallinen Siliziumfilm der unteren Schicht unter
drückt werden. Daher kann eine Halbleitervorrichtung, bei
der nicht das Verhalten der aktiven Elemente verschlechtert
wird, in dem Fall geschaffen werden, daß der polykristalline
Siliziumfilm einen leitfähigen Film, wie beispielsweise eine
Gate-Elektrode, bildet.
Claims (13)
1. Halbleitervorrichtung mit einer gestapelten Stuktur, die
durch selektives Entfernen eines polykristallinen Sili
ziumfilmes und eines Siliziumoxidfilmes erzeugt wird,
wobei die gleiche Maske verwendet wird, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
Ein Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche,
einen polykristallinen Siliziumfilm (20), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet ist, und
einen Siliziumoxidfilm (18) mit einer Restspannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2, der auf dem polykristallinen Siliziumfilm ausgebildet ist.
Ein Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche,
einen polykristallinen Siliziumfilm (20), der auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates angeordnet ist, und
einen Siliziumoxidfilm (18) mit einer Restspannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2, der auf dem polykristallinen Siliziumfilm ausgebildet ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,
daß das Halbleitersubstrat (1) einen Bereich eines ersten
Leitfähigkeitstypes sowie einen in diesem Halbleiterbe
reich ausgebildeten Feldeffekttransistor eines zweiten
Leitfähigkeitstypes aufweist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Feldeffekttransistor eine Gate-Elektrode (20)
aufweist, die aus einem polykristallinen Siliziumfilm
gebildet ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Feldeffekttransistor Dotierungsbereiche (61, 62)
eines zweiten Leitfähigkeitstypes aufweist, die in dem
Halbleiterbereich ausgebildet sind.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Feldeffekttransistor eine isolierte Gate-Elektro de hat, wobei eine Elektrode (61) und die andere Elektro de (62) auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates mit einem gegenseitigen Abstand unter der Gate-Elektrode (20) ausgebildet sind,
daß die Dotierungsbereiche (61, 62) des zweiten Leit fähigkeitstypes die eine Elektrode (61) und die andere Elektrode (62) bilden, und
daß ein Kanalbereich in dem Halbleiterbereich zwischen der einen Elektrode (61) und der anderen Elektrode (62) ausgebildet ist.
daß der Feldeffekttransistor eine isolierte Gate-Elektro de hat, wobei eine Elektrode (61) und die andere Elektro de (62) auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates mit einem gegenseitigen Abstand unter der Gate-Elektrode (20) ausgebildet sind,
daß die Dotierungsbereiche (61, 62) des zweiten Leit fähigkeitstypes die eine Elektrode (61) und die andere Elektrode (62) bilden, und
daß ein Kanalbereich in dem Halbleiterbereich zwischen der einen Elektrode (61) und der anderen Elektrode (62) ausgebildet ist.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Feldeffekttransistor einen Teil einer
Speicherzelle bildet, die ferner einen an die eine Elek
trode angeschlossenen Kondensator aufweist.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Kondensator eine gestapelte Struktur hat, die
einen leitfähigen Film (8) und einen weiteren leitfähigen
Film (9) mit einem sandwichartig dazwischen angeordneten
dielektrischen Film (11) aufweist, und daß der eine leit
fähige Film (8) mit der einen Elektrode (61) verbunden
ist.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der eine und der andere leitfähige Film (8, 9) sich
über die polykristalline Siliziumschicht (20) erstrecken
und von der polykristallinen Siliziumschicht durch den
Siliziumoxidfilm (18) isoliert sind.
9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit
einer gestapelten Struktur, die durch selektives Entfer
nen eines polykristallinen Siliziumfilmes und eines
Siliziumoxidfilmes unter Verwenden der gleichen Maske
erzeugt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines polykristallinen Siliziumfilmes (15) auf einer Hauptfläche des Halbleitersubstrates (1),
Erzeugen eines Siliziumoxidfilmes (18 a) auf dem poly kristallinen Siliziumfilm in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 800°C, wodurch der Silizium oxidfilm mit einer Restspannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2 erzeugt wird, und
selektives Entfernen des polykristallinen Siliziumfilmes und des Siliziumoxidfilmes unter Verwenden der gleichen Maske (14).
Erzeugen eines polykristallinen Siliziumfilmes (15) auf einer Hauptfläche des Halbleitersubstrates (1),
Erzeugen eines Siliziumoxidfilmes (18 a) auf dem poly kristallinen Siliziumfilm in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 800°C, wodurch der Silizium oxidfilm mit einer Restspannung von nicht mehr als 109 dyn/cm2 erzeugt wird, und
selektives Entfernen des polykristallinen Siliziumfilmes und des Siliziumoxidfilmes unter Verwenden der gleichen Maske (14).
10. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Erzeugens des Silizium
oxidfilmes (18 a) die Erzeugung des Siliziumoxidfilmes
unter Verwenden von Tetra-Äthoxy-Ortho-Silikat als Roh
gas aufweist.
11. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des Erzeugens des Siliziumoxidfilmes
(18 a) das Erzeugen eines Siliziumoxidfilmes bei einem
Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 430°C
unter Verwenden von Tetra-Äthoxy-Ortho-Silikat und O3
als Rohgas aufweist.
12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Erzeugens des Silizium
oxidfilmes (18 a) das Erzeugen des Siliziumoxidfilmes
durch das chemische Dampfabscheidungsverfahren beinhal
tet.
13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des Entfernens des polykristallinen
Siliziumfilmes und des Siliziumoxidfilmes die Erzeugung
einer Gate-Elektrode (20), die einen Feldeffekttran
sistor bildet, umfaßt.
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