DE4400033C1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wenigstens bestehend aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ terstruktur, bestehend wenigstens aus einem Transistor und einer Kon­ densatorelektrode.

Im Zuge der Entwicklung von Halbleitern werden mehr und mehr Elemente auf einem Chip untergebracht, um einen möglichst hohen Integrations­ grad zu erzielen. Insbesondere bei DRAM Zellen (Dynamic Random Access Memory Zellen) wurden verschiedene Zellenstrukturen vorgeschlagen, um die Größe eines Elements zu minimieren.

Für Zwecke der Hochintegration besteht vorzugsweise eine Speicherzelle aus einem Transistor und einem Kondensator, um die beanspruchte Flä­ che auf einem Chip möglichst gering zu halten.

Bei einer Speicherzelle aus einem Transistor und einem Kondensator wird eine Signalladung im Speicherknoten des Kondensators gespeichert, wel­ cher mit dem Transistor (Schalttransistor) verbunden ist. Wird im Falle der Hochintegration die Größe der Speicherzelle verringert, so verringert sich auch die Anzahl der Ladungen, die im Speicherknoten gespeichert werden kann, da sich auch die Größe des Kondensators entsprechend ver­ kleinert.

Um ein gewünschtes Signal ohne Störung übertragen zu können, muß also der Kondensatorspeicherknoten einer Speicherzelle einen Oberflächenbe­ reich aufweisen, der größer ist als ein bestimmter, vorgegebener Wert, um die erforderliche Kondensatorkapazität zur Übertragung eines Signals si­ cherzustellen.

Daher muß ein Kondensatorspeicherknoten auch dann einen relativ gro­ ßen Flächenbereich aufweisen, wenn er sich nur in einem begrenzten Be­ reich auf einem Halbleitersubstrat zwecks Verringerung der Größe einer Speicherzelle befindet.

Eine der verschiedenen Möglichkeiten zur Erhöhung des Oberflächenbe­ reichs eines Kondensatorspeicherknotens besteht darin, einen Stapel­ kondensator vorzusehen. Hierbei handelt es sich um eine Kondensator­ struktur, die sich insbesondere für die Hoch- und Höchstintegration eignet, und in der praktisch so gut wie keine Fehler auftreten können. Eine Speicherzelle mit Stapelkondensator weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß sie relativ einfach hergestellt werden kann und sich daher zur Massenproduktion eignet.

Die Fig. 1(a) bis 1(g) zeigen einen herkömmlichen Stapelkondensator, vorgeschlagen durch H. Ogawa et al. in US-PS 5,164,337, um zu einer er­ höhten Kondensatorkapazität zu kommen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stapelkondensators wird nachfolgend näher beschrieben.

Gemäß Fig. 1(a) wird zunächst auf einem P-Siliziumsubstrat 1 ein Schalttransistor 50 erzeugt der als Source und Drain arbeitende N-Ver­ unreinigungsbereiche 19 und ein Gate 2 aufweist. Auf den so hergestellten Schalttransistor 50 und auf die restliche Substratoberfläche wird dann ein Mehrschicht-Isolationsfilm aufgebracht, und zwar bestehend aus ei­ nem ersten Oxidfilm 3, der unten liegt, einem mittleren Nitridfilm 4 und ei­ nem zweiten Oxidfilm 5 auf dem Nitridfilm 4.

Sodann wird gemäß Fig. 1(b) mit Hilfe eines Photoätzprozesses eine Kon­ taktöffnung 18 in dem Mehrschicht-Isolationsfilm 3, 4, 5 erzeugt, um den Schalttransistor 50 mit einem später noch zu bildenden Kondensator­ speicherknoten verbinden zu können. Nach Bildung der Kontaktöffnung 18 wird eine erste Leiterschicht 6 auf die gesamte Oberfläche der so erhal­ tenen Struktur aufgebracht, also auf den zweiten Oxidfilm 5 und in die Kontaktöffnung 18 hinein.

Danach wird gemäß Fig. 1(c) ein Mehrschichtfilm 80 auf der freiliegenden Oberfläche der so erhaltenen Struktur gebildet. Dies erfolgt durch Auf­ bringen von mehr als zwei Schichten. Dabei wird zunächst auf der ersten Leiterschicht 6 ein Isolationsfilm 7 aufgebracht, z. B. ein erster NSG-Film bzw. nicht dotierter Silicatglasfilm. Auf diesen kommt ein PSG bzw. Phos­ phosilicatglasfilm 8 zu liegen, auf den seinerseits ein zweiter NSG Film 9 aufgebracht wird. Dabei weisen die Filme 7, 8 und 9 unterschiedliche Naß­ ätzeigenschaften auf. Sodann wird der Mehrschichtfilm 80 das erste Mal anisotrop geätzt, um ein gewünschtes Muster zu erhalten.

Wie die Fig. 1(d) erkennen läßt, wird der auf diese Weise strukturierte Mehrschichtfilm 80 ein zweites Mal anisotrop geätzt, und zwar für zwei Mi­ nuten in einer NH₄ : HF=20 : 1 Lösung, um einen gewünschten Aufbau zu erhalten, und zwar in Abhängigkeit der Differenz des Ätzgrades der ver­ schiedenen Teile des Mehrschichtfilms 80.

Schließlich wird gemäß Fig. 1(e) eine zweite Leiterschicht 10 auf die ge­ samte Oberfläche der resultierenden Struktur aufgebracht und durch ein anisotropes Ätzverfahren zurückgeätzt, so daß die zweite Leiterschicht 10 nur an den Seiten der Filme 7, 8 und 9 verbleibt. Die erste Leiterschicht 6 wird dabei ebenfalls bereichsweise entfernt, wonach der zweite Oxidfilm 5 freiliegt, und zwar außerhalb der durch die Schichten 7, 8, 9 und 10 gebil­ deten Struktur, wie die Fig. 1(f) erkennen läßt.

Sodann werden die Filme 7, 8 und 9 und der zweite Oxidfilm 5 entfernt, der unterhalb der ersten Leiterschicht 6 liegt, und zwar durch ein Naßätzver­ fahren. Ein Kondensatorspeicherknoten 11 besteht somit aus der ersten Leiterschicht 6 und der zweiten Leiterschicht 10, wie die Fig. 1(g) erken­ nen läßt.

Durch Bildung dielektrischer Filme und nicht dargestellter Plattenpole kann dann die Bildung eines kastenförmigen Halbleiter-Speicherzellen­ kondensators vervollständigt werden.

Bei der zuvor beschriebenen Technologie kommt ein Naßätzprozeß zum Einsatz, wobei die unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeiten der Kompo­ nenten des Mehrschichtfilms ausgenutzt werden. Problematisch ist hier jedoch eine präzise Steuerung der Ätzrate beim Naßätzen. Besteht darüber hinaus der Kondensatorspeicherknoten aus noch mehr übereinanderge­ stapelten Schichten, so wird die mechanische Stärke der Säule schwächer und schwächer, die aus der ersten Leitungsschicht besteht und sich in der Kontaktöffnung 18 befindet, um den Schalttransistor mit dem Kondensa­ torspeicherknoten zu verbinden. Mit einer geringeren Betriebszuverläs­ sigkeit des Gesamtsystems muß daher gerechnet werden.

Aus der US 5,142,639 geht eine weitere Halbleiterspeichereinrichtung mit einer eine Stapelstruktur aufweisenden Kondensatorzelle hervor. Hier wird zunächst ein Transistor auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet. Darauf kommt ein erster Isolationsfilm zu liegen. Auf diesen er­ sten Isolationsfilm wird ein zweiter Isolationsfilm aufgebracht, auf den wiederum ein erster Isolationsfilm zu liegen kommt, usw. Sodann wird in die aus den ersten und zweiten Isolationsfilmen bestehende Stapelstruk­ tur eine Kontaktöffnung eingebracht, die bis herab zur Source-/Draindif­ fusionsschicht des zuvor erwähnten Transistors reicht. Anschließend werden nur die zweiten Isolationsfilme ausgehend vom inneren Rand der Kontaktöffnung bereichsweise entfernt, wobei jedoch die äußeren Ränder stehenbleiben. Sodann wird ein Leiterfilm auf die Oberfläche des gesam­ ten Innenbereichs der so erhaltenen Struktur aufgebracht, um eine untere Kondensatorelektrode zu erhalten. Diese untere Kondensatorelektrode wird mit einem Isolationsfilm bedeckt, auf den anschließend eine obere Kondensatorelektrode aufgebracht wird.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines BOX-strukturierten Stapel­ kondensators einer Halbleitervorrichtung ist aus der DE 40 31 411 A1 be­ kannt. Auch hier wird zunächst auf einem Halbleitersubstrat ein Transis­ tor hergestellt, der anschließend von einem ersten Isolationsfilm abge­ deckt wird. In diesen ersten Isolationsfilm wird eine Öffnung zur Freile­ gung eines Abschnitts des Sourcebereichs des genannten Transistors ein­ gebracht. Sodann wird auf die so erhaltene Struktur eine zweite leitende Schicht aufgebracht. Im Bereich oberhalb des Sourcebereichs kommt auf der zweiten leitenden Schicht ein Isolationsschichtenmuster eines Sattel­ typs zu liegen. Auf die so erhaltene Struktur wird eine dritte leitende Schicht aufgebracht. Sodann wird die dritte leitende Schicht im Bereich oberhalb des Sourcebereichs weggeätzt. Anschließend wird das Isola­ tionsschichtmuster des Satteltyps entfernt. Dadurch wird eine erste Kon­ densatorelektrode erhalten. Auf dieser kommt ein dielektrischer Film zu liegen, auf dem wiederum eine vierte leitende Schicht als zweite Kondensa­ torelektrode aufgebracht wird.

Nicht zuletzt ist aus der EP 0 480 411 A1 ein Stapelkondensator-DRAM be­ kannt. Es handelt sich hier um einen Stapelkondensator mit Deltazelle (SDC). Oberhalb eines Halbleitersubstrats und zu beiden Seiten eines ak­ tiven Bereichs werden Abstandsstücke mit gekrümmter Oberfläche gebil­ det. Auf die so erhaltene Struktur wird eine Polysiliziumschicht aufge­ bracht, die mit einem aktiven Bereich in Kontakt steht. In den durch die Polysiliziumschicht gebildeten Hohlraum wird ein Oxid eingebracht. Die­ ses schließt mit der oberen Horizontalfläche der Polysiliziumschicht ab und wird von einer weiteren Polysiliziumschicht abgedeckt, die mit der zuerst genannten in Kontakt steht, und zwar an den Seitenbereichen des Oxids. Anschließend erfolgt eine seitliche Begrenzung der beiden Polysili­ ziumschichten. Danach wird das Oxid durch einen Naßätzvorgang ent­ fernt. An den Wänden des auf diese Weise erhaltenen Hohlraums wird eine dielektrische Schicht aus einem Nitrid niedergeschlagen. Sodann wird der verbleibende Hohlraum mit weiterem Polysilizium ausgefüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Halbleiterstruktur, wenigstens bestehend aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode für einen Kondensator mit erhöhter Spei­ cherkapazität geschaffen werden kann, das sich einfach und zuverlässig durchführen läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Hergestellt wird die Halbleiterstruktur nach der Erfindung dadurch, daß zunächst auf einem Halbleitersubstrat ein Transistor gebildet wird. Auf die gesamte freiliegende Oberfläche des den Transistor enthaltenden Halbleitersubstrats wird dann ein Isolationsfilm aufgebracht, in den durch selektives Ätzen eine Kontaktöffnung eingebracht wird, die einen abgerundeten oberen Kantenbereich aufweist. Dann werden der Reihe nach auf die freiliegende Oberfläche der so erhaltenen Struktur eine erste leitende Schicht, ein Ätzstoppfilm und ein temporärer Film niedergeschla­ gen. Danach werden der temporäre Film und der Ätzstoppfilm unter Verwendung einer mittig zur Kontaktöffnung liegenden Photeresistmaske selektiv geätzt, um die erste leitende Schicht freizulegen. Seitenwände werden an der Seite des tem­ porären Films und des Ätzstoppfilms hergestellt, und zwar durch Bildung eines Isolationsfilms auf der gesamten freiliegenden Oberfläche der so erhaltenen Struktur sowie durch Rückätzen dieses Isolationsfilms. Sodann wird der erste lei­ tende Film unter Verwendung des temporären Films und der Seitenwände des temporären Films als Maske durch Ätzen strukturiert. Auf die gesamte freiliegen­ de Oberfläche der so erhaltenen Struktur wird ein weiterer Isolationsfilm aufge­ bracht, der anschließend selektiv geätzt wird, um den temporären Film im Bereich oberhalb der Kontaktöffnung freizulegen. Danach werden der temporäre Film und die Seitenwände des temporären Films entfernt. Eine zweite leitende Schicht wird auf der gesamten Oberfläche der so erhaltenen Struktur erzeugt und so zurückge­ ätzt, daß sie nur zwischen dem ersten leitenden Film bzw. dem Ätzstoppfilm und dem weiteren Isolationsfilm verbleibt. Danach erfolgt die Bildung eines Konden­ satorspeicherknotens aus der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht durch Entfernung des weiteren Isolationsfilms.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1(a) bis 1(g) Strukturquerschnitte bei der konventionellen Herstel­ lung eines Kondensators eines Halbleiterspeichers;

Fig. 2(a) bis 2(k) Prozeßschritte zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiterspeichereinrichtung in Übereinstimmung mit einem er­ sten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Kondensator, der in Übereinstim­ mung mit dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens hergestellt worden ist;

Fig. 4 ein Herstellungsverfahren für einen Kondensator einer Halbleiter­ speichereinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung; und

Fig. 5(a) bis 5(e) Prozeßschritte zur Erläuterung des Herstellungsver­ fahrens eines Kondensators eines Halbleiterspeichers in Übereinstim­ mung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Kondensator, der durch ein Verfahren in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt worden ist. Der Kondensator nach Fig. 3 befin­ det sich in einer Halbleiterspeicherzelle, die auch einen Schalttransistor aufweist. Der Schalttransistor enthält eine Gateelektrode 21 sowie einen Source- und Drainbereich 22, welcher in einem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats 100 liegt, das in den aktiven Bereich und in einen Feldbereich unterteilt ist. Auf der Oberfläche des Schalttransistors befin­ det sich ein Oxidfilm 23 als erster Isolationsfilm. In diesen Oxidfilm 23 ist eine Kontaktöffnung eingebracht, über die der Schalttransistor mit einem später noch herzustellenden Kondensator verbunden ist. Dabei liegt die Kontaktöffnung oberhalb des Source- bzw. Drainbereichs 22.

Über diese Kontaktöffnung ist der Kondensatorspeicherknoten mit dem Sourcebereich (oder dem Drainbereich) 22 des Schalttransistors verbun­ den, wie bereits erwähnt. Dieser Kondensatorspeicherknoten enthält übereinandergestapelte Schichten, und zwar eine erste Leitungsschicht 26 und eine zweite Leitungsschicht 34.

Die erste Leitungsschicht 26 des Stapelspeicherknotens befindet sich an der inneren Oberfläche der Kontaktöffnung, am Boden der Kontaktöff­ nung, erstreckt sich über den oberen Teil der Kontaktöffnung hinaus und kommt schließlich oberhalb des ersten Isolationsfilms 23 zu liegen.

Die zweite Leitungsschicht 34 des Stapelspeicherknotens befindet sich auf demjenigen Teil der ersten Leitungsschicht 26, der oberhalb des ersten Isolationsfilms 23 zu liegen kommt. Dabei ist die zweite Leitungsschicht 34 nach innen umgebogen, also zur Kontaktöffnung hin.

Auf der gesamten Oberfläche des oben beschriebenen Stapelspeicherkno­ tens befindet sich ein dielektrischer Film 36, während sich auf der gesam­ ten Oberfläche des dielektrischen Films 36 eine Kondensatorplatte 37 (elektrisch leitende Schicht) befindet.

Wie oben beschrieben, weist der Halbleiterspeicherkondensator einen Speicherknoten aus übereinandergestapelten oberen und unteren leitenden Filmen auf und besitzt eine gute Abdeckeigenschaft bezüglich des un­ teren leitenden Films, der sich entlang der Rundungen des oberen Teils der Kontaktöffnung erstreckt, die dazu dient, den Schalttransistor mit dem Kondensator zu verbinden. Dabei wird für diese Verbindung auch der ab­ gerundete Teil am oberen Rand der Kontaktöffnung ausgenutzt. Der Kon­ densatorspeicherknoten weist darüber hinaus einen sehr großen Oberflä­ chenbereich auf, so daß er mit einer sehr großen Kondensatorkapazität ausgestattet ist.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in ei­ ner Halbleiterspeichereinrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis 2(k) näher beschrieben.

Zunächst wird entsprechend Fig. 2(a) ein Schalttransistor mit einer Ga­ teelektrode 21 sowie Source- und Drainbereichen 22 auf einem Halbleitersub­ strat 100 hergestellt, das in einen aktiven Bereich und in einen Feldbe­ reich unterteilt ist. Danach wird beispielsweise ein Oxidfilm 23 als erster Isolationsfilm auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur nie­ dergeschlagen, auf dem ein Nitridfilm 24 mit einer Dicke von 100 bis 200 nm als zweiter Isolationsfilm aufgebracht wird. Dieser zweite Isolationsfilm 24 weist eine größere selektive Ätzrate auf als der Oxidfilm 23 bzw. erste Isolationsfilm. Die Filmbildung erfolgt unter Ver­ wendung von SiH₄ Gas oder NH₃ Gas mit einem LPCVD Verfahren (Low Pressure Chemical Vapor Deposition Verfahren) oder mit einem PECVD Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Verfahren). Da­ nach wird der Nitridfilm 24 unter Anwendung eines Photoätzprozesses in gewünschter Weise strukturiert. In ihn wird eine Öffnung oberhalb des Source- bzw. Drainbereichs 22 eingebracht.

Nachdem gemäß Fig. 2(b) z. B. ein Siliziumfilm oder ein Nitridfilm mit ei­ ner Dicke von 100 bis 200 nm als dritter Isolationsfilm auf den Oxidfilm 23 aufgebracht wurde, auf welchem auch das Nitridfilm­ muster 24 liegt, erfolgt ein Rückätzvorgang in Form eines anisotropen Trockenätzens zwecks Bildung von Seitenwänden 25 an der Seite des Ni­ tridfilmmusters 24. Das Rückätzen erfolgt unter Verwendung von Cl oder F enthaltender Gase, z. B. unter Verwendung von Cl₂ oder CF₄.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Seitenwände 25 am Rand der Öffnung im Film 24 liegen, die sich oberhalb des Source- bzw. Drainbereichs 22 be­ findet.

Als nächstes erfolgt gemäß Fig. 2(c) ein selektives Trockenätzen unter Verwendung des Nitridfilmmusters 24 und der Seitenwände 25 als Maske. Dabei wird der unterhalb des Nitridfilmmusters 24 und der Seitenwände 25 bzw. zwischen den Seitenwänden 25 liegende Bereich des Oxidfilms 23 weggeätzt, um eine Kontaktöffnung zu erhalten, die den Sourcebereich oder Drainbereich 22 des Schalttransistors freilegt. Das Trockenätzen kann z. B. unter Verwendung von CHF₃ Gas erfolgen. Sodann werden nacheinander auf der freiliegenden Oberfläche der so erhaltenen Struktur eine erste Leitungsschicht 26, ein Ätzstoppfilm 27 und ein weiterer und nur zeitweise vorhandener Film 28 gebildet.

Die erste Leitungsschicht 26 ist ein Siliziumfilm, beispielsweise ein amorpher Siliziumfilm oder ein polykristalliner Siliziumfilm, gebildet mit einem LPCVD Verfahren unter Verwendung eines Mischgases von SiH₄ und PH₃ bei einer Temperatur im Bereich zwischen 540°C bis 620°C. Die Dicke der ersten Leitungsschicht 26 beträgt etwa 50 bis 150 nm. Der Ätzstoppfilm 27 ist ein organischer Isolationsfilm, beispiels­ weise ein Polyimidfilm, ein PIQ Film aus Polyimid-Isoindochinazolin-Dion (polyimide isoindroquinazoline-dione) oder ein Nitridfilm, der bezogen auf das Trockenätzen eine größere selektive Ätzeigenschaft aufweist als der Siliziumfilm bzw. die erste Leiterschicht 26. Dabei wird der Ätzstoppfilm 27 mit einer Dicke von etwa 50 bis 200 nm hergestellt. Der temporäre Film 28 besteht aus Materialien, die bezüglich des Naßätzens eine größere selektive Ätzeigenschaft aufweisen als der Ätzstoppfilm 27. Beispielsweise kann der temporäre Film 28 ein Oxidfilm mit einer Dicke von 100 bis 200 nm sein, der mit einem LPCVD Verfahren oder mit einem PECVD Verfahren hergestellt wird, und zwar unter Verwen­ dung von SiH₄ Gas oder O₂ Gas.

Es sei darauf hingewiesen, daß die erste Leiterschicht 26 auch auf der Sei­ tenwand 25 des Nitridfilmmusters 24 oberhalb der Kontaktöffnung liegt, so daß sich verbesserte Abdeckeigenschaften der ersten Leiterschicht 26 im Bereich der Kontaktöffnung ergeben.

In einem nächsten Schritt werden entsprechend Fig. 2(d) der temporäre Film 28 und der Ätzstoppfilm 27 weggeätzt, und zwar unter Verwendung eines Photoresistmusters 29 als Maske, die zuvor unter Verwendung eines allgemein bekannten Photoätzprozesses hergestellt worden ist, so daß schließlich die erste Leiterschicht 26 freigelegt wird. Das Ätzen der Filme 27 und 28 erfolgt durch einen Plasmaätzvorgang oder durch ein O₂ Sput­ terätzverfahren, usw., unter Verwendung von CHF₃, CF₄ oder O₂. Dabei liegt die Photoresistmaske 29 mittig zur Kontaktöffnung und erstreckt sich seitlich noch zum geringen Teil über den Film 24 hinweg.

Sodann wird gemäß Fig. 2(e) das restliche Photoresistmuster 29 ent­ fernt. Danach wird ein Oxidfilm aus demselben Material wie der temporäre Film 28 mit einer Dicke von 100 bis 250 nm auf die ge­ samte Oberfläche der so erhaltenen Struktur niedergeschlagen. In einem nachfolgenden Schritt werden Seitenwände 30 an der Seite des temporä­ ren Films 28 und der Ätzstoppschicht 27 gebildet, und zwar durch einen Rückätzvorgang unter Anwendung eines anisotropen Trockenätzverfah­ rens. Nachfolgend wird die freiliegende erste Leiterschicht 26 struktu­ riert, und zwar unter Verwendung des temporären Films 28 und der Sei­ tenwände 30 als Maske. Dabei wird die erste Leiterschicht 26 im Außenbe­ reich entfernt, und zwar durch selektives Ätzen unter Verwendung z. B. des Gases Cl₂. Im Außenbereich liegt dann der Nitridfilm 24 frei.

Da die Breite der ersten Leiterschicht 26 so weit vergrößert ist wie die Brei­ te der Seitenwand 30 des temporären Films 28, vergrößert sich auch die Kapazität des Kondensators entsprechend.

Wie die Fig. 2(f) erkennen läßt, wird nur auf die gesamte freiliegende Oberfläche der so erhaltenen Struktur ein vierter Isolationsfilm 31 mit ei­ ner Dicke von 100 bis 200 nm aufgebracht. Dieser vierte Isolationsfilm 31 ist ein organischer Isolationsfilm aus Polyimid, und der­ gleichen, oder ein Nitridfilm, und weist bezüglich des Naßätzens eine grö­ ßere selektive Ätzeigenschaft auf als der durch den temporären Film 28 und die Seitenwände 30 gebildete Oxidfilm, und bezüglich des Trockenät­ zens eine größere Ätzeigenschaft als der erste Leiterfilm 26.

Danach wird auf den vierten Isolationsfilm 31 eine Photoresistschicht 32 aufgebracht und durch ein herkömmliches Photoätzverfahren struktu­ riert, und zwar unter Verwendung einer nicht näher bezeichneten Maske. Dadurch entsteht das in Fig. 2(f) gezeigte Photoresistmuster 32 mit einer Öffnung oberhalb des Bereichs 22. Unter Verwendung dieses Photoresist­ musters 32 als Maske wird dann der vierte Isolationsfilm 31 selektiv ge­ ätzt, um die Oberfläche des temporären Films 28 oberhalb der Kontaktöff­ nung freizulegen.

Nach Entfernung des als Maske verwendeten Photoresistmusters 32 wer­ den jetzt der temporäre Film 28 und die Seitenwände 30 des temporären Films 28 entfernt, und zwar durch ein Naßätzverfahren unter Verwendung einer wäßrigen und HF enthaltenden Lösung, um einen Innenraum 33 zu erhalten (Fig. 2g).

Auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur wird jetzt eine zwei­ te Leiterschicht 34 mit einer Dicke zwischen 50 bis 100 nm aufgebracht, und zwar durch Niederschlagen eines leitfähigen Silizium­ films mittels eines LPCVD Verfahrens im Temperaturbereich zwischen 540°C bis 620°C. Dabei legt sich die zweite Leiterschicht 34 an der gesam­ ten Innenwand des Innenraums 33 an, insbesondere auch an der Untersei­ te des nach oben abstehenden vierten Isolationsfilms 31. Auch die Bö­ schung im Bereich der Kontaktöffnung wird durch die zweite Leiterschicht 34 abgedeckt, die ausgezeichnete Abdeckeigenschaften aufweist, so daß sich ein relativ großer Kondensatorpolbereich ergibt (Fig. 2h).

Als nächstes wird entsprechend Fig. 2(i) die zweite Leiterschicht 34 so zurückgeätzt, daß sie bzw. der leitfähige Siliziumfilm nur noch im Bereich zwischen der ersten Leiterschicht 26 und dem vierten Isolationsfilm 31 verbleibt. Die zweite Leiterschicht 34 weist somit einen unteren Arm 34a auf, der zum Teil auf dem Film 27 und zum Teil auf der Schicht 26 liegt, so­ wie einen oberen Arm 34b, der an der Unterseite des vierten Isolationsfilms 31 liegt, also im Abstand oberhalb des unteren Arms 34a. Beide Arme 34a, 34b bilden einen Raum, der zur Kontaktöffnung hin offen ist. Der Ätz­ stoppfilm 27 verhindert dabei, daß mit dem Ätzen der zweiten Leiter­ schicht 34 gleichzeitig auch die erste Leiterschicht 26 geätzt wird.

Sodann wird gemäß Fig. 2(j) der Ätzstoppfilm 27 durch selektives Ätzen weggeätzt, und zwar unter Verwendung der zweiten Leiterschicht 34 als Maske, um die erste Leiterschicht 26 freizulegen. Danach wird der vierte Isolationsfilm 31 durch Naßätzen entfernt.

Als nächstes wird entsprechend der Fig. 2(k) der zweite Isolationsfilm 24 unterhalb der ersten Leiterschicht 26 durch einen Naßätzprozeß entfernt, um einen Stapelkondensator-Speicherknoten 35 zu erhalten, der aus der ersten Leiterschicht 26 und der zweiten Leiterschicht 34 besteht.

Ein Kondensator eines Halbleiterspeichers gemäß Fig. 3 wird dann da­ durch erhalten, daß zunächst auf der Oberfläche des Speicherknotens ein dielektrischer Kondensatorfilm 36 aufgebracht wird, der z. B. als Stapel­ film aus einem Siliziumnitridfilm und einem Oxidfilm besteht. Auf diesem dielektrischen Film 36 kommt dann ein Kondensatorplattenpol 37 zu lie­ gen, der durch Niederschlagen eines leitfähigen Siliziumfilms mittels ei­ nes LPCVD Verfahrens bei Temperaturen zwischen 540°C bis 620°C herge­ stellt wird. Die Dicke des Kondensatorplattenpols 37 kann z. B. 200 nm betragen. Dabei füllt der Kondensatorplattenpol 37 den gesamten Innenraum 33 des Kondensatorknotens 35 aus.

Es sei darauf hingewiesen, daß der dielektrische Film 36 auf der gesamten freiliegenden Oberfläche der Struktur nach Fig. 2(k) zu liegen kommt, wie auch die dick gezeichnete Linie in Fig. 3 erkennen läßt. Insbesondere ver­ läuft der Film 36 oberhalb der Schicht 23, an den äußeren Seitenwänden der Stützen 25, unterhalb der Schicht 26 und an deren Seitenwand, auf der Oberfläche der gesamten Struktur 34 sowie auf der Innenseite der Schicht 26 in die Kontaktöffnung hinein. Auf dem Film 36 kommt der Kon­ densatorplattenpol 37 zu liegen.

Die Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung, das bis zum Schritt nach Fig. 2(i) in derselben Weise wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 hergestellt wird. Allerdings wird jetzt der Ätzstoppfilm 27 vollständig entfernt, ohne daß irgendein Rest von ihm stehen bleibt, und zwar durch ein geeignetes Naßätzverfahren, um auf die­ se Weise den Oberflächenbereich des Speicherknotens noch weiter zu ver­ größern. Zu diesem Zweck wird also auch der nach dem Entfernen des Ätz­ stoppfilms 27 erhaltene Bereich ausgenutzt. Dieser Bereich liegt zwischen der Leiterschicht 26 und dem unteren Arm der Leiterschicht 34, deren obe­ rer Arm im Abstand zum unteren Arm liegt und ebenfalls zur Kontaktöff­ nung weist. Die weiteren Herstellungsschritte entsprechen dann denjeni­ gen, die bereits unter den Fig. 2(k) und 3 beschrieben worden sind.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Be­ zugnahme auf die Fig. 5 näher beschrieben.

Zunächst wird gemäß Fig. 5(a) ein Schalttransistor mit einem Gatepol 21 und Source- und Drainbereichen 22 in einem aktiven Bereich eines Halb­ leitersubstrats 100 gebildet, das in den aktiven Bereich und einen Feldbe­ reich unterteilt ist. Auf der gesamten freiliegenden Oberfläche der so er­ haltenen Struktur wird dann ein Oxidfilm als erster Isolationsfilm 23 gebildet. Dieser Oxidfilm 23 wird danach selektiv geätzt, um eine Kontakt­ öffnung 38 zu erhalten, durch die der Sourcebereich oder Drainbereich 22 des Schalttransistors freigelegt wird.

Gemäß Fig. 5(b) werden dann die oberen Teile der Kontaktöffnung 38 ab­ gerundet, und zwar durch Sputterätzen 39 des Oxidfilms 23 im Bereich des oberen Teils der Kontaktöffnung 38 unter Verwendung eines Inertga­ ses, z. B. unter Verwendung von Ar+. Hierdurch wird es möglich, auf die Bildung des Nitridfilmmusters 24 und der Seitenwände 25 oberhalb des ersten Isolationsfilms 23 gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zu ver­ zichten. Trotzdem ist eine Abrundung der oberen Kanten der Kontaktöff­ nung 38 möglich, was zu verbesserten Abdeckeigenschaften der ersten Leiterschicht 26 führt.

Zur Abrundung des oberen Teils der Kontaktöffnung 38 braucht nicht un­ bedingt ein Sputterätzverfahren unter Einsatz von Ar+ Ionen verwendet zu werden. Vielmehr ist es auch möglich, ein isotropes Naßätzverfahren mit einer HF enthaltenden Lösung oder ein isotropes Ätzverfahren mit F Ionen anzuwenden.

In einem nachfolgenden Schritt werden auf die gesamte freiliegende Ober­ fläche der so erhaltenen Struktur nacheinander eine erste Leiterschicht 26, ein Ätzstoppfilm 27 und ein temporärer Film 28 aufgebracht. Sodann folgen ein selektives Ätzen des temporären Films 28 und des Ätzstoppfilms 27 unter Verwendung eines nicht dargestellten Photoresistmusters als Maske mittels eines Photoätzprozesses, um die erste Leiterschicht 26 im Abstand von der Kontaktöffnung 38 freizulegen. Danach werden Seiten­ wände 30 an der Seite des temporären Films 28 und der Seite des Ätzstopp­ films 27 gebildet, wobei diese Seitenwände 30 auch auf dem ersten Leiter 26 zu liegen kommen. Unter Verwendung des temporären Films 28 und der Seitenwände 30 als Maske wird dann die erste Leiterschicht 26 im Außen­ bereich geätzt bzw. entfernt. Dadurch wird die erste Isolationsschicht 23 im Außenbereich freigelegt. Die oben erwähnte erste Leiterschicht 26, der Ätzstoppfilm 27 und der temporäre Film 28 sind aus denselben Materialien wie die entsprechenden Filme beim ersten Ausführungsbeispiel herge­ stellt und auch in derselben Weise wie die entsprechenden Filme beim er­ sten Ausführungsbeispiel gebildet, was auch für die jeweils angewandten Ätzverfahren zutrifft. Hinsichtlich Materialaufbau und Herstellungsver­ fahren bezüglich dieser Filme 26, 27 und 28 wird also auf das erste Aus­ führungsbeispiel verwiesen.

Als nächstes wird entsprechend der Fig. 5(d) auf die gesamte freiliegende Oberfläche der so erhaltenen Struktur ein Isolationsfilm 31 aufgebracht. Auf diesem Isolationsfilm 31 kommt ein Photoresistmuster 32 zu liegen, das eine zentrale Öffnung oberhalb der Kontaktöffnung 38 aufweist. Unter Verwendung dieses Photoresistmusters 32 als Maske wird der Isolations­ film 31 oberhalb der Kontaktöffnung 38 bereichsweise weggeätzt. Dadurch wird der temporäre Film 28 freigelegt.

Gemäß Fig. 5(e) wird dann zunächst das Photoresistmuster 32 entfernt. Anschließend werden der temporäre Film 28 und die Seitenwände 30 durch ein Naßätzverfahren unter Verwendung einer HF enthaltenden wäßrigen Lösung entfernt, um einen Innenraum 33 zu erhalten.

Die weiteren Schritte entsprechen denjenigen Schritten des ersten Aus­ führungsbeispiels und werden zwecks Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals beschrieben.

Darüber hinaus bestehen die erste Leiterschicht 26, der Ätzstoppfilm 27, der temporäre Film 28 und der Isolationsfilm 31 aus denselben Materialien wie die entsprechenden Filme beim ersten Ausführungsbeispiel und wer­ den auch in derselben Weise wie diese hergestellt, was auch für die jeweili­ gen Ätzverfahren zutrifft, so daß auch diesbezüglich auf das erste Ausfüh­ rungsbeispiel verwiesen wird.

Die Fläche des Speicherknotens läßt sich darüber hinaus noch durch den Raum vergrößern, der durch die Entfernung des Ätzstoppfilms entsteht, der im Innenraum des Speicherknotens vorhanden ist. Hier ist insbeson­ dere derjenige Teil des Ätzstoppfilms gemeint, der zwischen der ersten und der zweiten leitenden Schicht zu liegen kommt. Durch die Entfernung die­ ses Teils des Ätzstoppfilms läßt sich die Kondensatorkapazität noch weiter erhöhen.

Vorteilhaft ist darüber hinaus auch, daß die Strukturierung auf dem Isola­ tionsfilm in selbstausrichtender Weise erfolgen kann, ohne daß es erfor­ derlich ist, den oberen und den unteren leitenden Film als Photoresist­ maskenersatz verwenden zu müssen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wenigstens be­ stehend aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode, mit fol­ genden Schritten:

• - Bildung eines Transistors auf einem Halbleitersubstrat (100);
• - Bildung eines Isolationsfilms auf der Oberfläche des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats (100);
• - Bildung einer Kontaktöffnung mit abgerundetem oberen Rand- bzw. Kantenbereich durch selektives Ätzen des Isolationsfilms;
• - aufeinanderfolgendes Aufbringen einer ersten Leitungsschicht (26), eines Ätzstoppfilms (27) und eines temporären Films (28) auf die gesamte Oberfläche der resultierenden Struktur;
• - selektives Ätzen des temporären Films (28) und des Ätzstoppfilms (27) unter Verwendung einer mittig zur Kontaktöffnung liegenden Photo­ resistmaske (29) zur Freilegung der ersten Leitungsschicht (26);
• - Bildung von Seitenwänden (30) des temporären Films (28) an der Sei­ te des temporären Films (28) und der Seite des Ätzstoppfilms (27) durch Aufbringen eines Isolationsfilms auf die gesamte Oberfläche der resultie­ renden Struktur sowie durch Zurückätzen dieses Isolationsfilms,
• - Strukturieren der ersten Leitungsschicht (26) unter Verwendung des temporären Films (28) und der Seitenwände (30) des temporären Films (28) als Maske;
• - Aufbringen eines weiteren Isolationsfilms (31) und selektives Ätzen dieses Isolationsfilms (31) zur partiellen Freilegung des temporären Films (28) im Bereich oberhalb der Kontaktöffnung;
• - Entfernen des temporären Films (28) und der Seitenwände (30);
• - Bildung einer zweiten Leitungsschicht (34) auf der gesamten oberen Fläche der so erhaltenen Struktur;
• - Rückätzen der zweiten Leitungsschicht (34) derart, daß diese nur noch im Bereich zwischen der ersten Leitungsschicht (26) bzw. dem Ätz­ stoppfilm (27) und dem weiteren Isolationsfilm (31) verbleibt; und
• - Bildung eines Kondensatorspeicherknotens (35) aus der ersten Lei­ tungsschicht und der zweiten Leitungsschicht (34) durch Entfernen des weiteren Isolationsfilms (31).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung der Kontaktöffnung mit der im oberen Bereich abge­ rundeten Kante durch selektives Ätzen des Isolationsfilms auf der Oberflä­ che des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats folgende Schritte umfaßt:

• - Bildung eines ersten Isolationsfilms (23) auf der gesamten Oberflä­ che des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats (100);
• - Bildung eines zweiten Isolationsfilms auf dem ersten Isolationsfilm (23);
• - Bildung eines zweiten Isolationsfilmmusters (24) durch selektives Ätzen des zweiten Isolationsfilms;
• - Bildung von Seitenwänden (25) eines dritten Isolationsfilms an den Seiten des zweiten Isolationsfilmmusters (24) sowie Zurückätzen des drit­ ten Isolationsfilms auf dem ersten Isolationsfilm (23), auf dem das zweite Isolationsfilmmuster (24) gebildet wurde;
• - selektives Ätzen des ersten Isolationsfilms (23) unter Verwendung des zweiten Isolationsfilmmusters (24) und der Seitenwände (25) des drit­ ten Isolationsfilms als Maske.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Isolationsfilm (24) aus einem Material hergestellt wird, das gegenü­ ber dem ersten Isolationsfilm (23) ein größeres selektives Ätzverhältnis aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätz­ stoppfilm (27) aus einem Material hergestellt wird, das bezüglich des Trockenätzens eine höhere Ätzselektivität als die erste Leitungsschicht (26) aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzstoppfilm (27) ein organischer Isolationsfilm ist, hergestellt aus einem Polyamid oder aus PIQ, oder dergleichen, oder ein Nitridfilm ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tem­ poräre Film (28) aus einem Material hergestellt ist, das bezüglich des Naß­ ätzens ätzselektiver ist als der Ätzstoppfilm (27).

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sei­ tenwände (30) des temporären Films (28) aus demselben Material wie der temporäre Film (28) hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wei­ tere Isolationsfilm (31) aus einem Material hergestellt ist, dessen Ätzselek­ tivität bezogen auf das Naßätzen über derjenigen des temporären Films (28) und der Seitenwände (30) des temporären Films (28) liegt, während seine Ätzselektivität bezogen auf das Trockenätzen über derjenigen der er­ sten Leitungsschicht (26) liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsfilm (31) ein organischer Isolationsfilm ist, hergestellt aus einem Polyimid, oder dergleichen, oder ein Nitridfilm ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung der Kontaktöffnung mit der im oberen Bereich abge­ rundeten Kante durch selektives Ätzen des Isolationsfilms auf der Oberflä­ che des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats folgende Schritte umfaßt:

• - Bildung eines Isolationsfilms (23) auf der gesamten Oberfläche des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats (100);
• - Bildung wenigstens einer Kontaktöffnung in einem vorbestimmten Teil des Isolationsfilms (23) durch selektives Ätzen dieses Isolationsfilms (23); und
• - Ätzen des oberen Randes der Kontaktöffnung unter Anwendung eines Sputterätzverfahrens mit inerten Ionen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung der Kontaktöffnung mit dem abgerundeten oberen Kantenbereich durch selektives Ätzen des Isolationsfilms auf der Oberflä­ che des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats folgende Schritte umfaßt:

• - Bildung eines Isolationsfilms (23) auf der gesamten Oberfläche des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats (100);
• - Bildung einer Kontaktöffnung in einem vorbestimmten Teil des Isola­ tionsfilms (23); und
• - Naßätzendes Isolationsfilms (23).

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung der Kontaktöffnung mit ihrer abgerundeten oberen Kante durch selektives Ätzen des Isolationsfilms auf der Oberfläche des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats folgende Schritte umfaßt:

• - Bildung eines Isolationsfilms auf der Oberfläche des den Transistor tragenden Halbleitersubstrats;
• - Bildung einer Kontaktöffnung in einem vorbestimmten Teil des Isola­ tionsfilms durch selektives Ätzen; und
• - anisotropes Trockenätzen des Isolationsfilms.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitungsschicht (26) durch den Ätzstoppfilm (27) geschützt wird, wenn die zweite Leitungsschicht (34) zurückgeätzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätz­ stoppfilm (27) unter Verwendung der zweiten Leitungsschicht (34) als Maske geätzt wird, nachdem die zweite Leitungsschicht (34) zurückgeätzt worden ist.