DE4400034C1 - 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, wenigstens bestehend aus einem Transistor und einer Kon­ densatorelektrode.

Es besteht das Bedürfnis, den Integrationsgrad von Bauelementen auf ei­ nem Halbleiterchip mehr und mehr zu erhöhen. Insbesondere wurden in jüngster Zeit für sogenannte DRAM Zellen (Dynamic Random Access Memory Cells) verschiedene Strukturen vorgeschlagen, um die Element­ größe zu minimieren.

Für Höchstintegrationszwecke ist vorgesehen, eine Speicherzelle vorzugs­ weise nur aus einem Transistor und einem Kondensator aufzubauen, um möglichst wenig Platz auf einem Chip zu beanspruchen. Bei einer aus nur einem Transistor und einem Kondensator bestehenden Speicherzelle wird eine Signalladung im Speicherknoten des Kondensators gespeichert, der mit dem Transistor (Schalttransistor) verbunden ist. Verringert sich mit zunehmender Integrationsdichte die Größe der Speicherzelle des Halblei­ terspeichers, so verringert sich aufgrund des kleiner werdenden Konden­ sators auch die Anzahl der Ladungen, die im Speicherknoten gespeichert werden kann.

Um ein gewünschtes Signal ohne Störung übertragen zu können, sollte der Kondensatorspeicherknoten einer Speicherzelle einen Oberflächenbe­ reich aufweisen, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, um sicherzu­ stellen, daß für die Übertragung eines Signals die erforderliche Speicher­ kapazität zur Verfügung steht.

Wird die Größe einer Speicherzelle reduziert, muß also der Kondensa­ torspeicherknoten trotzdem einen relativ großen Speicherflächenbereich in einem relativ begrenzten Bereich auf einem Halbleitersubstrat aufwei­ sen.

Es wurden bereits verschiedene Speicherzellenstrukturen vorgeschlagen, um den Oberflächenbereich eines Kondensatorspeicherknotens zu erhö­ hen. Hierzu gehört u. a. ein Stapelkondensator, der sich insbesondere für die Zwecke der Höchstintegration einsetzen läßt, und der nur wenig stör­ anfällig ist.

Eine Speicherzelle mit einem Stapelkondensator weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß sie sich zur Massenproduktion eignet und relativ einfach hergestellt werden kann.

Ein derartiger Kondensator wurde bereits in "IEDM, Seiten 592-595, 1988" durch Ema et al. publiziert und wird nachfolgend unter Bezugnah­ me auf die Fig. 1(a) bis 1(g) näher beschrieben.

Zunächst wird gemäß Fig. 1(a) auf einem Halbleitersubstrat (100) ein Speicherzellentransistor gebildet, bestehend aus einer Gateelektrode 1 sowie aus Source- und Drainbereichen 2. Anschließend wird ein Nitridfilm 3 auf den Speicherzellentransistor niedergeschlagen, wie in Fig. 1(b) zu erken­ nen ist. Danach werden der Reihe nach und übereinanderliegend ein er­ ster Oxidfilm 4, eine erste Polysiliziumschicht 5 und ein zweiter Oxidfilm 6 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, was in Fig. 1(c) gezeigt ist. Schließlich werden der zweite Oxidfilm 6, die erste Polysiliziumschicht 5 und der erste Oxidfilm 4 sowie die Nitridschicht 3 se­ lektiv geätzt, um eine Kontaktöffnung gemäß Fig. 1(c) zu erhalten.

Entsprechend der Fig. 1(d) wird nach Niederschlagung einer zweiten Po­ lysiliziumschicht 7 auf die gesamte Oberfläche der resultierenden Struk­ tur die zweite Polysiliziumschicht 7 selektiv geätzt und mit ihr werden auch der zweite Oxidfilm 6 und die erste Polysiliziumschicht 5 geätzt, um einen rippenartigen Kondensatorspeicherknoten gemäß Fig. 1(e) zu er­ halten.

Sodann werden entsprechend der Fig. 1(f) der zweite Oxidfilm 6 und der erste Oxidfilm 4 durch ein Naßätzverfahren beseitigt. Auf die gesamte frei­ liegende Oberfläche des so erhaltenen Kondensatorspeicherknotens wird sodann ein dielektrischer Kondensatorfilm 8 aufgebracht, wie in Fig. 1(g) zu erkennen ist. Auf dem dielektrischen Kondensatorfilm 8 kommt dann ein Kondensatorplattenpol 9 zu liegen, um den Kondensator des Halblei­ terspeichers zu komplettieren.

Bei dem oben beschriebenen Kondensator mit rippenartig ausgebildetem Speicherknoten besteht allerdings die Gefahr, daß bei einer größeren An­ zahl von Rippen Defekte auftreten, und zwar durch Schwächung der me­ chanischen Stärke der Polysiliziumschicht im Zentralteil des Kondensa­ tors, mit der die Kondensatorplatten jeweils verbunden sind und die diese Platten letztlich trägt.

Bei größer werdender Rippenzahl vergrößert sich aber auch das Aspekt­ verhältnis der Kontaktöffnung, die zur Verbindung des Speicherzellen­ transistors mit dem Kondensator dient, wodurch sich auch die Be­ deckungseigenschaften des Polysilizium-Trägerfilms verschlechtern, der die oberste Leitungsschicht des Stapelkondensator-Speicherknotens bil­ det.

Zur Lösung dieser Probleme wurde bereits von H. Gotou et al. eine Techno­ logie vorgeschlagen, bei der gestapelte Filme durch eine leitende Seiten­ wand getragen werden, mit der die im Abstand übereinanderliegenden Fil­ me über deren jeweiligen Rand verbunden sind. Die Seitenwand selbst wird am Rand einer leitenden Basisschicht gehalten, die ihrerseits mit ei­ nem Drain- bzw. Sourcebereich eines Speicherzellentransistors verbun­ den ist. Diese Technologie ist aus der US-PS 5,126,810 bekannt. Sie wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis 2(f) näher erläu­ tert.

Zunächst wird gemäß Fig. 2(a) mittels eines herkömmlichen MOS Tran­ sistor-Herstellungsprozesses ein Speicherzellentransistor mit einer Ga­ teelektrode 11 und Source- sowie Drainbereichen 12 auf einem Halbleitersub­ strat (100) hergestellt. Sodann werden auf das gesamte Substrat, auf dem sich der Speicherzellentransistor befindet, der Reihe nach und übereinan­ derliegend ein Zwischenschichtisolationsfilm 13, ein Ätzstoppfilm 14 und eine Pufferschicht 15 mittels eines CVD Verfahrens (Chemical Vapor De­ position Verfahren) aufgebracht.

Danach werden die Pufferschicht 15, der Ätzstoppfilm 14 und der Zwi­ schenschicht-Isolationsfilm 13 selektiv geätzt, um eine Kontaktöffnung zur Freilegung des Source- oder Drainbereichs 12 des Transistors zu bil­ den. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt dann die Stapelung bzw. das aufeinanderliegende Aufbringen von Mehrschicht-Polysilizium­ schichten 16, 18 und 20 sowie von Mehrschicht-Oxidfilmen 17, 19 und 21. Dabei kommt die Schicht 16 als unterste Schicht auf der Pufferschicht 15 sowie innerhalb der Kontaktöffnung zu liegen, während auf der Schicht 16 der Reihe nach und übereinanderliegend die Schichten 17 bis 21 angeord­ net sind.

Im nächsten Schritt gemäß Fig. 2(b) werden die aufeinandergestapelten Mehrschicht-Polysiliziumschichten 16, 18 und 20 und die Mehrschicht- Oxidfilme 17, 19 und 21 selektivgeätzt, um ein gewünschtes Muster zu er­ halten. Mit anderen Worten werden hier die Randbereiche der genannten Schichten 16 bis 21 beschnitten.

Sodann wird gemäß Fig. 2(c) auf die gesamte Oberfläche der so erhalte­ nen Struktur Polysilizium aufgebracht, um Polysilizium-Seitenwände 22 mittels eines anschließenden anisotropen Ätzverfahrens zu erhalten. Die­ se Polysilizium-Seitenwände 22 bilden die bereits oben erwähnten Träger für die Mehrschicht-Polysiliziumschichten 16, 18 und 20, die sich jeweils zwischen den Mehrschichtoxidfilmen 17, 19 und 21 befinden, und dienen gleichzeitig auch als elektrische Verbindung zwischen den Schichten 16, 18 und 20.

Im nächsten Schritt nach Fig. 2(d) wird zunächst ein Photoresist 23 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht. Dieser Photoresist 23 wird durch einen herkömmlichen Photoätzprozeß struktu­ riert, um eine der Polysilizium-Seitenwände 22 freizulegen. Durch einen geeigneten Ätzprozeß wird dann die freigelegte Polysilizium-Seitenwand 22 beseitigt.

Gemäß Fig. 2(e) werden nachfolgend das Photoresistmuster 23 und die Pufferschicht 15 sowie die Mehrschicht-Oxidfilme 17, 19 und 21 entfernt, um einen Kondensatorspeicherknoten zu erhalten, der nur noch aus den Mehrschicht-Polysiliziumschichten 16, 18 und 20 sowie aus der Polysilizi­ um-Seitenwand 22 besteht, die die Mehrschicht-Polysiliziumschichten 16, 18 und 20 trägt.

Auf die gesamte Oberfläche des so erhaltenen Kondensatorspeicherkno­ tens wird dann, wie in Fig. 2(f) zu erkennen ist, ein dielektrischer Kon­ densatorfilm 24 aufgebracht. Danach wird auf den dielektrischen Konden­ satorfilm 24, und zwar auf dessen gesamter Oberfläche, leitendes Material aufgebracht und anschließend strukturiert, und zwar zur Bildung eines Kondensatorplattenpols 26, um den Kondensator fertigzustellen.

Die zuletzt beschriebene Kondensatorstruktur hat den Nachteil, daß die leitende Basisschicht bzw. Polysiliziumschicht 16, die in der Kontaktöff­ nung liegt und zur Verbindung des Transistors mit dem Kondensator dient, in ihrem Seitenbereich stark belastet wird, was zur Verringerung der mechanischen Festigkeit des Stapelkondensatorknotens führen kann. Darüber hinaus muß beim anisotropen Ätzen zur Bildung der Polysilizi­ um-Seitenwand der Ätzgrad sehr genau kontrolliert werden, um zu verhin­ dern, daß nicht auch die übereinandergestapelten Filme geätzt werden.

Weiterhin ist aus der US 5,223,448 ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtstruktur einer Speicherzelle eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff bekannt. Hier erfolgt die Bildung eines Speicherzellentransistors mit einer Gateelektrode sowie mit Source- und Drainbereichen auf einem Halbleitersubstrat. Auf die so erhaltene Struktur wird ein erster Isolationsfilm aufgebracht. Auf diesem ersten Isolationsfilm kommt ein Filmstapel zu liegen, der durch abwechselndes Aufeinanderschichten von wieder entfernbaren Filmen und Leiterschichten erzeugt wird. Schließlich erfolgt die Bildung eines gewünschten Stapelfilmmusters durch selektives Ätzen des hergestellten Stapelfilms. Sodann wird auf die so erhaltene Struktur eine dotierte zweite Polysiliziumschicht aufgebracht. Auf diese zweite Polysiliziumschicht wird danach ein zweiter Isolationsfilm nieder­ geschlagen. Dieser zweite Isolationsfilm wird anschließend durch Ione­ nätzung in allen seinen horizontal liegenden Oberflächenbereichen ent­ fernt, auch im Bereich oberhalb des Drainbereichs. Es verbleiben dann nur noch vertikal verlaufende Bereiche und stufenartig geneigte Bereiche dieses zweiten Isolationsfilms. Danach werden die freiliegenden Bereiche der zweiten Polysiliziumschicht wenigstens oberhalb des Drainbereichs entfernt und auch der erste Isolationsfilm oberhalb des Drainbereichs. Auch die verbleibenden Teile des zweiten Isolationsfilms werden beseitigt. Sodann wird ein dritter bzw. oberer leitender Film auf die so erhaltene Struktur aufgebracht. Dieser wird mit Ionen implantiert. Schließlich er­ folgt eine Strukturierung des oberen leitenden Films und des Filmstapels mit Hilfe eines Kondensatorspeicherknotenmusters und die Beseitigung der entfernbaren Filme aus dem Filmstapel.

Darüber hinaus ist aus der DE 42 36 821 A1 ein Verfahren zur Bildung ei­ nes Speicherkontaktkondensators einer DRAM-Vorrichtung bekannt, bei der die Speicherknotenkondensatorplatte einen ersten und einen zweiten Kondensatorbereich umfaßt. Bei dem ersten Bereich handelt es sich um einen selbstausgerichteten Wolfram- und TiN-Kern. Bei einem ersten Aus­ führungsbeispiel handelt es sich bei dem zweiten Bereich um ein Speicher­ knoten-Polysilizium, das niedergeschlagen und einer an Ort und Stelle er­ folgten Phospor-Diffusionsdotierung ausgesetzt wird. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem zweiten Bereich um Wolfram- Finger, die in der Höhe horizontal über dem Wolfram- und TiN-Kern ausge­ bildet werden. Dabei schaffen TiN-Bereiche eine Beabstandung zwischen benachbarten Wolfram-Fingern. Eine obere Polysiliziumschicht wirkt als obere Kondensatorplatte und ist gegenüber der unteren Kondensatorplat­ te durch eine dielektrische Schicht isoliert. Der Wolfram- und TiN-Kern steht ferner mit einem Source-/Drainbereich eines Transistors in Kon­ takt, welcher sich in der Oberfläche eines Halbleitersubstrats befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich eine wenigstens aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode bestehende Halbleiterstruktur in einfacher Weise und mit stabiler Kondensatorelektrode herstellen läßt.

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

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wenigstens bestehend aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode, weist folgende Schritte auf:
Bildung eines Speicherzellentransistors mit einer Gateelektrode und einem Source- bzw. Drainbereich auf einem Halbleitersubstrat; Aufbringen eines Isolationsfilms auf den Speicherzellentransistor; Bildung eines Ätzstopp­ films auf dem Isolationsfilm; Bildung eines Mehrschichtstapels mit ab­ wechselnd aufeinanderliegenden entfernbaren Filmen und leitenden Schichten auf dem Ätzstoppfilm; Bildung eines gewünschten Stapelfilm­ musters durch selektives Ätzen der aufeinandergeschichteten Filme; Bil­ dung von leitenden Seitenwänden an den Seiten des Stapelfilmmusters; selektives Ätzen des Isolationsfilms unter Verwendung der leitenden Sei­ tenwände als Masken zur Bildung einer den Source- bzw. Drainbereich des Speicherzellentransistors freilegenden Kontaktöffnung; Aufbringen eines oberen leitenden Films an der Innenseite der Kontaktöffnung, der auch auf den Seitenwänden und den aufeinandergestapelten Filmen zu liegen kommt; Strukturierung des oberen leitenden Films und der aufeinander­ gestapelten Filme zur Bildung eines Kondensatorspeicherknotens; und Entfernen der entfernbaren Filme aus dem Filmstapel.

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

Fig. 1(a) bis 1(g) konventionelle Schritte zur Herstellung eines Kon­ densators für einen Halbleiterspeicher;

Fig. 2(a) bis 2(f) konventionelle Schritte zur Herstellung eines ande­ ren Kondensators eines Halbleiterspeichers;

Fig. 3(a) bis 3(g) Schritte eines Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung eines Kondensators eines Halbleiterspeichers;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Kondensators für einen Halblei­ terspeicher in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Er­ findung; und

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils gemäß Herstellungsschritt nach Fig. 3(e).

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert.

Ein Stapelkondensator für einen Halbleiterspeicher in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt.

Bei dem Halbleiterspeicher nach Fig. 4 sind folgende Einzelheiten vor­ handen:

Ein Substrat 100, auf dessen Oberfläche sich ein Transistor mit einer Gateelektrode 33 und einem Source- bzw. Drainbereich 32 befindet; über diesem Speicherzellentransistor liegt ein Isolationsfilm 34; im Isolationsfilm 34 befindet sich eine Kontaktöffnung oberhalb des Source- bzw. Drainbe­ reichs 32 zur elektrischen Verbindung des Speicherzellentransistors mit einem Kondensator; Seitenwände 40 befinden sich auf dem Isolationsfilm 34 am oberen Rand der Kontaktöffnung; Leitungsschichten 37 liegen hori­ zontal an der äußeren Seite der Kontaktöffnung und sind jeweils mit einer Seite der jeweiligen leitenden Seitenwand verbunden; ein oberer leitender Film 42 liegt am Boden und an den Innenwänden der Kontaktöffnung und erstreckt sich über die leitfähigen Seitenwände 40 hinweg; dabei ist der leitende Film 42 mit dem Source- bzw. Drainbereich 32 des Transistors verbunden; oberhalb der Kontaktöffnung verläuft der leitende Film 42 im wesentlichen horizontal bzw. parallel zur Substratoberfläche und im Ab­ stand zu dieser; die leitende Seitenwand 40, die leitende Schicht 37 und der obere leitende Film 42 bilden einen Kondensatorspeicherknoten; die Elemente 37, 40 und 42 können auch einstückig bzw. kreissymmetrisch ausgebildet sein.

Die leitende Schicht 37, die mit einer Seite der leitenden Seitenwand 40 verbunden ist, kann auch in Mehrschichttechnik hergestellt sein, um die Kapazität des Kondensators zu erhöhen. In Fig. 4 ist die Schicht 37 je­ doch nur als Einzelschicht gezeigt.

Wie zu erkennen ist, weist der Kondensatorspeicherknoten eine erhöhte mechanische Festigkeit im Bereich um die Kontaktöff­ nung herum auf, wo sich die Belastung infolge der übereinandergestapel­ ten Filme konzentriert, wobei die erhöhe mechanische Festigkeit im we­ sentlichen durch die leitende Seitenwand 40 und den oberen leitenden Film 42 erzielt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a) bis 3(g) wird nachfolgend das erfindungsgemäße Ver­ fahren zur Herstellung des Halbleiterspeichers mit Kondensatorstapelstruktur näher erläutert.

Zunächst wird gemäß Fig. 3(a) mit Hilfe eines herkömmlichen MOS- Transistor-Herstellungsprozesses ein Transistor mit einer Gateelektrode 33 und Source- bzw. Drainbereiche 32 auf der Oberfläche eines Halbleiter­ substrats 10 hergestellt, das in einen aktiven Bereich und in einen Feldbe­ reich unterteilt ist, und zwar mittels eines Feldoxidfilms 31.

Sodann wird auf dem Halbleitersubstrat 10, auf dem sich der Transistor be­ findet, ein Oxidfilm gebildet, der einen ersten Isolationsfilm 34 darstellt. Auf den Oxidfilm 34 werden der Reihe nach und übereinanderliegend auf­ gebracht ein Ätzstoppfilm 35, ein erster entfernbarer Film 36, eine erste Leiterschicht 37 und ein zweiter entfernbarer Film 38.

Der Ätzstoppfilm 35 kann z. B. ein Nitridfilm sein, der eine Dicke von etwa 50 bis 100 nm aufweist. Er läßt sich mit einem LPCVD Ver­ fahren (Low Pressure Chemical Vapor Deposition Verfahren) oder mit ei­ nem PECVD Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Ver­ fahren) herstellen. Die ersten und zweiten entfernbaren Filme 36 und 38 können organische Isolationsfilme sein, beispielsweise Polyimidfilme, und dergleichen, oder anorganische Isolationsfilme, beispielsweise soge­ nannte SOG Filme (Spin on Glass Filme bzw. Schleuderfilme), oder Silizi­ umoxidfilme, usw.

Der organische Isolationsfilm oder der SOG Film werden durch ein soge­ nanntes "Spin-Coating-Verfahren" bzw. Schleuderverfahren hergestellt, während sich der anorganische Isolationsfilm durch ein CVD Verfahren bilden läßt. Jeder der ersten und der zweiten wieder entfernbaren Filme 36 und 38 besitzt eine Dicke im Bereich von etwa 50 bis 150 nm.

Der erste Leiterfilm 37 ist ein Siliziumfilm, z. B. ein amorpher Siliziumfilm oder ein Polysiliziumfilm, hergestellt mit einer Dicke von etwa 50 bis 150 nm bei einer Temperatur im Bereich von 540 bis 620°C. Zur Herstellung des Films 37 kommt ein LPCVD Verfahren zum Einsatz, bei dem eine Gasmischung aus SiH₄ oder Si₂H₆ mit PH₃ verwendet wird.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die übereinandergestapel­ ten entfernbaren Filme 36 und 38 und der Leiterfilm 37 nur einfach vor­ handen. Natürlich können auch mehrere Leiterfilme 37 mit dazwischenlie­ genden Filmen 36 bzw. 38 vorhanden sein, falls eine größere Kondensator­ kapazität gewünscht wird.

Entsprechend der Fig. 3(b) wird dann auf den zweiten entfernbaren Film 38 zunächst ein Photoresist 39 aufgebracht. Dieser Photoresist 39 wird durch ein Photoätzverfahren in gewünschter Weise strukturiert, um ein Photoresistmuster zu erhalten. Unter Verwendung des Photoresistmu­ sters 39 als Maske wird anschließend ein Ätzvorgang ausgeführt, um den zweiten entfernbaren Film 38, den ersten Leiterfilm 37, den ersten entfern­ baren Film 36 und den Ätzstoppfilm 35 aufeinanderfolgend und musterge­ mäß zu beseitigen, um in den genannten Schichten 38, 37, 36 und 35 eine Öffnung oberhalb des Source- bzw. Drainbereichs 32 zu bilden. Das Ätzen kann beispielsweise ein reaktives Ionenätzen (RIE Verfahren) sein, bei dem Gase verwendet werden, die Fluor F enthalten, beispielsweise CF₄ oder CHF₃, oder die Chlor Cl enthalten, beispielsweise HCl oder Cl₂.

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Fig. 3(c) wird jetzt das Photo­ resistmuster 39 entfernt. Danach wird auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur mit Hilfe eines LPCVD Verfahrens ein leitender Silizi­ umfilm mit einer Dicke von etwa 20 bis 200 nm aufge­ bracht, und zwar bei einer Temperatur von etwa 540 bis 620°C. Dieser lei­ tende Siliziumfilm wird dann zurückgeätzt, um leitende Seitenwände 40 an der Innenseite des Stapelfilms zu bilden, also an der Innenseite der Öff­ nung innerhalb des Schichtsystems 35, 36, 37 und 38.

Anschließend wird gemäß Fig. 3(d) auf der Oberfläche der so erhaltenen Struktur ein Photoresistmuster 41 gebildet, und zwar wieder unter Ver­ wendung der schon in Fig. 3(b) herangezogenen Maske. Danach erfolgt ein selektives Ätzen des Oxidfilms bzw. des ersten Isolationsfilms 34 unter Verwendung des genannten Photoresistmusters 41 und der oben erwähn­ ten leitenden Seitenwand 40 als Maske, um eine Kontaktöffnung im ersten Isolationsfilm 34 zu erhalten, durch die der Source- bzw. Drainbereich 32 des Transistors freigelegt wird. Ist der zweite entfernbare Film 38, der der oberste Film des Filmstapels ist, ein Oxidfilm, beispielsweise ein SOG- oder CVD-Oxidfilm, so läßt sich die Kontaktöffnung dadurch herstellen, daß zunächst das oben erwähnte Photoresistmuster 41 gebildet wird und dann der Oxidfilm 34 geätzt wird, und zwar unter Verwendung des Photore­ sistmusters 41 und der leitenden Seitenwand 40 als Maske. Ist jedoch der zweite entfernbare Film 38 ein organischer Isolationsfilm, so kann der Oxidfilm 34 bzw. erste Isolationsfilm nur durch Verwendung der leitenden Seitenwand 40 als Maske geätzt werden, ohne daß das Photoresistmuster 41 erforderlich ist.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es auch mög­ lich, die oberste Schicht des aus den entfernbaren Filmen und leitenden Schichten gebildeten Stapels ebenfalls als leitende Schicht auszubilden. In diesem Fall läßt sich die Kontaktöffnung durch selektives Ätzen des er­ sten Isolationsfilms 34 dadurch herstellen, daß die genannte leitende Schicht, die also die oberste Schicht des genannten Stapels ist, und die lei­ tende Seitenwand 40 als Maske verwendet werden, so daß es also nicht mehr erforderlich ist, eine separate Photoresistmaske zur Bildung der Kontaktöffnung zu verwenden.

Wurde das Resistmuster 41 verwendet, so wird dieses zunächst entfernt. Danach wird gemäß Fig. 3(e) die elektrische Seitenwand 40 mit dem Source- bzw. Drainbereich 32 des Speicherzellentransistors verbunden, wozu ein leitfähiger Siliziumfilm 42 mit einer Dicke von etwa 50 bis 150 nm als zweiter leitender Film 42 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht wird. Der leitende Film 42 liegt al­ so am Boden der Kontaktöffnung, steht also in Verbindung mit dem Source- bzw. Drainbereich 32, erstreckt sich an den Seitenwänden der Kontaktöffnung nach oben und wird über den konvex verlaufenden Wand­ bereich der leitenden Seitenwände 40 nach außen geführt, so daß er schließlich auf dem Stapel zu liegen kommt, der aus den Schichten 35, 36, 37 und 38 besteht. Dabei liegt der Film 42 unmittelbar auf der Schicht 38 auf.

Sodann wird gemäß Fig. 3(f) zur Strukturierung der Schichten 36, 37, 38 und 42 ein Photoresistmuster 43 auf der Schicht 42 gebildet. Das Photore­ sistmuster 43 deckt praktisch die Kontaktöffnung ab und erstreckt sich seitlich zu ihr bis zu einem vorbestimmten Abstand. Unter Verwendung des Photoresistmusters 43 als Maske werden dann der Reihe nach die Schichten 42, 38, 37 und 36 weggeätzt, und zwar bis zur Ätzstoppschicht 35. Dabei bleiben zunächst die unterhalb der Maske 43 liegenden Bereiche der Schichten 36 und 38 noch stehen.

Um einen Kondensatorspeicherknoten 44 zu erhalten, der aus der ersten leitenden Schicht 37, der leitenden Seitenwand 40 und der zweiten leiten­ den Schicht 42 besteht, werden danach gemäß Fig. 3(g) der zweite ent­ fernbare Film 38 und der erste entfernbare Film 36 durch ein Naßätzver­ fahren weggeätzt, und zwar vollständig, wobei auch das Photoresistmu­ ster 43 entfernt wird.

Bestehen die entfernbaren Filme 36 und 38 aus einem Oxid, so erfolgt das Naßätzen unter Verwendung einer wäßrigen Lösung, die Fluor F enthält, beispielsweise HF. Bestehen dagegen die entfernbaren Filme 36 und 38 aus organischem Material, sind sie also organische Isolationsfilme, so wird zum Naßätzen ein Entwickler verwendet oder eine Mischung aus ei­ nem Hydrazid-Hydrat und Polyamin.

Schließlich wird auf die gesamte Oberfläche des erhaltenen Stapelkonden­ sator-Speicherknotens 44 ein dielektrischer Kondensatorfilm 45 aufge­ bracht, der auch aus mehreren Filmen bestehen kann, beispielsweise aus aufeinandergeschichteten Siliziumnitridfilmen und Oxidfilmen. Der di­ elektrische Kondensatorfilm 45 kommt dabei auch auf der Ätzstopp­ schicht 35 zu liegen, wie die Fig. 4 erkennen läßt. Er liegt darüber hinaus auf der gesamten Oberfläche der Schicht 42, an den Seiten der Wände 40, auf beiden Flächen der Schicht 37 sowie an den Stirnseiten der Schichten 42 und 37. Schließlich wird auf die gesamte Oberfläche des dielektrischen Kondensatorfilms 45 ein leitenden Siliziumfilm 46 aufgebracht, und zwar mit einer Dicke von 200 nm bei einer Temperatur von 540°C bis 620°C und unter Anwendung eines LPCVD Verfahrens, um einen Konden­ satorplattenpol 46 zu erhalten, wodurch die Herstellung des Kondensa­ tors für das Halbleiterspeicherelement beendet ist. Der leitende Silizium­ film 46 kommt dabei auch zwischen den Schichten 35 und 37 bzw. 37 und 42 zu liegen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine erhöhte mechanische Fe­ stigkeit der Leiterschicht um die Kontaktöffnung herum erhalten, wo sich die Belastung infolge des Stapelfilms konzentriert. Die erhöhte mechani­ sche Festigkeit ergibt sich dadurch, daß sich die übereinanderliegenden leitenden Filme des Kondensatorspeicherknotens unmittelbar an der lei­ tenden Seitenwand und über diese am inneren bzw. oberen leitenden Film abstützen können, mit dem die leitende Seitenwand verbunden ist. Der obere leitende Film 42 besitzt darüber hinaus bessere Abdeckeigenschaf­ ten, nicht zuletzt wegen des verbesserten Aspektverhältnisses der Kon­ taktöffnung infolge der leitenden Seitenwände.

Die Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Teils I von Fig. 3(e). Sie läßt erkennen, daß selbst eine stärkere vertikale Fehlausrichtung zwi­ schen dem oberen wieder entfernbaren Film (also dem zweiten entfernba­ ren Film 38) und der leitenden Seitenwand 40 infolge eines zu starken Rückätzens bei der Bildung der leitenden Seitenwand 40 nicht zu einem Festigkeitsverlust führt und insofern unschädlich ist, so daß auf eine hochgenaue Steuerung des Rückätzens bei der Bildung der Seitenwand 40 verzichtet werden kann, was das Herstellungsverfahren der Speicherein­ richtung erheblich vereinfacht.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur, wenigstens bestehend aus einem Transistor und einer Kondensatorelektrode, mit folgenden Schritten:

• - Bildung eines Speicherzellentransistors mit einer Gateelektrode (33) so­ wie Source- und Drainbereichen (32) auf einem Halbleitersubstrat (100);
• - Bildung eines Isolationsfilms (34) auf dem Speicherzellentransistor;
• - Bildung eines Ätzstoppfilms (35) auf dem Isolationsfilm (34);
• - Bildung eines Filmstapels durch abwechselndes Aufeinanderschich­ ten von wieder entfernbaren Filmen (36, 38) und Leiterschichten (37) auf dem Ätzstoppfilm (35);
• - Bildung eines gewünschten Stapelfilmmusters durch selektives Ät­ zen des hergestellten Filmstapels;
• - Bildung von leitfähigen Seitenwänden (40) an den Seiten des struktu­ rierten Filmstapels;
• - selektives Ätzen des Isolationsfilms (34) unter Verwendung der lei­ tenden Seitenwände (40) als Masken, um auf diese Weise eine Kontaktöff­ nung zu erhalten, die den Source- bzw. Drainbereich (32) des Speicherzel­ lentransistors freilegt;
• - Aufbringen eines oberen leitenden Films (42) auf die Innenoberfläche der hergestellten Kontaktöffnung, auf die leitenden Seitenwände (40) so­ wie auf den Filmstapel (36, 37, 38);
• - Strukturieren des oberen leitenden Films (42) und des Filmstapels mit Hilfe eines Kondensatorspeicherknotenmusters (43); und
• - Beseitigung der entfernbaren Filme (36, 38) aus dem Filmstapel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätz­ stoppfilm (35) ein Nitridfilm ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ent­ fernbaren Filme (36, 38) organische Isolationsfilme sind, beispielsweise Polyimidfilme, oder anorganische Filme, z. B. SOG(Spin-on-Glass)-Filme oder Oxidfilme.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ terschichten (37) aus leitendem amorphen Silizium oder aus leitendem Po­ lysilizium bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil­ dung der leitenden Seitenwand (40) zunächst ein leitender Film auf die ge­ samte Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebracht wird, auf dem zu­ vor der strukturierte Filmstapel gebildet wurde, und daß anschließend der leitende Film zurückgeätzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Kontaktöffnung der Isolationsfilm (34) selektiv geätzt wird, wobei die leitfähige Seitenwand (40) sowie ein vorbestimmtes Photoresist­ muster (41) als Masken verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Photoresistmuster unter Einsatz einer Maske hergestellt wird, die auch bei der Bildung des strukturierten Filmstapels verwendet wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wie­ derentfernbaren Filme (36, 38) und der oder die leitenden Filme (37) so aufeinandergestapelt werden, daß als oberster Film des Filmstapels ein wiederentfernbarer Film (38) zu liegen kommt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wie­ derentfernbaren Filme (36, 38) und der oder die leitenden Filme (37) so aufeinandergestapelt werden, daß als oberster Film ein leitender Film zu liegen kommt.