DE4400178A1 - Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines integrierten SchaltkreisesInfo
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- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/038—Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
integrierten Schaltkreises mit einer dynamischen RAM
(DRAM)-Speicheranordnung mit geringen Verlusten und einer
langen Speicherzeit, die auf dem Halbleiterwafer mit Halblei
terfeldeffekttransistoren (MOSFET) und peripherischen Strom
kreisen verbunden ist, und nach dem Verfahren hergestellte
integrierte Schaltkreise.
Dynamische RAMs (DRAMs) speichern Informationen durch
Einbringen einer Sollspannung in einen Speicherkondensator.
Der Kondensator wird auf diese Weise geladen oder entladen.
Die gespeicherte Spannung ist üblicherweise auf einem von
zwei Pegeln, die als Binär-Pegel "1" oder "0" bezeichnet
werden. Die Ladung wird in oder aus den Speicherkondensator
mittels eines Schalttransistors übertragen. Dieser
Zugrifftransistor ist typischerweise ein
Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), in dem
eine Spannung am Gatter die Übertragung der Ladung durch den
Kanal zwischen den Quellen- und Drainelektroden regelt.
DRAMs erfordern aufgrund ihrer Beschaffenheit ein
periodisches Auffrischen der in den Zellen gespeicherten
Informationen. Dieses Auffrischen ist erforderlich wegen des
Verlustes an Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist.
Es gibt verschiedene Verlustmechanismen, wie von dem Konden
sator zu dem Substrat oder durch den Schalttransistor. Es ist
seit langem versucht worden, dieses Problem zu lösen, um die
gewünschte Charakteristik von niedrigen Verlusten und langer
Ladungsspeicherzeit in DRAM integrierten Schaltkreisen zu
erzielen. Eine übliche Methode besteht darin, den
Schaltkreisentwurf zu verbessern, wie es in der US-PS 4 679
172 (Kirsch et al) beschrieben ist. Nach anderen Methoden
wird ein selbstabgleichendes Auffrischprogramm insbesondere
mit einem Streuverlustsensor benutzt, um die Haltezeitrege
lung zu verbessern. Dies ist veröffentlicht worden auf dem
1986 Symposium über VLSI Technologie in San Diego, 28.-30.
Mai 1986, S. 85 bis 86 (K. Sawada et al) Jedoch sind diese
Schaltkreisverbesserungen wegen der Chipgröße, der
Komplexität des Entwurfes usw. aufwendig und teuer.
Bei der Entwicklung von DRAMs zu immer kleineren Größen und
größeren Speichern auf einzelnen Chips mit integrierten
Schaltkreisen wurden unerwartet anormale Verlustprobleme
entdeckt. Diese Verlustprobleme wurden zuerst von D.S. Yaney
and C. Y. Lu et al in "A meta-stable leakage phenomenon in
dram charge storage - variable hold time" beschrieben,
veröffentlicht auf der IEDM in Washington, D.C., December
6-9, 1987, S. 336-339. Das neue Verlustphänomen wurde als
variable Haltezeit (VHT) bezeichnet. Sie zeichnet sich durch
stabile Perioden aus, die von Sekunden bis Stunden dauerten,
und punktweise von fast verzögerungsfreien Übergängen
begleitet wurden. Physikalische Untersuchungen beweisen in
vielen Fällen, daß nach den Verfassern in der auffälligen
Speicherstelle ein Materialfehler im Silizium vorhanden war.
Diese anormalen Verlustprobleme wurden auch berichtet und
untersucht von P. J. Restle et al aufgrund einer Untersuchung
einer Anzahl von Technologien verschiedener Hersteller wie es
auf der IEDM in San Francisco, December 1992, S. 807 bis 810
veröffentlicht wurde. Diese Untersuchungen umfaßten DRAM
Chips sowohl mit Grabenkondensatoren wie auch mit
Schichtkondensatoren.
In der Technik werden zwei Typen von DRAM
Speicherzellenanordnungen verwendet. Ein Typ ist der MOSFET
in Verbindung mit einem Schichtkondensator wie er in den
US-PSn 5 066 606, 5 116 776, 5 155 056 beschrieben ist. Der
andere Typ ist der MOSFET in Verbindung mit einem
Grabenkondensator wie er in den US-PSn 4 452 579, 4 734 384,
5 873 205, 4 784 969, 4 798 794 und in Nicki C.C. Lu et al
"A substrate-plate trench capacitor (SPT) memory cell for
dynamic RAM′s" veröffentlicht in IEEE J. of Solid-State
Circuits, Vol SC-21, No. 5 Ocotber 1986, und B.W. Shen et al
"Scalability of a trench capacitor cell for 64 MBIT DRAM",
veröffentlicht in 1989 IEDM Technical Digest Seiten 27 bis
30. Von diesen Patentschriften und Veröffentlichungen
diskutiert lediglich der Aufsatz von B. W. Shen u. a. das
Problem von Verlusten, da die DRAM Produkttechnologie sich in
Richtung kleiner und kleinster Vorrichtungen bewegt. Shen u. a.
diskutieren die Verlustprobleme bei Grabenkondensatoren
und lösen das Problem durch Anheben der Substratkonzentration
mit dem Risiko, daß die Grabenwanddioden versagen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß in einer DRAM
Zellenanordnung die geringstmöglichen Verluste und
längstmöglichen Speicherzeiten erzielt werden. Des weiteren
soll eine DRAM integrierte Schaltkreisstruktur erzielt
werden, die leichtdotierte mit Ionen implantierte Zonen
aufweist, die erwärmt wurden, um die Beschädigungen durch die
Ionenimplantation komplett auszugleichen. Ferner soll nach
der Erfindung eine DRAM integrierte Schaltkreisstruktur
ermöglicht werden, die leichtdotierte ionenimplantierte
Regionen aufweist, die in der Zellenanordnung ausgeglüht sind
mit ausdiffundierten hochdotierten Kontakten in
leichtdotierten Knotenpunktregionen und Bitleitungsregionen
der Zellenanordnung, wobei der geringst mögliche Verlust und
die längstmögliche Speicherzeit in einer DRAM Zellenanordnung
erzielt wird und anormale variable Haltezeit (VHT) Phänomene
minimiert werden.
In Übereinstimmung mit den obengenannten Aufgaben wird ein
Verfahren zur Herstellung eines DRAM MOSFET integrierten
Schaltkreises beschrieben, der einen niedrigen Verlust und
eine lange Speicherzeit in einem Halbleiterwafer aufweist.
Ein Muster von Gatterdielektrikums- und
Gatterelektrodenstrukturen ist über dem Halbleiterwafer
vorgesehen, der eine erste Leitfähigkeit verleihende
Dotierung in der Zellbereichsregion und der peripherischen
Stromkreisregion des integrierten Schaltkreises aufweist. Die
Muster der Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstruktu
ren sind als eine Maske zur Ionenimplantation zur Ausbildung
leichtdotierter Regionen einer zweiten und gegenüberliegenden
Leitfähigkeit aufweisenden Dotierung in dem Halbleiterwafer,
worin bestimmte der leichtdotierten Regionen in der Zellbe
reichsregion Bitleitungsregionen und Konden
satorknotenpunktregionen sind. Isolatorstrukturen sind auf
den Seitenwänden der Muster der Gatterdielektrikums- und
Gatterelektrodenstrukturen ausgebildet. Ein Kondensator ist
in der Zellbereichsregion angeordnet. Eine dielektrische
Isolierschicht ist als Zwischenschicht über der Oberfläche
der Struktur angeordnet. Durch die zwischengelagerte dielek
trische Isolierschicht sind Öffnungen ausgebildet, die zu den
Bitleitungsabschnitten der leichtdotierten Regionen führen.
Ein hochdotierter Bitleitungskontakt ist zu den
Bitleitungsbereichen ausgebildet. Die Struktur wird zum
Ausglühen der Ionenimplantationsschäden in den leichtdotier
ten Bereichen ausgeglüht, die bei der Ionenimplantation in
die leichtdotierten Bereiche eingebracht worden sind, und um
eine Ausdiffusion von der dotierten Bitleitungskontaktschicht
zu bewirken, um einen hochdotierten Bitleitungskontakt in
bestimmten der leichtdotierten Bereiche auszubilden, wobei
der niedrige Verlust und die lange Speicherzeit dann die
resultierende Schaltkreischarakteristik sind. Öffnungen sind
zu den gewünschten leichtdotierten Bereichen der
peripherischen Stromkreise ausgebildet. Ionenimplantation von
hochdotierten Leitfähigkeit verleihenden Dotierstoffen der
zweiten und entgegengesetzten Leitfähigkeit erfolgt durch die
Öffnungen zur Ausbildung hochdotierter Bereiche der zweiten
und entgegengesetzten Leitfähigkeit. Dies vermindert das
Heißleiterproblem. Elektrische Kontakte zu den peripherischen
Stromkreisen werden durch die Öffnungen hergestellt, um den
DRAM MOSFET integrierten Schaltkreis zu komplettieren.
Gemäß der Erfindung wird ferner ein DRAM integrierter
Schaltkreis beschrieben mit einer aus MOSFET Einrichtungen
bestehenden Zellenanordnung und zugehörigen
Schichtkondensatoren und peripherischen Stromkreisen, worin
niedrige Verluste und lange Speicherzeiten in der genannten
Zellenanordnung auftreten. Muster der Gatterdielektrikums-
und Gatterelektrodenstrukturen sind auf dem Halbleiterwafer
angeordnet, der eine erste Leitfähigkeit verleihende
Dotierung in der Zellenanordnung und den peripherischen
Stromkreisbereichen des integrierten Schaltkreises aufweist.
Leichtdotierte Bereiche einer zweiten und entgegengesetzte
Leitfähigkeit verleihenden Dotierung sind in dem
Halbleiterwafer benachbart zu den Mustern der Gatterdielek
trikums- und Gatterelektrodenstrukturen angeordnet, worin die
leichtdotierten Bereiche in der Zellbereichsregion als
Kondensatorknotenbereich und Bitleitungsbereich ausgebildet
sind. Auf der Seitenwand der Muster der Gatterdielektrikums-
und Gatterelektrodenstrukturen sind Isolatorstrukturen ausge
bildet. Die Schichtkondensatoren sind in elektrischem Kontakt
mit dem Kondensatorknotenbereich der leichtdotierten Bereiche
in der Zellbereichsregion. Der Kondensator umfaßt eine
dotierte Polysiliziumknotenschicht der zweiten und entgegen
gesetzten Leitfähigkeit, ein Kondensator-Dielektrikum und
eine dotierte Polysiliziumanodenschicht. Eine zwischen
geordnete dielektrische Isolierschicht ist über der
Oberfläche der Struktur angeordnet. Öffnungen durch die
zwischengeordnete dielektrische Isolierschicht zum
Bitleitungsbereich des leichtdotierten Bereiches sind
vorgesehen. Ein hochdotierter Polycid-Bitleitungskontakt ist
zum Bitleitungsbereich hergestellt. Ein hochdotierter Knoten
kontakt bzw. hochdotierter Bitleitungskontakt sind in dem
leichtdotierten Bereich durch Ausdiffusion von der dotierten
Kondensatorknotenpunktschicht und der dotierten
Bitleitungskontaktschicht gebildet, wobei die resultierenden
Schaltkreischarakteristiken niedrige Verluste und lange
Speicherzeiten sind. Zu den gewünschten Quellen- und
Drainbereichen in den peripherischen Stromkreisen sind
Öffnungen geführt. Andere optionale hochdotierte Bereiche der
zweiten und entgegengesetzten Leitfähigkeit sind an dem Boden
der Öffnungen und in den Quellen/Drainbereichen ausgebildet.
Elektrische Kontakte zu den peripherischen Stromkreisen sind
durch die Öffnungen hergestellt, um den DRAM MOSFET
integrierten Schaltkreis zu komplettieren.
Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 bis 4 schematische Ansichten einer ersten Ausführungs
form einer MOFSET-Struktur mit einem Schichtkon
densator in einer Queransicht,
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausfüh
rungsform einer MOSFET-Struktur mit einem Graben
kondensator in einer Queransicht,
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer dritten Ausbil
dung einer MOSFET-Struktur mit einem Grabenkon
densator in einer Queransicht.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführung der neuen DRAM-Struk
tur dargestellt, die niedrige Verluste und einen Schaltkreis
mit langer Speicherzeitcharakteristik aufweist. Die erste
Serie von Schritten zur Ausbildung dieser Struktur umfaßt die
Ausbildung dielektrisch isolierender Bereiche für isolierende
Halbleiteroberflächen von anderen Bereichen in dem
Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 ist vorzugs
weise als P-Typ Siliziumsubstrat 100 mit einer kristallogra
phischen Orientierung ausgebildet. Zur Vereinfachung der
Beschreibung und der Zeichnung ist die dielektrische Isolie
rung zwischen den Einrichtungen nur teilweise dargestellt und
wird im einzelnen nicht näher beschrieben, da sie allgemein
üblich ist. Zum Beispiel wird ein Verfahren von E. Kooi in
seiner US-PS 2 970 486 beschrieben, bei dem gewisse ausge
wählte Oberflächenabschnitte eines Silizium Halbleitersub
strats gegen Oxidation abgedeckt und dann die offene nicht
abgedeckte Oberfläche oxidiert wird, um ein thermisches Oxid
anwachsen zu lassen, das im Ergebnis in die
Siliziumoberfläche des nicht abgedeckten Bereichs sinkt. Das
abgedeckte Silizium verbleibt als ein Mesa umgeben von dem
eingesunkenen Siliziumdioxid- oder Feldoxidmuster FOX 28.
Unterhalb des FOX ist oft ein P-Typ
Anschlußisolierungsbereich 9 ausgebildet, wie es allgemein
bekannt ist. Dann können Halbleitereinrichtungen in den
Silizium Mesas entsprechend der folgenden Verfahren
vorgesehen werden.
Die Oberfläche des Siliziumsubstrats 10 ist thermisch
oxidiert um die gewünschte Dicke des Gatteroxids 11
auszubilden. Die bevorzugte Dicke beträgt 60 bis 200
Angström. Die Polysiliziumschicht 12 ist unsichtbar
abgelagert nach dem LPCVD (low pressure chemical vapor depo
sition = chemisches Niederdruck-Dampfablagerungs) Verfahren.
Die bevorzugte Dicke der Polysiliziumschicht 12 ist zwischen
1200 bis 4000 Angström. Die Polysiliziumschicht 12 ist
ionendurchsetzt mit Phosphor- oder Arsenionen nach der
Dosierungsbedingung von 5-10 E 15 Atomen je cm² und
20-60 Elektronenmikrovolt oder dotiert mit
phosphorhaltigem Oxidchlorid bei einer Temperatur um 900°C.
Die Oberfläche der Schicht ist entweder thermisch oxidiert
oder durch einen chemischen Dampfniederschlagungsprozeß zur
Ausbildung einer Siliziumoxidschicht 13 gebildet. Die
Schichten 11, 12, 13 sind durch bekannte und übliche litho
graphische und anisotrope Ätztechniken strukturiert, um ein
gewünschtes Muster von Gatterelektroden und -strukturen auf
der FOX 28 Oberfläche oder anderswo wie in Fig. 1 dargestellt
zu erzielen.
Die Quellen/Drainstruktur des MOSFET kann nun durch die
folgenden Schritte ausgebildet werden. Fig. 1 zeigt die
Bildung eines integrierten N-Kanal FET Schaltkreises. Es ist
jedoch für Fachleute verständlich, daß ein integrierter
P-Kanal Schaltkreis durch einfachen Austausch der Polaritäten
des N-Kanal Schaltkreises ebenfalls ausgebildet werden kann.
Es kann auch ein CMOS FET in ähnlicher Weise durch Erzeugung
sowohl einer N-Kanal Einrichtung wie auch einer P-Kanal
Einrichtung auf demselben Substrat gebildet werden.
Fig. 1 z. B. zeigt die Ionenimplantation von N-Dotierstoffen.
Lithographische Masken können erforderlich sein, um die Zonen
zu schützen, die nicht für die besondere N-Ionendotierungen
vorgesehen sind. Die Bildung der lithographischen Masken kann
durch bekannte lithographische und Ätztechniken erfolgen. Die
N- leichtdotierten Draineinlagerungen 23 erfolgen z. B. mit
phosphorhaltigem P 31 mit einer Dosierung von 1 E 13 bis 3 E
14 Atomen/cm² und einer Energie zwischen 10 bis 30
Elektronenkilovolt. Der vorgesehene Dosierpegel soll 0,5 bis
30 E 18 Atome/cm³ betragen. Die Tiefe des sich ergebenden
leichtdotierten Bereichs ist zwischen 0,05 bis 20 Mikrometer.
Dann wird die dielektrische Abstandschicht 27 ausgebildet.
Eine Niedrigtemperatur-Siliziumoxid-Ablagerung wird
bevorzugt, wie sie durch eine chemische Dampfablagerung von
Tetraäthoxysican (TEOS) bei einer Temperatur im Bereich
zwischen 650°C und 900°C möglich ist. Andere Verfahren zur
Siliziumoxid-Ablagerung schließen LPCVD-Verfahren ein, bei
denen Siliziumwasserstoff (Silan) verwendet wird. Die Dicke
der dielektrischen Siliziumoxidschicht 27 ist zwischen 500
bis 4000 Angström und vorzugsweise um 2000 Angström.
Die selektive N+ schwerdotierte Quellen/Draineinlagerung 24
erfolgt z. B. mit Arsen mit einer Dosierung zwischen 5 E 14
bis 5 E 15 Atomen/cm² und mit einer Energie zwischen 15 bis
40 Elektronenkilovolt. Diese selektive N+ starkdotierte
Quellen/Draineinlagerung erfolgt mit einer lithographischen
lichtunempfindlichen Maske um die Zonen zu schützen, in denen
keine besondere N+ Einlagerung erfolgen soll. Besonders die
Speicherzellenzonen sollen nicht mit N+ Ioneneinlagerungen
versehen sein. Der Verfahrensschritt kann alternativ auch
während einer späteren Stufe des Verfahrens durchgeführt
werden.
Ein anisotrophisches Ätzen dieser Schicht bildet die
dielektrische Abstandschicht 27 an den Seitenwänden der
Schichtstrukturen 11, 12, 13. Das bevorzugte anisotrophische
Ätzen erfolgt bei bekannter reaktiver Ionenätz-Umgebung.
Die Schichtkondensatorstruktur wird durch Ablagerung einer
polykristallinen Siliziumschicht 32 für den
Kondensatorknotenpunkt über die Oberfläche und im direkten
Kontakt mit leichtdotierten Knotenpunktregionen 23 des Sub
strates 10 hergestellt, wobei die gleichen Ablagerungstechni
ken benutzt werden, wie sie bezüglich der polykristallinen
Siliziumschicht 12 beschrieben wurden. Die Dicke der ersten
Schicht ist üblicherweise zwischen 2000 und 6000 Angström. In
die erste Schicht wird eine Störstelle eingelagert, entweder
durch Ioneneinlagerungstechniken oder durch Dotierung an Ort
und Stelle. Die Störstellenkonzentration in dieser ersten
Schicht 32 ist vorzugsweise 10¹⁸ bis 10²¹ Atome/cm³.
Es wird eine dünne dielektrische Schicht 38 abgelagert. Diese
Schicht dient als Kondensatordielektrikum. Die dünne dielek
trische oder isolierende Schicht hat eine Dicke von vorzugs
weise in dem Bereich von 30 bis 250 Angström. Das Material
der dielektrischen Schicht kann jedes geeignete Material
sein, das eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist und das
eine kontinuierliche blasenfreie Schicht bildet. Vorzugsweise
ist die dielektrische Schicht eine Verbundschicht aus einem
Siliziumoxid-Siliziumnitrid-Siliziumoxid (ONO) oder einem
Siliziumnitrid-Siliziumoxid (NO) Film mit einer Gesamtdicke
zwischen 30 bis 150 Angström. Alternativ und von besonderer
Bedeutung für die Zukunft ist das dielektrische Tantaloxid
wie Tantalpentoxid oder in Kombination mit Siliziumdioxid
und/oder Siliziumnitrit oder BaSrTIO₃ oder ferroelektrisches
Material.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine zweite leitende Schicht
40 wie polykristallines Silizium od. dgl. über der Schicht 38
angeordnet und so gemustert, daß sie als zweite oder
Anodenelektrode dient. Ebenso wird die polykristalline
Siliziumschicht 40 durch lithographische und Ätztechniken
gemustert. Die polykristalline Siliziumschicht 32 ist der
Speicherknoten des Kondensators. Die polykristalline
Siliziumschicht 40 ist ebenso mit einer Störstelle dotiert,
vorzugsweise mit einer Konzentration im Bereich von 10¹⁸
bis 10²¹ Atomen/cm³
Die Komplettierung der elektrischen Kontakte zu den monokristallinen Siliziumregionen wie der Kontakt der Bitleitung 44 zu den leichtdotierten Regionen der Bitleitung 23 wird dann vervollständigt. Die isolierende erste zwischen den Ebenen befindliche dielektrische Schichtstruktur ist zusammengesetzt aus z. B. einer ersten Schicht 42 aus Siliziumdioxid und einer zweiten viel dickeren Schicht 43 aus Borphosphorsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder ähnlichen Isolierschichten. Die Arbeitsdicke dieser Schichten ist zwischen 500 bis 2500 Angström für die Oxidschicht 42 und zwischen 1000 bis 5000 oder mehr Angström für die glasartige Schicht 43. Diese Schichten werden in typischer Weise durch chemischen Dampfniederschlag bei niedrigem Druck oder Atmosphärendruck oder in einer Plasma erhöhenden Reaktionskammer niedergeschlagen.
Die Komplettierung der elektrischen Kontakte zu den monokristallinen Siliziumregionen wie der Kontakt der Bitleitung 44 zu den leichtdotierten Regionen der Bitleitung 23 wird dann vervollständigt. Die isolierende erste zwischen den Ebenen befindliche dielektrische Schichtstruktur ist zusammengesetzt aus z. B. einer ersten Schicht 42 aus Siliziumdioxid und einer zweiten viel dickeren Schicht 43 aus Borphosphorsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder ähnlichen Isolierschichten. Die Arbeitsdicke dieser Schichten ist zwischen 500 bis 2500 Angström für die Oxidschicht 42 und zwischen 1000 bis 5000 oder mehr Angström für die glasartige Schicht 43. Diese Schichten werden in typischer Weise durch chemischen Dampfniederschlag bei niedrigem Druck oder Atmosphärendruck oder in einer Plasma erhöhenden Reaktionskammer niedergeschlagen.
Mit Bezug auf Fig. 2 werden nun Kontaktfenster oder
-öffnungen durch die isolierenden Schichtstrukturen 42, 43 zu
dem leichtdotierten Bitleitungsbereich 23 in der Zellenbe
reichsregion ausgebildet. Die Öffnungen sind zu diesem Zeit
punkt nicht zu den anderen Bereichen gerichtet. Dieser Ver
fahrensschritt wird in bekannter Weise durch Lithographie und
Ätztechniken durchgeführt, die vorzugsweise ein aktives Ionen
ätzverfahren benutzen, das beide Komponenten der zwischen
gelagerten dielektrischen Schichtstruktur 42, 43 anisotro
phisch ätzt. Ein typisches reaktives Ionenätzverfahren
verwendet Fluor enthaltende chemische Mittel. Diese
Oxid/Glas-Schichten ätzenden Verfahren sind allgemein
bekannt. Die Größe der Kontaktfenster oder -öffnungen kann so
klein sein, wie es durch die ätz- und lithographische
Musterherstellungsfähigkeit begrenzt ist.
Eine zweite leitfähige Polysilizium, Metall oder Verbundme
tallschicht oder Polycidverbundschicht wie Wolframpolycid ist
über dem offenen Bitleitungsbereich 23 und die zwischengela
gerte dielektrische Schichtstruktur 42 sowohl über wie auch
an den Seiten der Öffnung abgelagert. Diese Schicht wird der
Bitleitungskontakt sein. Die bevorzugte Kontaktstruktur ist
ein Polycid aus zwei Schichten, das sind die Polysilizium
schicht 44 und die Metallsilicidschicht 45. Diese Schichten
können z. B. durch chemische Niederdruckdampfablagerung oder
Zerstäubung gebildet werden. Die Betriebsdicke ist zwischen
200 bis 10 000 Angström und die bevorzugte Dicke ist zwischen
2000 bis 4000 Angström. Die Dicke dieser Schichten 44, 45 ist
abhängig von der Höhe und dem Profil des Kontaktloches. Die
zweite leitfähige Schicht 44, 45 ist durch übliche
Lithographie und Ätzung gemustert. Die Konzentration des
Dotierstoffes der leitenden Bitleitungsschicht 44 ist 5 E 19
bis 5 E 21 Atome/cm³. Es ist wünschenswert, daß die
Dotierstoffkonzentration diese Größe hat, so daß die Aus
diffusion während der folgenden Erwärmungsstufe einen ausge
zeichneten Bitleitungskontakt in den leichtdotierten Bitlei
tungsbereichen 23 bewirkt. Dieser Dotierprozeß wird durch
thermische Ausdiffusion durchgeführt. Es bewirkt keine Ione
neinlagerung wie Siliziumbeschädigung und beseitigt daher
stetige Streuverluste und/oder zufallsabhängige explosionsar
tige Verlustvorgänge des VHT-Phänomens.
Es wird eine kritische Erwärmungsstufe durchgeführt, die
verschiedene wichtige Aufgaben hat:
- 1. werden die schadhaften Ioneneinlagerungen in dem leichtdotierten Knotenpunkt und Bitleitungsbereich 23 der Zellbereichsregion ausgeglüht,
- 2. wird die hochdotierte Knotenpunktkontaktregion 48 durch Ausdiffusion aus der Polysiliziumknotenpunktschicht 32 des Kondensators in den leichtdotierten Bereich 23 ausgebildet,
- 3. werden die hochdotierten Bitleitungskontaktregionen 50 durch Ausdiffusion von den Bitleitungsschichten 44, 45 als in die leichtdotierten Bereiche 23 ausgebildet.
Die Erwärmung erfolgt bei einer Temperatur zwischen 800 bis
850°C über 20 bis 120 Minuten, oder es kann ein thermisches
Schnellausglühen (RTA) bei Temperaturen von 800 bis 1000°C
über 10 Sekunden bis zu wenigen Minuten durchgeführt werden.
Die Knotenpunktkontaktregion 48 ist tiefer und durch die
leichtdotierten Bereiche 23 geführt und die Bitleitungskon
taktregion 50 ist nicht durch den Bereich 23 geführt, da die
Knotenpunktkontaktregion 48 (N+) durch den thermischen Prozeß
mehr durch die Bitleitung dringt als der Bitleitungskontak
tregion 50 (N+). Nachdem die polykristalline Siliziumschicht
32 abgesetzt ist (ONO), sind die dielektrische Schicht und
die zweite leitende Schicht 40 thermisch nach dem
CVD-Verfahren abgesetzt. Die Bitleitungskontaktregion 50 (N+)
wurde danach ausgebildet. Jedoch muß die Knotenpunktkontakt
region 48 (N+) nicht notwendigerweise durch den leichtdotier
ten Bereich 23 (N-) geführt werden. Dies ist dann der Fall,
wenn die Knotenpunktkontaktregion 48 (N+) tiefer als die
Bitleitungskontaktregion 50 (N+) ist.
Es wurde unerwarteter Weise gefunden, daß die Benutzung einer
N+ Bitleitung nicht notwendig und tatsächlich ein Nachteil in
der DRAM-Struktur ist, für die sehr kleine Größen von 0,5
Mikrometer und weniger kennzeichnend sind. Es wurde ein
Polycidkontakt der Bitleitung genutzt. Dieser Kontakt aus
Polysilizium und Metallsilicid kann als Quelle für N+ oder
ähnliche Dotierstoffe benutzt werden, die in die N-Bitlei
tungs- und den Kondensatorknotenpunktbereiche ausdiffundiert
werden müssen. Das Siliziumsubstrat kann leichtdotiert werden
und es wird dennoch ein guter Kontakt erreicht.
Eine zweite zwischengelagerte dielektrische Isolierschicht
ist über der ungeschützten zweiten leitfähigen Schicht (Bit
leitung) 44, 45 und der verbleibenden ersten
zwischengelagerten dielektrischen Schicht angeordnet. Diese
zweite zwischengelagerte Schicht kann eine Verbundschicht aus
z. B. einer Schicht 46 aus Siliziumoxid und einer Schicht 47
aus Borphosphorsilikatglas sein. Alternativ kann auch eine
sandwichartige zwischengelagerte dielektrische Schicht
verwendet werden, die aus Siliziumoxid, aufgeschleudertem
Glas und wiederum Siliziumoxid besteht. Die totale Dicke
dieser zweiten zwischengelagerten dielektrischen Schicht
beträgt zwischen 1000 bis 5000 Angström. Die Verfahren zur
Abscheidung dieser Schichten sind allgemein bekannt.
Mit Bezugnahme auf Fig. 3 werden nun die kritischen Schritte
zur Ausbildung der peripherischen Stromkreise beschrieben.
Die Ausbildung von Kontaktöffnungen in den peripherischen
Stromkreisbereichen zu den gewünschten leichtdotierten
Bereichen 23 erfolgt durch Ätzen. Die Öffnungen durch die
ersten und zweiten zwischengelagerten dielektrischen
Schichten 42, 43, 46, 47 werden durch Lithographie und
bekannte Ätztechniken hergestellt. Die N+ Kontaktionen-Im
plantation erfordert Phosphor mit einer Dosis zwischen 1 E 14
bis 5 E 15 Atomen/cm² und einer Energie von 10 bis 30 Elek
tronenkilovolt um zwischen Quelle/Drain und den Kontaktberei
chen 52 des N Kanals des leichtdotierten Drain des MOSFET
der peripherischen DRAM integrierten Schaltkreise eine Ver
bindung herzustellen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Es ist
wünschenswert, daß der N+ Bereich sehr flach ausgebildet
wird, mit einer Dicke von 0,05 bis 0,35 Mikrometer, da bei
größerer Tiefe das Zusammenfügen Streuverluste bewirken kann,
entweder durch den Transistor oder durch den Anschluß. Das
resultierende Dotierungsniveau des N Bereichs sollte zwischen
1 E 20 bis 5 E 21 Atome/cm3 sein. Dies ist wichtig, da das
Ätzen der Kontaktöffnungen normalerweise bedingt durch die
begrenzte Selektivität auch etwas von der Siliziumschicht
wegätzt, wodurch die Dotierstoffkonzentration an der
Oberfläche zu niedrig wird, was schlechteren Metallkontakt
und hohen Widerstand bewirkt.
Es ist selbstverständlich, daß die peripherischen Stromkreise
vom CMOS-Typ sein können und daß der P-Typ MOSFET zu getrenn
ter Zeit konventionell hergestellt wird. Wie es ferner
bekannt ist, muß ein Trog vom N Typ ausgebildet werden, in
den der P-Typ MOSFET eingeformt wird. Zur Erläuterung
üblicher CMOS-Verfahren für P-Typ MOSFET Einrichtungen wird
auf S.M.She "VLSI Technology", Mac Graw-Hill International-
Singapore, 1988, Seiten 483 bis 487 verwiesen.
Der metallurgische Kontakt 54 wird nun zu den peripherischen
Bereichen hergestellt. Die Kontaktschicht ist typischer
weise Aluminium, Aluminium/Silizium, Wolfram, Titannik
kel/Wolfram, Aluminium/Silizium/Kupfer, Titannik
kel/Aluminium/Silizium/Kupfer/Titannickel,
Titan/Titannickel/Aluminium/Silizium/Kupfer/Titannickel , Titan
wolfram/Aluminium/Silizium/Kupfer/Titanwolfram oder
Titan/Titansilikat/Aluminium/Silizium/Kupfer und ihre Kom
binationen. Die Kontaktschicht wird durch übliche und gut
angepaßte Bedampfung, Vakuumbedampfung, chemische Dampfab
scheidung od. dgl. abgeschieden und durch Lithographie und
Ätztechniken gemustert, um die endgültige metallurgische
Struktur zu erzielen, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist.
Danach wird über der Kontaktschicht eine Passivierungsschicht
56 in bekannter Weise ausgebildet. Die Zusammensetzung dieser
Passivierungsschicht 56 kann z. B. plasmaverstärktes CVD
Oxid, aufgeschleudertes Glas od. deren Kombination sein.
Die peripherischen Stromkreis MOSFETs benötigen N+ Quellen/-
Drain-Regionen, da die N+ den Serienwiderstand stark reduzie
ren können und daher die MOSFET-Leistung wie z. B. die
Geschwindigkeit für einen schnellen Schaltkreis stark ver
größern. Die Zellenbereiche schaltenden MOSFETs benötigen
nicht diese schnellere Leistungsfähigkeit und daher sind hier
N-Bereiche ausreichend. Der Engpaß für die DRAM
Geschwindigkeit ist die peripherische Geschwindigkeit und
nicht die des Zellbereichs Schalttransistors.
Nun wird die zweite Ausführungsform der Erfindung anhand von
Fig. 5 beschrieben. Hierzu wird Bezug genommen auf das oben
zitierte Dokument von Nicky C.C. Lu et al und die Patent
schrift von Critschlow et al für das allgemeine Herstellungs
verfahren und die sich ergebende Struktur dieser Ausführungs
form. Die vorliegende Erfindung ist eine Abwandlung dieser
Verfahren und Strukturen um überlegene niedrige Streuverluste
und eine lange Speicherzeit zu ermöglichen, wie es zur ersten
Ausführungsform oben beschrieben wurde, aber angewendet bei
einer Substratplatten Grabenkondensator Speicherzelle für
DRAM.
Für das Verfahren nach Fig. 5 wird ein P+ Substrat 60
benutzt, auf dem eine P epitaxische Schicht 62 epitaxisch
gewachsen ist. 5 bis 6 Mikrometer Gräben sind durch reaktives
Ionenätzen in dem Substrat 60, 62 ausgebildet. Der als
Verbundkörper wie aus Siliziumoxid/Silizium
nitrit/Siliziumoxid ausgebildete Speicherisolator 64 ist in
den Gräben angeordnet und gleichwertig zu den 30 bis 150
Angström von Siliziumdioxid wie es aus der Technik bekannt
ist. Die Gräben sind mit P+ Polysilizium 66 gefüllt und
eingeebnet. Eine zurückgesetzte N- Quelle 68 ist durch zwei
Phosphorimplantate ausgebildet, einem Oberflächenimplantat
und einem Tiefenimplantat unter Verwendung von 1,6
Megaelektronenvolt. Die normale in das Material eingelassene
Oxidisolierung (Fox) 28 ist wie oben zur ersten Ausführungs
form beschrieben ausgebildet. Die P und N MOSFET Schwellen
spannungen sind dann in bekannter Weise durch einen einzigen
Boreinsatz eingestellt.
Die MOSFET Einrichtungen werden dann wie zur ersten
Ausführungsform beschrieben ausgebildet, wobei das Gatterdi
elektrikum 11 und die Gatterelektrode 12 aus N+ Polysilizium
oder Polycid (N+) ausgebildet und der Stapel gemustert wird.
Die Ionenimplantation von P- Dotierstoffen wird benutzt um
leichtdotierte Bitleitungsregionen in der Zellbereichsregion
und die leichtdotierten Quellendrainbereiche in den
peripherischen Stromkreisbereichen auszubilden. Die N-
dotierten Regionen des peripherischen Stromkreisbereichs, die
nicht dargestellt sind, werden in üblicher und bekannter
weise ausgebildet. Lithographische Masken können verwendet
werden, um die Flächen zu schützen, die nicht für die
besondere P- Ionenimplantation vorgesehen sind. Die
Ausbildung der lithographischen Masken erfolgt durch
konventionelle Lithographie und Ätztechniken. Die P- leicht
dotierten Drainimplantationen 70 werden mit z. B. Bor bei
einer Dosierung zwischen 1 bis 30 E 13 Atomen/cm² ausgeführt.
Das vorgesehene Dotierungsniveau ist zwischen 0,5 bis 30 E 18
Atomen/cm³. Die Tiefe der sich ergebenden leichtdotierten
Regionen ist zwischen 0,08 bis 0,30 Mikrometer.
Die dielektrische Abstandsschicht 27 wird nun ausgebildet.
Bevorzugt wird eine Niedertemperatur Siliziumoxid-Abscheidung
wie eine chemische Dampfabscheidung von Tetraethoxysilan
(TEOS) bei einer Temperatur zwischen 650 bis 900°C. Andere
Siliziumoxidabscheideverfahren umfassen auf Silan beruhende
LPCVD. Die Dicke der dielektrischen als Siliziumdioxidschicht
ausgebildete Abstandsschicht 27 ist zwischen 500 bis 4000
Angström und vorzugsweise um 2000 Angström.
Ein anisotrophisches Ätzen dieser Schicht stellt die schicht
förmige dielektrische Abstandsschicht 27 an den Seitenwänden
der Schichtstrukturen 11, 12 her. Das bevorzugte anisothropi
sche Ätzen verwendet eine übliche reaktive Ionen Ätzumgebung.
Die Oberflächen des Polysiliziumgatters und der Quellen/-
Drain-Bereiche sind nun geöffnet für nachträgliche selektive
Silizium Epitaxie und wahlweise selbstabgleichende Silizid
Ausbildung. Dieser Prozeß umfaßt die folgenden Stufen. Ein
selektiver Silicium Epitaxiefilm wird auf dem ungeschützten
Siliziumsubstrat und der Polysiliziumgatteroberfläche
entwickelt, wie es in S. Wolf, "Silicon processing for the
VLSI Era", Volume 1: Process Technology, Lattice Press, Sun
set Beach, CA, beschrieben ist. Die selektive Silizium Epita
xie kann vom Polysilizium 66 zum benachbarten Quellen/Drain
bereich 70 wachsen und formt dabei den epitaxischen
Schichtverbinder 72. Die selektiv gewachsene epitaxische
Schicht kann an Ort und Stelle starkdotiert werden, wie es in
J. Bloom et al" "The Incorporation of Phosphorus in Silicon
Epitaxial Layer Growth", Journal of Electrochemical Society,
Vol. 121, S. 354 ff, 1974 beschrieben ist, oder durch P+
Implantation oder P+ thermische Diffusion. Wahlweise kann
eine selbstabgleichende Silizidausbildung auf den
peripherischen Flächen während der Maskierung der
Zellbereichsflächen durchgeführt werden. Eine LDD Struktur
kann in den peripherischen MOSFETs wie in der ersten Ausfüh
rungsform ausgebildet werden.
Das Ergebnis dieses Prozesses ist ein starkdotierter Epi-
Schichtverbinder 72 zur Verbindung des Grabenkondensators mit
dem Schalttransistor. Der LDD MOSFET mit der P+ Quellen/-
Drainregion ist auch nur in der peripherischen Fläche
ausgebildet.
Die Fertigstellung der elektrischen Kontakte zu den
monokristallinen Siliziumbereichen wie der Kontakt der Bit
leitung 78 zu den leichtdotierten Bitleitungsregionen 70 wird
nun vervollständigt. Die isolierende erste zwischengelagerte
dielektrische Schichtstruktur 75 wird z. B. aus einer ersten
Schicht aus Siliziumdioxid und einer zweiten viel dickeren
Schicht aus Borphosphorsilicatglas, Phosphorsilicatglas oder
ähnlichen Isolierschichten gebildet. Diese Schichten sind
ähnlich zu den Schichten 42, 43 der ersten Ausführungsform.
Die Kontaktfenster oder Öffnungen werden nun durch die iso
lierte Schichtstruktur 75 zu den leicht P-dotierten
Bitleitungsregionen 70 in der Zellbereichsregion ausgebildet.
Diese Öffnungen werden zu diesem Zeitpunkt noch nicht zu den
anderen Regionen ausgeführt. Dieser Verfahrensschritt wird in
konventioneller Weise durch Lithographie oder Ätztechniken
durchgeführt, die vorzugsweise einen reaktiven Ionenätzungs
prozeß verwenden, der beide Komponenten der zwischengelager
ten dielektrischen Schichtstruktur 75 anisotrop ätzt. Ein
typischer reaktiver Ionenätzprozeß benutzt Fluor, das ätzende
chemische Mittel enthält. Diese Oxid/Glasschichten ätzende
Verfahren sind allgemein bekannt. Die Größe der Kontaktfen
ster bzw. Öffnungen kann so klein sein, wie es durch die
Musterausbildungsfähigkeit des Ätz- und Lithographie-Verfah
rens begrenzt ist.
Eine zweite leitfähige Polysilizium, Metall- oder
Verbundmetallschicht oder Polycidverbundschicht 78 wie Wolf
rampolycid wird über den ungeschützten Bitleitungsregionen 70
und der zwischengelagerten dielektrischen Schichtstruktur 75
über beiden und an den Seiten der Öffnungen angeordnet. Diese
Schicht 78 wird der Bitleitungskontakt sein. Das Verfahren
zur Ausbildung der Kontaktstruktur und die Struktur selbst
hat dieselben möglichen Alternativen wie oben mit Bezug zur
ersten Ausführungsform beschrieben. Die Schicht 78 ist durch
bekannte Lithographie und Ätzverfahren gemustert. Die Dotier
stoffkonzentration der bitleitenden leitfähigen Schicht 78
ist hoch genug, um die gewünschte Ausdiffusion während der
folgenden Erwärmungsstufe zu ermöglichen, um einen
ausgezeichneten P+ Bitleitungskontakt in der leichtdotierten
Bitleitungsregion 70 zu erzielen.
Eine kritische Erwärmungsstufe wird ausgeführt, die
verschiedene wichtige Aufgaben hat, nämlich (1.) die Ionenim
plantationsfehler in den leichtdotierten P- Bitleitungsberei
chen 70 der Zellbereichsregion auszuglühen und (2.) die hoch
dotierte Bitleitungskontaktregion 80 durch Ausdiffusion von
dem Bitleitungskontakt 78 in die leichtdotierten Regionen 70
auszubilden. Die Aufheizung erfolgt bei Temperaturen zwischen
800 bis 950°C über einen Zeitraum von 20 bis 120 Minuten. Es
kann ebenso der schnelle thermische Ausglühprozeß (RTA) ange
wendet werden, wie er zu der ersten Ausführungsform
beschrieben ist.
Eine zweite zwischengelagerte dielektrische Schicht 82 ist
über der ungeschützten gemusterten zweiten leitfähigen
Schicht (Bitleitung) 78 und der verbleibenden ersten
zwischengelagerten dielektrischen Schicht ausgebildet. Diese
zweite zwischengelagerte dielektrische Schicht 82 kann eine
Verbundschicht aus z. B. einer Schicht aus Siliziumoxid und
einer Schicht aus Borphosphorsilicatglas sein. Alternativ
kann auch in bekannter Weise eine sandwichartige
zwischengelagerte dielektrische Schicht verwendet werden, die
aus Siliziumoxid, aufgeschleudertem Glas und Siliziumoxid
besteht. Die Gesamtdicke dieser zweiten zwischengelagerten
Schicht ist wie zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die kritischen Schritte zur Vervollständigung der Bildung der
peripherischen Stromkreise erfolgen nun. Eine Ätzstufe wird
nun verwendet, um die Kontaktöffnungen in den peripherischen
Stromkreisbereichen zu den gewählten leichtdotierten P-
Regionen 70 auszubilden. Durch Lithographie und bekannte Ätz
techniken werden Öffnungen durch die erste und zweite
zwischengelagerte dielektrische Schicht 75, 82 ausgeführt.
Die P+ Quellen/Drain Kontaktlochionenimplantation verwendet
BF₂ mit einer Dosis zwischen 1 E 14 bis 5 E 15 Atome/cm² und
einer Energie 10 bis 40 Elektronenkilovolt um den Quellen/-
Drain Kontaktbereich 84 für den als P Kanal ausgebildeten
leichtdotierten Drain des MOSFET des peripherischen DRAM
integrierten Schaltkreises auszubilden. Es ist wünschenswert,
daß die P+ Region sehr flach ausgebildet wird und eine Dicke
zwischen 0,8 und 0,35 Mikrometer aufweist, da ein zu tiefer
Zonenübergang Verluste entweder durch den Transistor oder den
Zonenübergang bewirken kann. Das sich ergebende Dotierstoff
niveau in den P+ Bereichen sollte zwischen 1 E 20 bis 5 E 21
Atome/cm³ betragen. Dies ist wichtig, da das Kontaktlochätzen
üblicherweise auch etwas von der Siliziumschicht wegätzt
wegen der begrenzten Ätzselektivität, was die verbleibende
Oberflächendotierstoffkonzentration zu niedrig werden läßt
und schwachen Metallkontakt und hohen Widerstand bewirken
kann.
Die peripherischen Stromkreise können vom CMOS Typ sein und
die N- Typ MOSFET werden üblicherweise zu getrennten Zeiten
hergestellt, um die peripherischen Stromkreise zu
vervollständigen.
Jetzt werden die metallurgischen Kontakte 86 zu den
peripherischen Regionen 84 hergestellt. Die Kontakt
schichten sind typischer Weise Aluminium, Alumi
nium/Silizium, Wolfram, Titannickel/Wolfram, Aluminium/ Sili
zium/Kupfer, Titannickel/Aluminium/Silizium/Kupfer/
Titannickel, Titan/ Titannickel/
Aluminium/Silizium/Kupfer/Titannickel , Titanwolfram/Aluminium/
Silizium/Kupfer/Titanwolfram, oder Titan/Titan
nickel/Aluminium/Silizium/Kupfer und ihre Kombinationen.
Diese Metallschichten werden durch bekanntes Bedampfen,
Besprühen oder chemische Dampfabscheidung od. dgl.
abgeschieden und durch Lithographie und Ätztechniken
gemustert, um die endgültige in Fig. 5 gezeigte Struktur zu
erzielen.
Fig. 6 zeigt die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das allgemeine Verfahren und die sich hieraus
ergebende Struktur dieser Ausführungsform ist in der
Veröffentlichung von B. W. Shen et al beschrieben. Die
vorliegende Erfindung ist eine Modifizierung dieser Verfahren
und Strukturen und ermöglicht außerordentlich geringe
Verluste und lange Speicherzeiten wie es bereits zur ersten
Ausführungsform beschrieben wurde. Sie wird aber hier in
einer Grabenkondensatorspeicherzelle für den DRAM benutzt.
Bei dem Verfahren nach Fig. 6 wird ein P- Substrat 90
verwendet. Durch reaktive Ionenätzung werden sechs Mikrometer
Gräben in dem Substrat 90 ausgebildet. Eine N- Einsatzschicht
92 ist über den Umfang der Gräben geformt. Der Verbundspei
cherisolator 94 aus z. B. Siliziumoxid/Silizium
nitrid/Siliziumoxid ist in den Gräben in üblicher Weise aus
gebildet. Die Gräben sind mit hochdotiertem Polysilizium 96
gefüllt und eingeebnet. Die übliche in das Material eingelas
sene Oxidisolierung (FOX), die nicht dargestellt ist, da sie
meist in den peripherischen Stromkreisen benutzt wird, ist so
ausgebildet, wie sie oben zur ersten Ausführungsform
beschrieben wurde. Die Schwellenspannungen der P und N MOSFET
Einrichtungen werden dann in bekannter Weise durch einen ein
zigen Boreinsatz eingestellt.
Die MOSFET Einrichtungen werden wie zur ersten Ausführungs
form beschrieben ausgebildet, wobei das Gatterdielektrikum
11 und die Gatterelektrode 12 aus N+ Polysilizium ausgebil
det und die Schichtung gemustert wird. Eine Siliziumoxid
schicht 13 wird dann darüber ausgebildet. Die Ionenimplanta
tion von N- Dotierstoffen durch die Siliziumoxidschicht 13
wird benutzt um die leichtdotierten Bitleitungsregionen in
der Zellbereichsregion und die leichtdotierten Quel
len/Drainregionen in den peripherischen Stromkreisbereichen
auszubilden. Getrennt werden die P- dotierten Regionen, die
nicht dargestellt sind, der peripheren Stromkreisregionen in
üblicher Weise ausgebildet. Lithographische Masken werden
benötigt um die Flächen zu schützen, die nicht für die beson
dere N- Ionenimplantation vorgesehen sind. Die Bildung der
lithographische Masken erfolgt durch übliche Lithographie und
Ätztechniken. Die N- leichtdotierte Dränimplantation 100
erfolgt zum Beispiel mit P 31 bei einer Dosis von 1 E13 bis 3
E14 Atomen/cm² und mit einer Energie von 10 bis 30 Elektro
nenkilovolt. Das gewünschte sich ergebende Dosierstoffniveau
soll 0,5 bis 30 E 18 Atome/cm³ betragen. Die Tiefe der sich
ergebenden leichtdotierten Zone ist zwischen 0,05 bis 0,20
Mikrometer.
Danach wird die dielektrische Abstandschicht 97 als Abstands
halter ausgebildet. Hierzu wird eine Niedertemperatur Silizi
umnitridabscheidung bevorzugt, wie durch chemische Dampfab
scheidung, was bekannt ist. Die Dicke der dielektrischen
Siliziumsitridschicht 97 ist zwischen 500 bis 4000 Angström,
vorzugsweise um 2000 Angström.
Durch anisotrophisches Ätzen dieser Schicht wird die
dielektrische Abstandschicht 97 an den Seitenwänden der
Schichtstrukturen 11, 12, 13 ausgebildet. Das bevorzugte
anisotrophische Ätzen verwendet eine übliche reaktive Ionen
ätzungsumgebung. Die ausgewählten N+ starkdotierten
Quelle/Dränimplantationen 114 erfolgen zum Beispiel mit Arsen
bei einer Dosis zwischen 5 E 14 bis 5 E 15 Atomen/cm² und
mit einer Energie von zwischen 15 bis 40 Elektronenkilovolt.
Diese ausgewählte N+ starkdotierte Quellen/Dränimplantation
erfolgt mit einer lithographischen Fotowiderstandsmaske zum
Schutz der Flächen, die nicht für die besonderen N+
Ionenimplantationen vorgesehen sind. Speziell die Speicher
zellenbereichsflächen sollen nicht mit N+ Ionenimplantaten
versehen werden.
Die Vervollständigung der elektrischen Kontakte zu den
monokristallinen Siliziumbereichen wie den
Bitleitungskontakten zu den leichtdotierten
Bitleitungsbereichen 100 wird nun vervollständigt. Die
isolierende erste zwischengelagerte dielektrische
Schichtstruktur ist zum Beispiel aus einer ersten Schicht 102
aus Siliziumdioxid und einer zweiten viel dickeren Schicht
104 aus Borphosphorsilikatglas, Phosphorsilikatglas oder ähn
lichen Isolierschichten. Diese Schichten sind ähnlich zu
denen der Schichten 42, 43 der ersten Ausführungsform.
Die Kontaktfenster oder Öffnungen werden nun durch die
isolierenden Schichtstrukturen 102, 104 zu den leicht N-
dotierten Bitleitungsregionen 100 in der Zellbereichsregion
ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Öffnungen noch
nicht zu den anderen Regionen hergestellt. Diese Verfahrens
stufe wird konventionell durch Lithographie und Ätztechniken
durchgeführt, bei denen vorzugsweise ein reaktiver Ionenätz
prozeß genutzt wird, der beide Komponenten der
zwischengelagerten dielektrischen Schichtstruktur 102, 104
anisotrophisch ätzt. Bei einem typischen reaktiven Ionenätz
prozeß wird Fluor verwendet, das ätzende chemische Stoffe
enthält. Diese Oxid/Glasschichten ätzenden Verfahren sind
allgemein bekannt. Die Größe der Kontaktfenster bzw.
Öffnungen kann so klein sein, wie es nur durch die Fähigkeit
zur Musterbildung der Ätztechnik und der Lithographie
begrenzt ist.
Eine zweite leitfähige Polysilizium, Metall oder Verbundme
tallschicht oder Polycidverbundschicht 106, wie Wolframpoly
cid, wird über den offenen Bitleitungsregionen 100 und über
beiden zwischengelagerten, dielektrischen Schichtstrukturen
102, 104 auch an den Seiten der Öffnungen angeordnet. Diese
Schicht 106 wird der Bitleitungskontakt. Das Verfahren zur
Herstellung der Kontaktstruktur und die Kontaktstruktur
selbst entsprechen den Alternativen wie oben zur ersten Aus
führungsform beschrieben worden. Die Schicht 106 ist durch
übliche Lithographie und Ätzung gemustert. Die Dotierkonzen
tration der leitfähigen Schicht 106, die vorzugsweise aus
Silizidpolysilizium, einer Siliziummetallverbindung besteht,
ist hoch genug, um die gewünschte Ausdiffusion während der
folgenden Erwärmungsstufe zu ermöglichen, die einen ausge
zeichneten N+ Bitleitungskontakt in dem leichtdotierten Bit
leitungsbereich 100 bewirkt.
Eine kritische Erwärmungsstufe wird durchgeführt, die
verschiedene wichtige Aufgaben hat, nämlich
- 1. das Ausglühen der Ionenimplantationsfehler in dem leichtdotierten N- Bitleitungsbereich 100 der Zellbereichsregion und
- 2. die Ausbildung der hochdotierten Bitleitungskontaktre gion 110 durch Ausdiffusion von den Bitleitungskontak ten 106 in den leichtdotierten Bereich 100. Die Erwär mung erfolgt bei einer Temperatur von 800 bis 950°C über 20 bis 120 Minuten oder es wird ein thermisches Schnellausglühverfahren (RTA) benutzt mit Temperaturen von 800 bis 1000°C über 10 Sekunden bis einige Minu ten.
Eine zweite zwischengelagerte dielektrische isolierende
Schicht 112 ist über der offenen gemusterten zweiten
leitfähigen Schicht (Bitleitung) 106 und der verbleibenden
ersten zwischengelagerten dielektrischen Schicht 102, 104
angeordnet. Diese zweite zwischengelagerte dielektrische
Schicht 112 kann eine Verbundschicht aus zum Beispiel einer
Schicht aus Siliziumoxid und einer Schicht aus
Borphosphorsilikatglas sein. Alternativ ist es auch bekannt,
eine sandwichartige Schicht als zwischengelagerte Schicht zu
verwenden, die aus Siliziumoxid, aufgesprühtem Glas und Sili
ziumoxid besteht. Die totale Dicke dieser zweiten zwischenge
lagerten dielektrischen Schicht ist wie oben zur ersten Aus
führungsform beschrieben.
Die kritischen Schritte zur Vervollständigung der Ausbildung
der peripheren Stromkreise erfolgt nun. Durch Ätzen werden
die Kontaktöffnungen in den peripheren Stromkreisflächen zu
der gewünschten leichtdotierten N- Region 100 hergestellt.
Die Öffnungen durch die ersten und zweiten zwischengelagerten
dielektrischen Schichten 102, 104, 112 werden durch
Lithographie und Ätztechniken hergestellt wie sie allgemein
bekannt sind. Die N+ Quellen/Drän Kontaktlochionenimplanta
tion benutzt P 31 mit einer Dosis zwischen 1 E 14 bis 5 E 15
Atomen/cm² und einer Energie zwischen 10 bis 40 Elektronen
kilovolt zur Vervollständigung der Quellen/Drainregionen 114
des N-Kanal leichtdotierten Drain MOSFET der peripherisch
DRAM integrierten Schaltkreiseinrichtung. Es ist gewünscht,
daß die N+ Region sehr flach und zwischen 0,05 bis 0,35
Mikrometer dick ist, da eine zu große Tiefe bei einer Verbin
dung Verlustprobleme durch den Transistor oder die Verbindung
bewirken kann. Das resultierende Dotierstoffniveau der N+
Region sollte zwischen 1 E20 bis 5 E21 Atomen/cm³ sein.
Es ist selbstverständlich, daß die peripherischen Stromkreise
wie oben zu den anderen Ausführungsformen dargelegt vom
CMOS-Typ sein können und daß der N- Typ MOSFET konventionell
zu getrennten Zeiten zur Vervollständigung der peripherischen
Schaltkreise hergestellt wird.
Es werden nun die metallurgischen Kontakte 116 zu den peri
pherischen Regionen 114 hergestellt. Die Kontaktschicht
ist typischer Weise Aluminium, Aluminium/Silizium, Wolfram,
Titannickel/Wolfram, Aluminium/Silizium/Kupfer,
Titannickel/Aluminium/Silizium/Kupfer/Titannickel,Titan/
Titannickel/Aluminium/Silizium/Kupfer/Titannickel,
Titanwolfram/Aluminium/ Silizium/Kupfer/Titanwolfram oder
Titan/Titannickel/Aluminium/Silizium/Kupfer, und ihre Kom
binationen. Diese Metallschichten werden durch bekanntes
Bedampfen, Besprühen oder chemische Dampfabscheidung oder
dgl. abgeschieden und durch Lithographie und Ätztechniken
gemustert, um die endgültige metallurgische Struktur wie in
Fig. 6 dargestellt zu erzielen.
Die Erfindung ist in Einzelheiten dargestellt, und in Bezug
auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden.
Weitere Varianten der Gesamt- und Detailausbildung fallen
jedoch auch unter den erfinderischen Gedanken.
Claims (34)
1. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schalt
kreises mit einer dynamischen RAM (DRAM) Speicheran
ordnung mit geringen Verlusten und einer langen
Speicherzeit, die auf dem Halbleiterwafer mit
Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFET) und periphe
rischen Stromkreisen verbunden ist, gekennzeichnet
dadurch, daß ein Muster von Gatterdielektrikums- und
Gatterelektrodenstrukturen auf dem Halbleiterwafer mit
einer eine erste Leitfähigkeit verleihenden Dotierung
in der Zellbereichsregion und dem peripherischen
Stromkreisbereich des integrierten Schaltkreises aus
gebildet wird, daß das Muster von Gatterdielektrikums-
und Gatterelektrodenstrukturen und Ionenimplantationen
zur Ausbildung eines leichtdotierten Bereiches einer
eine zweite und entgegengesetzte Leitfähigkeit
verleihenden Dotierung in dem Halbleiterwafer ausge
bildet wird, wobei die leichtdotierten Bereiche in der
Zellbereichsregion Bitleitungszonen sind, daß
Isolatorstrukturen auf den Seitenwänden der Muster der
Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstrukturen
ausgebildet werden, daß ein Kondensator in
elektrischem Kontakt zu bestimmten der leichtdotierten
Bereiche in der Zellbereichsregion ausgebildet wird,
daß über die Oberfläche der Struktur als Zwischen
schicht eine dielektrische Isolierschicht ausgebildet
wird, daß Öffnungen durch die zwischengelagerte
dielektrische Schicht zu den Bitleitungszonen der
leichtdotierten Bereiche geführt werden, daß ein hoch
dotierter Bitleitungskontakt zu den Bitleitungszonen
ausgebildet wird, daß die Struktur zum Ausglühen von
Ionenimplantationsfehlern in den leichtdotierten
Regionen ausgeglüht wird, wobei durch Ausdiffusion von
den dotierten Bitleitungskontaktschichten ein hochdo
tierter Bitleitungskontakt in der leichtdotierten
Region ausgebildet wird, wodurch niedrige Verluste und
eine lange Speicherzeit als resultierende Schaltkreis
charakteristiken entstehen, daß Öffnungen zu den vor
gesehenen leichtdotierten Bereichen der peripherischen
Stromkreise ausgebildet werden, daß optional Ionen als
hohe Leitfähigkeit verleihende Dotierstoffe durch die
Öffnungen zur Ausbildung hochdotierter Quel
len/Drainbereiche in der Schicht zweiter und entgegen
gesetzter Leitfähigkeit ausgebildet werden und daß zur
Vervollständigung des den DRAM und MOSFET aufweisenden
integrierten Schaltkreises durch die genannten Öffnun
gen elektrische Kontakte zu den peripherischen
Stromkreisen geführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator als Schichtkondensator und die Bitlei
tungskontaktschicht als Polycidschicht ausgebildet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die leichtdotierten Regionen N-, die hochdotierten
Bitleitungskontaktbereiche N+ und die hochdotierten
zweiten und entgegengesetzten Dotierstoffe, die als
Ionen in die peripherischen Bereiche implantiert wer
den, N+ sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator ein Grabenkondensator, verwendetes
Polysilizium P+, die hochdotierten Bitleitungskontakt
bereiche P+ und die hochdotierten zweiten und entge
gengesetzten Dotierstoffe, die als Ionen in die
peripherischen Bereiche implantiert sind, P+ und die
leichtdotierten Bereiche P- sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kondensator ein Grabenkondensator, verwendetes
Polysilizium N+, die hochdotierten Bitleitungskontakt
bereiche N+ und die hochdotierten zweiten und
entgegengesetzten Dotierstoffe, die als Ionen in die
peripherischen Bereiche implantiert sind, N+ und die
leichtdotierten Bereiche N- sind.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die die erste Leitfähigkeit verleihende Dotierung vom
P Typ ist, daß die die zweite und eine
entgegengesetzte Leitfähigkeit verleihende Dotierung
vom N Typ ist, wobei die leichtdotierten Bereiche eine
Leitfähigkeit von 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³, die
hochdotierten Bitleitungskontaktbereiche eine
Leitfähigkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³
und die hochdotierten Bereiche in den peripherischen
Stromkreisen eine Leitfähigkeit zwischen 1 E 20 bis 5
E 21 Atome/cm³ aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die die erste Leitfähigkeit verleihenden Dotierungen
vom P Typ sind, daß die die zweite und
entgegengesetzte Leitfähigkeit verleihenden
Dotierungen vom N Typ sind, wobei die leichtdotierten
Regionen eine Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E
18 Atome/cm³ und die hochdotierten
Bitleitungskontaktregionen eine Leitfähigkeit zwischen
5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³ und die hochdotierten
Regionen in den peripherischen Stromkreisbereichen
eine Leitfähigkeit zwischen 1 E 20 bis 5 E 21
Atome/cm³ haben.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die die erste Leitfähigkeit verleihende Dotierung vom
N Typ ist, daß die die zweite und entgegengesetzte
Leitfähigkeit verleihende Dotierung vom P Typ ist,
wobei die leichtdotierten Regionen eine Leitfähigkeit
zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³, die hochdo
tierten Bitleitungskontaktregionen eine Leitfähigkeit
zwischen 5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³ und die
hochdotierten Regionen in den peripherischen Strom
kreisbereichen eine Leitfähigkeit von 1 E 20 bis 5 E
21 Atome/cm³ haben.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erwärmung zum Ausglühen und zur Entfernung von
Ionenimplantationsfehlern aus dem hochdotierten Bit
leitungskontakt bei einer Temperatur zwischen 800°C
und 950°C über 20 bis 120 Minuten durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erwärmung zum Ausglühen und zur Entfernung der
Ionenimplantationsfehler aus dem hochdotierten
Bitleitungskontakt durch thermisches Schnellausglühen
(RTA) bei einer Temperatur zwischen 800°C und 1000°C
während 10 Sekunden und mehreren Minuten durchgeführt
wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schalt
kreises mit einer dynamischen RAM (DRAM) Speicheran
ordnung mit geringen Verlusten und einer langen
Speicherzeit, mit einer Halbleiterfeldeffekt
transistoren (MOSFET) und zugehörigen Schichtkondensa
toren bestehenden Zellanordnung und mit peripherischen
Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Muster
von Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstruktu
ren über einen Halbleiterwafer bereitgestellt wird,
das eine eine erste Leitfähigkeit verleihende Dotie
rung in der Zellbereichsregion und den peripherischen
Stromkreisbereichen des integrierten Schaltkreises
aufweist, daß die Muster der Gatterdielektrikums- und
der Gatterelektrodenstrukturen und der Ionenimplanta
tion zur Ausbildung leicht dotierter Bereiche einer
zweiten und entgegensetzte Leitfähigkeit verleihenden
Dotierung in dem Halbleiterwafer verwendet werden,
worin die leichtdotierten Bereiche in der
Zellbereichsregion als Kondensatorknotenpunktbereiche
und Bitleitungsbereiche ausgebildet werden, daß Isola
torstrukturen auf den Seitenwänden der Muster der Gat
terdielektrikums- und Gatterelektrodenstrukturen aus
gebildet werden, daß in der Zellbereichsregion ein
Schichtkondensator in elektrischen Kontakt mit Konden
satorknotenpunktbereichen der leicht dotierten Berei
che gebracht wird, daß der Kondensator eine dotierte
Polysiliziumknotenpunktschicht der zweiten und entge
gensetzten Leitfähigkeit, ein Kondensatordielektrikum
und eine dotierte Polysiliziumanodenschicht umfaßt,
daß eine zwischengelagerte dielektrische Isolier
schicht über der Oberfläche der Struktur ausgebildet
wird, daß durch die zwischengelagerte dielektrische
Isolierschicht Öffnungen zu den Bitleitungsbereichen
der leichtdotierten Bereiche ausgebildet werden, daß
ein hochdotierter Polycidbitleitungskontakt zu den
Bitleitungsregionen ausgebildet wird, daß die Struktur
erhitzt wird, um in den leicht dotierten Bereichen bei
der Ionenimplantation entstandene Ionenimplantations
fehler auszuscheiden und eine Ausdiffusion von der
Kondensatorknotenpunktschicht und der dotierten Bit
leitungskontaktschicht zur Ausbildung eines hochdo
tierten Bitleitungskontaktes bzw. in den leichtdotier
ten Regionen zu bewirken, wobei niedrige Streuverluste
und eine lange Speicherzeit als resultierende Schalt
kreischarakteristik erzielt werden, daß Öffnungen zu
den gewünschten Quellen und Drainbereichen der
peripherischen Stromkreise ausgebildet werden, daß
durch diese Öffnungen hochdotierte Leitfähigkeit ver
leihende Ionen als Dotierstoffe der zweiten und entge
gengesetzten Leitfähigkeit zur Ausbildung hochdotier
ter Quellen/Drainbereiche in der zweiten und
entgegengesetzten Leitfähigkeit implantiert werden,
und daß durch die Öffnungen elektrische Kontakte zu
den peripherischen Stromkreisen zur Vervollständigung
des integrierten DRAM MOSFET Schaltkreises hergestellt
werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensatorknotenpunktschicht N+ ist, daß die
leichtdotierten Regionen N-, die hochdotierten Knoten
punktkontaktregionen und Bitleitungskontaktregionen N+
und die als Ionen in die peripherischen Bereiche
implantierten hochdotierten zweiten und entgegenge
setzten Dotierstoffe N+ sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der die erste Leitfähigkeit verleihende Dotier
stoff vom P Typ ist, daß der die zweite und entgegen
gesetzte Leitfähigkeit verleihende Dotierstoff vom N
Typ ist, daß die leichtdotierten Regionen eine
Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³,
die hochdotierten Knotenpunkt- und Bitleitungskontakt
bereiche eine Leitfähigkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21
Atome/cm³ und die hochdotierten Bereiche in den peri
pherischen Stromkreisflächen eine Leitfähigkeit zwi
schen 1 E 20 bis 5 E 21 Atome/cm³ haben.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen von
Ionenimplantationsfehlern und zur Ausbildung des hoch
dotierten Knotenpunktkontaktes und hochdotierten Bit
leitungskontaktes bei einer Temperatur zwischen 800
und 950°C zwischen 20 bis 120 Minuten durchgeführt
wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen der
Ionenimplantationsfehler aus dem hochdotierten Bitlei
tungskontakt durch thermisches Schnellausglühen (RTA)
bei einer Temperatur zwischen 800 bis 1000°C zwischen
10 Sekunden und verschiedenen Minuten durchgeführt
wird.
16. Verfahren zur Herstellung eine integrierten Schalt
kreises mit einer dynamischen RAM (DRAM) Speicheran
ordnung mit geringen Verlusten und einer langen Spei
cherzeit, mit einer aus
Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFET) und zugehö
rigen Grabenkondensatoren bestehenden Zellanordnung
und mit peripherischen Stromkreisen, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Zellbereichsregion in einem Halb
leiterwafer das Muster eines Grabenkondensators ausge
bildet wird, das eine erste Leitfähigkeit verleihende
Fremdstoffe aufweist, wobei die Seitenwände des
Grabens eine dielektrische Schicht als Kondensatordi
elektrikum aufweisen und die verbleibende Form des
Grabens mit dotiertem Polysilizium gefüllt ist, daß
über dem Halbleiterwafer im Bereich der Zellbereichs
region und der peripherischen Stromkreise des inte
grierten Schaltkreises ein Muster von Gatterdielektri
kums- und Gatterelektrodenstrukturen vorgesehen wird,
daß das Muster von Gatterdielektrikums- und Gatter
elektrodenstrukturen und Ionenimplantation dazu ver
wendet werden, daß im Halbleiterwafer leicht dotierte
Bereiche mit einer zweiten und entgegengesetzten Leit
fähigkeit verleihenden Dotierstoffen ausgebildet wer
den, worin die leichtdotierten Bereiche in der Zellbe
reichsregion Bitleitungsbereiche und
Kondensatorknotenpunktbereiche sind, daß leichtdo
tierte Drain FET Strukturen der zweiten und entgegen
gesetzten Leitfähigkeit in den peripherischen Strom
kreisen nur durch hochdotierte Ionenimplantate
ausgebildet werden, daß auf der Seitenwand des Musters
von Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstruktu
ren Isolatorstrukturen ausgebildet werden, daß über
der Oberfläche der Struktur eine dielektrische Iso
lierschicht als Zwischenschicht angeordnet wird, daß
durch die zwischengelagerte dielektrische Isolier
schicht Öffnungen zu den Bitleitungsbereichen der
leichtdotierten Regionen ausgebildet werden, daß ein
hochdotierter Bitleitungskontakt zu diesen Bitlei
tungsbereichen ausgebildet wird, daß die Struktur
erwärmt wird, um bei der Ionenimplantation in den
leichtdotierten Bereichen entstandene
Ionenimplantationsfehler auszuglühen und eine Aus
diffusion von der dotierten Bitleitungskontaktschicht
zur Ausbildung eines hochdotierten Bitleitungskontak
tes in den leichtdotierten Bereichen herzustellen,
wodurch als resultierende Schaltkreischarakteristiken
geringe Streuverluste und lange Speicherzeiten erzielt
werden, und daß zur Vervollständigung des integrierten
DRAM MOSFET Schaltkreises durch die genannten
Öffnungen elektrische Kontakte zu den peripherischen
Stromkreisen hergestellt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß Polysilizium P+ ist, daß der hochdotierte Bitlei
tungskontaktbereich P+ und daß die hochdotierten zwei
ten und entgegengesetzten Dotierstoffe, die als Ionen
in die peripherischen Regionen implantiert werden, P+
sind und daß die leichtdotierten Bereiche P- sind.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polysilizium N+ ist, daß die hochdotierten
Bitleitungskontaktbereiche N+ sind und daß die hochdo
tierten zweiten und entgegengesetzten Dotierstoffe,
die als Ionen in die peripherischen Bereiche implan
tiert sind, N+ sind und daß die leichtdotierten
Bereiche N- sind.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der die erste Leitfähigkeit verleihende Dotier
stoff vom P Typ ist, daß der die zweite und entgegen
setzte Leitfähigkeit verleihende Dotierstoff vom N-Typ
ist, daß die leichtdotierten Bereiche eine Leitfähig
keit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³, die
hochdotierten Bitleitungsbereiche eine Leitfähigkeit
zwischen 5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³ und die hochdo
tierten Bereiche in den peripherischen
Stromkreisflächen eine Leitfähigkeit zwischen 1 E 20
bis 5 E 21 Atome/cm³ haben.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der die erste Leitfähigkeit verleihende Dotier
stoff vom N Typ ist, daß der die zweite und entgegen
gesetzte Leitfähigkeit verleihende Dotierstoff vom P-
Typ ist, daß die leichtdotierten Bereiche eine Leitfä
higkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³, die
hochdotierten Bitleitungskontaktbereiche eine Leitfä
higkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³ und die
hochdotierten Bereiche in den peripherischen Strom
kreisflächen eine Leitfähigkeit zwischen 1 E 20 bis 5
E 21 Atome/cm³ haben.
21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen der
Ionenimplantationsfehler zur Ausbildung eines
hochdotierten Bitleitungskontaktes bei einer
Temperatur zwischen 800 und 950°C über 20 bis 120
Minuten erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen der
Ionenimplantationsfehler aus dem hochdotierten
Bitleitungskontakt durch schnelles thermisches
Schnellausglühen (RTA) bei einer Temperatur zwischen
800 bis 1000°C über 10 Sekunden bis verschiedene
Minuten erfolgt.
23. Integrierter Schaltkreis mit einer dynamischen RAM
(DRAM) Speicheranordnung mit geringen Verlusten und
einer langen Speicherzeit, die auf einem
Halbleiterwafer mit Halbleiterfeldeffekttransistor
(MOSFET) und peripherischen Stromkreisen verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Muster von
Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstrukturen
mit einer eine erste Leitfähigkeit verleihenden
Dotierung in der Zellbereichsregion und den peripheri
schen Stromkreisen des integrierten Schaltkreises über
dem Halbleiterwafer ausgebildet ist, daß in dem Halb
leiterwafer leichtdotierte Bereiche von eine zweite
und entgegengesetzte Leitfähigkeit verleihenden
Dotierstoffen nahe zu dem Muster von
Gatterdielektrikums- und Gatterelektrodenstrukturen
angeordnet sind, worin gewisse der leichtdotierten
Bereiche in der Zellbereichsregion zu Bitleitungsregi
onen und Kondensatorknotenpunktsregionen ausgebildet
sind, daß der als Grabenkondensator ausgebildete Kon
densator eine dotierte Polysiliziumschicht mit der
zweiten und entgegengesetzten Leitfähigkeit und ein
Kondensatordielektrikum aufweist, daß über der Ober
fläche der Struktur eine dielektrische Isolierschicht
als Zwischenschicht angeordnet ist, daß durch die
zwischengelegte dielektrische Isolierschicht Öffnungen
ausgebildet sind, die zu dem Bitleitungsbereich der
leichtdotierten Bereiche geführt sind, daß zu den Bit
leitungsbereichen ein hochdotierter Bitleitungskontakt
ausgebildet ist, daß in den leichtdotierten Bereichen
ein hochdotierter Bitleitungskontakt ausgebildet ist,
dessen Kontakte durch Ausdiffusion von der dotierten
Bitleitungskontaktschicht ausgebildet wird, wodurch
die niedrigen Verluste und die lange Speicherzeit die
sich ergebende Schaltkreischarakteristik sind, daß zu
den vorgesehenen Quellen/Drainregionen der peripheren
Stromkreise Öffnungen ausgebildet sind, daß die hoch
dotierten Quellen/Drainregionen der zweiten und entge
gengesetzten Leitfähigkeit an dem Boden der Öffnungen
der leichtdotierten Regionen angeordnet sind und daß
zur Vervollständigung des integrierten DRAM MOSFET
Schaltkreises durch die Öffnungen elektrische Kontakte
zu den peripherischen Stromkreisen geführt sind.
24. Schaltkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die leichtdotierten Bereiche N-, daß die hochdo
tierten Knotenpunktkontaktbereiche und Bitleitungskon
taktbereiche N+ und daß die hochdotierten zweiten und
entgegengesetzten Dotierstoffe, die als Ionen in die
peripherischen Bereiche implantiert sind, N+ sind.
25. Schaltkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polysilizium in dem Graben P+ ist, daß der
hochdotierte Bitleitungskontaktbereich P+ ist und daß
die hochdotierten zweiten und entgegensetzten Dotier
stoffe, die als Ionen in die peripherischen Bereiche
implantiert sind, P+ sind und daß die leichtdotierten
Bereiche P- sind.
26. Schaltkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator ein Grabenkondensator ist, daß das
Polysilizium in dem Graben N+ ist, daß die hochdotier
ten Bitleitungskontaktbereiche N+ sind und daß die
hochdotierten zweiten und entgegengesetzten Dotier
stoffe, die als Ionen in die peripherischen Bereiche
implantiert sind, N+ sind und daß die leichtdotierten
Bereiche N- sind.
27. Schaltkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die die erste Leitfähigkeit verleihenden Dotier
stoffe vom P Typ sind, daß die die zweite und entge
gengesetzte Leitfähigkeit verleihenden Dotierstoffe
vom N-Typ sind, daß die leichtdotierten Bereiche eine
Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³
haben, daß die hochdotierten Bitleitungskontaktberei
che eine Leitfähigkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21
Atome/cm³ haben und daß die hochdotierten Bereiche in
den peripherischen Stromkreisflächen eine Leitfähig
keit zwischen 1 E 20 bis 5 E 21 Atome/cm³ haben.
28. Schaltkreis nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die die erste Leitfähigkeit verleihenden Dotier
stoffe vom P Typ sind, daß die die zweite und entge
gengesetzte Leitfähigkeit verleihenden Dotierstoffe
vom N Typ sind, daß die leichtdotierten Bereiche eine
Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³
haben, daß die hochdotierten Bitleitungskontaktberei
che eine Leitfähigkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21
Atome/cm³ haben und daß die hochdotierten Bereiche in
den peripherischen Stromkreisflächen eine Leitfähig
keit zwischen 1 E 20 bis 5 E 21 Atome/cm³ haben.
29. Schaltkreis nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die die erste Leitfähigkeit verleihenden Dotier
stoffe vom N Typ sind, daß die die zweite und entge
gengesetzte Leitfähigkeit verleihenden Dotierstoffe
vom P Typ sind, daß die leichtdotierten Bereiche eine
Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³
aufweisen, daß die hochdotierten Bitleitungskontaktbe
reiche eine Leitfähigkeit zwischen 5 E 19 und 5 E 21
Atome/cm³ und die hochdotierten Bereiche in den peri
pherischen Stromkreisflächen eine Leitfähigkeit
zwischen 1 E 20 bis 5 E 21 Atome/cm³ haben.
30. Integrierter Schaltkreis mit einer dynamischen RAM
(DRAM) Speicheranordnung, mit geringen Verlusten und
einer langen Speicherzeit, die auf einem
Halbleiterwafer mit Halbleiterfeldeffekttransistoren
(MOSFET) und zugehörigen Schichtkondensatoren und
peripherischen Stromkreisen verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Muster von Gatterdielektri
kums- und Gatterelektrodenstrukturen über dem Halblei
terwafer angeordnet ist und in der Zellbereichsregion
und dem Bereich der peripherischen Stromkreise des
integrierten Schaltkreises eine erste Leitfähigkeit
verleihende Dotierung aufweist, daß leichtdotierte
Bereiche mit eine zweite und entgegengesetzte Leitfä
higkeit verleihenden Dotierstoffen in dem Halbleiter
wafer und nahe zu dem Muster der Gatterdielektrikums-
und Gatterelektrodenstrukturen ausgebildet werden,
worin die leichtdotierten Bereiche in der Zellbe
reichsregion Kondensatorknotenpunktbereiche und Bit
leitungsbereiche sind, daß Isolatorstrukturen auf den
Seitenwänden der Muster der Gatterdielektrikums- und
Gatterelektrodenstrukturen ausgebildet sind, daß die
Schichtkondensatoren in der Zellbereichsregion in
elektrischem Kontakt mit den Kondensatorknotenpunktbe
reichen der leichtdotierten Bereiche sind, daß die
Schichtkondensatoren eine dotierte Polysiliziumknoten
punktschicht der zweiten und entgegengesetzten
Leitfähigkeit, ein Kondensatordielektrikum und eine
dotierte Polysiliziumanodenschicht aufweisen, daß auf
der Oberfläche der Struktur als Zwischenschicht eine
dielektrische Isolierschicht angeordnet ist, daß durch
die als dielektrische Isolierschicht ausgebildete
Zwischenschicht Öffnungen zu den Bitleitungsbereichen
der leichtdotierten Bereiche ausgebildet sind, daß ein
hochdotierter Polycidbitleitungskontakt zu den
Bitleitungsbereichen ausgebildet ist, daß ein
hochdotierter Knotenpunktkontakt und ein hochdotierter
Bitleitungskontakt in den leichtdotierten Bereichen
durch Ausdiffusion aus der dotierten
Kondensatorknotenpunktschicht und der dotierten Bit
leitungskontaktschicht ausgebildet ist, wodurch die
niedrigen Verluste und die lange Speicherzeit die sich
ergebenden Schaltkreischarakteristiken sind, daß Öff
nungen zu den gewählten Quellen und Drainbereichen der
peripherischen Stromkreise ausgebildet sind, daß hoch
dotierte Quellen/Drainbereiche der zweiten und entge
gengesetzten Leitfähigkeit auf dem Boden der genannten
Öffnungen in den leichtdotierten Bereichen ausgebildet
sind und daß zur Vervollständigung des DRAM und MOSFET
aufweisenden integrierten Schaltkreises elektrische
Kontakte durch die genannten Öffnungen zu den
peripherischen Stromkreisen geführt sind.
31. Schaltkreis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kondensatorknotenpunktschicht N+ ist, daß die
leichtdotierten Bereiche N- sind, daß die
hochdotierten Knotenpunktkontaktbereiche und Bitlei
tungskontaktbereiche N+ sind und daß die hochdotierten
zweiten und entgegengesetzten Dotierstoffe, die als
Ionen in die peripherischen Bereiche implantiert sind,
N+ sind.
32. Schaltkreis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die die erste Leitfähigkeit verleihenden Dotier
stoffe vom P Typ sind, daß die die zweite und entge
gengesetzte Leitfähigkeit verleihenden Dotierstoffe
vom N Typ sind, daß die leichtdotierten Bereiche eine
Leitfähigkeit zwischen 0,5 E 18 bis 30 E 18 Atome/cm³
haben, daß die hochdotierten
Bitleitungskontaktbereiche eine Leitfähigkeit zwischen
5 E 19 und 5 E 21 Atome/cm³ haben und daß die hochdo
tierten Bereiche in den peripherischen Stromkreisflä
chen eine Leitfähigkeit zwischen 1 E 20 bis 5 E 21
Atome/cm³ haben.
33. Schaltkreis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen der
Ionenimplantationsfehler in den leichtdotierten
Bereichen zur Ausbildung des hochdotierten
Knotenpunktkontaktes und hochdotierten
Bitleitungskontaktes die Aufheiztemperatur zwischen
800 und 950°C über 20 bis 120 Minuten beträgt.
34. Schaltkreis nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung zum Ausglühen und Entfernen der
Ionenimplantationsfehler zur Ausbildung des
hochdotierten Bitleitungskontaktes durch ein
thermisches Schnellausglühen (RTA) bei einer
Temperatur zwischen 800 und 1000°C über 20 Sekunden
bis verschiedene Minuten erfolgt.
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US5395784A (en) | 1995-03-07 |
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