DE4404129C2 - Method of manufacturing a multi-pin conductive structure - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in hochdichten DRAM-Anordnungen (Dynamic Random Access Memory- Anordnungen) verwendeten dreidimensionalen Stapelzellenkondensa toren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer, mehrere Stifte umfassenden leitfähigen Struktur auf der bestehen den Topographie eines Ausgangssubstrats.The present invention relates to a method for producing in high-density DRAM (Dynamic Random Access Memory) Arrangements) used three-dimensional stacked cell capacitors goals. In particular, the invention relates to a method of manufacturing one, multi-pin conductive structure on which exist the topography of a starting substrate.
Bei dynamischen Halbleiterspeichervorrichtungen ist es wesentlich, daß die Zellenplatten der Speicherknotenkondensatoren groß genug sind, um eine angemessene Ladung beizubehalten. Wie es bei den meisten inte grierten Halbleiterschaltungen der Fall ist, nimmt die Schaltungsdichte mit einer ziemlich konstanten Rate weiter zu. Der Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung der Speicherknotenkapazität ist von besonderer Bedeu tung, da die Dichte von DRAM-Anordnungen für zukünftige Generatio nen von Speichervorrichtungen weiter zunimmt.In dynamic semiconductor memory devices, it is essential that the cell plates of the storage node capacitors are large enough to to maintain an adequate charge. As with most inte semiconductor semiconductor circuits is the case, the circuit density decreases at a fairly constant rate. The point of view of the Maintaining storage node capacity is particularly important tion, since the density of DRAM devices for future generations storage devices continues to increase.
Die Fähigkeit, Speicherzellen dicht zu packen und dabei die erforderli chen Kapazitätsniveaus aufrechtzuerhalten, ist eine Hauptanforderung an Halbleiterherstellungstechnologien, wenn zukünftige Generationen erwei terter Speichervorrichtungen erfolgreich hergestellt werden sollen.The ability to pack memory cells tightly while doing the necessary Maintaining capacity levels is a key requirement Semiconductor manufacturing technologies when future generations expand terter storage devices are to be successfully manufactured.
Ein Verfahren zum Aufrechterhalten sowie zum Erhöhen der Speichor knotengröße in dichtgepackten Speichervorrichtungen besteht in der Verwendung des "Stapelspeicherzellen"-Aufbaus. Bei dieser Technologie werden zwei oder mehr Schichten eines leitfähigen Materials, wie z. B. polykristallines Silizium (im folgenden kurz Polysilizium genannt), über eine Zugriffsvorrichtung auf einem Siliziumwafer aufgebracht, wobei dielektrische Schichten sandwichartig zwischen jeder Polysiliziumschicht angeordnet werden. Eine auf diese Weise ausgebildete Zelle ist unter der Bezeichnung Stapelkondensatorzelle (STC) bekannt. Eine solche Zelle nutzt den Raum über der Zugriffsvorrichtung für Kondensatorplatten, weist eine geringe Soft Error Rate (SER) auf und kann in Verbindung mit zwischen den Platten vorgesehenen, isolierenden Schichten mit hoher Dielektrizitätskonstante eingesetzt werden.A method of maintaining and increasing memory node size in densely packed storage devices is in the Use of the "stack memory cell" structure. With this technology two or more layers of a conductive material, such as. B. polycrystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon), about an access device is applied to a silicon wafer, wherein dielectric layers sandwiched between each polysilicon layer to be ordered. A cell designed in this way is under the Designation stacked capacitor cell (STC) known. Such a cell uses the space above the capacitor plate access device, has a low soft error rate (SER) and can connect with high insulating layers between the plates Dielectric constant can be used.
Es ist jedoch schwierig, mit einem herkömmlichen STC-Kondensator eine ausreichende Speicherkapazität zu erzielen, da der Speicherelek trodenbereich auf die Grenzen seines eigenen Zellenbereichs ein geschränkt ist. Auch wird das Aufrechterhalten einer guten dielektri schen Durchschlagsfestigkeit zwischen Polysiliziumschichten bei dem STC-Kondensator zu einem großen Problem, sobald die Dicke des Isola tors angemessen dimensioniert ist.However, it is difficult with a conventional STC capacitor to achieve sufficient storage capacity because the storage elec area on the limits of its own cell area is restricted. Also maintaining good dielectri dielectric strength between polysilicon layers in the STC capacitor becomes a big problem once the thickness of the isola tors is appropriately dimensioned.
Ein von J. H. Ahn et al. vorgelegter Artikel mit dem Titel "Micro Villus Patterning (MVP) Technology for 256Mb DRAM Stack Cell", 1992 IEEE, 1992 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, Seiten 12 und 13, der durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, erörtert die Technologie der Mikrozotten-Mustergebung (MVP oder Micro Villus Patterning) zur Entwicklung eines dreidimensionalen Stapelkondensators mit in die Speicherknotenzellenplatte eingebauten, vertikalen zottenartigen Stäben bzw. Stiften.A study by J.H. Ahn et al. submitted article entitled "Micro Villus Patterning (MVP) Technology for 256Mb DRAM Stack Cell ", 1992 IEEE, 1992 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, pages 12 and 13, by reference to an ingredient of the present application discusses the technology of Micro villus patterning (MVP or Micro Villus Patterning) for Development of a three-dimensional stack capacitor in the Storage node cell plate built-in vertical villi-like bars or pens.
Die Verwendung der MVP-Technologie kann jedoch zu Splitterproble men (oder Abplatzungen) bei dem Speicherknotenpolysilizium führen, wenn die MVP-Technologie zur Bildung von dreidimensionalen Stapel kondensatoren in der durch die genannte Schrift beschriebenen Weise verwendet wird. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind im Querschnitt darge stellte parallele Wortleitungen 12 auf einem Siliziumwafer 10 hergestellt worden. Speicherknoten 13 (die Kontakt mit aktiven Bereichen 11 her stellen) sind aus Speicherknotenpolysilizium 14 und Polysilizium- Mikrozottenstäben bzw. -stiften 15 gebildet worden. Wie in diesem Querschnitt zu sehen ist, sind die Mikrozottenstifte 15 anfällig für ein Splittern, das zu umkippenden Polysiliziumsplittern führen kann, die einen Kurzschluß zu benachbartem Speicherknotenpolysilizium verursa chen könnten, wodurch die benachbarten Speicherzellen kurzgeschlossen und dadurch unbrauchbar würden. Bei Verwendung von Polysilizium mit halbkugelförmiger Körnung, wie es in Fig. 8 der Fall ist, führt die variable Korngröße außerdem zu veränderlichen Stiftdurchmessern, wobei ein Prozentsatz dieser Stifte Durchmesser von weniger als 0,0100 µm aufweist, die noch anfälliger gegen Brechen und Splittern sind.However, the use of the MVP technology can lead to splinter problems (or flaking) in the storage node polysilicon if the MVP technology is used to form three-dimensional stack capacitors in the manner described by the cited document. As shown in FIG. 5, parallel word lines 12 have been produced on a silicon wafer 10 in cross section. Storage nodes 13 (which make contact with active areas 11 ) have been formed from storage node polysilicon 14 and polysilicon micro villus rods or pins 15. As can be seen in this cross-section, the micro villi pins 15 are prone to splintering, which can result in overturning polysilicon chips, which could cause a short circuit to adjacent storage node polysilicon, thereby short-circuiting the adjacent memory cells and thereby rendering them unusable. When using hemispherical grain polysilicon, as is the case in Figure 8, the variable grain size also results in variable pin diameters, with a percentage of these pins having diameters less than 0.0100 µm which are even more susceptible to breakage and splintering .
Wenn z. B. bei einem 64-Mb-DRAM nur eine von 100.000 Zellen einen Kurzschluß aufgrund einer solchen Splitterung aufweisen würde, würde dies zu 640 statistischen Fehlern in dem 64-Mb-DRAM führen, wobei dies mehr Fehler sind, als repariert werden könnten. Da für die Repara tur nur eine begrenzte Anzahl redundanter Elemente zur Verfügung steht, würde die gesamte Speichervorrichtung unbrauchbar.If e.g. B. in a 64 Mb DRAM only one in 100,000 cells one Would have short circuit due to such splintering this results in 640 statistical errors in the 64 Mb DRAM, where these are more errors than could be repaired. As for the repair Only a limited number of redundant elements are available stands, the entire storage device would be unusable.
Aus der Druckschrift DE-A1-42 22 584 ist ein Verfahren zur Herstel lung von Halbleiterbausteinen bekannt. Dies bekannte Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Aufbringen einer aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht mit Erhöhungen und Vertiefungen auf eine erste zu ätzende Schicht, wobei die aus halbkugelförmigen Teilchen bestehende Schicht eine höhere Ätztrennschärfe aufweist als die erste Schicht; Aus füllen der Vertiefungen der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht mit einer zweiten Schicht, die eine höhere Ätztrennschärfe auf weist als die aus halbkugelförmigen Teilchen bestehende Schicht, und Abätzen der Erhöhungen der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehen den Schicht unter Verwendung einer zweiten Schicht als Maske, um die erste Schicht freizulegen, sowie anschließendes Abätzen der ersten Schicht. Aufgrund der abwechselnden Erhöhungen und Vertiefungen der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht kann mit dem bekannten Verfahren eine Hyperfeinstruktur von etwa 0,1 µm erzielt werden.From the document DE-A1-42 22 584 is a process for the manufacture development of semiconductor devices known. This known method includes the following steps: applying one made of hemispherical particles existing layer with elevations and depressions towards a first one etching layer, the consisting of hemispherical particles Layer has a higher etching selectivity than the first layer; Off fill the wells of the hemispherical particles Layer with a second layer, which has a higher etching selectivity points as the layer consisting of hemispherical particles, and Etching off the elevations of which consist of hemispherical particles the layer using a second layer as a mask to cover the expose the first layer and then etch the first Layer. Due to the alternating increases and decreases in layer consisting of hemispherical particles can with the known method achieved a hyperfine structure of about 0.1 microns become.
Ferner kann das bekannte Verfahren derart ausgeführt werden, daß auf einen Halbleiterbaustein mit Transistoren und versenkten Bitleitungen eine Nitridschicht aufgebracht wird, die dann so abgeätzt wird, daß sie in den Kondensatorzonen teilweise erhalten bleibt. Danach wird bei dem bekannten Verfahren auf die gesamte Oberfläche eine Speicherknoten- Polysiliziumschicht aufgebracht, um eine ebene obere Fläche herzustel len. Die Speicherknoten-Polysiliziumschicht wird dann abgeätzt, um die in den Kondensatorisolationszonen liegenden Teile der Nitridschicht freizulegen. Danach wird auf die gesamte freiliegende Oberfläche eine aus halbkugelförmigen Teilchen bestehende Polysiliziumschicht so aufge bracht, daß sie abwechselnde Erhöhungen und Vertiefungen aufweist. Die Vertiefungen der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht werden dann mit einer Isolierschicht ausgefüllt. Dabei bleiben die Spitzen aller Erhöhungen der aus halbkugelförmigen Teilchen beste henden Schicht unbedeckt. Danach werden die freiliegenden erhöhten Teile der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht und die Speicherknoten-Polysiliziumschicht bis auf eine vorgegebene Tiefe ab geätzt, wobei die vertieften Teile der aus halbkugelförmigen Teilchen bestehenden Schicht gefüllte Isolierschicht als Maske verwendet wird. Dabei dient die in den Kondensatorisolationszonen angeordnete Nitrid schicht als Ätzstopmittel. Nach der Entfernung der verbleibenden Isolier schicht und der Nitridschicht werden zur Herstellung eines Kondensators auf die gesamte obere Fläche nacheinander eine dielektrische Schicht und eine Belegungsschicht aus Polysilizium aufgebracht.Furthermore, the known method can be carried out in such a way that a semiconductor device with transistors and buried bit lines a nitride layer is applied, which is then etched off so that it partially preserved in the capacitor zones. Then the known methods on the entire surface of a storage node Polysilicon layer applied to create a flat upper surface len. The storage node polysilicon layer is then etched to remove the parts of the nitride layer located in the capacitor insulation zones to expose. After that, one is placed on the entire exposed surface polysilicon layer consisting of hemispherical particles so applied brings that it has alternating ridges and valleys. The depressions of the hemispherical particles The layer is then filled with an insulating layer. Stick to it the tops of all the elevations of the best of hemispherical particles layer uncovered. After that, the exposed ones are raised Parts of the layer consisting of hemispherical particles and the Storage node polysilicon layer down to a predetermined depth etched, with the recessed portions of the hemispherical particles existing layer filled insulating layer is used as a mask. The nitride arranged in the capacitor insulation zones serves for this purpose layer as an etch stop. After removing the remaining insulation layer and the nitride layer are used to manufacture a capacitor a dielectric layer on the entire top surface one after the other and an overlay of polysilicon is applied.
Aus dem Aufsatz von Kaga, T. et al.: "Crown-Shaped Stacked-Capacitor Cell for 1.5-V Operation 64-Mb DRAMs", IEEE Transactions On Electron Devices, Band 38, 02. Februar 1991, Seiten 255 bis 260, sind eine selbstausgerichtete Stapelkondensator-Speicherzelle sowie ein ent sprechendes Herstellungsverfahren bekannt. Diese Druckschrift zeigt insbesondere Herstellungsschritte für eine Doppelwand-Elektrodenstruk tur.From the essay by Kaga, T. et al .: "Crown-Shaped Stacked-Capacitor Cell for 1.5-V Operation 64-Mb DRAMs ", IEEE Transactions On Electron Devices, vol. 38, February 2, 1991, pages 255 to 260 a self-aligned stacked capacitor memory cell and an ent speaking manufacturing process known. This publication shows in particular manufacturing steps for a double wall electrode structure door.
In den US-PS'en 5,162,248 und 5,061,650 sind Verfahren zum Bilden von behälterartigen Speicherknotenzellen offenbart.Methods for forming are disclosed in U.S. Patents 5,162,248 and 5,061,650 of container-like storage node cells.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, um die Speicherzellenkapazität unter Verwendung solcher Technologien, wie der MVP-Technologie, zu steigern, während gleichzeitig die mit dem Split tern des Speicherknotenpolysiliziums verbundenen Probleme eliminiert sind.It is therefore an object of the invention to provide a method to Memory cell capacity using such technologies as MVP technology, while increasing that with the split problems associated with the storage node polysilicon are.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Den Unteransprüchen 2 bis 4 sind Weiterentwicklungen der Gegenstände der Patentansprüche auf die sie jeweils rückbezogen sind, entnehmbar.This object is achieved by a method with the in Features specified claim 1 solved. The subordinate claims 2 to 4 are further developments of the subject matter of the claims to which they are related.
Die vorliegende Erfindung entwickelt leitfähige Strukturen, die sich für Speicherknotenelektroden für Speicherzellen verwenden lassen.The present invention develops conductive structures that are suitable for Have storage node electrodes used for storage cells.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention and further developments of the invention are as follows based on the drawings of several embodiments explained in more detail. The drawing shows:
Fig. 1-4 Querschnittsansichten unter Darstellung der Er gebnisse von Verfahrensschritten, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden; Figs. 1-4 are cross-sectional views showing the results of process steps performed in the second embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Polysilizium- Speicherknotens der unter Verwendung der Mikrozotten-Technologie entwickelt wurde. Figure 5 is a cross-sectional view of a polysilicon storage node developed using micro villi technology.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, den Speicherzellen-Ober flächenbereich in einem Herstellungsprozeß zur Herstellung von hoch dichten/großvolumigen DRAMs zu maximieren, wie dies in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist.The present invention is directed to maximizing the memory cell surface area in a manufacturing process for manufacturing high density / large volume DRAMs, as shown in FIGS. 1-4 .
Ein Siliziumwafer wird unter Verwendung herkömmlicher Herstellungs schritte bis zu dem Punkt vorbereitet, an dem eine Kondensatorzelle definiert wird. An diesem Punkt ist die Herstellung von Wortleitungen, zugehörigen aktiven Bereichen und wahlweise vorgesehenen Ziffernlei tungen für einen Kondensator über einem Ziffernleitungsfluß abgeschlos sen (die Erfindung kann auch bei Stapelkondensatorzellen mit Kondensa tor unter den Ziffernleitungsflüssen verwendet werden). Die Verfahrens schritte der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung werden im folgenden erläutert.A silicon wafer is manufactured using conventional manufacturing steps to the point where a capacitor cell is defined. At this point, the manufacture of word lines, associated active areas and optional digits completed for a capacitor over a digit line flow sen (the invention can also be used in stacked capacitor cells with condensers gate under the digit line flows). The procedure steps of the various embodiments of the present invention are explained below.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel unter Darstellung von Verfahrensschritten der vorliegenden Erfindung in einer Reihe von Querschnittsansichten durch parallele Wortleitungen und ausgehend von einer Querschnittsansicht durch die Wortleitungen. Figs. 1 to 4 show an embodiment of method steps illustrating the present invention in a series of cross-sectional views through parallel word lines and starting from a cross-sectional view through the word lines.
Bei dem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, erstrecken sich Wortleitungen 25 zwischen aktiven Bereichen 21, die in einem Sub strat 20 ausgebildet worden sind, um dadurch aktive Transistoren zu bilden. Die Wortleitungen 25 beinhalten eine leitfähige Schicht 22, die mit Dielektrikum 24 bedeckt ist und von dielektrischen Ab standselementen 23 umgeben ist. Ein Dielektrikum 27 ist aufgebracht und planar ausgebildet worden, wonach die Aufbringung einer dielek trischen Schicht 28 erfolgt (wobei Nitrid bevorzugt wird). Eine Schicht aus dielektrischem Material 29 (bevorzugt wird Oxid) ist aufgebracht und planar ausgebildet worden, wonach ein Kontakt-/Behälter-Belich tungs- und Ätzvorgang erfolgt, um eine Kontakt-/Behälter-Öffnung 51 zu erzeugen, um dadurch Zugang zu dem aktiven Bereich 21 zu schaffen. Nach der Ausbildung der Kontakt-/Behälter-Öffnung 51 wird eine an Ort und Stelle dotierte Polysiliziumschicht 52 derart aufgebracht, daß die Kontakt-/Behälter-Öffnung 51 vollständig gefüllt wird. Das Polysilizium 52 wird dann planar ausgebildet (vorzugsweise durch chemisch-mechani sche Planarisierung); derart, daß die einander benachbarten Speicher knoten voneinander getrennt werden. Als nächstes wird das Polysilizium 52 geätzt, um seine planar ausgebildete Oberfläche derart vertieft auszu bilden, daß diese unter der planar ausgebildeten Oberfäche des Oxids 29 liegt. Als nächstes erfolgt dann die Aufbringung einer Oxidschicht 53 mit einer Dicke von ca. 0,1 µm zum Überdecken des Oxids 29 und des vertieften Polysiliziums 52. In the embodiment, as shown in FIG. 1, word lines 25 extend between active regions 21 , which have been formed in a substrate 20 , to thereby form active transistors. The word lines 25 include a conductive layer 22 , which is covered with dielectric 24 and is surrounded by dielectric elements 23 from . A dielectric 27 has been applied and planar, after which a dielectric layer 28 is applied (with nitride being preferred). A layer of dielectric material 29 (oxide is preferred) is deposited and planar, followed by contact / container exposure and etching to create a contact / container opening 51 to thereby access the active one To create area 21 . After the contact / container opening 51 has been formed , a polysilicon layer 52 doped in place is applied such that the contact / container opening 51 is completely filled. The polysilicon 52 is then formed planar (preferably by chemical-mechanical planarization); in such a way that the adjacent storage nodes are separated from one another. Next, the polysilicon 52 is etched to form its planar surface recessed so that it lies under the planar surface of the oxide 29 . The next step is to apply an oxide layer 53 with a thickness of approximately 0.1 μm to cover the oxide 29 and the recessed polysilicon 52 .
Unter Bezugnahme auf Fig. 2A wird eine Schicht aus Polysilizium 54 mit halbkugelförmiger Körnung aufgebracht und dann partiell geätzt, wobei an dem Polysilizium 54 mit halbkugelförmiger Körnung eine Polysilizium-Plasmaätzung erfolgt, so daß über dem Oxid 53 Poly silizium mit einer zerklüfteten Oberfläche übrigbleibt.Referring to Fig. 2A, a layer of hemispherical grain polysilicon 54 is deposited and then partially etched, with polysilicon plasma etching on the hemispherical grain polysilicon 54 so that 53 silicon remains with a jagged surface over the oxide.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2B wird zum Übertragen der zerklüfteten Oberfläche auf die darunterliegende Oxidschicht 53 ein Oxid-Plasma ätzvorgang durchgeführt. Der Oxid-Plasmaätzvorgang an der Oxidschicht 53 führt nicht nur zur Übertragung der zerklüfteten Oberfläche auf das Oxid 53, sondern auch zur Bildung von Oxid-Abstandselementen 55.Referring to Fig. 2B of the rugged surface to the underlying oxide layer 53 is used for transmitting an oxide plasma etch process performed. The oxide plasma etching process on the oxide layer 53 leads not only to the transfer of the fissured surface to the oxide 53 , but also to the formation of oxide spacers 55 .
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein zeitlich gesteuerter Polysilizium- Ätzvorgang für eine ausreichend lange Zeitdauer durchgeführt, um ein "Archipel"-Muster auf das Polysilizium 52 in ausreichender Weise zu überragen. Es ist wichtig, daß der Oxidätzvorgang vor dem zeitlich gesteuerten Polysiliziumätzvorgang ebenfalls zeitlich derart gesteuert wird, daß die Oxidätzung nicht durch das Abstandselement-Oxid hin durchdringt. Die Übertragung des "Archipel"-Musters auf das Polysilizi um 52 führt zur Erzeugung sehr dünner zottenartiger Polysiliziumstifte 61, wordurch eine eine Vielzahl von Stiften aufweisende Speicherknoten- Polysiliziumstruktur 63 gebildet ist. Außerdem wird ein kontinuierliches Polysiliziumbehältnis 62 gebildet, das die zottenartigen Stifte 61 umgibt und verhindert, daß irgendeiner der zottenartigen Polysiliziumstifte umfällt und einen Kurzschluß mit irgendeiner benachbarten Zelle der vorliegenden Erfindung verursacht. Als nächstes kann wahlweise eine Ätzung auf der Basis von Fluorwasserstoffsäure durchgeführt werden, um die Außenfläche des Speicherknotens für eine Vergrößerung des Oberflächenbereichs zu gewinnen.Referring to FIG. 3, a timed polysilicon etch is performed for a sufficient length of time to sufficiently overhang an "archipelago" pattern on polysilicon 52 . It is important that the oxide etch is also timed prior to the timed polysilicon etch so that the oxide etch does not penetrate through the spacer oxide. The transfer of the "archipelago" pattern to the polysilicon around 52 leads to the production of very thin villi-like polysilicon pins 61 , which form a storage node polysilicon structure 63 having a multiplicity of pins. In addition, a continuous polysilicon can 62 is formed which surrounds the villous pins 61 and prevents any of the villous polysilicon pins from falling over and causing a short circuit with any adjacent cell of the present invention. Next, hydrofluoric acid-based etching may optionally be performed to gain the outer surface of the storage node for an increase in surface area.
Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird ein Zellendielektrikum 71 über dem Speicherknotenpolysilizium 63 aufgebracht, wonach die Aufbringung von Polysilizium 72 erfolgt, um dadurch die zweite Kondensatorelektrode zu bilden. Von diesem Punkt an werden zur Fertigstellung der Halbleiter vorrichtung herkömmliche Verfahrensschritte verwendet. As can be seen in FIG. 4, a cell dielectric 71 is applied over the storage node polysilicon 63 , followed by the application of polysilicon 72 to thereby form the second capacitor electrode. From this point on, conventional method steps are used to complete the semiconductor device.
Obwohl es sich bei dem bevorzugten Zellendielektrikum um Nitrid handelt, kann jegliches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, wie z. B. Ta2O5 oder SrTiO3, verwendet werden. Für das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie für jegliche Modifikationen derselben gilt, daß das zur Bildung der zweiten Zellenplatte des Kondensators niedergeschlagene Polysilizium leitfähig dotiert wird, und zwar entweder n-leitend oder p-leitend, wobei dies von dem für den aktiven Bereich 21 gewünschten Leitfähigkeitstyp abhängig ist. Zur Fertigstellung der Halbleitervorrichtung werden von diesem Punkt an herkömmliche Verfahrensschritte durchgeführt.Although the preferred cell dielectric is nitride, any material with a high dielectric constant, e.g. B. Ta 2 O 5 or SrTiO 3 can be used. For the exemplary embodiment of the present invention described above and for any modifications thereof, the polysilicon deposited to form the second cell plate of the capacitor is doped conductively, either n-type or p-type, this being different from that for the active region 21 desired conductivity type is dependent. From this point, conventional method steps are carried out to complete the semiconductor device.
Claims (4)
- a) Bilden einer vollflächigen ersten, zweiten und dritten Isolier schicht (27, 28 und 29) über der bestehenden Topographie;
- b) Mustergebung und Ätzen einer Öffnung (30) in die erste, zweite und dritte Isolierschicht (27, 28 und 29);
- c) Ausbilden und Planarmachen einer leitfähigen Schicht (52) unter Füllung der Öffnung;
- d) Einbringen einer Vertiefung (51) in die planarisierte leitfähige Schicht (52);
- e) Ausbilden einer vollflächigen vierten Isolierschicht (53) über der vertieften, planarisierten leitfähigen Schicht (52) und der dritten Isolierschicht (29);
- f) Ausbilden einer zerklüfteten Oberflächenschicht (54) über der vierten Isolierschicht (53) durch Niederschlagen von Silizium mit halbkugelförmiger Körnung;
- g) Übertragen eines Musters über die zerklüftete Oberflächen schicht (54) auf die vertiefte, planarisierte leitfähige Schicht (52) sowie Bilden einer Umfangswand (55) drumherum; und
- h) Bildung von Stiften (61) zur Schaffung der mehrere Stifte auf weisenden leitfähigen Struktur.
- a) forming a full-surface first, second and third insulating layer ( 27 , 28 and 29 ) over the existing topography;
- b) patterning and etching an opening ( 30 ) in the first, second and third insulating layers ( 27 , 28 and 29 );
- c) forming and planarizing a conductive layer ( 52 ) while filling the opening;
- d) making a recess ( 51 ) in the planarized conductive layer ( 52 );
- e) forming a full-surface fourth insulating layer ( 53 ) over the recessed, planarized conductive layer ( 52 ) and the third insulating layer ( 29 );
- f) forming a rugged surface layer ( 54 ) over the fourth insulating layer ( 53 ) by depositing silicon with hemispherical grain;
- g) transferring a pattern over the rugged surface layer ( 54 ) to the recessed, planarized conductive layer ( 52 ) and forming a peripheral wall ( 55 ) around it; and
- h) Forming pins ( 61 ) to create the multiple pins on the conductive structure.
- a) Durchführen eines Polysilizium-Plasmaätzvorgangs an dem Polysilizium (54) mit halbkugelförmiger Körnung;
- b) Durchführen eines Oxid-Plasmaätzvorgangs an der vierten Isolierschicht (53); und
- c) Durchführen eines zeitlich gesteuerten Polysilizium-Ätzvorgangs an der planarisierten leitfähigen Schicht (54).
- a) performing a polysilicon plasma etch on the polysilicon ( 54 ) with hemispherical grain;
- b) performing an oxide plasma etch on the fourth insulating layer ( 53 ); and
- c) performing a timed polysilicon etch on the planarized conductive layer ( 54 ).
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Families Citing this family (2)
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5162248A (en) * | 1992-03-13 | 1992-11-10 | Micron Technology, Inc. | Optimized container stacked capacitor DRAM cell utilizing sacrificial oxide deposition and chemical mechanical polishing |
DE4222584A1 (en) * | 1991-07-11 | 1993-01-21 | Gold Star Electronics | Hyperfine structure mfr. to increase capacitor area in IC - by anisotropic etching of a doped poly:silicon layer or matrix layer using a deposited poly:silicon@ layer consisting of isolated hemispheres as masking aid |
DE4224946A1 (en) * | 1991-08-31 | 1993-03-04 | Samsung Electronics Co Ltd | SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH A CAPACITOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4222584A1 (en) * | 1991-07-11 | 1993-01-21 | Gold Star Electronics | Hyperfine structure mfr. to increase capacitor area in IC - by anisotropic etching of a doped poly:silicon layer or matrix layer using a deposited poly:silicon@ layer consisting of isolated hemispheres as masking aid |
DE4224946A1 (en) * | 1991-08-31 | 1993-03-04 | Samsung Electronics Co Ltd | SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH A CAPACITOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
US5162248A (en) * | 1992-03-13 | 1992-11-10 | Micron Technology, Inc. | Optimized container stacked capacitor DRAM cell utilizing sacrificial oxide deposition and chemical mechanical polishing |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
IEEE Trans. on Electron Dev., Vol. 38, No. 2, 1991, S. 255-260 * |
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