JP2000036578A - 絶縁用カラ―を持つトレンチコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

絶縁用カラ―を持つトレンチコンデンサ及びその製造方法

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JP2000036578A
JP2000036578A JP11168324A JP16832499A JP2000036578A JP 2000036578 A JP2000036578 A JP 2000036578A JP 11168324 A JP11168324 A JP 11168324A JP 16832499 A JP16832499 A JP 16832499A JP 2000036578 A JP2000036578 A JP 2000036578A
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trench
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collar
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capacitor
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Martin Schrems
シュレムス マーティン
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/37DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
    • HELECTRICITY
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    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • H10B12/038Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体メモリセルで使用される改善されたト
レンチコンデンサを提供すること。 【解決手段】 このコンデンサーは基板に形成されたト
レンチを持つ絶縁カラーを含み、前記絶縁カラーは前記
トレンチの上側の領域に形成され、第1のコンデンサー
プレートとして前記トレンチの前記下側の領域を囲む前
記基板領域内に任意的に埋め込みプレートと、コンデン
サーの誘電体として、前記トレンチの前記下側の領域及
び前記絶縁カラーとを裏打ちするための誘電体層と、第
2のコンデンサープレートとして前記トレンチを満たす
導電性の第2の充填の材料とを有し、少なくとも前記ト
レンチの前記下側の領域の前記直径は、前記トレンチの
前記上側の領域の前記直径に等しい。さらに、本発明は
対応する製法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁カラーを持っ
ているトレンチコンデンサに、そして対応する製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路(IC)か、又はチップは、電
荷の蓄積の目的でコンデンサーを使っている。電荷を蓄
積するのにコンデンサーを使うICの1例は、ダイナミ
ックランダムアクセスメモリ(DRAM)チップなどの
メモリICである。コンデンサー内の電荷のレベル
(「O」か「1」)は、データの1つのビットを表して
いる。
【0003】1つのDRAMチップは、列と行とに従っ
て内部接続されているメモリセルのアレイを含んでい
る。通常、列と行の接続はそれぞれ、ワードライン及び
ビットラインと呼ばれている。メモリセルからデータを
読み出すか、又はメモリセルにデータを書くのは、適切
なワードライン及びビットラインをアクティブにするこ
とによって、実行される。
【0004】通常、DRAMメモリセルは1つのコンデ
ンサーに接続された1つのトランジスタを含んでいる。
このトランジスタは、チャンネルによって切り離された
2つの拡散領域を含んでおり、その上には、1つのゲー
トが位置している。拡散領域の間での電流の方向によっ
て、1つはソースとして、そしてもう片方はドレインと
呼ばれる。ここでは拡散領域を呼ぶための用語「ドレイ
ン」と「ソース」は、互換性をもって使用されている。
ゲートは1つのワードラインに接続され、そして拡散領
域の1方は1つのビットラインに接続されている。もう
片方の拡散領域は、コンデンサーに接続される。ゲート
に適切な電圧をかけると、トランジスタはスイッチオン
されて、電流が拡散領域の間のチャンネルを通して流れ
るので、コンデンサーとビットラインとの間に接続を形
成することが可能になる。トランジスタをスイッチオフ
すると、チャンネルを通して流れていた電流が妨げられ
て、この接続は断ち切られる。
【0005】コンデンサー内に蓄積された電荷は、そこ
からの電流の漏出のために、時間がたつにつれて消散す
る。電荷が不確定のレベル(スレッショールドの下にお
ける)にまで消散する前に、ノードはリフレッシュされ
なければならない。
【0006】シュリンクデバイスへの継続的な要求は、
より大きい密度と、より小さい外形サイズ及びセルエリ
アを持つDRAMのデザインを容易にしてきた。
【0007】より少ない表面積を占領するセルを作り出
すために、コンデンサーのような、より小さい部品が使
用されている。しかしながら、より小さいコンデンサー
の使用は記憶容量の減少へとつながる。それはメモリ素
子の性能と運転可能性に悪い影響を与えることになる。
【0008】例えば、センスアンプは、セルの中の情報
を確かに感知するために適切な信号レベルを必要とす
る。蓄積用コンデンサ対ビットラインコンデンサの比率
は、信号レベルを決定する上において決定的である。こ
のコンデンサーが小さくなり過ぎるならば、この比率は
わずかであっても、適切な信号を提供することができ
る。また、より小さい記憶容量は、より高いリフレッシ
ュ周波数を必要とする。
【0009】DRAMで一般的に使われるコンデンサー
の1つのタイプは、トレンチコンデンサである。トレン
チコンデンサは、シリコン基板内い三次元的な構造で形
成される。
【0010】トレンチコンデンサの体積か、又は容量を
増加させることは、基板内により深くエッチングするこ
とによって達成することができる。そのようにしてトレ
ンチコンデンサの容量を増加させても、セルの表面積は
増加しない。
【0011】従来のトレンチコンデンサは基板内にエッ
チングされる1つのトレンチを含んでいる。このトレン
チは普通、n+ドープされた多結晶シリコンで満たされ
る。それはコンデンサーの電極(蓄積用ノードと呼ばれ
る)として役立つ。付加的に、「埋め込みプレート」と
呼ばれるコンデンサーの2番目の電極が、添加物ソース
から外側拡散されたn+添加物によって、トレンチの下
側の部分を囲む基板の領域に形成される。ヒ素のドープ
された珪酸塩ガラス(ASG)などの、n+ドープされ
た珪酸塩ガラスは、添加物ソースとして役立つ。
【0012】窒化物を含むノード誘電体は、コンデンサ
ーの2つの分離された電極を提供する。
【0013】トレンチの上部には、誘電体カラーが備え
られ、ノードジャンクションから埋め込みプレートへの
漏れを防ぐ。カラーが形成されることになっているトレ
ンチの上部のノードの誘電体は、カラーの構成の前に取
り除かれる。窒化物の除去は、カラーに沿った垂直な洩
れを防ぐ。
【0014】しかしながら、窒化物層の上部の除去は、
カラーの底の部分とノード誘電体の上側の縁との間のト
ランジションのピンホールを生成させる。そのようなピ
ンホールは、ノードの誘電体の品質を下げ、そしてトレ
ンチからの電荷洩れのかなりの源となる。逆にこれはそ
の性能に影響を与えて、トレンチコンデンサの保持時間
を減少させる。
【0015】ピンホールの形成を防ぐために、2ステッ
プトレンチエッチング処理が提案された。第1に、反応
イオンエッチング(RIE)によってカラーの深さま
で、そのトレンチが部分的にエッチングされる。RIE
はハードエッチマスクに選択的である。RIEに使われ
る標準的化学物質は、例えばNF3/HBr/He/O2
を含んでいる。酸化物の層が次に、蒸着され、エッチン
グされるて、トレンチ側壁上にカラーが形成される。R
IEであるようなエッチングは、シリコンに対して選択
的であり、例えばCHF3/He/02,CHF3/A
r,C48/Ar又はCF4化学物質が使用される。ト
レンチの残っている部分は、カラー構成の後にエッチン
グされる。そして、ノード誘電体は次に、トレンチ側壁
のカラーと下側の部分の上に形成される。そのような処
理は、ノードの誘電体の上部を取り除く必要性を排除し
て、その結果、ピンホールが形成されるのを防ぐ。
【0016】そのような2ステップトレンチ形成はピン
ホールを防ぐことにおいては有効であるが、シリコンを
取り除くための第2のRIEステップはカラーの過度の
浸食を引き起こすことがある。カラーの劣化は洩れを生
じさせる。その上、2番目のRIEトレンチエッチング
に関しては、カラーはハードエッチングマスクとして作
用して、カラーの内側の円周のそれに等しい直径を持っ
ているトレンチの下側の部分を生成する。
【0017】したがって、トレンチの下側の部分は上部
よりも小さく、その上部はカラーの外側の円周に関して
おおよそ等しい直径を有している。これはコンデンサー
の容量を減少させるので、望ましくない。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】したがって、減少した
電荷洩れと増加した容量とを有する、絶縁カラーを持
つ、改良されたトレンチコンデンサを提供することが、
本発明の目的である。本発明の別の目的は、それに対応
する製法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は請求項1で規定される絶縁カラーを持つトレンチコ
ンデンサによって達成される。そのうえ、この目的は請
求項8で規定される方法によって達成される。
【0020】
【発明の実施の形態】望ましい実施例は、それぞれの従
属する請求項に記載されている。
【0021】本発明による方法は、公知の解決策に比較
して特定の利点を有している。すなわち、それがカラー
及び埋め込みプレートを同時に製造することができる簡
易化された処理を提供し、そのようにして製造の間のか
なりのコストダウンを可能とさせる。埋め込みプレート
は、より低いカラーのエッジに関して自己調節される。
その上、ノード誘電体の信頼性は改良される。それは、
ノード誘電体がカラー及び埋め込みプレートの形成の後
に形成されて、そして連続的にトレンチ底から絶え間な
くカラーの上側の縁まで広がっていて、その結果、カラ
ーの下側のエッジにおけるピンホールの形成を防ぐこと
になる。
【0022】本発明は、修正されたトレンチコンデンサ
を提供する。それはメモリセルにおいて、特にDRAM
メモリセルにおいて使われることができる。このトレン
チコンデンサは、シングルステップで基板内に完全なト
レンチを形成することによって、形成される。このトレ
ンチは、例えば、多結晶シリコン又はアモルフォスシリ
コンのような半導体の材料で満たされる。トレンチの上
部の中の多結晶シリコンが取り除かれて、そして誘電体
カラーがその中に形成される。そして次に、多結晶シリ
コンはトレンチの底の部分から取り除かれる。次に、カ
ラーに、そしてトレンチの底の部分におけるトレンチ側
壁に存在するノード誘電体が形成される。トレンチコン
デンサの電極として役立つ、ドープされた材料でトレン
チが満たされる。
【0023】発明の望ましい実施例は、図面に描かれ
て、そして以下の説明で詳細に説明される。
【0024】
【実施例】どんなトレンチコンデンサにも適用できるの
ではあるが、本発明とその基本的な課題は、以下のDR
AMメモリセルにおいて使用されるトレンチコンデンサ
に関して説明される。そのようなメモリセルは、例えば
ランダムアクセスメモリー(RAM)、ダイナミックラ
ンダムアクセスメモリー(DRAM)、同期DRAM
(SDRAM)、スタティックRAM(SRAM)、及
びリードオンリーメモリ(ROM)のような集積回路
(IC)内で使用される。他のICは、プログラマブル
ロジックアレイ(PLA)、特定用途向けIC(ASI
C)、合併されたロジック/メモリIC(埋め込みDR
AM)、又はいかなる他の回路デバイスなどの論理デバ
イスをも含んでいる。通常、複数のICはシリコンウェ
ーハなどの半導体基板上に平行に製造される。処理の後
には、このウェーハは、複数の個々のチップにICを切
り離すために切られる。次に、このチップは例えば、コ
ンピュータシステム、携帯電話、携帯情報端末(PD
A)及び他の製品のような、市場製品における使用のた
めに、最終的な製品としてパッケージされる。議論を分
かりやすくする目的のために、本発明は単一のメモリセ
ルを形成するという前提で説明される。
【0025】本発明を説明する前に、2ステップエッチ
ング処理を使用する従来のトレンチコンデンサDRAM
メモリセルの製造に関する説明が提供される。
【0026】図1を参照すると、従来のトレンチコンデ
ンサDRAMメモリセル100が示されている。そのよ
うな従来のトレンチコンデンサDRAMメモリセルは、
例えばネスビット氏他による、IEDM 93−627
による、自己整合形の埋め込みストラップ(BEST)
を持つ0.6μm2256MbのトレンチDRAMセ
ル、で説明されており、これはすべての目的のために参
照としてこの明細に取り入れられている。
【0027】DRAMセルは、基板101内に形成され
たトレンチコンデンサ160を含んでいる。この基板は
ホウ素(B)などのP形添加物(p-)で軽くドープさ
れている。トレンチは通常、砒素(As)又はリンの
(P)などのようなn形添加物(n+)によって強度に
ドープされた多結晶シリコン161で満たされている。
任意的に、例えばAsドープされた埋め込みプレート1
65が、トレンチ108の下側の部分を囲む基板内に設
けられる。このAsは トレンチ108の側壁上に形成
される、ASGなどの添加物ソースからシリコン基板1
01内に拡散される。多結晶シリコン161及び埋め込
みプレート165は、コンデンサーの電極として役立
つ。ノード誘電体164は、これらの電極を分離させ
る。
【0028】DRAMセル100はまた、トランジスタ
110を含んでいる。トランジスタ110はゲート11
2及び拡散領域113及び114を含んでいる。チャン
ネル117によって分離されている拡散領域113、1
14は、リンの(P)などのn形添加物をインプラント
することによって、形成される。「ノードジャンクショ
ン」と呼ばれるノードジャンクション拡散領域125
は、コンデンサー160をトランジスタ110へ結合す
る。コンデンサージャンクション拡散領域125は、埋
め込みストラップ162を通した、トレンチ多結晶シリ
コン161からの外側拡散添加物によって形成される。
【0029】カラー168は、トレンチ108の上部に
形成される。ここで使用されているように、トレンチ1
08の上部はカラー168を含んでいるセクションであ
る。そしてトレンチの下側の部分はカラー168の下の
セクションである。カラー168は、ノードジャンクシ
ョン162の埋め込みプレート165への漏洩電流を防
ぐ。洩れ電流は、メモリセルの保持時間を悪化させ、リ
フレッシュ周波数を増加させるので性能に悪影響を与え
ることから望ましくない。
【0030】P又はAsのようなn形添加物を含んでい
る埋め込みウェル170は、基板101の表面の下に設
けられる。埋め込みn形ウェル170内の添加物のピー
ク濃度は、カラー168の底に関して存在している。埋
め込みプレート165と比べて、通常、ウェル170は
軽くドープされている。埋め込みウェル170は、メモ
リセルアレイ内のDRAMメモリセルの埋め込みプレー
ト165を接続するのに役立つ。
【0031】ゲート112に、そしてビットライン18
5に、適切な電圧を提供することによるトランジスタ1
10の活性化は、トレンチコンデンサ160への接続を
提供する。一般には、ゲート112はワードライン12
0と結合され、そして拡散領域113は接触部183を
通してDRAMアレイ内のビットライン185に結合さ
れる。ビットライン185は、中間レベル誘電体層18
9によって拡散領域113、114から隔離される。
【0032】浅いトレンチ絶縁(STI)180は、D
RAMメモリセル100を他のメモリセルから又は他の
電気デバイスから絶縁するために備えられる。示されて
いるように、別のワードライン120’はトレンチ10
8の上に形成されて、そしてSTI180によってそこ
から絶縁される。STI180を通過するワードライン
120’は、「通過ワードライン」と呼ばれる。そのよ
うな構成は、フォールデッドビットラインアーキテクチ
ャと呼ばれている。
【0033】図2〜4は、図1の従来のトレンチコンデ
ンサを形成するための2ステップトレンチエッチング処
理を示している。図2を参照すると、1つのパッドスタ
ック107が基板101の表面上に形成されている。基
板101は、埋め込みn形ウェル170を含んでいる。
このウェルは、トレンチコンデンサの埋め込みプレート
を接続するのに使用される。
【0034】パッドスタック107は、いくつかの層、
特にハードマスク層106と、パッドストップ層105
と、そしてパッド酸化物層104とを含んでいる。ハー
ドマスク層106は、トレンチがその中に形成されるこ
とになっている領域102を規定するために従来の写真
製版の技法を用いてパターン化されている。1番目のR
IEは、トレンチ部108aを形成するために実行され
る。そのトレンチ部108aはカラー168の深さに等
しい深さを持っている。
【0035】パッドスタック107とトレンチの側壁を
覆っている熱酸化物の層などの酸化物の層167は、ウ
ェーハに蒸着される。酸化物の層167はカラー168
として役立つ。酸化物の層167を高密度化させて酸化
物の品質を改良するために、焼きなましが実行される。
通常、これは1000℃のアルゴンガス雰囲気内で実行
される。
【0036】図3を参照すると、パッドスタック107
における、及びトレンチの底における酸化物167が取
り除かれている。この目的のために、例えば、酸化プラ
ズマエッチングなどのRIEが使用されている。こうし
て、カラー168が形成される。
【0037】図4に示されているように、第2のRIE
は、トレンチの下部108bを形成するために実行され
る。第2のRIEは例えば、シリコンプラズマエッチン
グである。カラー168は、RIEの間にはエッチング
マスクとして作用する。その結果、トレンチ108bの
下側の部分は、W2の幅を有し、この幅はトレンチ10
8aの上部の幅W1以下である。これはトレンチコンデ
ンサの容量を減少させるので、望ましくない。しかも、
第2RIEがカラーの上部を浸食する可能性もあり、こ
れは逆にコンデンサーの保持時間に悪影響を与える洩れ
に通じることになる。
【0038】トレンチの下側の部分の形成の後に、n形
の埋め込みプレート165が任意的に形成される。埋め
込みプレートは例えば、ガスフェーズドーピング、プラ
ズマドーピング又はイオンインプラントによって形成さ
れる。そうでなければ、添加物ソースを提供するために
トレンチ側壁を裏打ちするようドープされた珪酸塩ガラ
スが蒸着される。ドライブイン焼きなましによって、こ
の添加物ソースから基板101内に添加物が拡散され
る。ドープされた珪酸塩ガラスの除去は例えば、BHF
を持つ化学エッチングによって達成される。
【0039】そして、トレンチの側壁を覆うようにウェ
ーハ上にノード誘電体層(示されていない)を蒸着する
ことによって、メモリセルが完成する。次に、トレンチ
は多結晶シリコンで満たされる。これもまた、ウェーハ
の表面を覆うようにされる。この多結晶シリコンは、n
形添加物で強度にドープされている。
【0040】最終的には、図1で示される従来の構造を
形成するために、DRAMセルの残っている部分が従来
の処理ステップによって形成される。残っている処理ス
テップは、トレンチ内のカラー168及びノード誘電体
164の多結晶シリコンの部分的な除去と、ストラップ
162を形成することと、STI180を形成するため
に絶縁領域を規定することと、ゲートスタック112を
含む様々な層を蒸着し、そしてパターン化することと、
中間レベル誘電体層189を蒸着することと、接触部開
口を生成することと、そしてビットライン185を形成
することとを含んでいる。これらの処理ステップは、例
えば、IEDM93−627に著されているネスビット
氏他による、自己整合される埋め込みストラップ(BE
ST)を持つ0.6μm2256MbのトレンチDRA
Mセルにおいて、そして1997年5月のソリッドステ
ートテクノロジー誌89ページにE1−カレフ氏他によ
る論文において説明されている。
【0041】次に図5を参照しながら、本発明によるD
RAMセルの実施例が、そして図6〜12を参照しなが
ら、図5のDRAMメモリセルを形成するための発明的
な方法の最初の実施例が説明される。
【0042】図5の発明的なトレンチコンデンサは、ノ
ード誘電体164を含んでいる。それはカラー168を
覆うステップ形状に形成される。これによってノード誘
電体層の上部を取り除くという必要性を排除することが
できる。これはカラーのトランジションにおける、そし
てノード誘電体層の上側のエッジにおけるピンホールの
形成を避けることができるものである。さらに、トレン
チの下側の部分は、W 2の直径又は幅を含んでおり、こ
れは上部の幅又は直径W1に関して、少なくとも等しい
大きさである。そのようにして、減少された漏洩電流及
び増加した容量が達成される。
【0043】図5は、本発明の最初の実施例に従ってD
RAMメモリセル100内に実現されるトレンチコンデ
ンサ160を示している。非制限的な説明として、DR
AMメモリセル100は、埋め込みストラップ162を
持つMINTセル(MINT=合併絶縁ノードトレン
チ)である。表面ストラップを利用するような、他のセ
ル構成もまた有用である。例えば、0.25μmの設計
ルールを使用する256メガバイトのDRAMチップに
おいて実現されるトレンチ108の標準的寸法は、約7
〜8μmの深さであり、約0.25μm×0.5μmの
トレンチ開口を有している。
【0044】図5に示されているように、トレンチコン
デンサ160は基板101内に形成される。例えば、基
板は第1の電気型式を有する添加物で軽くドープされて
いる。この実施例では、基板101は、Bなどのp形添
加物(p-)で軽くドープされている。また、強度にド
ープされたp形基板(p+)の使用も有用である。例え
ば、p+/p-のエピタキシャル基板も使用することがで
きる。そのような基板は、標準的に2〜3μmの厚みの
-エピタキシャル層を持つ、およそ1019cm-3の添
加物濃度を有している。Bの濃度は、およそ1.5×1
16cm-3である。p形ウェル(示されていない)は、
アレイデバイスを絶縁するために備えられる。p形ウェ
ルの添加物濃度は、およそ5×1017−8×1017cm
-3である。
【0045】この実施例では、トレンチの下側の部分
は、W2の幅又は直径を有している。これは上部での幅
又は直径のW1に実効的におおよそ等しいか、又は大き
い。これは2ステップトレンチエッチング方法によって
形成された、上記のトレンチコンデンサとは反対であ
る。任意的に、埋め込みプレート165はトレンチ10
8の下側の部分を囲んでいる。示されているように、埋
め込みプレート165はトレンチの上部と部分的に重な
っている。埋め込みプレート165は、コンデンサーの
電極として役立つ。通常、このトレンチは第2の電気的
型式を持つ添加物で強度にドープされた多結晶シリコン
161を含んでいる。例えば、多結晶シリコンはAs又
はPなどのn形添加物(n+)で強度にドープされてい
る。1つの実施例においては、多結晶シリコン161は
Asによって強度にドープされている。Asの濃度は約
1019〜1020cm-3である。
【0046】ノード誘電体層164は、コンデンサーの
電極を分離させる。この実施例では、ノードの誘電体1
64がカラー168の内側の側壁と、そしてトレンチの
下側の部分のトレンチ側壁とを裏打ちする。ノード誘電
体164は、例えば窒化物又は窒化物/酸化物を含んで
いる。また、酸化物/窒化物/酸化物か、又は他の適当
な誘電体層又は酸化物、窒化酸化物又はNONOのよう
な層のスタックも役に立つ。
【0047】DRAMアレイの中の、コンデンサーの埋
め込みプレート165の他のコンデンサーとの接続は、
2番目の伝導率の添加物を含む埋め込みウェル170に
よって達成される。本実施例では、埋め込みウェル17
0は、As又はPなどのn形添加物のインプランテーシ
ョンによって形成される。埋め込みウェル170の濃度
量は、約I×lO17〜I×lO20cm-3に達する。埋め
込みウェル170はまた、n形のエピタキシャル層で形
成されてもよく、そして基準電圧に接続されることもで
きる。DRAMアレイ内のコンデンサーの埋め込みプレ
ート165を共通の基準電圧へ接続することによって、
誘電体層164内の最大電界は最小にされて、その結
果、信頼性を改良する。この実施例では、基準電圧は、
一般的にVDD/2と呼ばれるビットラインの低及び高
電圧限界の間の中間値である。また、グランド電位など
の他の基準電圧も適用できる。
【0048】ストラップ162は、ドープされた多結晶
シリコン161の上に備えられる。
【0049】ドープされた多結晶シリコン161からシ
リコン内への添加物の外側拡散ドープは、次にノードジ
ャンクション拡散領域125を形成するか、又はトラン
ジスタ110とコンデンサー160を接続するノードジ
ャンクションを形成する。
【0050】カラー168は、トレンチ108の上部に
備えられ、そして埋め込みプレート165の先端に達す
る。示されているように、カラー168は、埋め込みス
トラップ162を収容するために、基板101の表面の
下側でわずかに欠けている。
【0051】カラー168は、誘電体材料を含んでい
る。本実施例では、熱酸化物の層は最初に形成されて、
次に、TEOS層がその上に蒸着される。カラー168
は、ノードジャンクションから埋め込みプレートへの洩
れを防ぐか、または減少させる。1つの実施例ではカラ
ーは深さおよそ1.2μmであり、20〜90nmの厚
さである。
【0052】アレイの中の他のセルからDRAMセルを
絶縁するために、そして隣接しているコンデンサーの間
でストラップ構成を防ぐために、STI180がトレン
チ108の先端部分に備えられる。示されているよう
に、STI180はトレンチ108の一部分と重ね合わ
され、残りの部分は、トランジスタ110とコンデンサ
ー160との間を電流が流れるのを許容するままにされ
る。この実施例では、STI180は、名目上はトレン
チ幅のおよそ半分に重ね合わされる。STIは、ストラ
ップからストラップへの漏洩電流を防ぐか、又は減少さ
せる。STIの深さはおよそ0.25μmである。
【0053】この実施例の埋め込みストラップ162
は、200で指定されるインタフェース多結晶シリコン
充填/埋め込みストラップと、そして201として指定
されるインタフェース埋め込みストラップ/基板とを含
んでおり、これについては以下で説明される実施例にお
いて詳細に議論される。
【0054】トランジスタ110は、ゲートスタック1
12と、ドレイン/ソース拡散領域113及び114と
を含んでいる。拡散領域113、114はAs又はPな
どのn形添加物を含んでいる。
【0055】拡散領域114は、ノードジャンクション
125に接続される。ワードライン120に接続される
ゲートスタック112は、多結晶シリコン層を含んでい
る。通常は、多結晶シリコンはn又はp形添加物でドー
プされる。任意的に、金属珪化物層(示されていな)
は、ゲートスタック112のシート抵抗を抑えるため
に、多結晶シリコン層の上に形成される。多結晶シリコ
ン及び珪化物は時々“ポリサイド”と呼ばれる。
【0056】ゲートスタック112は、窒化物層でキャ
ップをされ、その窒化物層はワードラインを絶縁するた
めのエッチングマスクとして使用される。さらに、側壁
酸化物(示されていな)とライナーとは、ワードライン
120を絶縁するのに使用される。例えば、ライナー
は、窒化物又は他の適当な材料を含んでいる。ライナー
はまた、ボーダレス接触部183の構成の間のエッチス
トップとして役立つ。ボーダレス接触部は、拡散領域1
13とビットライン185の間の接続を提供する。BP
SGや酸化物などの他の誘電体材料のような誘電体層1
89は、ビットラインが185を拡散領域113,11
4から絶縁する。
【0057】通過ワードライン120’は、STIトレ
ンチ180の上に形成される。
【0058】通過ワードライン120’は、STI18
0と厚いキャップ酸化物によって、トレンチ108から
絶縁される。この実施例では、通過ワードラインのエッ
ジは実質的にトレンチ側壁に整合される。そのような構
成は、フォールデッドビットラインアーキテクチャと呼
ばれている。また、例えばオープン又はオープンフォー
ルデッドアーキテクチャのような他の構成も役に立つ。
【0059】説明されたように、第1の電気的型式はp
形であり、第2の電気的型式n形である。本発明はま
た、n形基板内に形成されたp形多結晶シリコンを持つ
トレンチコンデンサにも適切である。さらに、必要な電
気特性を獲得するために、基板、ウェル、埋め込みプレ
ート及びDRAMセルの他の素子を不純物原子によって
強度に、又は軽くドープすることも可能である。
【0060】第1の電気的型式はp形であり、第2の電
気的型式はn形であるとしても、p形の多結晶シリコン
で満たされたトレンチを持つn形基板内にDRAMセル
を形成することも有益である。さらに、バーチカルトラ
ンジスタか、又は他の型式のセルレイアウトの使用も、
有益である。
【0061】図6〜12は、図5のDRAMメモリセル
を製造するための本発明による方法の最初の実施例を示
す図である。
【0062】図6について参照すると、基板101が備
えられ、その上に、DRAMメモリセルが製造される。
基板の主要な表面方向は重要ではなく、(100)、
(110)または(111)などの適当などんな方向も
役に立つ。この実施例においては、基板101はBのよ
うなp形添加物(P-)によって軽くドープされてい
る。Bの濃度は、およそ1〜2×1016cm-3である。
【0063】基板101はまた、n形の埋め込みウェル
170をも含んでいる。埋め込みウェル170は、添加
物としてP又はAsを含んでいる。この実施例では、マ
スクは、埋め込みウェル領域を規定するためにパターン
化される。そして、n形添加物は基板101の埋め込み
ウェル領域内にインプラントされる。埋め込みウェル1
70はpウェルを基板101から絶縁するために役立
ち、また、複数コンデンサーの埋め込みプレート165
間の導電ブリッジを形成する。インプラントの濃度とエ
ネルギーは、およそ1.5MeVにおいて、およそ>1
×I013cm-2である。そうでなければ、埋め込みウェ
ル170がインプラントによって形成され、そして次に
基板の表面上にエピタキシャルシリコン層を成長させ
る。そのような技法は、プロンナー氏他の、米国特許第
5,250,829号において説明されており、これは
すべての目的のために参照として、本明細に取り入れら
れている。
【0064】パッドスタック107は、基板101の表
面上に形成される。パッドスタック107は、例えばパ
ッド酸化物の層104及びパッドストップ層105を含
んでいる。例えば、その後の処理のためのつや出し、又
はエッチストップとして役立つパッドストップ層105
は窒化物を含んでいる。ストップパッドストップ層10
5の上には、ハードマスク層106がある。ハードマス
ク層106はTEOSを含んでいる。また、BSGなど
の他の材料も、ハードマスク層として働く上で役に立
つ。さらに、反反射コーティング(ARC)は、リトグ
ラフの分解能を改良するために使用することができる。
【0065】その中にトレンチが形成される領域102
を規定するために、ハードマスク層106が、従来のリ
トグラフの技法を使用してパターン化される。これらの
ステップは、レジストの層を蒸着し、そして望まれるパ
ターンを用いてそれを選択的に露光するすることを含ん
でいる。次にこのレジストは現像され、そしてポジ又は
ネガレジストのいずれが使用されたかに応じて、露光又
は非露光部分のどちらかが取り除かれる。
【0066】そして、パッドスタック107の露光した
部分が基板101の表面までエッチングされる。反応イ
オンエッチング(RIE)が次に、深いトレンチ108
を形成する。
【0067】多結晶シリコン半導体層152は、ウェー
ハ上に蒸着され、トレンチ108を満たす。アモルフォ
スシリコンもまた、役に立つ。また、約1050から1
100℃に至るまでの温度安定性を有している、そして
窒化物又は酸化物を選択的に取り除くことができる他の
タイプの材料も役に立つ。それが次に取り除かれるの
で、多結晶シリコン152は防食多結晶シリコン層と呼
ばれる。通常は、トレンチが多結晶シリコン152で満
たされる前に、自然な酸化物151がトレンチ側壁を裏
打ちするものとして形成される。通常、この酸化物の層
151は、およそ0.3〜5nmの厚さである。
【0068】図7に示されているように、次に多結晶シ
リコン152は、形成されるべきカラー168の底に関
してくぼませられる。トレンチ108内の多結晶シリコ
ンの先端と、そしてパッドスタック107の先端とを持
つ、同一平面上の表面を形成するために多結晶シリコン
152をくぼませることは、例えばCMP(化学的機械
的研磨)によってこれを平坦化すること、化学的ドライ
エッチング(CDE)又はRIEを含んでいる。RIE
は、トレンチ108内で多結晶シリコン152をくぼま
せるように実行される。また、トレンチ108において
多結晶シリコン152をくぼませるためのCDEの使用
も役に立つ。しかしながら望ましくは、多結晶シリコン
152は平坦化され、そして単独のステップにおけるC
DE又はRIEによって、基板表面から0.5〜2μm
だけ、くぼませられる。
【0069】そして、誘電体層はウェーハを覆うように
蒸着されて、パッドスタック10とトレンチ側壁を覆
う。この誘電体層は、カラー168を形成するのに使用
される。この誘電体層は、例えば酸化物を含んでいる。
この実施例では、誘電体層は、最初に熱酸化物の層を成
長させることによって形成され、そして次にプラズマ拡
張CVD(PECVD)や、TEOSを使用する低圧C
VD(LPCVD)などのような、化学蒸着(CVD)
によって酸化物の層が蒸着される。CVD酸化物は焼き
なましによって高密度化されてもよい。この酸化物層
は、垂直な洩れを防ぐために十分な厚さ、すなわち通常
約10〜50nmである。そうでなければ、誘電体層は
熱酸化物の層を含んでいる。
【0070】別の実施例では、誘電体層はCVD酸化物
から形成される。CVD酸化物の形成の後、酸化物を高
密度化するために焼きなましが実行される。焼きなまし
は、例えばAr,N2,O2,H2O,N2O,NO又はN
3雰囲気内で実行される。02やH2Oなどのような酸
化雰囲気は、CVD酸化物の下に熱酸化物層を形成する
のに使用することができる。周囲雰囲気からの酸素は、
CVD酸化物を通って拡散され、熱酸化物の層を基板の
表面上に形成する。もし望まれるのであれば、CVD酸
化物の蒸着の前の熱酸化ステップを必要としないので、
これは熱酸化物の形成を都合良く可能にする。通常、焼
きなましは、およそ1000〜1100℃の温度で、お
よそ0.5〜3時間、実行される。
【0071】さらに図7を参照すると、誘電体層は、カ
ラー168を開口させるために、例えばRIEによって
エッチングされる。反応イオンエッチングのための化学
的装置は、酸化物が多結晶シリコン152と窒化物10
6に関して選択的にエッチングされるように選択され
る。RIEは、パッドスタックの表面及び、開口の底か
ら誘電体層を取り除く。誘電体層はシリコン側壁に残っ
て、カラー468を形成している。図7に表現されてい
るように、カラー168の先端部がわずかに浸食され
て、先細の先端部分を形成する。
【0072】図8について言及すると、防食多結晶シリ
コン層152はトレンチ108の底から取り除かれる。
防食多結晶シリコン層152の除去は、CDEによって
達成されることが望ましい。通常、薄い自然な酸化物の
層151は、露光したトレンチ側壁に存在している。
【0073】この薄い自然な酸化物の層151は、CD
Eエッチストップとして役立つのに十分である。例えば
NF3+Cl2化学物質を使用するCDEは、酸化物に対
する比較的高い選択性をもって、シリコンか、又は多結
晶シリコンをエッチングすることができ、その結果エッ
チストップとして薄い自然な酸化物の層151を使用す
ることによって、多結晶シリコンの除去を可能にする。
例えば、エッチストップ層として自然な酸化物151を
使用することによって、トレンチ108から多結晶シリ
コンを取り除くことにおいて、およそ4000:1の選
択性が有効であることがわかった。
【0074】別の実施例では、高いCl2内容を持つC
DEステップが、酸化物に対するシリコンまたは多結晶
シリコンエッチング選択性を増加させるのに使われる。
およそ12sccmの流れ率は、多結晶シリコンエッチ
ングレートはおよそ2μm/分の程度であるときにも、
有効にゼロ酸化物エッチングレートをもたらす。これ
は、自然な酸化物の層151が防食多結晶シリコンの除
去のための効果的なエッチストップとして役立つことを
可能にする。通常、自然な酸化物151の厚みは0.5
〜1nmとされるべきである。
【0075】そうでなければ、例えばKOHか、又はH
F:HNO3:CH3COOHを使用するウエットエッ
チングもまた、多結晶シリコンを除去するのに有益であ
る。しかしながら、KOHの使用は、トレンチ側壁上に
おけるK汚染に通じる可能性がある。この側壁は付加的
な清掃ステップを必要とすることがある。
【0076】RIEもまた、多結晶シリコンは異方性で
あるので、多結晶シリコンを取り除く際に役に立つ。多
結晶シリコンのRIE除去のための適当な化学物質は、
SF 6/NH3/HBrを含んでいる。NF3/HBr、
又はCF4/02又はCF4/O 2/CI2などの、酸化物
又は窒化物に対して多結晶シリコンを選択的にエッチン
グするための他の適切な化学物質もまた、適当である。
【0077】酸化物または窒化物に対する多結晶シリコ
ンのRIEエッチング選択性は、平坦表面上においては
100:1以下であるが、しかし垂直な表面上において
は約2000:1以上にまで増加する。これはRIEエ
ッチングの間におけるイオンの運動が垂直方向において
支配的であることによるものである。酸化物又は窒化物
への、垂直な表面における多結晶シリコンの高い選択性
は、カラー168の上部だけを浸食する。しかしなが
ら、カラー168は基板の表面の下では浸食されないた
め、これは問題ではない。
【0078】多結晶シリコンの除去の後には、As又は
Pなどのn形添加物を含んでいる埋め込みプレート16
5は、任意的に2番目の電極として役立つように形成さ
れる。カラー168は、カラー168の下の領域だけが
ドープされるよう許容する絶縁マスクとして役立つ。添
加物の濃度は、およそ1×1019〜1020cm-3であ
る。埋め込みプレートを形成するために、PH3又はA
sH3を使用する気相ドーピング、またはプラズマドー
ピング又はプラズマ没入イオンインプランテーション
(PHI)が採用される。そのような技法は例えば、エ
レクトロケミカルジャーナル会報第141巻第5号(1
994年)1378ページのランソン氏他の論文や、全
ての目的でこの明細書に参照として取り入れられている
米国特許題5,344,381号、及び米国特許題4,
937,205号に説明されている。
【0079】また、絶縁マスクとしてカラー168を使
用するイオンインプランテーションも役に立つ。あるい
は、埋め込みプレート165は、添加物ソースとしての
ASGなどのドープされた珪酸塩ガラスを使用して形成
される。添加物ソースとしてドープされた珪酸塩ガラス
の使用は、エレクトロケミカルジャーナル会報第136
巻(1989年)3033ページのベッカー氏他の論文
で説明されており、これは全ての目的のために本明細書
に参照として取り入れられている。ドープされた珪酸塩
ガラスが採用されるとき、この層は埋め込みプレートの
構成の後に取り除かれる。
【0080】図9を参照すると、ノード誘電体層164
はウェーハ上に蒸着され、これはパッドスタック107
の表面と、トレンチ108の内部とを覆う。ノード誘電
体層164は、複数コンデンサーのプレートを分離する
ノードの誘電体として役立つ。1つの実施例では、この
誘電体層はNOフィルムスタックを含んでいる。このN
Oフィルムスタックは、窒化物層を蒸着することによっ
て形成され、次に、この層は再酸化される。窒化物層
は、例えば、熱ニトリド化及びCVD窒化物によって、
およそ5nmの厚みに形成される。この窒化物層は、例
えば約900℃の温度で再酸化される。窒化物層の再酸
化は、窒化物の厚みをわずかに増加させる。酸化物−窒
化物−酸化物(ONO)又は酸化物−窒化物−酸化物−
窒化物(ONON)のような他のタイプの誘電体フィル
ムスタックもまた、役に立つ。さらに、薄い酸化物、窒
化物または窒化酸化物のフィルムの使用もまた、役に立
つ。
【0081】すなわちCVD又は他の公知技法によっ
て、別の多結晶シリコン層161がウェーハの表面に蒸
着されて、トレンチ108を満たし、そしてパッドスタ
ック107を覆う。示されているように,多結晶シリコ
ン層161が適合でき,そしてP及びAsのようなn形
添加物によってドープされる。1つの実施例において
は、この多結晶シリコン層161はAsによってドープ
されている。このAsの濃度は、約1×1019〜1×1
20cm-3である。ドープされた多結晶シリコン161
は、コンデンサーの電極として役立つ。そうでなけれ
ば、この層はアモルフォスシリコンで作られていてもよ
い。この材料は、単独的に、又は連続してドープされて
もよい。
【0082】図10を参照すると、多結晶シリコン層1
61は例えば、NF3/C12、又はNF3/HBrまた
はSF6などの適当な化学的性質を使用したCDEかR
IEによって、くぼませられる。別の実施例では、多結
晶シリコン161はおおよそパッド窒化物106のレベ
ルにまでくぼませられる。これは、その後のウエットエ
ッチング処理の間、パッド酸化物105を効果的に保護
する。アンダーカットが問題でなければ、多結晶シリコ
ンは埋め込みストラップの深さにまでくぼませることが
できる。
【0083】図11においては、多結晶シリコン161
上の残りのノード誘電体層164は、例えば、DHF及
びHF/グリセロールを用いたウエットエッチングによ
って取り除かれる。ハードマスク層106は次に、例え
ばBHFを使用したウエットエッチングによって剥取ら
れる。また、ハードマスク層106を取り除くために、
CDEの使用も可能である。また、ハードマスク層は、
深いトレンチ108を形成した後のような、早い処理段
階で取り除かれてもよい。また、示されているように、
トレンチ108におけるカラー168及び誘電体層16
4は、わずかにくぼませられる。
【0084】図12に示されているように、埋め込みス
トラップ162が形成される。
【0085】埋め込みストラップ162の形成は、例え
ば、トレンチ内におけるドープされた多結晶シリコン1
61をくぼませるようにエッチングすることによって達
成される。通常、このエッチングはRIEである。この
セルの非アクティブ領域は次に、従来の写真製版の技法
によって規定されて、そして、例えばRIEによって異
方性的にエッチングされる。非アクティブ領域は、ST
I180が形成されることになっている領域である。
【0086】再び図5を参照すると、STI180はト
レンチの部分に重ね合わされていて、ストラップ162
の部分を断ち切るようになっている。その後の焼きなま
しにおいては、ドープされた多結晶シリコン161から
の添加物が、ストラップ162を通して、上向きに、そ
して外側へ拡散されて、拡散領域125を形成する。S
DIの深さは、およそ0.25μmである。通常、非ア
クティブ領域がカラー168の酸化物の先端の下でエッ
チングされる。1つの実施例においては、非アクティブ
領域は、基板の表面の下のおよそ0.25μmだけエッ
チングされる。
【0087】非アクティブ領域がエッチングされた後、
レジスト及びARC層が取り除かれる。何の残りのレジ
スト及びARCも残らないことを確実にするために、清
浄用ステップが使われてもよい。酸素がシリコンの中
に、そしてポリー側壁中に、拡散することを防ぐため
に、任意の(示されていな)ライナーが非アクティブ領
域を保護するために備えられる。このライナーは、例え
ば窒化物を含んでいる。通常、窒化物ライナーを形成す
る前に、不動態化された酸化物が、露光されたシリコン
上で熱的に成長される。窒化物ライナーは例えば、低い
圧力の化学蒸気蒸着(LPCVD)によって形成され
る。
【0088】誘電体の材料が基板の表面上に形成され
る。この誘電体の材料は例えば、SiO2を含んでい
る。別の実施例では、誘電体の材料はTEOSである。
高密度プラズマ(HDP)酸化物か、又は他の適当な絶
縁材料もまた、役に立つ。この誘電体層の厚みは、非ア
クティブ領域を満たすために十分である。通常は、誘電
体層が適合できるので、CMPなどの平担化手法が採用
される。そのような手法は、IEDM93−627中
の、ネスビット氏他による、自己整合される埋め込みス
トラップ(BEST)を持つ256Mbの0.6μm2
のトレンチDRAMセル、の中で説明されている。IE
DM 93−627はすべての目的のために参照として
既にこの明細に組み込まれている。基板101の表面
は、次に磨かれて、STI180及び窒化物層が実質的
に平坦となるようにされる。
【0089】次に、パッドストップ層105が例えば、
ウエット化学エッチングによって取り除かれる。ウエッ
ト化学エッチングは、酸化物に対して選択的である。
【0090】パッド酸化物104はまた、この点におい
てシリコンに対して選択的であるウエット化学エッチン
グによって取り除かれる。パッド酸化物104の除去の
後に、酸化物の層がウェーハの表面上に形成される。ゲ
ートの防食層と呼ばれる酸化物の層が、その後のインプ
ラントのためのスクリーン酸化物として役に立つ。
【0091】DRAMメモリセルのn−チャンネルトラ
ンジスタ110のためのp形ウェルの領域にを規定する
ために、フォトレジスト層が、酸化物の層の上に蒸着さ
れて、そしてp形ウェル領域を露光するために適切にパ
ターン化される。示されているように、ホウ素(B)な
どのp形添加物がウェル領域にインプラントされる。こ
の添加物は、パンチスルーを防ぐために、そしてシート
抵抗を抑えるために、十分深くインプラントされる。添
加物プロフィールは、例えば、必要なゲートスレッショ
ールド電圧(Vth)のような、必要な電気的特性を達成
するために修正される。
【0092】加えて、n−チャンネルサポート回路のた
めのp形ウェルが形成される。コンプリメンタリ金属酸
化物シリコンデバイス(CMOS)におけるコンプリメ
ンタリウェルに関して、n形ウェルが形成される。n形
ウェルの構成は、n形ウェルを規定し、そして形成する
ために、写真製版の、及びインプラントの、付加的ステ
ップを必要とする。p形ウェルと同様、n形ウェルのプ
ロフィールは、必要な電気特性を獲得するために修正さ
れる。ウェルの形成の後に、ゲートの防食層が取り除か
れる。
【0093】トランジスタ110のゲート112を形成
するための様々な層が形成される。
【0094】これは、ゲート酸化物層、多結晶シリコン
層およびキャップ窒化物層として役立つゲート酸化層を
形成することを含んでいる。通常は、多結晶シリコン層
は、シート抵抗を抑えるためにポリサイドを形成した、
WSixなどの金属珪化物層を含んでいてもよい。そし
て、様々なゲート層が次に、トランジスタ110のゲー
トスタック112を形成するためにパターン化される。
次に例えば、熱酸化によってゲートスタックの側壁が絶
縁される。
【0095】通常、ワードライン120’のような通過
ゲートスタックがトレンチの上に形成されて、そしてS
TI180によって、そこから絶縁される。
【0096】ソース/ドレイン拡散領域113及び11
4は、P又はAsのようなn形添加物をインプラントす
ることによって形成される。1つの実施例では、Pがソ
ース及びドレイン領域113、114内にインプラント
される。投与量及びエネルギーは、必要な動作特性を獲
得する添加物プロフィールを発生させるように選ばれ
る。ソースとドレインのゲートへの拡散と整合を改良す
るのに、窒化物スペーサ(示されていな)が使われても
よい。ノードジャンクションを形成するために、拡散領
域114は拡散領域425と接続する。
【0097】誘電体層189はウェーハの表面を覆うよ
うに形成され、ゲート112と基板の表面を覆う。誘電
体層は例えば、BPSGを含んでいる。また、TEOS
などの他の誘電体層も役に立つ。示されているように、
ボーダレス接触開口183をは、拡散領域113を露出
させるためにエッチングされる。接触開口は次に、n +
ドープされた多結晶シリコンなどの伝導の材料で満たさ
れて、接触スタッドをその中に形成する。ビットライン
を表している金属層185は、誘電体層の上に形成さ
れ、接触スタッドを通してソースと接触している。した
がって、図5で示される構造が最終的に得られる。
【0098】図13は、発明的な方法の2番目の実施例
に関連する本発明によるDRAMセルの別の実施例を示
す。
【0099】示されているように、トレンチコンデンサ
160の下側の部分の幅又は直径W 2は、上部の幅W1
は直径よりも大きい。増加しているW1は、コンデンサ
ーの容量を増加させる。そのような構造を達成するため
に、図7で説明される防食多結晶シリコン層152が、
例えばNF3/Cl2の化学物質を使用するCDEによっ
て取り除かれる。シリコンを選択的にエッチングするた
めの他の化学物質もまた、役に立つ。さらに、SF6
NF3/HBrを使用するRIEや、又はKOH化学物
質を使用するウエットエッチングもまた、役に立つ。ト
レンチの底の部分は、例えば、CDEエッチングによっ
て広げられる。トレンチの拡大は、例えば、IEDM9
5の661ページの、T.オザキ氏他による、1ギガビ
ットDRAM用のボトル形コンデンサーを持つ0.22
8μm2トレンチセル技術において、そしてさらに、
S.オオツキ氏による米国特許第5,336,912号
において説明されており、それはすべての目的のために
参照としてこの明細書に取り入れられている。CDEエ
ッチングのための薬剤はまた、トレンチ側壁上の薄い自
然な酸化物フィルムをも取り除くように選択される。酸
化物に対するエッチング選択性を減らすようにCl2
流れの割合を低下させることによって、又は化学物質を
変えることによって、これを達成することができる。
【0100】ウエットエッチング又はCDEは、隣接し
ているトレンチ内への広がりからの拡大を制限している
か、又は隣接しているトレンチと接触している間は、防
食多結晶シリコンを取り除くための時間が計測される。
トレンチの底の部分の拡大は、隣接しているトレンチの
間の最小のスペースのおよそ50%であり、隣接してい
るトレンチの間の最小のスペースの20〜30%より小
さいことが望ましい。隣接しているトレンチの間のスペ
ースは通常、おおよそ最小のグランドルールに等しいの
で、拡大は最小のグランドルールの50%未満に制限さ
れるべきである。これは例えば、その直径が最小のグラ
ンドルールの2倍未満であるボトル形トレンチを提供す
るであろう。トレンチの拡大は最小のグランドルールの
およそ20〜40%であることが望ましい。
【0101】防食多結晶シリコン及びエッチストップ層
を除去した後には、埋め込みプレート165は任意に形
成されてもよい。例えば、約1000〜1100℃の温
度でのAsH3か、又はPH3を用いる気相ドーピング、
As又はPのイオンインプランテーション、プラズマド
ーピングまたはプラズマ没入イオンインプランテーショ
ンなどの、埋め込みプレートを形成するための様々な技
法も役に立つ。そして、ドープされた多結晶シリコンが
次に、ノード電極を形成するために蒸着される。トレン
チの下側の部分を満たすに従って、ドープされた多結晶
シリコンは空の部分172をそこに形成する。空の部分
172がトレンチの下側の部分に位置しているので、そ
れはその後の処理にも、又はデバイスの機能性にも影響
を与えない。トレンチ内で半球のシリコン粒状(HS
G)を形成するのような、又はノード誘電体蒸着の前に
トレンチ側壁を粗くするような、トレンチ容量を増大さ
せる、他の技法も役に立つ。
【0102】図14〜16は、図5のDRAMセルを形
成するための発明的な方法の第3の実施例を示してい
る。
【0103】図14を参照すると、基板101が備えら
れている。示されているように、この基板は、埋め込み
n形ウェル170を含んでいる。パッド酸化物の層10
4と、パッドストップ層105と、そしてハードマスク
層106とを含んでいるパッドスタック107が、基板
101の表面上に形成される。パッドスタック107は
トレンチ領域102を規定するためにパターン化され
て、そして深いトレンチ108がRIEによってそこに
形成される。
【0104】トレンチ108の形成の後、エッチストッ
プ層176はトレンチ側壁上に蒸着される。エッチスト
ップ層176は、トレンチ側壁上の自然な酸化物層15
1(図6参照)がエッチストップとして十分役立つこと
ができないくらい薄い(約<1nm)ならば、特に有益
である。エッチストップ層176は、パッドスタック1
07を覆っており、そしてトレンチ側壁を裏打ちしてい
る。別の実施例では、エッチストップ層は、その多結晶
シリコンが選択的に除去された材料を含んでいる。エッ
チストップ層176の厚みは、引き続いて蒸着された防
食多結晶シリコン材料152が側壁を広げることなくト
レンチ108から除去されるのに十分である。これによ
って、例えばパッド酸化物のしたのアンダーカットのよ
うな、トレンチの変形を避けることができる。必要とさ
れる実際の厚みは、防食多結晶シリコン152を取り除
くのに用いられるエッチングの処理条件に依存して最適
化され。通常、この層の厚みは、1〜20nmであり、
望ましくは約1〜5nmである。
【0105】別の実施例では、エッチストップ層は、熱
成長又はCVDなどの様々な技法によって形成された、
酸化物、窒化物、又は窒化酸化物のような誘電体材料を
含んでいる。エッチストップ層は酸化物を含んでいるこ
とが望ましい。酸化物の使用は、防食多結晶シリコンの
除去の後に下側の部分を取り除く必要性を、又はカラー
を形成する前に上部を取り除く必要性を、効果的に防止
する。
【0106】防食多結晶シリコン層152は、ウェーハ
を覆うように蒸着されて、トレンチ108を満たしてい
る。防食多結晶シリコン152はくぼませられ、トレン
チの上部からそれが取り除かれて、その結果、トレンチ
168の底が形成される。任意的に、トレンチの上部の
エッチストップ層の露光された部分は、例えばDHF化
学処理を含むウエットエッチングを用いて取り除かれ
る。次に、トレンチ側壁の上部と、そして防食多結晶シ
リコンの先端を覆うように、酸化物の層167が形成さ
れる。カラー酸化物として役立つ誘電体層は、通常、C
VD酸化物の下の薄い熱酸化物を含んでいる。任意的
に、カラー層を高密度化するために焼きなましを実行す
ることができる。そうでなければ、カラー酸化物は、C
VD酸化物を蒸着させることによって、そして酸化雰囲
気内でそれを高密度化することによって、形成される。
これはインタフェーストレンチ/CVD酸化物における
熱酸化物の形成を容易にして、カラー168の信頼性を
改良する。純粋な熱成長カラー酸化物の形成(例えば、
30〜40nm)もまた、可能であるがしかし、より強
い転位形成傾向を生じさせる。
【0107】図15を参照すると、カラー層163はR
IEによってエッチングされて、カラー168を形成す
る。防食多結晶シリコン152は、次にRIE又はCD
Eと共に取り除かれる。ウエットエッチングもまた、防
食材料を取り除く際に役に立つ。酸化物エッチストップ
層は、防食多結晶シリコンの除去の間にトレンチ側壁を
広げるようなエッチングを防ぐ。
【0108】図16を参照すると、酸化物エッチストッ
プ層176が次に取り除かれる。そして埋め込みプレー
ト165が、以前に議論された技法を使用して形成され
る。誘電体層164は、ウェーハを覆って蒸着されて、
カラー168と、そしてトレンチの下側の部分のトレン
チ側壁をカバーする。この誘電体層は、トレンチコンデ
ンサのノード誘電体として役立つ。次に、ドープされた
多結晶シリコン161は蒸着されてトレンチを満たす。
トレンチコンデンサとメモリセルを形成するための処理
については、図9〜12を参照しながら議論が継続され
る。
【0109】図17〜19は、図5のDRAMメモリセ
ルを形成するための発明的な方法の第4の実施例を示し
ている。
【0110】示されているように、パッド酸化物の層1
04と、パッドストップ層105と、そしてハードマス
ク層(示されていな)を含んでいるパッドスタック10
7が基板101の表面上に形成される。パッドスタック
107は、トレンチが領域102を規定するためにパタ
ーン化される。RIEは、トレンチ領域102内に深い
トレンチ108を形成するために実行される。また、n
形の埋め込みウェル170もまた、基板101内に備え
られる。
【0111】トレンチの形成の後、ハードマスク層10
6が剥取られて、基板表面の上にはパッドストップ層1
05とパッド酸化物の層704が残される。エッチスト
ップ層176は、トレンチからの防食多結晶シリコン1
52を除去する際のエッチストップとして役立つように
形成される。エッチストップ層の形成の後、防食多結晶
シリコン152は、トレンチ108を満たすように蒸着
される。防食多結晶シリコン152は、必要な深さまで
くぼませられる。それはおおよそカラー168の底であ
る。エッチストップ層176の露光された部分は、例え
ばウエットDHFエッチング又はCDEによって、取り
除かれてもよい。エッチストップ層176の露光された
部分の除去もまた、RIE損傷部及びトレンチの汚染部
を取り除き、引き続いて形成されるカラー168の信頼
性を改良する。次に誘電体層167が蒸着されて、トレ
ンチの表面と側壁を覆う。この誘電体層は、カラー16
8を形成するのに使用される。
【0112】焼きなましは、誘電体層167を高密度化
するために実行される。そうでなければ、CVD酸化物
が蒸着されて、酸化雰囲気内で焼きなまされ、CVD酸
化物が高密度化される。そして、1回の熱処理ステップ
でCVD酸化物の下に熱酸化物が形成される。
【0113】図18を参照すると、RIEは、カラー1
68を形成するために実行される。RIEの後、防食多
結晶シリコン152及びエッチストップ層176は取り
除かれる。
【0114】図19を参照すると、埋め込みプレート1
65は、既に説明された技法を使用して形成される。ノ
ード誘電体164が形成される。次に、n形ドープされ
た多結晶シリコン161がトレンチを満たす。
【0115】そして、満たされた多結晶シリコン161
は、くぼませられて、図12で示された処理段階に従っ
て、埋め込みストラップを規定する。ノードの誘電体1
64及びカラー酸化物168が取り除かれ、そして埋め
込みストラップ162のための多結晶シリコン又はアモ
ルフォスシリコンが蒸着され、平坦化され、そしてくぼ
ませられる。この点において、この方法は既に図12に
関連して議論されたように継続される。
【0116】この4番目の実施例に関連しては、適当に
薄い、すなわちAs及びPなどの添加物がこれを突き抜
けて拡散できる厚みを持つ、エッチストップ層176の
ために、その目的で(例えば、As又はPで)ドープさ
れている防食多結晶シリコン152を外側拡散すること
によって、埋め込みプレート165が形成される、とい
うことは言及されるべきである。
【0117】図20〜24は、図5のDRAMメモリセ
ルを形成するための発明的な方法の5番目の実施例を示
している。
【0118】この5番目の実施例では、3番目と4番目
の実施例によるドープされていないエッチストップ層1
76の代わりに、又は第1及び第2の実施例の自然な酸
化物151の代わりに、ドープされたエッチストップ層
177(例えばASG,PSG…)が使用され、これが
埋め込みプレート165の形成のための添加物ソースと
して役立つ。
【0119】図20に示されるように、トレンチ108
は最初に、上で既に説明されるように形成される。次
に、パッドストップ層105上の、そしてトレンチ10
8の側壁上の、ハードマスク層106を取り除いた後
に、例えば、通常は10から20nmの厚みを持つエッ
チストップ層177としてのASG層が蒸着される。A
SGの代わりに、PSGか、あるいは例えばPLAD
か、又はイオンインプランテーションを用いてAs又は
PでドープされたCVD酸化物が使用されてもよい。
【0120】任意的に、PECVD−TEOSや、又は
シリコン窒化物のような0.5〜20nmの厚みがある
キャップ層(示されていな)が、ASGエッチストップ
層177の表面上に形成される。これはASGエッチス
トップ層177の添加物が、トレンチ108内に備えら
れるべき防食多結晶シリコン152内にパスアウトする
ことを防止する。その後、防食多結晶シリコン152が
トレンチ内に、及びウェーハの表面上に蒸着される。こ
の5番目の実施例では、防食多結晶シリコンには添加物
ソースの機能がなく、しかもより高い蒸着率を可能とす
るためにもドープされるべきではないため、防食多結晶
シリコン152はドープされる必要がない。
【0121】一般的に、ドープされたASGエッチスト
ップ層177の厚みは材料及びトレンチ寸法によって、
2〜80nmの範囲内にあり、そして平坦な表面と、そ
して例えば、50%のストップカバレッジを持つべきで
ある。蒸着圧を減少させることによって、ステップカバ
レッジに関するさらに高い値が達成可能である。
【0122】図21に示されているように、防食多結晶
シリコン152は 基板101の表面から約0.5から
2μmだけくぼませられて、カラー領域を規定する。
【0123】次に、ASGエッチストップ層177は、
例えばBHFウエットエッチング又はCDEエッチング
によって取り除かれる。任意の窒化物キャップ層が使用
されるならば、それはASG層の除去の前に、例えばC
DE(ケミカルドライエッチング)によって、又はウエ
ットエッチング(例えばHF/エチレングリコール)に
よって、取り除かれなければならない。
【0124】その後、カラー酸化物の層167は、CV
D酸化物の形成によって、トレンチ側壁及び基板表面に
おいて10〜60nmの厚みを持つように蒸着される
か、又は5〜10nmの熱酸化を経て、そして引き続く
10〜60nmの厚さのCVD酸化物の形成によって蒸
着される。
【0125】図22に示されているように、その後の1
つの処理ステップにおいて、カラー酸化物の層167は
高密度化され、そして埋め込みプレート165は、例え
ば1000℃において1時間、ASGエッチストップ層
177から外側拡散される。
【0126】カラー酸化物の層167がCVD蒸着だけ
で形成されたならば、例えば、900℃及び5分間(酸
素はCVD酸化物を通って拡散する)で、最初に熱酸化
が有利に実行され、インタフェースシリコン基板/カラ
ーにおいて熱酸化物を形成し、形成されるべきカラー1
68の信頼性を改良する。もちろん熱酸化は、カラー高
密度化及び埋め込みプレート165の拡散と同じ高温処
理ステップで実行されるがそうすることができる。
【0127】次に、図23に示されるように、カラー1
68を形成するための反応イオンエッチングが実行され
る。
【0128】最終的に図24に示されるように、防食多
結晶シリコン152が、RIE、CDE又はウエットエ
ッチングによって取り除かれ、そしてASGエッチスト
ップ層177はBHFウエットエッチング又はCDEエ
ッチングによって取り除かれる。
【0129】その後、ノード誘電体164及び充填多結
晶シリコン161は、図19に示される状態に達するよ
うに蒸着される。そして図12に示された処理段階に達
するために、充填多結晶シリコン161は、埋め込みス
トラップ162を規定するためにくぼませられる。ノー
ドの誘電体164及びカラー酸化物168が取り除か
れ、そして埋め込みストラップ162のための多結晶シ
リコン又はアモルフォスシリコンが蒸着され、平坦化さ
れ、そしてくぼませられる。このポイントにおいて、こ
の方法は既に図12を参照して説明されたように継続さ
れる。
【0130】もちろん、5番目の実施例による処理シー
ケンスはボトル形トレンチのために使用できることが言
及されるべきである。それは拡張されたトレンチ容量
(図13参照)を持っている。
【0131】また図14〜16に関して説明されたのと
同様に、この処理はドープされたでエッチストップ層を
用いても、そしてドープされていない防食多結晶シリコ
ンを用いても実行することができる。図17におけると
同様に、ハードマスク層はトレンチ102をエッチング
した直後には取り除かれないが、図10で説明されたよ
うに防食多結晶シリコン161のくぼみの後に、そして
露光されたノードの誘電体164のくぼみの後に取り除
かれる。多結晶シリコンエッチングが(特に防食多結晶
シリコン161のはぎ取りが)パッド窒化物の強度の除
去を引き起こすならば、この手順は有利である。しかし
ながら、この手順は追加エッチングステップを必要とし
ており、これはいくらかの量の製造コストを増加させ
る。
【0132】さらに別の全ての実施例においても、ハー
ドマスク層106は深いトレンチをエッチングした後に
既に取り除かれていてもよい。又は図6〜12に関連し
て説明されたように、防食多結晶シリコン161の最初
のくぼみ処理ステップ及び、エッチングによって露光さ
れたノード誘電体164の除去の後に、取り除かれてい
てもよい(図10)。
【0133】5番目の実施例の利点は、カラー168と
埋め込みプレート165の同時の形成に関する簡易化さ
れた処理である。フォトレジストくぼみ処理による酸化
物カラーの形成の前に埋め込みプレート165が形成さ
れるように使用される処理(ネスビット氏他による上の
論文を参照)とは対照的に、埋め込みプレート165
は、カラー168の底に自己調節される。その後、ネス
ビット氏他で説明される変更では、カラーは多結晶シリ
コンくぼみによって形成され、この場合には、埋め込み
プレートと酸化物のカラーが互いに整合不良となってし
まう可能性がある(例えば、埋め込みプレートが深過ぎ
るとか、又は高過ぎ、そして選択トランジスタを短絡さ
せる)。本発明では、この課題は自動調整処理によって
解決される。
【0134】エッチングストップ層177が埋め込みプ
レート166に関する添加物ソースであるため、厚みに
関するどんな制限もない。そのため多結晶シリコンくぼ
み処理と防食多結晶シリコン除去処理のための、厳しい
選択性条件(酸化物に対する多結晶シリコン)をかなり
減らすことができる。したがって、これらエッチング処
理は、はるかに簡単に制御可能である。
【0135】図25〜30は、図5のDRAMメモリセ
ルを形成するための発明的な方法の第6の実施例を示し
ている。
【0136】この6番目の実施例でも、ノードの誘電体
はカラー及び埋め込みプレートの形成の後に形成され、
そして連続的に、トレンチの底からカラーの上側のエッ
ジにまで広がっている。このことは下側のカラーエッジ
におけるピンホールの形成を避ける。
【0137】特に、この6番目の実施例は 多層のエッ
チストップ層と、そして防食多結晶シリコン層を利用し
ている。最も好ましい順序は、第1エッチストップ層1
81、第1防食多結晶シリコン層182、第2エッチス
トップ層183、そして第2防食多結晶シリコン層18
4である。
【0138】このことが エッチストップ層及び防食多
結晶シリコンをくぼませるステップ、又は防食多結晶シ
リコンをさらに取り除くステップに対する多結晶シリコ
ンエッチングの選択性に関係するする厳しい条件を軽減
する。製造コストのわずかな増加の可能性はあるが、こ
の方法はより信頼性が高く、そして低いエッチング選択
性だけを許容するエッチング処理及び装置の使用を可能
とする。
【0139】図25に示されているように、まず最初
に、トレンチ108が説明された方法で形成され、そし
てその後、対応するハードマスク層106が取り除か
れ、パッドスタック107のパッドストップ層105内
にパッド酸化物の層104だけが残される。
【0140】その後、第1エッチストップ層181が形
成される。例えば、これはドープされていないの自然な
酸化物(0.3〜1nm)、ドープされていないの熱酸
化物(0.5〜1nm)、ウエット化学処理(0.6n
m)からのドープされていない酸化物、又はドープされ
ていないCVD酸化物(0.5〜1nm)から形成する
ことができる。
【0141】第1エッチストップ層181もまたドープ
されることができ、そして(5番目の実施例に関して説
明されたように)埋め込みプレート165に関する添加
物ソースとして使用されることができる。
【0142】その後、防食多結晶シリコン層182が第
1エッチストップ層181上に蒸着される。これは、ド
ープされないで、又はドープされて、のいずれも可能で
あるが、ドープされることが望ましい。第1の防食多結
晶シリコン層182がドープされているならば、埋め込
みプレート165に関する添加物ソースとして、適切に
As又はPが使用され、その層は10〜40nmの厚み
で蒸着される。このドープは、一回で実行されてもよ
い。また、ドープされていない多結晶シリコンの蒸着の
後に、イオンインプランテーションか、又はプラズマド
ープ(PLAD)が可能である。
【0143】図26に示されているように、次に第2エ
ッチストップ層183が第1の、すなわちドープされて
いない、防食多結晶シリコン層182上に蒸着される。
これは次の条件に左右される。第1の防食多結晶シリコ
ン層182、又は第1のエッチストップ層がドープされ
ているならば、ドープ(例えばASG,PSG, ...)
され、第1防食多結晶シリコン層182がドープされて
いないならば、平坦な表面を持つ、そして例えば、40
〜50%のステップカバレッジを持つ、通常、5〜50
nmの厚みを有している。
【0144】ドープされていない第2エッチストップ層
183が使用されているならば、それは以下の材料であ
ることができる:熱酸化物(5nm)、ウエット化学処
理の酸化物(0.6〜1nm)か、又はCVD酸化物
(1−10nm)。
【0145】次に2番目の防食多結晶シリコン層183
が第2のエッチストップ層183上に蒸着される。これ
はすなわち、ドープされた、又はドープされていないい
ずれかであるが、ドープされていない方が好都合であ
り、そしてトレンチ108を満たすように、通常200
〜300nmの厚さを持っていることが好都合である。
ドープされていない層が使用されるならば、 より高い
蒸着レートが達成される。内側の層(s)が少しだけ寄
与するだけなので、又は対応する焼きなましステップに
おける埋め込みプレート165内への外側拡散へは何の
寄与もないので、ドーピングは必要ない。
【0146】図27に示されているように、引き続いて
カラー領域を規定するための第2の防食多結晶シリコン
184は通常、例えば、反応イオンエッチング(SF6
か、NF3/HBr)によって、又はCDE(NF3/C
3)によって、又は適当なウエットエッチングによっ
て基板の表面から0.5〜2μmだけくぼませられる。
その後、BHFウエットエッチングによって、又はCD
Eエッチングによって、第2エッチストップ層183が
取り除かれる。そして、第1の防食多結晶シリコン18
2はくぼませられる。
【0147】第1エッチストップ層182が自然な酸化
物(0.3〜0.5nm)よりも厚いならば、それは個
々の処理ステップにおけるウエットエッチングによっ
て、又はCDEエッチングによって取り除かれる。そう
でなければ、トレンチ充填のプレクリーンの間に、これ
を実行することができる。
【0148】その後、カラー酸化物の層167が、上で
既に詳細に説明されたように蒸着される。
【0149】図28に示されているように、カラー酸化
物の層168が高密度化され、埋め込みプレート165
が、すなわち5番目の実施例に関して説明されたのと共
通の高温のステップにおいて、ドライブインされる。そ
の後、カラー168は図29に示されるようにRIEに
よって開かれる。
【0150】最終的に、第2防食多結晶シリコン層18
4と、第2エッチストップ層183と、第1の防食多結
晶シリコン層182と、そして第1エッチストップ層1
81とは、トレンチ108の下側の領域から取り除かれ
て、図30に示される処理段階に導かれる。
【0151】その後、ノードの誘電体164及び充填多
結晶シリコン161は、図19で表わされた状態に達す
るように蒸着される。そして、図12に示された処理状
態を得るために、充填多結晶シリコン161がくぼませ
られ、埋め込みストラップ162を規定する。ノード誘
電体164とカラー酸化物168は取り除かれ、そして
埋め込みストラップ162のための多結晶シリコンか、
又はアモルフォスシリコンが蒸着され、平坦化され、そ
してくぼませられる。この点において、この方法は既に
図12を参照しして説明されたように継続される。
【0152】この点において、6番目の実施例に関して
も 図13によるボトル形トレンチ形状が適切である
と、言及されるべきである。
【0153】6番目の実施例の特定の利点は、添加物
(As,P)が第2のエッチストップ層を通って拡散す
る必要はないので、第2のエッチストップ層の厚みに関
するどんな制限も無いことである。第2エッチストップ
層が、2番目の防食多結晶シリコン層の除去の間のエッ
チストップであり、多結晶シリコンのくぼみのための、
そして防食多結晶シリコンの除去のための、厳しい選択
性条件(酸化物に対する多結晶シリコン)を軽減するこ
とができる。したがって、対応するエッチング処理は、
はるかに制御されやすいものとなる。
【0154】図31は、発明的な方法の7番目の実施例
に関連する、本発明によるDRAMセルの別の実施例を
示す。
【0155】図5で示されているように、発明的なDR
AMセルのこの実施例には、トレンチコンデンサ160
のための2つの内部のインタフェース200、201が
ある。すなわち、多結晶シリコン充填161と埋め込み
ストラップ162との間の第1のインタフェースと、そ
して埋め込みストラップ162とノードジャンクション
拡散領域125との間の第2のインタフェースである。
【0156】これらの2つのインタフェース200,2
01には、増加した電気抵抗があり、そしてこれはDR
AMセルを使用したメモリ装置のライト/リードサイク
ルにおける速度を減速させる。インタフェース200は
通常、多結晶シリコン/多結晶シリコンインタフェース
であり、そしてインタフェース201は通常、シリコン
の単一の結晶/多結晶シリコンインタフェースである。
【0157】図31で示されるDRAMセルの実施例
は、多結晶シリコン充填161と基板101内のノード
ジャンクション拡散領域125との間の単に1つのイン
タフェース201を有している。
【0158】埋め込みストラップ162は、この実施例
には備えられていない。
【0159】したがって、この実施例は、トランジスタ
110とトレンチコンデンサ160との間に、より低い
トランジション抵抗を持っている。その結果、リード/
ライトサイクルにおいてトレンチコンデンサ160か
ら、及びトレンチコンデンサ160に、電荷を転送する
ときの失敗に対するその感度を低下させ、そしてリード
/ライトサイクルそれぞれの、より速い速度を可能にす
る。
【0160】残りのインタフェース201は、前もって
ウエットプレクリーンされた自然な酸化物(例えば0.
3〜0.8nm)であってもよい。
【0161】又は、それは通常0.3〜2nmの範囲の
厚みを持っている、どのような適切な成長処理によるも
のであっても、又は熱酸化物又はCVD酸化物、窒化酸
化物又は窒化物のような蒸着された層であってもよい。
2、HF蒸気又はUHV焼きなましを用いる、単独の
プレクリーンもまた、インタフェース201を形成する
前に実行されてもよい。
【0162】インタフェース201のデザインの特別の
重要性は、非制御の再結晶を、そしてトランジスタ11
0とトレンチコンデンサ160との間の埋め込み接触部
のインタフェースの欠陥の形成を、避けることである。
この実施例の重要な利点は、トレンチ充填が、埋め込み
接触部領域の定義の後に実行されるので、埋め込み接触
部のための単一のインタフェース201だけが存在して
いることである。したがって、リード/ライトサイクル
のための抵抗は十分に抑えられて、そして処理生産は相
応してより良好である。
【0163】図32〜35は、図31のDRAMメモリ
セルを形成するための発明的な方法の7番目の実施例を
示している。
【0164】図19による処理状態に続く図32で示さ
れているように、ハードマスク層106は取り除かれ、
トレンチ108内の、及び基板の表面上のノード誘電体
164は蒸着され、そしてフォトレジストの場合にはト
レンチ108は防食材料210で満たされる。
【0165】図33で示されているように、防食フォト
レジスト210は、最初にCDEエッチングによっくぼ
ませられ、そして次に、カラー168の上側の領域と、
その上に備えられたノード誘電体層164とが共に、基
板101へのインタフェース201において埋め込み接
触部を規定するために、くぼませられる。これはまた、
防食フォトレジスト210及び基板101に対して選択
的なCDEエッチングによって、又は相当するウエット
エッチングによって、実行されることもできる。
【0166】防食フォトレジストの代替手段は、強度に
ドープされた多結晶シリコン層(nドープされた)又
は、アモルフォスシリコン層であり、このシリコン層は
酸化物、窒化物に、そしてドープされていないインタフ
ェース201に対して選択的にエッチングする。この場
合の利点は、くぼみのより良い制御性である。
【0167】任意的に、はみ出している防食フォトレジ
ストスタッド210の側壁からカラー168をくぼませ
た後、ノード誘電体164が取り除かれてもよい。
【0168】その後、図34に示されているように、防
食フォトレジストスタッド210が、例えばCDEエッ
チングによって、又はウエットエッチングによつて、取
り除かれる。
【0169】図35を参照すると、その後、H2焼きな
まし又はHF蒸気ステップ又はUHV焼きなましステッ
プによるプレクリーンが実行される。従来のウエット形
化学プレクリーン(例えばBHF)もまた、可能であ
る。
【0170】任意的に、バリアフィルムはインタフェー
ス201上に形成される。これは例えば薄い酸化物、窒
化物または窒化酸化物であり、すなわち前のステップの
プレクリーンのあるなしに関わらず、同一に、すなわち
ウェーハはクリーンルーム雰囲気にさらされていない。
【0171】カラー108の上側の領域において、トレ
ンチ108を満たすための、そしてそれをインタフェー
ス201に接続するための、多結晶シリコン161の蒸
着は、以下の通りである。既に言及されているように、
充填多結晶シリコン161は、通常、1019cm-3〜1
21cm-3の濃度を持っているAs、Pでドープされて
いる。結局、充填多結晶シリコン161は平坦化され、
例えば基板の表面のおよそ50nm下にまでくぼませら
れて、図35で示される処理段階が始められる。さらな
る処理ステップは図12に示されている実施例に関して
説明されたようなものである。
【0172】図36は、発明的な方法の8番目の実施例
に関連する本発明によるDRAMセルの別の実施例を示
す。図13と類似して、発明的な方法の、この7番目の
実施例はボトル形トレンチ108のために使用されても
よい。これは図36に描かれている。
【0173】本発明の方法の7番目及び8番目の実施例
の特別の利点は、埋め込み接触部を持つトレンチセルが
備えられることである。通常は、少なくとも2つのイン
タフェースが備えられるにも関わらず、これは例えば多
結晶シリコン/単一の結晶シリコンの、単に1つのイン
タフェースしか持っていない。
【0174】これらの2つの実施例の特定のステップ
は、ノード誘電体の形成前の、及びフォトレジストくぼ
み処理を用いる埋め込み接触部の定義前の、カラーの形
成である。もちろんここにおいては、レジストの代わり
にいかなる他の適当な材料が使用されてもよい。これは
カラー(酸化物)、誘電体(窒化物)および基板(シリ
コン)に対して選択的に除去可能であって、例えばAs
又はPドープされた多結晶シリコンであり、これはCD
Eによって、酸化物に、窒化物に、そしてドープされて
いない、又はpドープされたシリコンに、選択的にエッ
チング効果を発揮することができる。
【0175】本発明は上で望ましい実施例の携帯で説明
されたが、本発明はこれらの実施例に制限されることは
なく、様々の方法で変更されてもよい。
【0176】特に、引用された材料は単に例として使わ
れたもので、それらは適当な特性を持っている他の材料
に取り替えられてもよい。同じことは、リストされたエ
ッチング及び蒸着処理にも成り立っている。
【0177】また、示された実施例は、処理ステップの
シーケンスに関して、互いに結合されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】2ステップエッチング処理で製造されるトレン
チコンデンサを有する従来のDRAMメモリセルを示す
図である。
【図2】従来のDRAMセルを製造するための処理ステ
ップを示す図である。
【図3】従来のDRAMセルを製造するための処理ステ
ップを示す図である。
【図4】従来のDRAMセルを製造するための処理ステ
ップを示す図である。
【図5】本発明によるDRAMセルの実施例を示す図で
ある。
【図6】図5のDRAMメモリセルを製造するための発
明的な方法の最初の実施例について説明する図である。
【図7】図5のDRAMメモリセルを製造するための発
明的な方法の最初の実施例について説明する図である。
【図8】図5のDRAMメモリセルを製造するための発
明的な方法の最初の実施例について説明する図である。
【図9】図5のDRAMメモリセルを製造するための発
明的な方法の最初の実施例について説明する図である。
【図10】図5のDRAMメモリセルを製造するための
発明的な方法の最初の実施例について説明する図であ
る。
【図11】図5のDRAMメモリセルを製造するための
発明的な方法の最初の実施例について説明する図であ
る。
【図12】図5のDRAMメモリセルを製造するための
発明的な方法の最初の実施例について説明する図であ
る。
【図13】本発明的の方法の2番目の実施例に関連す
る、本発明によるDRAMセルの別の実施例を説明する
図である。
【図14】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の3番目の実施例を説明する図である。
【図15】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の3番目の実施例を説明する図である。
【図16】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の3番目の実施例を説明する図である。
【図17】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の4番目の実施例を説明する図である。
【図18】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の4番目の実施例を説明する図である。
【図19】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の4番目の実施例を説明する図である。
【図20】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の5番目の実施例を説明する図である。
【図21】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の5番目の実施例を説明する図である。
【図22】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の5番目の実施例を説明する図である。
【図23】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の5番目の実施例を説明する図である。
【図24】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の5番目の実施例を説明する図である。
【図25】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図26】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図27】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図28】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図29】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図30】図5のDRAMメモリセルを製造するための
本発明的の方法の6番目の実施例を説明する図である。
【図31】本発明的の方法の7番目の実施例に関連する
本発明によるDRAMセルの別の実施例を示す図であ
る。
【図32】図31のDRAMメモリセルを製造するため
の本発明的の方法の7番目の実施例を説明する図であ
る。
【図33】図31のDRAMメモリセルを製造するため
の本発明的の方法の7番目の実施例を説明する図であ
る。
【図34】図31のDRAMメモリセルを製造するため
の本発明的の方法の7番目の実施例を説明する図であ
る。
【図35】図31のDRAMメモリセルを製造するため
の本発明的の方法の7番目の実施例を説明する図であ
る。
【図36】本発明的の方法の8番目の実施例に関連する
本発明によるDRAMセルの別の実施例を示す図であ
る。
【符号の説明】 100 トレンチコンデンサDRAMメモリセル 101 基板 102 トレンチ領域 104 パッド酸化物の層 105 パッド停止層 106 ハードマスク層 107 パッドスタック 108,108a,108b トレンチ 110 トランジスタ 112 ゲート 113,114 拡散領域 117 チャンネル 120,120’ワードライン 125 ノードジャンクション拡散領域 151 自然酸化物 152 多結晶シリコン層 160 トレンチコンデンサ 161 防食多結晶シリコン充填 162 埋め込みストラップ 164 ノードの誘電体 165 埋め込みプレート 167 カラー酸化物の層 168 カラー 170 埋め込みウェル 172 キャビティ 176 ドープされていないエッチストップ層 177 ドープされたエッチストップ層 183 接触部 185 ビットライン 189 誘電体の中間的な層 200 インタフェース多結晶シリコン充填/埋め込み
ストラップ 201 インタフェース埋め込みストラップ/基板 202 インタフェース第1多結晶シリコン充填/第2
多結晶シリコン充填 210 防食フォトレジスト又は他の適当な防食材料 250,250’ インプランテーション領域

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁カラー(168)を持っている、特
    に半導体メモリセル(100)内で使用されるトレンチ
    コンデンサにおいて、 基板(101)内に形成されたトレンチ(108)と、 トレンチ(108)の上側の領域に形成された前記絶縁
    カラー(168)と、 第1のコンデンサープレートとして、トレンチ(10
    8)の下側の領域を囲む基板領域内に任意的に埋め込み
    プレート(165)と、 コンデンサーの誘電体として、トレンチ(108)の下
    側の領域と、そして前記絶縁カラー(168)とを裏打
    ちする誘電体層(164)と、 2番目のコンデンサープレートとして、前記トレンチ
    (108)内に満たされた導電性の2番目の充填材料
    (161)とを含んでおり、 ここにおいて、前記トレンチ(108)の下側の領域の
    上側エッジの直径が前記トレンチ(108)の前記上側
    の領域の前記直径と少なくとも等しい、ことを特徴とす
    るトレンチコンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記基板(101)への埋め込み接触部
    を形成するために、3番目の導電性の充填の材料で作ら
    れたストラップ(162)が、前記導電性の2番目の充
    填材料(161)上の前記絶縁カラー(161)を超え
    て形成される、請求項1記載のトレンチコンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記トレンチ(108)が、ボトル形形
    状を含んでいて、そして前記導電性の2番目の充填の材
    料(161)のキャビティが、その広くされた領域内に
    形成される、請求項1又は2記載のトレンチコンデン
    サ。
  4. 【請求項4】 前記絶縁カラー(168)を超える前記
    導電性の2番目の充填の材料(161)が、前記基板
    (101)への埋め込み接触部に供給するためのストラ
    ップ(162)を形成する、請求項1又は3記載のトレ
    ンチコンデンサ。
  5. 【請求項5】 添加物層(125)が、前記埋め込み接
    触部の領域内の前記基板(101)内に形成される、請
    求項2から4のいずれか1項に記載のトレンチコンデン
    サ。
  6. 【請求項6】 中間的な層が、前記埋め込み接触部のイ
    ンタフェース(201)において形成される、請求項2
    から5のいずれか1項に記載のトレンチコンデンサ。
  7. 【請求項7】 前記絶縁カラー(168)が、CVD酸
    化物及び/又は熱酸化物で形成される、請求項2から6
    のいずれか1項に記載のトレンチコンデンサ。
  8. 【請求項8】 絶縁カラー(168)を持っている、特
    に半導体メモリセル(100)における使用のためのト
    レンチコンデンサを形成するための方法において、 基板(101)内にトレンチ(108)を形成するステ
    ップと、 第1の充填の材料(152)で、前記トレンチ(10
    8)の下側の領域を満たすステップと、 前記トレンチ(108)の上側の領域に前記絶縁カラー
    (168)を形成するステップと、 前記トレンチ(108)の前記下側の領域から前記第1
    の充填の材料(152)を取り除くステップと、 第1のコンデンサープレートとして、任意的に前記トレ
    ンチ(108)の前記下側の領域を囲む前記基板領域内
    に、埋め込みプレート(165)を形成するステップ
    と、 コンデンサーの誘電体として、前記トレンチ(108)
    の前記下側の領域と、前記絶縁カラー(168)の内側
    とを裏打ちする誘電体層(164)を形成するステップ
    と、 第2のコンデンサープレートとして、導電性の2番目の
    充填の材料(161)で前記トレンチ(180)を満た
    すステップとを含む、ことを特徴とするトレンチコンデ
    ンサを形成するための方法。
  9. 【請求項9】 前記埋め込みプレート(165)の形成
    は、前記絶縁カラーに自己整合される、請求項8記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 前記埋め込みプレート(165)の形
    成は、前記第1の充填の材料(151)からの外側拡散
    によって実行される、請求項8又は9記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記基板(101)との埋め込み接触
    部を形成するために、導電性の3番目の充填の材料の前
    記導電性の2番目の充填の材料(161)の上に、前記
    絶縁カラー(168)を越えるストラップ(162)を
    形成するステップを含んでいる、請求項8から10のい
    ずれか1項に記載の方法。
  12. 【請求項12】 第1の充填の材料(152)の下の、
    前記トレンチ側壁上に、エッチストップ層(151,1
    76,177)を形成するステップを含んでいる、請求
    項8から11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記埋め込みプレート(165)の前
    記形成が、前記エッチストップ層(177)からの外側
    拡散によって実行される、請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記埋め込みプレート(165)の前
    記形成が、前記カラー(168)の高密度化と同時に、
    前記エッチストップ層(177)からの外側拡散によっ
    て実行される、請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記埋め込みプレート(165)の前
    記形成が、前記カラー(168)の前記形成及び高密度
    化と同時に、前記エッチストップ層(177)からの外
    側拡散によって実行される、請求項13記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記トレンチ側壁上の第1エッチスト
    ップ層(181)と、 前記第1のエッチストップ層(181)の上の第1の防
    食層(182)と、 前記第1の防食層(182)の上の第2のエッチストッ
    プ層(183)と、 前記第2のエッチストップ層(183)の上の第2の防
    食層(184)とを形成するステップを含む、請求項8
    記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記絶縁カラー(168)及び前記誘
    電体層(164)で裏打ちされた前記トレンチ(16
    8)を第4の充填の材料(210)で満たすステップを
    含み、 前記第4の充填の材料は、前記絶縁カラー(168)に
    対して、そして前記誘電体層(164)に対して、前記
    基板(101)に対して、選択的に除去可能であり、 基板への埋め込み接触部のインタフェース(202)を
    規定するために、前記4番目の充填の材料(210)
    と、前記絶縁カラー(168)と、及び前記誘電体層
    (164)とをくぼませるステップを含み、 前記導電性の第2の充填の材料(161)で、前記トレ
    ンチ(108)を満たすステップとを含む、請求項8記
    載の方法。
  18. 【請求項18】 ボトル形状を形成するために、前記ト
    レンチ(108)の前記上側の領域に比較して、前記ト
    レンチ(108)の下側の領域を広くするステップを含
    んでいる、請求項8から17のいずれか1項に記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 前記ストラップ(162)から、外側
    拡散によって、前記埋め込み接触部の領域の基板(10
    1)内に添加物の材料を導入するステップを含んでい
    る、請求項11記載の方法。
  20. 【請求項20】 メモリ素子、特にDRAMメモリセ
    ル、において、 少なくとも請求項1〜7の1つによるトレンチコンデン
    サと、 そしてそれに接続された選択トランジスタを持ってい
    る、ことを特徴とするメモリ素子。
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