DE4137669A1 - Dram-speicheranordnung - Google Patents
Dram-speicheranordnungInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/31—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
- H10B12/318—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor the storage electrode having multiple segments
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halblei
terschaltungs-Speichervorrichtungen und insbesonde
re auf den Aufbau von in hochdichten DRAM-Anordnun
gen (Dynamic Random Access Memory-Anordnungen)
eingesetzten 3-dimensionalen gestapelten Zellen
kondensatoren.
Bei dynamischen Halbleiter-Speichervorrichtungen
ist es wesentlich, daß die Zellenplatten der
Speicherknotenkondensatoren trotz parasitärer Ka
pazitäten und trotz Rauschens, welche während des
Betriebs der Schaltung auftreten können, groß genug
sind, um eine adäquate Ladung oder Kapazität beizu
behalten. Wie es bei den meisten integrierten
Halbleiterschaltungen der Fall ist, wird die Schal
tungsdichte mit einer ziemlich konstanten Rate
weiter erhöht. Das Problem der Aufrechterhaltung
der Speicherknotenkapazität ist besonders bedeut
sam, wenn die Dichte von DRAM-Anordnungen für zu
künftige Generationen von Speichervorrichtungen
weiter erhöht wird.
Die Fähigkeit, Speicherzellen dicht zu packen und
dabei die benötigten Speicherfähigkeiten aufrecht
zuerhalten, ist eine kritische Anforderung an
Halbleiter-Herstellungs-Technologien, wenn zukünf
tige Generationen erweiterter Speichervorrichtungen
erfolgreich hergestellt werden sollen.
Ein Verfahren zum Aufrechterhalten als auch zum
Erhöhen der Speicherknotengröße in dichtgepackten
Speichervorrichtungen besteht in der Verwendung des
"Stapelspeicherzellen"-Aufbaus. Bei dieser Techno
logie werden zwei Schichten eines leitfähigen Ma
terials, wie z. B. polykristallines Silizium (im
folgenden "Polysilizium" genannt), über eine
Zugriffsvorrichtung auf einem Silizium-Wafer aufge
bracht, wobei dielektrische Schichten sandwichartig
zwischen den Polysiliziumschichten angeordnet wer
den. Eine auf diese Art und Weise konstruierte
Zelle ist als Stapelkondensatorzelle (STC) bekannt.
Eine derartige Zelle nutzt den Raum über der Zu
griffsvorrichtung für Kondensatorplatten, weist
eine geringe Soft-Error-Date (SER) auf und kann in
Verbindung mit zwischen den Platten vorgesehenen
isloierenden Schichten hoher Dielektrizitätskon
stante eingesetzt werden.
Es ist jedoch schwierig, ausreichende Speicher
kapazität mit einem herkömmlichen STC-Kondensator
zu erreichen, da der Speicherelektrodenbereich auf
die Grenzen seines eigenen Zellenbereichs
beschränkt ist. Auch wird das Aufrechterhalten
einer hohen dielektrischen Durchschlagfestigkeit
zwischen Polysiliziumschichten in dem STC-Kondensa
tor zu einem großen Problem, sobald die Dicke des
Isolators zweckmäßig dimensioniert ist.
Ein unter dem Titel "3-DIMENSIONAL STACKED CAPACITOR
CELL FOR 16M AND 64M DRAMS" von T. Ema, S.
Kawanago, T. Nishi, A. Yoshida, H. Nishibe, T.
Yabu, Y. Kodama, T. Nakano und M. Taguchi vefaßter
Artikel (IDEM, Dig. Tech. Papers, S. 592-595,
1988), welcher hierin durch Bezugnahme aufgenommen
wird, diskutiert eine 3-dimensionale Stapel
kondensator-Flossenstruktur.
Die Flossenstruktur und ihre Entwicklung sind in
Fig. 1 auf S. 593 des genannten Artikels darge
stellt. Der Speicherknoten wird durch zwei als
Flossen bezeichnete Polysiliziumschichten mit Lüc
ken zwischen den Flossen gebildet (die Anzahl der
Flossen kann erhöht werden, ist jedoch durch die
verwendeten Gestaltungsregeln begrenzt). Eine die
lektrische Kondensatorschicht umgibt die gesamte
Oberfläche der Polysiliziumflossen (die für eine
Kondensator-Zellenplatte verwendet werden), die die
Flossen bedeckt und die Lücken füllt. Diese Ausbil
dung kann unter Verwendung derzeitiger Verfahren
hergestellt werden und erhöht die Speicherkapazi
tät, ist jedoch nicht für eine DRAM-Zelle geeignet,
die nach den Regeln aufgebaut ist, die für ein
Design im tiefen Submikrometer-Bereich (wie z. B.
0,2 µm) gelten, da die Gesamtdicke der mehreren,
die Zellenplatte bildenden Flossen viel größer als
die minimale Merkmalsgröße ist. Der zur Realisie
rung der Flossenstruktur erforderliche Prozeßablauf
macht außerdem eine exakte Ausrichtung zwischen
zwei benachbarten Wortleitungen und Bitstellen
leitungen bzw. Ziffernleitungen erforderlich. Diese
Ausrichtung, zusammen mit dem Erfordernis, daß das
Speicherknoten-Polysilizium den Speicherknoten-
Kontakt überlappt, führt zu einem größeren Zellen
bereich, der nicht für die bereits erwähnten Regeln
für ein 0,2 µm-Design geeignet ist.
Auch in dem von S. Inoue, K. Hieda, A. Nitayama, F.
Horiguchi und F. Masuoka verfaßten Artikel "A
SPREAD STACKED CAPACITOR (SSC) CELL FOR 64MBIT
DRAMS" (IDEM, Dig. Tech. Papers, S. 31-34, 1989),
welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird,
wird eine Speicherelektrode einer ersten Speicher
zelle diskutiert, die bis in den Bereich der be
nachbarten zweiten Speicherzelle ausgedehnt ist.
Der Herstellungsprozeß für SSC-Zellen (s. Fig. 2
auf S. 32) beginnt damit, daß eine Speicherelektro
de über den Ziffernleitungen aufgebracht wird,
welche von der ersten Speicherzelle bis zu den ihr
benachbarten Speicherzellen ausgedehnt ist und
umgekehrt. Dies führt zu einer Stapelkondensator-
Anordnung, bei der jede Speicherelektrode zwei
Speicherzellenbereiche belegen kann und somit die
Speicherkapazität einer Speicherzelle nahezu ver
doppelt wird.
Der SSC-Prozeß ist jedoch kompliziert, fügt minde
stens zwei Masken zu dem Standardprozeß hinzu und
kann nicht mit selbstausgerichteten Kontakten aus
geführt werden.
Die vorliegende Erfindung entwickelt einen
bestehenden Herstellungsprozeß für Stapel
kondensatoren weiter, um durch Nutzung selbst
ausgerichteter Kontakte ohne zusätzliche photo
lithographische Schritte eine 3-dimensionale
Stapelkondensatorzelle zu bilden.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Speicher
zellen-Oberflächenausdehnung in einem Herstellungs
verfahren für hochdichte/großvolumige DRAM zu
maximieren. Ein bestehendes Herstellungsverfahren
für Stapelkondensatoren wird modifiziert, um einen
als Speicherzelle bestimmten 3-dimensionalen
Stapelkondensator mit umlaufender Wand (SSWC) zu
bilden.
Nach Vorbereitung eines Silizium-Wafers unter Ver
wendung herkömmlicher Verfahrensschritte bringt die
vorliegende Erfindung einen Stapelkondensator mit
umlaufender Wand (SSWC) hervor durch Bilden einer
V-förmigen Polysilizium-Struktur mit verlängerten
Polysilizium-Abstandswänden, die sich der durch
drei benachbarte Wortleitungen, die senkrecht zu
zwei benachbarten Ziffernleitungen verlaufen, ge
bildeten Topologie anpassen, woraus sich ein ver
größerter Kondensatorplatten-Oberflächenbereich für
jede Speicherzelle ergibt. Eine derartige Konstruk
tion besitzt das Potential, die Kapazität einer
herkömmlichen STC-Zelle je nach Höhe der Abstands
wand um 50% oder mehr zu erhöhen.
Die Erfindung ermöglicht die Aufrechterhaltung der
benachbarten Kapazität innerhalb einer DRAM-Zelle
bei dramatisch reduzierten Geometrien.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung
werden im folgenden anhand der zeichnerischen
Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines im
Herstellungsprozeß befindlichen Wafers
unter Darstellung von Ziffernleitungen,
Wortleitungen, aktiven Bereichen und
Speicherkondensatoren;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der
unterbrochenen Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil eines im
Herstellungsprozeß befindlichen Wafers
unter Darstellung von Ziffernleitungen,
Speicherknotenkontakten und Speicherkon
densatoren;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Wafers entlang
der unterbrochenen Linie B-B in Fig. 3
nach dem Niederschlag und dem Atzen von
vertikalen dielektrischen Abstandshaltern
für die Ziffernleitungen;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils von
Fig. 4 nach dem Niederschlag eines kon
formen Dielektrikums, gefolgt von Photo
resist- und Ätzschritten an einem vergra
benen Kontakt;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils von
Fig. 5 nach Entfernen des Photoresist und
Aufbringen eines Abdeckniederschlags aus
konformem Polysilizium, Dotieren des
Polysiliziums und Aufbringen eines
Abdeckniederschlags aus Nitrid;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils von
Fig. 6 nach der Mustergebung eines Poly
silizium-Speicherknotens;
Fig. 8a eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils von
Fig. 7 nach dem Aufbringen und Trocken
ätzen von konformem Polysilizium;
Fig. 8b eine Ansicht zur Erläuterung der Ergeb
nisse der in Fig. 8a ausgeführten Verfah
rensschritte, und zwar anhand einer
Querschnittsansicht entlang der Linie C-
C der Fi.g 3;
Fig. 9a und 9b Querschnittsansichten des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils der
Fig. 8a und 8b nach einem Speicherknoten-
Maskierschritt; und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht des im Herstel
lungsprozeß befindlichen Waferteils der
Fig. 9a nach einem Polysilizium-Schwel
len-Trockenätzschritt, Entfernen des
Photoresist, einem Oxid-Naßätzschritt
sowie Abdeckniederschlägen von konformem
Nitrid und Polysilizium.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Speicher
zellen-Oberflächenbereich in einem Herstellungsver
fahren zur Herstellung von hochdichten/großvolumi
gen DRAMs zu maximieren, und zwar in einer Abfolge,
wie sie in den Fig. 1 bis 10 dargestellt ist.
Ein Silizium-Wafer wird unter Verwendung herkömm
licher Herstellungsschritte bis zu dem Punkt des
Festlegens einer Zellenanordnung vorbereitet. Daran
schließt sich die Kondensatorherstellung wie folgt
an:
Der Kondensator jeder Zelle stellt eine Verbindung
mit einem vergrabenen bzw. verborgenen Kontakt
innerhalb der Zelle her, während sich der Kondensa
tor bis zu dem aktiven Bereich einer benachbarten
Zelle erstreckt. Alle aktiven Bereiche innerhalb
der Anordnung sind durch eine dickes Feld-Oxid von
einander getrennt und in ineinandergreifenden
Spalten und nicht-ineinandergreifenden Reihen ange
ordnet. Die aktiven Bereiche werden zur Bildung
aktiver MOS-Transistoren benutzt, die abhängig von
dem beabsichtigten Gebrauch als NMOS- oder PMOS-
Typ-FETs dotiert werden können.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine fertige
Mehrschichten-Speicheranordnung mit den Hauptauf
baublöcken, die Ziffernleitungen 47, Wortleitungen
28, aktive Bereiche 21 sowie eine SSWC-Speicher
knotenplatte 101 beinhalten. Die aktiven Bereiche
21 sind in einer derartigen Weise implantiert wor
den, daß einander benachbarte aktive Bereiche je
weils in Reihenrichtung (definiert durch die paral
lelen Wortleitungen 28) ineinandergreifen und so
parallele ineinandergreifende Reihen aktiver Be
reiche 21 gebildet werden. In der Spaltenrichtung
(definiert durch die parallelen Ziffernleitungen
47) verlaufen einander benachbarte aktive Bereiche
21 jeweils Ende an Ende und bilden dadurch nicht
ineinandergreifende Spalten aktiver Bereiche 21.
Die Stapelkondensator-Struktur der bevorzugten
Ausführungsform (der SSWC) ist sowohl mit den
Wortleitungen 28 als auch mit den Ziffernleitungen
47 selbstausgerichtet.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind zuvor mit Silicid
23 und Dielektrikum 24 (entweder Oxid oder Nitrid)
bedeckte und ferner von nachfolgenden leitfähigen
Schichten durch dielektrische Abstandshalter 26
(entweder Oxid oder Nitrid) getrennte parallele
Polysilizium-Wortleitungen 28 über einer dünnen
Schicht aus Gate-Oxid 25 oder einer dicken Schicht
aus Feld-Oxid 27 niedergeschlagen worden. Die ak
tiven Bereiche 21 sind in herkömmlichen Verfah
rensschritten zweckmäßig zu einem gewünschten
Leitfähigkeitstyp dotiert worden, und zwar mit
Dotierstoff, der in die Hauptmasse des Silizium-
Wafers 20 eindringt. Der Wafer ist nun für die
Bildung der Ziffernleitungen bereit, die recht
winklig zu den Wortleitungen 28 über deren Ober
seite verlaufen.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines
im Herstellungsprozeß befindlichen Wafers, und zwar
unter Darstellung von Ziffernleitungen 47, Speich
erknoten-Kontakten 57, aktiven Bereichen 21 sowie
Speicherkondensatoren 101.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird eine Oxidschicht 41
über der gesamten Oberfläche der Waferanordnung
niedergeschlagen, gefolgt durch eine Mustergebung
und Ätzung der verdeckten Ziffernleitungs-Kontakte.
Danach erfolgt eine Abdeckabscheidung von Poly
silizium 42, Silicid 43 bzw. Dielektrikum 44. Bei
dem Dielektrikum 44 kann es sich entweder um Nitrid
oder Oxid handeln, und es wird durch chemische Ab
scheidung aus Dampf (CVD) abgeschieden, wobei dies
wegen seiner hervorragenden Konformität bevorzugt
wird. Die Schichten aus Polysilizium 42, Silicid 43
und Dielektrikum 44 werden in Muster gebracht und
geätzt, wobei das zuvor leitfähig dotierte Poly
silizium 42 und in Verbindung mit diesem das Sili
cid 43 als mit einer dielektrischen Schicht 44
bedeckte parallele Ziffernleitungen 47 dienen. Die
Ziffernleitungen 47 verlaufen senkrecht zu den in
Fig. 2 gezeigten Wortleitungen 28 und sind der
Waferoberfläche angepaßt, woraus eine wellenform
ähnliche Topologie resultiert, die sowohl in Zif
fernleitungsrichtung als auch in Wortleitungsrich
tung verläuft. Ein zweites Dielektrikum 45, wie
z. B. Nitrid oder Oxid, wird nun niedergeschlagen,
gefolgt von einem anisotropen Ätzvorgang, um verti
kale dielektrische Abstandshalter 45 zu bilden.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, werden die Ziffern
leitungen 47 und ihre nachfolgenden Trennschichten
dann bis zu einer bevorzugten Dicke von 50 bis
200 nm vorzugsweise durch Abscheidung aus Dampf
(CVD) mit einem Dielektrikum 46 bedeckt, bei dem es
sich ebenfalls um Oxid oder Nitrid handelt. Danach
wird ein durch die Anwesenheit der Abstandshalter
45 zu den Ziffernleitungen 47 selbstausgerichteter
vergrabener bzw. verdeckter Kontakt 57 durch
Bedecken aller Bereiche außer des Kontaktes 57 mit
Photoresist 51 gebildet. Nach Anwendung einer
geeigneten Photomaske erzeugt ein für die ver
deckten Kontakte ausgeführter anisotroper Ätz
vorgang auf dem exponierten Dielektrikum zusätz
liche Abstandshalter 52 und erzeugt eine Öffnung
zum Festlegen des Kontakts 57.
Bis zu diesem Punkt ist der Verfahrensablauf demje
nigen einer Anordnung mit herkömmlichen Stapel
kondensatorzellen gefolgt. Von nun an ist der
Herstellungsvorgang neuartig für eine Anordnung mit
Speicherkondensatoren vom SSWC-Typ.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist das Photoresist 51
der Fig. 5 entfernt worden und ist eine konforme
Polysiliziumschicht 61 vorzugsweise durch Niedrig
temperatur-Abscheidung über die gesamte Waferanord
nungsoberfläche niedergeschlagen worden und mit dem
aktiven Bereich 21 über den verdeckten Kontakt 57
gekoppelt. Die Verwendung einer Niedrigtemperatur-
Abscheidung bewirkt, daß die Polysiliziumschicht 61
eine zerklüftete texturierte Oberfläche aufweist,
die potentiell den Oberflächenbereich der Poly
siliziumschicht 61 verdoppelt. Nach dem Abscheiden
der Polysiliziumschicht 61 erfolgt die Abscheidung
einer konformen Schicht eines Dielektrikums 62 (wie
z. B. Oxid oder Nitrid), wobei dies ebenfalls vor
zugsweise im CVD-Verfahren erfolgt.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, werden die Polysilizium
schicht 61 und die Oxidschicht 62 in ein derartiges
Muster gebracht, daß sie als Teil einer Speicher
knoten-Platte des SSWC-Speicherkondensators dienen.
Die Polysiliziumplatte 61 erstreckt sich über eine
benachbarte Polysilizium-Wortleitung (die Wortlei
tung ist nicht gezeigt, da sie parallel zu der
Querschnittsansicht der Fig. 7 verläuft) und reicht
bis zur nächsten benachbarten Wortleitung. Die
Platte 61 ist den beiden senkrechten, wellenform
ähnlichen Topologien (erzeugt nach der Bildung der
Ziffernleitungen) angepaßt, die sowohl in Richtung
der Wortleitungen als auch in Richtung der Ziffern
leitungen verlaufen.
Wie in den Fig. 8a und 8b zu sehen ist, wird eine
Polysiliziumschicht aufgebracht, die dann unter
Verwendung eines Polysilizium-Trockenätzverfahrens
anisotrop geätzt wird, um die in Fig. 8a gezeigten
Polysilizium-Abstandswände 81 und die in Fig. 8b
gezeigten Polysilizium-Schwellen 82 zu bilden. Die
Abstandswände 81 haften an der Polysiliziumplatte
61 an, wodurch die Polysiliziumplatte 61 in im
wesentlichen vertikaler Richtung verlängert wird.
Zusätzlich dazu stehen beide Seiten der Abstands
wände 81 zur Erzielung von Kapazität zur Verfügung.
Nach der Ätzung der Polysilizium-Abstandwände 81
ist ein weiterer photolithographischer Schritt zum
Entfernen der Schwellen 82 erforderlich, um ein
Kurzschließen zwischen einander benachbarten
Speicherknoten zu verhindern.
Wie in den Fig. 9a und 9b gezeigt ist, wird ein
Photoresist 91 aufgebracht und mit einem derartigen
Muster versehen, daß der gesamte Speicherknotenbe
reich der Fig. 9a geschützt wird, während die
außerhalb des Speicherknotenbereichs befindlichen
Schwellen 82, wie dies in Fig. 9b gezeigt ist,
einem Polysilizium-Trockenätzverfahren unterzogen
werden. Dieses Polysilizium-Trockenätzverfahren
entfernt alle außerhalb der Speicherknotenbereiche
liegenden exponierten Schwellen 82 vollständig. Die
Polysilizium-Abstandswände 81 vereinigen sich mit
der Polysilizium-Zellenplatte 61 zur Bildung einer
verlängerten V-förmigen Polysilizium-Struktur 101
gemäß Fig. 10, wobei diese als fertige Speicherkno
tenplatte für die SSWC-Zelle dient.
Wie weiterhin in Fig. 10 gezeigt ist, wird eine
dielektrische Schicht 102 aus Nitrid aufgebracht,
die der Polysilizium-Struktur 101 entspricht. Die
Nitridschicht 102 dient als Kondensator-Dielektrium
für die SSWC-Zelle. Nach der Aufbringung der
Nitridschicht 102 erfolgt eine Abdeckabscheidung
von konformem Polysilizium 103. Die Polysilizium-
Struktur 101 und das Polysilizium 103 werden leit
fähig dotiert, und zwar entweder mit N-Leitfähig
keit oder mit P-Leitfähigkeit, je nachdem, welcher
Leitfähigkeitstyp für den aktiven Bereich 21 er
wünscht ist. Das Polysilizium 103 dient nun als
obere Polysilizium-Kondensatorzellenplatte des
SSWC-Speicherkondensators, wobei diese auch eine
gemeinsame Zellenplatte für alle SSWC-Speicherkon
densatoren in der Anordnung wird.
Durch die Hinzufügung der Polysiliziumplatte 101
als Speicherknoten-Platte zusammen mit der die
Platte 101 umhüllenden oberen Polysilizium-Konden
satorzellenplatte 103 wird am Speicherknoten in
beträchtlichem Ausmaß Kondensatorplattenoberfläche
gewonnen. Da die Kapazität in erster Linie durch
den Oberflächenbereich bzw. die Oberflächengröße
der Zellenplatten eines Kondensators bewirkt wird,
kann der zusätzlich durch eine 3-dimensionale SSWC-
Struktur gewonnene Bereich einen zusätzlichen 50%igen
oder höheren Zuwachs der Kapazität gegenüber
derjenigen eines herkömmlichen STC-Kondensators
verfügbar machen, ohne mehr Raum zu beanspruchen
als denjenigen, der zum Bilden einer Stapelkonden
sator-Speicherzelle benötigt wird. Tatsächlich ist
die gewonnene Kapazität in direkter Weise von der
Abstandswandhöhe abhängig.
Claims (16)
1. Auf einem Siliziumsubstrat (20) aufgebaute
DRAM-Speicheranordnung, aufweisend:
- - eine Mehrzahl von in parallelen ineinan dergreifenden Reihen und parallelen nicht-ineinandergreifenden Spalten ange ordneten aktiven Bereichen (21), wobei die aktiven Bereiche (21) durch Trennein richtungen (27) gesondert sind und jeder der aktiven Bereiche (21) einen Ziffern leitungsanschluß und einen Speicher knotenanschluß aufweist;
- - eine Mehrzahl paralleler leitfähiger Wortleitungen (28) , die derart entlang der Reihen ausgerichtet sind, daß ein Ziffernleitungsanschluß und ein Speicher knotenanschluß innerhalb eines jeden aktiven Bereichs durch eine Wortleitung (28) überbrückt sind, wobei jede Wortlei tung (28) von zugeordneten aktiven Be reichen (21) durch eine dielektrische Gate-Schicht (25) isoliert ist;
- - eine Mehrzahl paralleler leitfähiger Ziffernleitungen (47), die so entlang der Spalten ausgerichtet sind, daß eine Zif fernleitung (47) mit jedem Ziffernlei tungsanschluß in einer Spalte elektri schen Kontakt herstellt, wobei die Zif fernleitungen (47) unter Bildung einer 3dimensionalen wellenformähnlichen Topolo gie senkrecht zu und über den Wortleitun gen (28) verlaufen, wobei die Ziffern- und Wortleitungen (47, 28) durch eine Trenneinrichtung (41) elektrisch vonein ander getrennt sind; und
wenigstens einen Speicherkondensator für
jeden aktiven Bereich (21), wobei jeder
Kondensator eine Speicherknotenplatte
(101), die mit ihrem zugeordneten aktiven
Bereich (21) in elektrischem Kontakt
steht, sowie eine Zellenplatte (103)
aufweist, die für die gesamte Anordnung
gemeinsam ist, wobei jede Speicherknoten
platte (101) von der Zellenplatte (103)
durch eine kapazitive dielektrische
Schicht (102) isoliert ist und einen
verlängerten V-förmigen Querschnitt auf
weist.
2. Speicheranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator aufweist:
- - eine leitfähig dotierte erste Polysili ziumschicht (61), die sich der wellen formähnlichen Topologie mit einer Anzahl von Gipfeln und Tälern anpaßt, und eine V-förmige Komponente mit einem ersten und einem zweiten Ende bildet sowie mit dem ersten Ende einen Kontakt (57) zu dem Speicherknotenanschluß bildet und mit dem zweiten Ende von einem angrenzenden aktiven Bereich (21) durch dickes Oxid (46) isoliert ist;
- - eine leitfähig dotierte zweite Polysili ziumschicht (81), die sich an die erste Polysiliziumschicht (61) anhaftet und dadurch die V-förmige Komponente der ersten Polysiliziumschicht (61) zu einer langgestreckten V-förmigen Komponente verlängert und dadurch die Speicherkno tenplatte (101) bildet;
- - eine Isolierschicht (102) des Kondensa tor-Dielektrikums, die der Speicherkno tenplatte (101) benachbart ist und die gleiche Ausdehnung wie diese aufweist, außer in Zonen für den Kontakt (57) an dem ersten Ende und für die Isolation (46) an dem zweiten Ende; und
- - eine die Zellenplatte (103) bildende leitfähig dotierte dritte Polysilizium schicht (103), wobei die Zellenplatte (103) eine obere und eine untere Oberflä che aufweist und der Kondensator-Dielek trikumsschicht (102) benachbart ist sowie die gleiche Ausdehnung wie diese auf weist.
3. Speicheranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite Polysilizium
schicht (61, 81) eine zerklüftete, texturierte
Oberfläche aufweisen.
4. Verfahren zum Herstellen einer DRAM-Speicher
anordnung auf einem Siliziumsubstrat (20),
gekennzeichnet durch
folgende Aufeinanderfolge von Schritten:
- a) Erzeugen einer Mehrzahl gesondert vonein ander isolierter aktiver Bereiche (21), die in parallelen ineinandergreifenden Reihen und parallelen nicht-ineinander greifenden Spalten angeordnet sind;
- b) Erzeugen einer dielektrischen Gate- Schicht (25) oben auf jedem aktiven Be reich (21);
- c) Niederschlagen einer über der Oberfläche des Siliziumsubstrats (20) liegenden ersten leitfähigen Schicht (22, 23);
- d) Niederschlagen einer über der ersten leitfähigen Schicht (22, 23) liegenden ersten dielektrischen Schicht (24);
- e) Maskieren und Ätzen der ersten leitfähi gen Schicht (22, 23) und der ersten di elektrischen Schicht (24), um eine Anzahl von entlang der Reihen ausgerichteten parallelen leitfähigen Wortleitungen (28) zu bilden, so daß jede Wortleitung (28) über einen inneren Teil des aktiven Be reichs (21) hinwegführt, der davon durch einen Überrest der dielektrischen Gate- Schicht (25) getrennt ist;
- f) Bilden von ersten dielektrischen Abstandshaltern (26), angrenzend an Mustergebungsränder der Wortleitungen (28);
- g) Erzeugen eines leitfähig dotierten Zif fernleitungsanschlusses und eines Speich erknotenanschlusses in jedem aktiven Bereich (21) an entgegengesetzten Seiten jeder Wortleitung (28);
- h) Niederschlagen einer über der Oberfläche der Anordnung liegenden zweiten dielek trischen Schicht (41);
- i) Erzeugen einer ersten ausgerichteten vergrabenen Kontaktstelle an jedem Zif fernleitungsanschluß in jedem aktiven Bereich (21);
- j) Niederschlagen einer über der Anordnungs oberfläche liegenden zweiten leitfähigen Schicht (42, 43), wobei die zweite leit fähige Schicht (42, 43) direkten Kontakt zu den Ziffernleitungsanschlüssen bei den ersten vergrabenen Kontaktstellen her stellt;
- k) Niederschlagen einer über der zweiten leitfähigen Schicht (42, 43) liegenden dritten dielektrischen Schicht (44);
- l) Maskieren und Ätzen der zweiten leitfähi gen Schicht (42, 43) und der dritten di elektrischen Schicht (44), um eine Mehr zahl von parallelen leitfähigen Ziffern leitungen (47) zu bilden, die entlang der Spalten ausgerichtet sind, so daß eine Ziffernleitung (47) bei jedem Ziffernlei tungsanschluß in einer Spalte elektri schen Kontakt herstellt, wobei die Zif fernleitungen (47) unter Bildung einer 3dimensionalen, wellenformähnlichen Topo logie senkrecht zu und über den Wortlei tungen (28) verlaufen;
- m) Bilden von zweiten dielektrischen Ab standshaltern (45) angrenzend an Muster gebungsränder der Ziffernleitungen (28);
- n) Niederschlagen einer über der Anordnungs oberfläche der wellenformähnlichen Topo logie liegenden ersten Oxidschicht (46);
- o) Erzeugen einer zweiten ausgerichteten vergrabenen Kontaktstelle (57) bei jedem Speicherknotenanschluß in jedem aktiven Bereich (21);
- p) Niederschlagen einer dritten leitfähigen Schicht (61) über der Anordnungsober fläche, die in Abhängigkeit von der be stehenden Topologie die wellenform ähnliche Topologie annimmt, wobei die dritte leitfähige Schicht (61) bei den zweiten vergrabenen Kontaktstellen (57) Kontakt zu den Speicherknotenanschlüssen herstellt;
- q) Niederschlagen einer vierten dielektri schen Schicht (62);
- r) Mustergebung der dritten leitfähigen Schicht (61) und der vierten dielektri schen Schicht (62) zur Bildung eines Speicherknotenplattenbereichs bei jedem Speicherknotenanschluß, wobei der Speicherknotenplattenbereich einen V- förmigen Querschnitt aufweist;
- s) Niederschlagen und Mustergebung einer vierten leitfähigen Schicht (81), wobei sich die vierte leitfähige Schicht (81) an die dritte leitfähige Schicht (61) anhaftet und dadurch eine vollständige Speicherknotenplatte (101) mit verlänger tem V-förmigem Querschnitt bildet;
- t) Maskieren der Speicherknotenplatte (101) mit Photoresist (91) und Wegätzen von außerhalb eines Speicherknotenbereichs vorhandenen Polysilizium-Schwellen (82);
- u) Entfernen des Photoresist (91);
- v) isotropes Ätzen der vierten dielektri schen Schicht (62) zur Freilegung der fertigen Speicherknotenplatte (101);
- w) Niederschlagen einer Zellendielektri kumsschicht (102) angrenzend an sowie erstreckungsgleich mit der Speicherkno tenplatte (101) sowie angrenzend an die Anordnungsoberfläche; und
- x) Niederschlagen einer vierten leitfähigen Schicht (103) angrenzend an sowie er streckungsgleich mit der Zellendielektri umsschicht (102) zur Bildung einer für die gesamte Speicheranordnung gemeinsamen Zellenplatte (103).
5. Verfahren zum Herstellen eines DRAM-Speicher
kondensators auf einem Siliziumsubstrat (20)
mit aktiven Bereichen (21), Wortleitungen (28)
und Ziffernleitungen (47),
gekennzeichnet durch
folgende Aufeinanderfolge von Schritten:
- a) Niederschlagen einer ersten dielektri schen Schicht (46) auf der bestehenden Oberflächentopologie des Siliziumsub strats (20);
- b) Erzeugen einer ausgerichteten Kontaktöff nung (57) für einen vergrabenen Kontakt zur Ermöglichung eines Zugangs zu dem aktiven Bereich (21) an der gewünschten Stelle;
- c) Niederschlagen einer ersten leitfähigen Schicht (61) über der ersten dielektri schen Schicht (46) und der Kontaktöffnung (57), wobei die erste leitfähige Schicht (61) Kontakt zu dem freiliegenden aktiven Bereich (21) herstellt und dadurch einen Speicherknotenanschluß bildet;
- d) Niederschlagen einer zweiten dielektri schen Schicht (62);
- e) Mustergebung der ersten leitfähigen Schicht (61) zur Bildung eines Bereichs einer Speicherknotenplatte (101) an dem Speicherknotenanschluß, wobei die Speich erknotenplatte (101) einen V-förmigen Querschnitt aufweist;
- f) Niederschlagen und Mustergebung einer zweiten leitfähigen Schicht (81), wobei sich die zweite leitfähige Schicht (81) an die erste leitfähige Schicht (61) anhaftet und dadurch eine fertige Speich erknotenplatte (101) mit verlängertem V- förmigem Querschnitt bildet;
- g) Maskieren der Speicherknotenplatte (101) mit Photoresist (91) und Wegätzen von außerhalb eines Speicherknotenbereichs vorhandenen Polysilizium-Schwellen (82);
- h) Entfernen des Photoresist (91);
- i) isotropes Ätzen der zweiten dielektri schen Schicht (62) zur Freilegung der fertigen Speicherknotenplatte (101);
- j) Niederschlagen einer Zellendielektri kumsschicht (102) angrenzend an und erstreckungsgleich mit der Speicherkno tenplatte (101); und
- k) Niederschlagen einer dritten leitfähigen Schicht (103) angrenzend an und erstrec kungsgleich mit der Zellendielektrikums schicht (102) zur Bildung einer oberen Zellenplatte.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite leitfähige
Schicht (22, 23 bzw. 42, 43) eine Schicht aus
Wolfram-Silicid und dotiertem Polysilizium
aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste, die zweite, die dritte, die
vierte und die fünfte dielektrische Schicht
(24, 41, 44, 62) aus der im wesentlichen aus Oxid
oder Nitrid bestehenden Gruppe ausgewählt
sind.
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite dielektrische
Schicht (46, 62) aus der im wesentlichen aus
Oxid oder Nitrid bestehenden Gruppe ausgewählt
sind.
9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Niederschlag durch chemische Abschei
dung aus Dampf erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite vergrabene Kon
takt (57) selbstausgerichtet sind.
11. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte, die vierte und die fünfte
leitfähige Schicht (61, 81, 103) aus dotiertem
Polysilizium bestehen.
12. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste, die zweite und die dritte
leitfähige Schicht aus dotiertem Polysilizium
bestehen.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte und die vierte leitfähige
Schicht (61, 81) durch Niedrigtemperatur-Nie
derschlag aufgebracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zellendielektrikumsschicht (102) aus
Nitrid besteht.
15. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vergrabene Kontakt selbstausgerichtet
ist.
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US07/614,770 US5234858A (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Stacked surrounding wall capacitor |
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- 1991-11-15 JP JP3326761A patent/JPH0629480A/ja active Pending
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