DE10034003A1 - Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

Grabenkondensator mit Isolationskragen und entsprechendes Herstellungsverfahren

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft einen Grabenkondensator, insbesondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit einem Graben (2), der in einem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist; einer im Graben (2) befindlichen ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100'', 100'''); einer zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100'', 100''') befindlichen dielektrischen Schicht (70) als Kondensatordielektrikum; einem Isolationskragen (5'') im oberen Bereich des Grabens (2); und einem optionellen in den Graben (2) gefüllten leitenden Füllmaterial (80, 80'). Die dielektrische Schicht (70) ist durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht worden. Die Erfindung schafft ebenfalls ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grabenkondensator, insbesondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicher­ zelle, mit einem Graben, der in einem Halbleitersubstrat ge­ bildet ist; einer im Graben befindlichen ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte; einer zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplatte befindlichen dielektrischen Schicht als Kondensatordielektrikum; einem Isolationskragen im oberen Bereich des Grabens; und einem in den Graben gefüllten lei­ tenden Füllmaterial und ein entsprechendes Herstellungsver­ fahren.
Obwohl auf beliebige Grabenkondensatoren anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Prob­ lematik nachstehend in bezug auf einen in einer DRAM- Speicherzelle verwendeten Grabenkondensator erläutert. Solche Speicherzellen werden in integrierten Schaltungen (ICs), wie beispielsweise Speichern mit wahlfreiem Zugriff (RAMs), dyna­ mischen RAMs (DRAMs), synchronen DRAMs (SDRAMs), statischen RAMs (SRAMs) und Nur-Lese-Speichern (ROMs) verwendet. Andere integrierte Schaltungen enthalten Logikvorrichtungen, wie z. B. programmierbare Logikarrays (PLAs), anwenderspezifische ICs (ASICs), Mischlogik/Speicher-ICs (eingebettete DRAMs) oder sonstige Schaltungsvorrichtungen. Üblicherweise wird ei­ ne Vielzahl von ICs auf einem Halbleitersubstrat, wie z. B. einem Siliziumwafer, parallel hergestellt. Nach der Verarbei­ tung wird der Wafer zerteilt, um die ICs in eine Vielzahl in­ dividueller Chips zu separieren. Die Chips werden dann in Endprodukte verpackt, beispielsweise zur Verwendung in Verbraucherprodukten, wie z. B. Computersystemen, zellulären Telefonen, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) und wei­ teren Produkten. Zu Diskussionszwecken wird die Erfindung hinsichtlich der Bildung einer einzelnen Speicherzelle be­ schrieben.
Integrierte Schaltungen (ICs) oder Chips verwenden Kondensa­ toren zum Zwecke der Ladungsspeicherung. Ein Beispiel eines IC, welcher Kondensatoren zum Speichern von Ladungen verwen­ det, ist ein Speicher-IC, wie z. B. ein Chip für einen dynami­ schen Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM). Der Ladungszustand ("0" oder "1") in dem Kondensator reprä­ sentiert dabei ein Datenbit.
Ein DRAM-Chip enthält eine Matrix von Speicherzellen, welche in Form von Zeilen und Spalten verschaltet sind. Üblicherwei­ se werden die Zeilenverbindungen als Wortleitungen und die Spaltenverbindungen als Bitleitungen bezeichnet. Das Auslesen von Daten von den Speicherzellen oder das Schreiben von Daten in die Speicherzellen wird durch die Aktivierung geeigneter Wortleitungen und Bitleitungen bewerkstelligt.
Üblicherweise enthält eine DRAM-Speicherzelle einen mit einem Kondensator verbundenen Transistor. Der Transistor enthält zwei Diffusionsbereiche, welche durch einen Kanal getrennt sind, oberhalb dessen ein Gate angeordnet ist. Abhängig von der Richtung des Stromflusses bezeichnet man den einen Diffu­ sionsbereich als Drain und den anderen als Source. Die Be­ zeichnungen "Drain" und "Source" werden hier hinsichtlich der Diffusionsbereiche gegenseitig austauschbar verwendet. Die Gates sind mit einer Wortleitung verbunden, und einer der Diffusionsbereiche ist mit einer Bitleitung verbunden. Der andere Diffusionsbereich ist mit dem Kondensator verbunden. Das Anlegen einer geeigneten Spannung an das Gate schaltet den Transistor ein, ermöglicht einen Stromfluß zwischen den Diffusionsbereichen durch den Kanal, um so eine Verbindung zwischen dem Kondensator und der Bitleitung zu bilden. Das Ausschalten des Transistors trennt diese Verbindung, indem der Stromfluß durch den Kanal unterbrochen wird.
Die in dem Kondensator gespeicherte Ladung baut sich mit der Zeit aufgrund eines inhärenten Leckstroms ab. Bevor sich die Ladung auf einen unbestimmten Pegel (unterhalb eines Schwell­ werts) abgebaut hat, muß der Speicherkondensator aufgefrischt werden.
Das fortlaufende Bestreben nach Verkleinerung der Speicher­ vorrichtungen fördert den Entwurf von DRAMs mit größerer Dichte und kleinerer charakteristischer Größe, d. h. kleinerer Speicherzellenfläche. Zur Herstellung von Speicherzellen, welche eine geringeren Oberflächenbereich besetzen, werden kleinere Komponenten, beispielsweise Kondensatoren, verwen­ det. Jedoch resultiert die Verwendung kleinerer Kondensatoren in einer erniedrigten Speicherkapazität, was wiederum die Funktionstüchtigkeit und Verwendbarkeit der Speichervorrich­ tung widrig beeinflussen kann. Beispielsweise erfordern Lese­ verstärker einen ausreichenden Signalpegel zum zuverlässigen Auslesen der Information in den Speicherzellen. Das Verhält­ nis der Speicherkapazität zur Bitleitungskapazität ist ent­ scheidend bei der Bestimmung des Signalpegels. Falls die Speicherkapazität zu gering wird, kann dieses Verhältnis zu klein zur Erzeugung eines hinreichenden Signals sein. Eben­ falls erfordert eine geringere Speicherkapazität eine höhere Auffrischfrequenz.
Ein Kondensatortyp, welcher üblicherweise in DRAMs verwendet wird, ist ein Grabenkondensator. Ein Grabenkondensator hat eine dreidimensionale Struktur, welche in dem Siliziumsub­ strat ausgebildet ist. Eine Erhöhung des Volumens bzw. der Kapazität des Grabenkondensators kann durch tieferes Ätzen in das Substrat erreicht werden. In diesem Fall bewirkt die Steigerung der Kapazität des Grabenkondensators keine Vergrö­ ßerung der von der Speicherzelle belegten Oberfläche.
Ein üblicher Grabenkondensator enthält einen in das Substrat geätzten Graben. Dieser Graben wird typischerweise mit p+- oder n+-dotiertem Polysilizium gefüllt, welches als eine Kon­ densatorelektrode dient (auch als Speicherkondensator be­ zeichnet). Die zweite Kondensatorelektrode ist das Substrat oder eine "vergrabene Platte". Ein Kondensatordielektrikum, welches z. B. Nitrid enthält, wird üblicherweise zur Isolation der zwei Kondensatorelektroden verwendet.
In dem oberen Bereich des Grabens wird ein dielektrischer Kragen (vorzugsweise ein Oxidbereich) erzeugt, um einen Leck­ strom zu verhindern bzw. den oberen Teil des Kondensators zu isolieren.
Das Kondensatordielektrikum wird in dem oberen Bereich des Grabens, wo der Kragen zu bilden ist, üblicherweise vor des­ sen Bildung entfernt, da dieser obere Teil des Kondensator­ dielektrikums für nachfolgende Prozeßschritte hinderlich ist.
Um die Speicherdichte für zukünftige Speichertechnolgie-Ge­ nerationen weiter zu erhöhen, wird die Strukturgröße von Ge­ neration zu Generation verkleinert. Die immer kleiner werden­ de Kondensatorfläche und die dadurch bedingte kleiner werden­ de Kondensatorkapazität führt zu Problemen. Deshalb ist es eine wichtige Aufgabe, die Kondensatorkapazität trotz kleine­ rer Strukturgröße mindestens konstant zu halten. Dies kann unter anderem durch eine Erhöhung der Flächenladungsdichte des Speicherkondensators erreicht werden.
Bisher wurde dieses Problem einerseits durch eine Vergröße­ rung der zur Verfügung stehenden Kondensatorfläche bei vorge­ gebener Strukturgröße gelöst, beispielsweise durch eine Auf­ weitung des Trenches ("Wet Bottle") unterhalb des Kragens bzw. Collars oder durch eine Aufrauhung der Oberfläche im Graben. Andererseits wurde bisher die Flächenladungsdichte durch eine Verringerung der Dicke des Dielektrikums erhöht. Dabei wurden bisher als Dielektrika für Trenchkondensatoren ausschließlich verschiedene Kombinationen von SiO2 (Silizium­ dioxid) und Si3N4 (Siliziumnitrid) in Verbindung mit dotier­ ten Siliziumelektroden verwendet. Eine weitere Verringerung der Dicke dieser Materialien ist aufgrund der dadurch auftre­ tenden hohen Leckströme nicht möglich.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ver­ besserten Grabenkondensator mit einem Isolationskragen zu schaffen, welcher eine erhöhte Flächenladungsdichte aufweist und ohne das Risiko erhöhter Leckströme herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den in Anspruch 1, 3 und 5 angegebenen Grabenkondensator mit einem Isolationskra­ gen gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch das in An­ spruch 14 angegebene Verfahren gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Un­ teransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise gemäß Anspruch 1 bzw. 14 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass die Flächenladungsdichte durch die Verwendung spe­ zieller Dielektrika und/oder Elektroden im Grabenkondensator mit im Vergleich zu den bisher verwendeten Dielektrika höhe­ ren Dielektrizitätskonstanten vergrößerbar ist, ohne dabei die Leckströme zu erhöhen.
Die speziellen Dielektrika können unter anderem mit dem soge­ nannten Atomic Layer Deposition (ALD- bzw. ALCVD-Verfahren) ohne Probleme in Strukturen mit sehr hohen Aspektverhältnis­ sen mit sehr guter Kantenbedeckung abgeschieden werden. Ins­ besondere können diese Dielektrika deshalb sehr gut mit Ver­ fahren zur Oberflächenvergrößerung, zum Beispiel Wet Bottle, Aufrauhung der Oberfläche im Graben etc., kombiniert werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise gemäß Anspruch 3 oder 5 bzw. 15 oder 17 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass durch die Verwendung von Metallelektro­ den die parasitäre Kapazität der Raumladungszone eliminierbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Kondensa­ torplatte ein Bereich erhöhter Dotierung im Halbleitersub­ strat im unteren Bereich des Grabens, und die zweite Konden­ satorplatte ist das leitende Füllmaterial.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird im oberen Bereich des Grabens eine zweite Metallelektrodenschicht vor­ gesehen, welche mit der ersten Metallelektrodenschicht in elektrischer Verbindung steht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird im oberen Bereich des Grabens eine zweite Metallelektrodenschicht vor­ gesehen, welche mit der vierten Metallelektrodenschicht in elektrischer Verbindung steht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden die dielektrische Schicht und die vierte Metallelektrodenschicht in den Bereich des Isolationskragens geführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die drit­ te Metallelektrodenschicht in den Bereich des Isolationskra­ gens geführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden die erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte Me­ tallelektrodenschicht und/oder die dielektrische Schicht durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren und/oder ein CVD- Verfahren aufgebracht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die ers­ te und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte Metall­ elektrodenschicht mindestens eines der folgenden Materialien auf: TiN, WN, TaN, HfN, ZrN, Ti, W, Ta, Si, TaSiN, WSiN, Ti­ AlN, WSi, MoSi, CoSi oder ähnliche Materialien.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Gra­ ben einen unteren aufgeweiteten Bereich auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die die­ lektrische Schicht mindestens eines der folgenden Materialien auf: Al2O3, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Y2O3, La2O3, TiO2; Al-Ta-O, Al-Zr- O, Al-Hf-O, Al-La-O, Al-Ti-O, Zr-Y-O, Zr-Si-O, Hf-Si-O, Si-O- N, Ta-O-N, Gd2O3, Sc2O3, La-Si-O, Ti-Si-O, LaAlO3, ZrTiO9, (Zr, Sn) TiO4, SrZrO4, LaAl3O4, BaZrO3 oder ähnliche Materia­ lien.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das lei­ tende Füllmaterial aus einer ersten leitenden Füllschicht im unteren Grabenbereich und einer zweiten leitenden Füllschicht im oberen Grabenbereich zusammengesetzt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1a-n die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 2a-m die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 3a-h die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 4a-d die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 5a-e die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 6a-h die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 7a-d die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines sieben­ ten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators;
Fig. 8a-g die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines achten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators;
Fig. 9a-h die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines neunten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators; und
Fig. 10a-g die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines zehnten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gra­ benkondensators.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
Fig. 1a-n zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform werden zunächst auf einem Siliziumsubstrat 1 eine Padoxidschicht 5 und eine Padnitridschicht 10 abgeschieden, wie in Fig. 1a gezeigt. Dann wird eine weitere (nicht dargestellte) Oxidschicht abge­ schieden und diese Schichten werden dann mittels einer eben­ falls nicht gezeigten Photolackmaske und einem entsprechenden Ätzverfahren zu einer sogenannten Hartmaske strukturiert. Un­ ter Verwendung dieser Hartmaske werden Gräben 2 mit einer ty­ pischen Tiefe von circa 1-10 µm in das Siliziumsubstrat 1 ge­ ätzt. Danach wird die oberste Oxidschicht entfernt, um zum in Fig. 1a dargestellten Zustand zu gelangen.
In einem folgenden Prozessschritt wird, wie in Fig. 1b ge­ zeigt, Arsensilikatglas (ASG) 20 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so dass das ASG 20 insbesondere die Gräben 2 vollständig auskleidet.
In einem weiteren Prozessschritt erfolgt, wie in Fig. 1c ge­ zeigt, ein Auffüllen der resultierenden Struktur mit Photo­ lack 30. Gemäß Fig. 1d erfolgt danach ein Lack-Recess, bzw. eine Lackentfernung im oberen Bereich der Gräben 2. Dies ge­ schieht zweckmäßigerweise durch isotropes trockenchemisches Ätzen.
In einem weiteren Prozessschritt gemäß Fig. 1e erfolgt ein ebenfalls isotropes Ätzen des ASG 20 im unmaskierten, lack­ freien Bereich, und zwar vorzugsweise in einem nasschemischen Ätzprozess. Daraufhin wird der Lack 30 in einem plasma­ gestützten und/oder nasschemischen Prozess entfernt.
Wie in Fig. 1f gezeigt, wird danach ein Deckoxid 5' auf der resultierenden Struktur abgeschieden.
In einem weiteren Prozessschritt gemäß Fig. 1g erfolgt eine Ausdiffusion des Arsen aus dem übrig gebliebenen ASG 20 in das umliegende Siliziumsubstrat 1 in einem Temperschritt zur Bildung der vergrabenen Platte bzw. Buried Plate 60, welche eine erste Kondensatorelektrode bildet. Daran anschließend werden das Deckoxid 5' und das übrige ASG 20 zweckmäßigerwei­ se nasschemisch entfernt.
Gemäß Fig. 1h wird dann ein spezielles Dielektrikum 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante mittels des ALD- bzw. ALCVD- Verfahrens (Atomic Layer Deposition) auf die resultierende Struktur abgeschieden. Alternativerweise kann die Abscheidung durch Atomic Layer Chemical Vapor Deposition (ALCVD) oder an­ dere geeignete CVD-Verfahren geschehen. Als Materialien für das Dielektrikum 60 mit hoher Dielektrizitätskonstante kommen insbesondere in Betracht: Al2O3, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Y2O3, La2O3 TiO2; Al-Ta-O, Al-Zr-O, Al-Hf-O, Al-La-O, Al-Ti-O, Zr-Y-O, Zr-Si-O, Hf-Si-O, Si-O-N, Ta-O-N und ähnliche Materialien. Diese Abscheidung kann aufgrund des ALD- bzw. ALCVD- bzw. CVD-Verfahrens mit sehr guter Gleichmäßigkeit und Konformali­ tät durchgeführt werden.
In einem weiteren Prozessschritt wird gemäß Fig. 11 als zweite Kondensatorplatte Arsen dotiertes polykristallines Si­ lizium 80 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so dass es die Gräben 2 vollständig ausfüllt. Alternativermaßen könnte auch Poly-Silizium-Germanium zur Auffüllung verwendet werden.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 1j wird das dotierte Polysilizium 80, bzw. das Poly-Silizium- Germanium bis zur Oberseite der Buried Plate 60 zurückgeätzt.
Zur Erreichung des in Fig. 1k dargestellten Zustands erfolgt dann ein isotropes Ätzen des Dielektrikums 70 mit hoher Die­ lektrizitätskonstante im oberem freigelegten Bereich der Grä­ ben 2, und zwar entweder mit einem nasschemischen oder einem trockenchemischen Ätzverfahren.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 11 wird ein Kragenoxid 5" im oberen Bereich der Gräben 2 gebildet. Dies geschieht durch eine ganzflächige Oxidabscheidung und ein darauffolgendes anisotropes Ätzen des Oxids, so dass das Kragenoxid 5" an den Seitenwänden im oberen Grabenbereich stehenbleibt.
Wie in Fig. 1 m illustriert, wird in einem darauffolgenden Prozessschritt erneut mit Arsen dotiertes Polysilizium 80' abgeschieden und zurückgeätzt.
Gemäß Fig. 1n folgt schließlich eine nasschemische Entfer­ nung des Kragenoxids 5" im oberen Grabenbereich.
Damit ist die Ausbildung des Grabenkondensators im Wesentli­ chen beendet. Das Bilden der Kondensatoranschlüsse sowie die Herstellung und Verbindung mit dem zugehörigen Auswahltran­ sistor sind im Stand der Technik wohl bekannt und benötigen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung keiner weiteren Erwähnung.
Fig. 2a-m zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Bei der obigen ersten Ausführungsform wurde der Kragen nach Abscheidung des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizi­ tätskonstante gebildet. Bei der nunmehr beschriebenen zweiten Ausführungsform erfolgt die Bildung des Kragens vor dem Ab­ scheiden des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizi­ tätskonstante.
Insbesondere entsprechen die Prozessschritte gemäß Fig. 2a und 2b den Prozessschritten, welche bereits mit Bezug auf Fig. 1a und 1b erläutert wurden.
Wie in Fig. 2c dargestellt, erfolgt nach der Abscheidung der ASG-Schicht 20 ein Auffüllen der resultierenden Struktur mit undotiertem polykristallinem Silizium 90, welches danach zur Erreichung des in Fig. 2d gezeigten Zustandes im oberen Be­ reich des Grabens durch isotropes trockenchemisches Ätzen entfernt wird.
In einem weiteren Prozessschritt wird das ASG 20 im oberen freigelegten Grabenbereich durch einen nasschemischen isotro­ pen Ätzschritt entfernt, wie in Fig. 2e gezeigt. Es folgt die ganzflächige Abscheidung des Kragenoxids 5", wie in Fig. 2f gezeigt.
Im nächsten Prozessschritt gemäß Fig. 2g wird Arsen aus dem ASG 20 in den umliegenden Bereich des Siliziumsubstrats 1 ausdiffundiert, um die Buried Plate 60 zu bilden.
Es folgt ein anisotropes Ätzen des Kragenoxids 5", um dies von der Oberfläche der resultierenden Struktur zu entfernen, so dass es nur noch an den Seitenwänden im oberen Bereich der Gräben 2 zurückbleibt. Danach wird das Polysilizium 90 durch isotropes Ätzen entfernt, und in einem weiteren Schritt das ASG 20 ebenfalls durch einen isotropen nasschemischen Ätzpro­ zess entfernt. Dies führt zum in Fig. 2h gezeigten Zustand.
In einem weiteren Prozessschritt erfolgt nunmehr die Bildung eines aufgeweiteten unteren Grabenbereichs 3 durch einen im Stand der Technik bekannten Ätzprozess, bzw. Wet Bottle Ätz­ prozess, was zu der in Fig. 21 gezeigten Struktur führt.
Im nächsten Prozessschritt gemäß Fig. 2j erfolgt die Abschei­ dung des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizitätskonstanten mittels des in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform bereits erwähnten ALD- bzw. ALCVD-Verfahrens bzw. CVD- Verfahrens. Die dazu besonders geeigneten Materialien mit ho­ her Dielektrizitätskonstante wurden ebenfalls bereits im Zu­ sammenhang mit der ersten Ausführungsform erwähnt.
Wie aus Fig. 2j ersichtlich, ist aufgrund der Besonderheit des verwendeten Abscheideverfahrens die Abdeckung der Struk­ tur mit dem Dielektrikum 70 mit hoher Dielektrizitätskonstan­ ten sehr gleichmäßig, was dafür sorgt, dass keine ungewollten Leckströme an kritischen Stellen, wie zum Beispiel Kanten oder stärkeren Krümmungen auftreten.
Im nächsten Prozessschritt erfolgt eine Abscheidung von Ar­ sen-dotiertem Polysilizium 80 bzw. Poly-Silizium-Germanium, was zur in Fig. 2k gezeigten Struktur führt.
Durch ein Zurückätzen des Polysiliziums bzw. Poly-Silizium- Germaniums wird die in Fig. 21 dargestellte Struktur erhal­ ten.
Schließlich erfolgt ein nasschemisches isotropes Ätzen des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante und des Kragenoxids 5" im oberen Bereich der Gräben 2, um die in Fig. 2 m dargestellte Struktur zu erhalten.
Fig. 3a-h zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung entspricht der in Fig. 3a gezeigte Zustand dem in Fig. 1g gezeigten Zustand, dessen Vorgeschichte bereits ausführlich erläutert wurde.
Gemäß Fig. 3b wird dann das spezielle Dielektrikum 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante mittels des ALD- bzw. ALCVD- Verfahrens auf die resultierende Struktur abgeschieden, wie im einzelnen in Zusammenhang mit Fig. 1h erläutert.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform erfolgt daran an­ schließend die Abscheidung eines Metallelektrodenfilms 100 mittels des ALD- bzw. ALCVD-Verfahrens bzw. eines anderen ge­ eigneten CVD-Verfahrens.
Als Materialien für die Metallelektrode 100 kommen insbeson­ dere in Betracht: TiN, WN, TaN, HfN, ZrN, Ti, W, Ta, Si, Ta­ SiN, WSiN, TiAlN, WSi, MoSi, CoSi und allgemein Metall- Silizium-Nitride oder ähnliche Materialien.
In einem weiteren Prozessschritt wird gemäß Fig. 3c Arsen­ dotiertes polykristallines Silizium 80 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so dass es die Gräben 2 vollständig ausfüllt. Alternativermaßen könnte auch Poly-Silizium- Germanium zur Auffüllung verwendet werden.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 3d wird das dotierte Polysilizium 80 bzw. das Poly-Silizium-Germanium bis zur Oberseite der Buried Plate 60 zurückgeätzt.
Zur Erreichung des in Fig. 3e dargestellten Zustands erfolgt dann ein isotropes Ätzen des Dielektrikums 70 mit hoher Die­ lektrizitätskonstante und der Metallelektrode 100 im oberem freigelegten Bereich der Gräben 2, und zwar entweder mit ei­ nem nasschemischen und/oder einem trockenchemischen Ätzver­ fahren.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 3f wird ein Kragenoxid 5" im oberen Bereich der Gräben 2 gebildet. Dies geschieht durch eine ganzflächige Oxidabscheidung und ein darauffolgendes anisotropes Ätzen des Oxids, so dass das Kragenoxid 5" an den Seitenwänden im oberen Grabenbereich stehenbleibt.
Wie in Fig. 3g illustriert, wird in einem darauffolgenden Prozessschritt erneut mit Arsen dotiertes Polysilizium 80' abgeschieden und zurückgeätzt.
Gemäß Fig. 3h folgt schließlich eine nasschemische Entfer­ nung des Kragenoxids 5" im oberen Grabenbereich.
Fig. 4a-d zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines vierten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Der in Fig. 4a dargestellte Zustand entspricht dem Zustand gemäß Fig. 3f, dessen Vorgeschichte detailliert in Zusammen­ hang mit der obigen dritten Ausführungsform erläutert wurde, wobei allerdings unmittelbar nach dem Zustand von Fig. 3f noch ein weiterer Recess des Polysiliziums 80 auf trockenche­ mische Art und Weise durchgeführt wurde, um die Metallelekt­ rode 100 teilweise freizulegen.
Gemäß Fig. 4b wird danach ein weiterer Metallelektrodenfilm 100' analog wie der Metallelektrodenfilm 100 abgeschieden und anisotrop zurückgeätzt, so dass er im oberen Bereich der Grä­ ben 2 stehen bleibt. Alternativ kann auf die anisotrope Rück­ ätzung auch verzichtet werden oder der obere Grabenbereich auch ganz mit Metall (d. h. ohne Polysilizium 80') aufgefüllt werden.
Es folgt eine Abscheidung von Arsen-dotiertem Polysilizium 80' und ein entsprechendes Zurückätzen, um den in Fig. 4c dargestellten Zustand zu erreichen.
Schließlich werden gemäß Fig. 4d der Metallelektrodenfilm 100' und das Kragenoxyd 5" im oberen Bereich der Gräben 2 zweckmäßigerweise nasschemisch zurückgeätzt.
Fig. 5a-e zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines fünften Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Der in Fig. 5a dargestellte Zustand entspricht dem in Fig. 2j dargestellten Zustand, dessen Vorgeschichte oben ausführ­ lich in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erläu­ tert wurde.
Gemäß Fig. 5b wird darauffolgend der Metallelektrodenfilm 100 mittels des ALD- bzw. ALCVD-Verfahrens bzw. des CVD- Verfahrens auf der resultierenden Struktur abgeschieden, und zwar in analoger Weise wie in Zusammenhang mit Fig. 3b erör­ tert.
Im nächsten Prozessschritt erfolgt eine Abscheidung von Ar­ sen-dotiertem Polysilizium 80 bzw. Poly-Silizium-Germanium, was zur in Fig. 5c gezeigten Struktur führt.
Durch ein Zurückätzen des Polysiliziums bzw. Poly-Silizium- Germaniums wird die in Fig. 5d dargestellte Struktur erhal­ ten.
Schließlich erfolgt ein nasschemisches isotropes Ätzen des Metallelektrodenfilms 100, des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante und des Kragenoxids 5" im oberen Bereich der Gräben 2, um die in Fig. 5e dargestellte Struk­ tur zu erhalten.
Fig. 6a-h zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines sechsten Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Die in Fig. 6a dargestellte Struktur entspricht der in Fig. 1g dargestellten Struktur, deren Vorgeschichte bereits aus­ führlich in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform er­ läutert wurde.
Gemäß Fig. 6b erfolgt daraufhin die Abscheidung einer Me­ tall-Isolator-Metall-Struktur, bestehend aus der Metallelekt­ rodenschicht 100", der Dielektrikumschicht 70 und der Me­ tallelektrodenschicht 100'''. Die Abscheideverfahren und die für diese Schichten verwendeten Materialien entsprechen den­ jenigen der oben erläuterten ersten bzw. dritten Ausführungs­ form, und eine wiederholte Beschreibung derselben wird des­ halb hier unterlassen.
In einem weiteren Prozessschritt wird gemäß Fig. 6c Arsen­ dotiertes polykristallines Silizium 80 auf der resultierenden Struktur abgeschieden, so dass es die Gräben 2 vollständig ausfüllt. Alternativermaßen könnte auch Poly-Silizium-Germa­ nium zur Auffüllung verwendet werden.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 6d wird das dotierte Polysilizium 80, bzw. das Poly-Silizium- Germanium bis zur Oberseite der Buried Plate 60 zurückgeätzt.
Zur Erreichung des in Fig. 6e dargestellten Zustands erfolgt dann ein isotropes Ätzen der Metallelektrodenschichten 100" und 100''' und des Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizi­ tätskonstante im oberem freigelegten Bereich der Gräben 2, und zwar entweder mit einem nasschemischen oder einem tro­ ckenchemischen Ätzverfahren.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 6f wird ein Kragenoxid 5" im oberen Bereich der Gräben 2 gebildet. Dies geschieht durch eine ganzflächige Oxidabscheidung und ein darauffolgendes anisotropes Ätzen des Oxids, so dass das Kragenoxid 5" an den Seitenwänden im oberen Grabenbereich stehenbleibt.
Wie in Fig. 6g illustriert, wird in einem darauffolgenden Prozessschritt erneut mit Arsen dotiertes Polysilizium 80' abgeschieden und zurückgeätzt.
Gemäß Fig. 6h folgt schließlich eine nasschemische Entfer­ nung des Kragenoxids 5" im oberen Grabenbereich.
Fig. 7a-d zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines siebenten Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Der in Fig. 7a dargestellte Zustand entspricht dem in Fig. 6f dargestellten Zustand, wobei ein weiterer Recess an dem Polysilizium 80 durchgeführt wurde, so dass die Metallelekt­ rodenschicht 100''' teilweise im Graben 2 freigelegt ist.
Gemäß Fig. 7b wird in einem darauffolgenden Prozessschritt die weitere Metallelektrodenschicht 100' abgeschieden und anisotrop geätzt, so dass die Metallelektrodenschicht 100' die Innenwände im oberen Bereich des Grabens 2 auskleidet. Alter­ nativ kann auf die anisotrope Rückätzung auch verzichtet wer­ den oder der obere Grabenbereich auch ganz mit Metall (d. h. ohne Polysilizium 80') aufgefüllt werden.
Im nächsten Prozessschritt erfolgt eine Abscheidung von Ar­ sen-dotiertem Polysilizium 80' bzw. Poly-Silizium-Germanium. Durch ein Zurückätzen des Polysiliziums bzw. Poly-Silizium- Germaniums wird die in Fig. 7c dargestellte Struktur erhal­ ten.
Schließlich erfolgt ein nasschemisches isotropes Ätzen des Metallelektrodenfilms 100' und des Kragenoxids 5" im oberen Bereich der Gräben 2, um die in Fig. 7d dargestellte Struk­ tur zu erhalten.
Fig. 8a-g zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines achten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Die in Fig. 8a gezeigte Struktur entspricht der in Fig. 1g gezeigten Struktur, wobei auf der Struktur nach Fig. 1g ein Metallelektrodenfilm 100" gemäß dem ALD- bzw. CVD-Verfah­ ren, wie oben erläutert, abgeschieden wurde. Weiterhin wurde über der so erhaltenen Struktur undotiertes Polysilizium 90 abgeschieden und bis zur Oberseite der Buried Plate 60 zu­ rückgeätzt.
Gemäß Fig. 8b erfolgt dann ein Zurückätzen des Metallelekt­ rodenfilms 100" im freigelegten Bereich durch einen entspre­ chenden isotropen Ätzprozess.
Gemäß Fig. 8c wird dann das Kragenoxyd 5" abgeschieden und anisotrop zurückgeätzt, wie bereits oben beschrieben. Es folgt ein Entfernen des undotierten Polysiliziums 90 im unte­ ren Grabenbereich, was zur in Fig. 8d gezeigten Struktur führt.
In einem nächsten Prozessschritt, der in Fig. 8e gezeigt ist, erfolgt ein Abscheiden des speziellen Dielektrikums 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante und der weiteren Metall­ elektrodenschicht 100'''.
Auf der resultierenden Struktur wird ganzflächig mit Arsen dotiertes Polysilizium 80 abgeschieden und zurückgeätzt, wie in Fig. 8f dargestellt.
Schließlich werden die Metallelektrodenschicht 100''', die Dielektrikumschicht 70 und das Kragenoxyd 5" im oberen Be­ reich zurückgeätzt, um die in Fig. 8g gezeigte Struktur zu erhalten.
Diese achte Ausführungsform erlaubt es, dass der Kragen selbstjustiert zur unteren Metallelektrode 100" angeordnet ist.
Fig. 9a-h zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines neunten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Gemäß Fig. 9a erfolgt eine Abscheidung der Metallelektroden­ schicht 100" auf die in Fig. 1g gezeigte Struktur, auf die Photolack 30 aufgebracht und zurückgeätzt wurde.
Gemäß Fig. 9b erfolgt danach ein Zurückätzen der Metall­ elektrodenschicht 100" und ein Entfernen des Photolacks 30 durch einen entsprechenden Ätzprozess.
Wie in Fig. 9c dargestellt, werden dann auf der resultieren­ den Struktur die Dielektrikumschicht 70 mit hoher Dielektri­ zitätskonstante und die weitere Metallelektrodenschicht 100''' abgeschieden.
Wie in Fig. 9d gezeigt, wird auf der resultierenden Struktur Arsen-dotiertes Polysilizium 80 abgeschieden und bis oberhalb des Bereichs der Buried Plate 60 zurückgeätzt.
In einem darauffolgenden isotropen Ätzschritt werden die Me­ tallelektrodenschicht 100''' und die Dielektrikumschicht 70 ebenfalls zurückgeätzt, um die in Fig. 9e gezeigte Struktur zu erhalten.
In einem darauffolgenden Prozessschritt gemäß Fig. 9f wird ein Kragenoxid 5" im oberen Bereich der Gräben 2 gebildet. Dies geschieht durch eine ganzflächige Oxidabscheidung und ein darauffolgendes anisotropes Ätzen des Oxids, so dass das Kragenoxid 5" an den Seitenwänden im oberen Grabenbereich stehenbleibt.
Wie in Fig. 9g illustriert, wird in einem darauffolgenden Prozessschritt erneut mit Arsen dotiertes Polysilizium 80' abgeschieden und zurückgeätzt.
Gemäß Fig. 9h folgt schließlich eine nasschemische Entfer­ nung des Kragenoxids 5" im oberen Grabenbereich.
Bei der in Fig. 9a bis h illustrierten neunten Ausführungs­ form ist der Kragen selbstjustiert zum Dielektrikum 70 und zur oberen Elektrode 100''' aufgebracht.
Fig. 10a-g zeigen die zum Verständnis der Erfindung wesentli­ chen Verfahrensschritte zur Herstellung eines zehnten Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Grabenkondensators.
Der in Fig. 10a gezeigte Zustand entspricht dem Zustand ge­ mäß Fig. 21, dessen Vorgeschichte bereits ausführlich in Zu­ sammenhang mit der obigen zweiten Ausführungsform erläutert wurde.
Zum Erreichen des in Fig. 10b gezeigten Zustands wird auf der resultierenden Struktur die Metallelektrodenschicht 100" abgeschieden.
Es folgt ein Auffüllen der Struktur mit Photolack 30 und ein Zurückätzen des Photolacks 30, um zu der in Fig. 10c gezeig­ ten Struktur zu gelangen. Danach erfolgt ein Zurückätzen der Metallelektrodenschicht 100" im freigelegten Bereich und da­ nach ein Entfernen des Photolacks 30. Dies ist in Fig. 10d dargestellt.
Anschließend werden das spezielle Dielektrikum 70 mit hoher Dielektrizitätskonstante sowie die weitere Metallelektroden­ schicht 100''' auf der resultierenden Struktur abgeschieden.
Es folgt ein Abscheiden und Zurückätzen von Arsen-dotiertem Polysilizium 80 oder Polysilizium-Germanium. Dies führt zu der in Fig. 10f gezeigten Struktur.
Schließlich werden die beiden Metallelektrodenschichten 100" und 100''', die Dielektrikumschicht 70 und das Kragenoxid 5" im oberen Bereich zurückgeätzt, um die in Fig. 10g gezeigte Struktur zu erhalten.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Wei­ se modifizierbar.
Insbesondere sind die angeführten Materialien nur beispiel­ haft und durch andere Materialien mit geeigneten Eigenschaf­ ten ersetzbar. Das gleiche gilt für die genannten Ätzprozesse und Abscheidungsprozesse.
Bezugszeichenliste
1
Siliziumsubstrat
3
aufgeweiteter Bereich
5
Padoxid
5
' Deckoxid
5
" Kragenoxid
10
Padnitrid
20
ASG
30
Photolack
60
Buried Plate
70
Dielektrikum
80
,
80
' dotiertes Polysilizium
90
undotiertes Polysilizium
100
,
100
',
100
",
100
''' Metallelektrodenschicht

Claims (21)

1. Grabenkondensator, insbesondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit:
einem Graben (2), der in einem Halbleitersubstrat (1) gebil­ det ist;
einer im Graben (2) befindlichen ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
einer zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') befindlichen dielektrischen Schicht (70) als Kondensatordielektrikum;
einem Isolationskragen (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
einem optionellen in den Graben (2) gefüllten leitenden Füll­ material (80, 80');
dadurch gekennzeichnet,
dass die dielektrische Schicht (70) durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht worden ist.
2. Grabenkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (60) ein Bereich erhöhter Dotierung (60) im Halbleitersubstrat (1) im unteren Bereich des Grabens (2) ist und die zweite Kondensatorplatte das lei­ tende Füllmaterial (80, 80') ist.
3. Grabenkondensator, insbesondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit:
einem Graben (2), der in einem Halbleitersubstrat (1) gebil­ det ist;
einer im Graben (2) befindlichen ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
einer zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') befindlichen dielektrischen Schicht (70) als Kondensatordielektrikum;
einem Isolationskragen (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
einem optionellen in den Graben (2) gefüllten leitenden Füll­ material (80, 80');
wobei die erste Kondensatorplatte (60) ein Bereich erhöhter Dotierung (60) im Halbleitersubstrat (1) im unteren Bereich des Grabens (2) ist;
dadurch gekennzeichnet, dass auf der dielektrischen Schicht (70) im Grabeninnern eine erste Metallelektrodenschicht (100) als zweite Kondensator­ platte vorgesehen ist.
4. Grabenkondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Grabens (2) eine zweite Metall­ elektrodenschicht (100') vorgesehen ist, welche mit der ers­ ten Metallelektrodenschicht (100) in elektrischer Verbindung steht, wobei die zweite Metallelektrodenschicht (100') optio­ nellerweise den oberen Grabenbereich ausfüllt.
5. Grabenkondensator, insbesondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit:
einem Graben (2), der in einem Halbleitersubstrat (1) gebil­ det ist;
einer im Graben (2) befindlichen ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
einer zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') befindlichen dielektrischen Schicht (70) als Kondensatordielektrikum;
einem Isolationskragen (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
einem optionellen in den Graben (2) gefüllten leitenden Füll­ material (80');
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der dielektrischen Schicht (70) und dem Halb­ leitersubstrat (1) eine dritte Metallelektrodenschicht (100") als erste Kondensatorplatte und andererseits der die­ lektrischen Schicht (70) eine vierte Metallelektrodenschicht (100''') als zweite Kondensatorplatte vorgesehen ist.
6. Grabenkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Grabens (2) eine zweite Metall­ elektrodenschicht (100') vorgesehen ist, welche mit der vier­ ten Metallelektrodenschicht (100''') in elektrischer Verbin­ dung steht, wobei die zweite Metallelektrodenschicht (100') optionellerweise den oberen Grabenbereich ausfüllt.
7. Grabenkondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht (70) und die vierte Metall­ elektrodenschicht (100''') in den Bereich des Isolationskra­ gens (5") geführt sind.
8. Grabenkondensator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Metallelektrodenschicht (100") in den Be­ reich des Isolationskragens (5") geführt ist.
9. Grabenkondensator nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite oder dritte oder vierte Metall­ elektrodenschicht (100, 100', 100", 100''') oder die die­ lektrische Schicht (70) durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht worden ist.
10. Grabenkondensator nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite oder dritte oder vierte Metall­ elektrodenschicht (100, 100', 100", 100''') mindestens eines der folgenden Materialien aufweist:
TiN, WN, TaN, HfN, ZrN, Ti, W, Ta, Si, TaSiN, WSiN, TiAlN, WSi, MoSi, CoSi.
11. Grabenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben (2) einen unteren aufgeweiteten Bereich (3) aufweist.
12. Grabenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht (70) mindestens eines der fol­ genden Materialien aufweist:
Al2O3, Ta2O5, ZrO2, HfO2, Y2O3, La2O3, TiO2; Al-Ta-O, Al-Zr-O, Al- Hf-O, Al-La-O, Al-Ti-O, Zr-Y-O, Zr-Si-O, Hf-Si-O, Si-O-N, Ta- O-N, Gd2O3, Sc2O3, La-Si-O, Ti-Si-O, LaAlO3, ZrTiO4, (Zr, Sn) TiO4, SrZrO4, LaAl3O9, BaZrO3.
13. Grabenkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Füllmaterial (80, 80') aus einer ersten leitenden Füllschicht (80) im unteren Grabenbereich und einer zweiten leitenden Füllschicht (80') im oberen Grabenbereich zusammengesetzt ist.
14. Verfahren zur Herstellung eine Grabenkondensators, insbe­ sondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit den Schritten:
Bilden eines Grabens (2) in einem Halbleitersubstrat (1);
Vorsehen einer ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') im Graben (2);
Vorsehen einer dielektrischen Schicht (70) als Kondensator­ dielektrikum zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplat­ te (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
Bilden eines Isolationskragens (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
optionelles Auffüllen eines leitenden Füllmaterials (80, 80') in den Graben (2);
dadurch gekennzeichnet,
dass die dielektrische Schicht (70) durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht wird.
15. Verfahren zur Herstellung eine Grabenkondensators, insbe­ sondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit den Schritten:
Bilden eines Grabens (2) in einem Halbleitersubstrat (1);
Vorsehen einer ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') im Graben (2);
Vorsehen einer dielektrischen Schicht (70) als Kondensator­ dielektrikum zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplat­ te (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
Bilden eines Isolationskragens (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
optionelles Auffüllen eines leitenden Füllmaterials (80, 80') in den Graben (2);
dadurch gekennzeichnet, dass auf der dielektrischen Schicht (70) im Grabeninnern eine erste Metallelektrodenschicht (100) als zweite Kondensator­ platte vorgesehen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Grabens (2) eine zweite Metall­ elektrodenschicht (100') vorgesehen wird, welche mit der ers­ ten Metallelektrodenschicht (100) in elektrischer Verbindung steht.
17. Verfahren zur Herstellung eine Grabenkondensators, insbe­ sondere zur Verwendung in einer Halbleiter-Speicherzelle, mit den Schritten:
Bilden eines Grabens (2) in einem Halbleitersubstrat (1);
Vorsehen einer ersten und zweiten leitenden Kondensatorplatte (60, 80; 60, 100; 100", 100''') im Graben (2);
Vorsehen einer dielektrischen Schicht (70) als Kondensator­ dielektrikum zwischen der ersten und zweiten Kondensatorplat­ te (60, 80; 60, 100; 100", 100''');
Bilden eines Isolationskragens (5") im oberen Bereich des Grabens (2); und
optionelles Auffüllen eines leitenden Füllmaterials (80, 80') in den Graben (2);
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dielektrischen Schicht (70) und dem Halb­ leitersubstrat (1) eine dritte Metallelektrodenschicht (100") als erste Kondensatorplatte und andererseits der die­ lektrischen Schicht (70) eine vierte Metallelektrodenschicht (100''') als zweite Kondensatorplatte vorgesehen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Isolationskragen (5") und dem leitenden Füllmaterial (80, 80') im oberen Bereich des Grabens (2) eine zweite Metallelektrodenschicht (100') vorgesehen wird, welche mit der vierten Metallelektrodenschicht (100''') in elektri­ scher Verbindung steht.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht (70) und die vierte Metall­ elektrodenschicht (100''') in den Bereich des Isolationskra­ gens (5") geführt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Metallelektrodenschicht (100''') in den Be­ reich des Isolationskragens (5") geführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite oder dritte oder vierte Metall­ elektrodenschicht (100, 100', 100", 100''') oder die die­ lektrische Schicht (70) durch ein ALD- bzw. ALCVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren aufgebracht wird.
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