• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DerErfindung, die ein Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensatorsbetrifft, bei dem in die Tiefe des mit einer Padoxidschicht (2)sowie einer Siliziumnitridschicht (3) bedeckten Substrats (1) einGraben (4) geätztwird, im oberen Teil des Grabens ein Opferkragen aus Aluminiumoxid(6) abgeschieden wird, die nicht von der Al2O3-Schicht maskierten Bereiche strukturiertwerden und die Aluminiumoxid-Maske nach erfolgter Strukturierungdurch Ätzenwieder entfernt wird, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prozessablaufaufzuzeigen, bei welchem nach restloser Entfernung der Aluminiumoxid-Maskeeine gute Kantengeometrie an der Strukturkante erhalten wird.Dieswird dadurch gelöst,dass vor dem Abscheiden des Opferkragens auf der zu maskierendenOberflächeeine Zwischenschicht (8) aus Siliziumoxid mit hinreichender Dickeabgeschieden wird, die Al2O3-Maskenach erfolgter Strukturierung in einem einzigen Ätzschritt selektiv zu der Siliziumoxid-Zwischenschichtrestlos entfernt wird und danach die Siliziumoxid-Zwischenschichtselektiv zu den darunter liegenden Schichten entfernt wird.
    公开号:DE102004027271A1
    申请号:DE200410027271
    申请日:2004-06-03
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Henry Bernhardt
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H01L21-334
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensatorsfür DRAM-Speicherzellenund insbesondere ein solches Verfahren, bei dem in die Tiefe desmit einer Padoxidschicht sowie einer Siliziumnitridschicht bedecktenSubstrats ein Graben geätztwird, im oberen Teil des Grabens ein Opferkragen aus Aluminiumoxidabgeschieden wird, die nicht von der Al2O3-Schicht maskierten Bereiche strukturiertwerden und die Aluminiumoxid-Maske nach erfolgter Strukturierungdurch Ätzen wiederentfernt wird.
    [0002] Für DRAM-Speicherzellenhaben sich Kondensatorgestaltungen durchgesetzt, bei denen die Tiefedes Chips ausgenutzt wird, um auf kleinster Chipfläche möglichstgroßeKapazitätenzu erreichen (so genannte Deep Trench Kondensatoren). Dabei wirdes notwendig, auch zur Chipoberfläche senkrechte oder geneigteOberflächenzu strukturieren. Dieses vertikale Strukturieren kann beispielsweise mitHilfe von unterhalb der Fülltiefeals Maske dienenden Opferfüllmaterialienerfolgen. Soll lediglich der obere Grabenbereich maskiert werden,etwa um den unteren Grabenbereich nachfolgend aufzuweiten und/oderzu modifizieren und/oder weitere Strukturen in diesem auszubilden,sind zur Erzeugung eines solchen Maskierungskragens zahlreiche Prozessschrittenotwendig. Ein alternatives Verfahren zur Ausbildung einer Ätz- und/oderDotiermaske im oberen Grabenbereich besteht in der Abscheidung einerzu der Reliefstruktur konformen Deckschicht und nachfolgender Modifikationdieser Schicht lediglich in dem zu maskierenden Bereich, beispielsweise durchImplantation, in solcher Weise, dass der nicht modifizierte Teilder Schicht anschließendselektiv zurückgeätzt werdenkann.
    [0003] ZurVereinfachung des Prozessablaufs ist neuestens ein Verfahren bekannt,bei dem eine Deckschicht von der Substratoberfläche her diffusionskontrolliertdurch Verknappung der Vorläufermaterialienlediglich bis zu einer vorbestimmten Bedeckungstiefe in den Grabenhinein vorwächst.Dies erfolgt im Zuge eines so genannten ALD-Prozesses (Abscheidungin einzelnen Atomlagen). Dieses Verfahren ermöglicht insbesondere angesichtsdes mit fortschreitender Strukturverkleinerung zunehmenden Aspektverhältnisses(Verhältnisvon Tiefe zu Breite) des Grabens eine einfache Ausbildung inkonformer Schichtennur im oberen Grabenbereich. Als Maskenmaterial kommt dabei insbesondereAluminiumoxid zur Anwendung. Ein derart gebildeter Opferkragen ausinkonform in Einzellagen abgeschiedenem Aluminiumoxid (so genanntesNOLA-Al2O3 – engl.: non-conformalliner of aluminium oxide) muss nach erfolgter Strukturierung/Modifizierungdes nicht maskierten Grabenbereiches restlos entfernt werden. Zur Erzielungeiner höherenIntegrationsdichte ist es dabei wichtig, nach Entfernung der Al2O3-Maske eine guteKantengeometrie an der Strukturkante zu erhalten. Die Entfernungvon Al2O3 erfolgtin heißerPhosphorsäure.Diese ätztaber nicht nur Al2O3 sondern auchdas auf der Substratoberflächebefindliche Siliziumnitrid (Si3N4), wodurch sich an der Strukturkante eineungeschützteSubstratecke ergibt.
    [0004] Umdie Siliziumnitridschicht währendder Rückätzung derAl2O3-Maske zu schützen, wurde vorgeschlagen,vor Abscheidung der Aluminiumoxidschicht einen thermischen Trockenoxidationsschritt inden Prozessablauf einzufügen,um unter der Aluminiumoxidschicht eine Siliziumoxidschicht als Ätzstoppschichtauszubilden. Da das Nitrid jedoch schwerer oxidiert als das Siliziumsubstrat,wächst dasOxid an der vertikalen Strukturoberfläche stärker in das Substrat als indas Nitrid hinein. Dadurch hängt dasNitrid nach Entfernung der Siliziumoxid-Ätzstoppschicht an der Strukturkante über. BeideKantengeometrien, Stufe mit ungeschützter Substratecke wie auch überhängendesSiliziumnitrid, verursachen Probleme bei der weiteren Prozessführung und können spätere Leckströme bewirken.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung einesGrabenkondensators aufzuzeigen, bei welchem nach restloser Entfernung derAluminiumoxid-Maske eine gute Kantengeometrie an der Strukturkanteerhalten wird.
    [0006] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß dadurchgelöst,dass vor dem Abscheiden des Opferkragens auf der zu maskierendenOberflächeeine Zwischenschicht aus Siliziumoxid mit gleichmäßiger Dickeabgeschieden wird, die Al2O3-Maskenach erfolgter Strukturierung in einem einzigen Ätzschritt selektiv zu der Siliziumoxid-Zwischenschichtrestlos entfernt wird und danach die Siliziumoxid-Zwischenschichtselektiv zu den darunter liegenden Schichten entfernt wird.
    [0007] Ineiner bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenswird die Siliziumoxid-Zwischenschicht als Hochtemperaturoxidschicht (HTO)abgeschieden. Diese Abscheidung erfolgt bevorzugt in einem Siliziumnitridofenmit Hilfe von Dichlorsilan und Distickstoffmonoxid und weiter bevorzugtbei hohen Temperaturen im Bereich von 750 °C und 900 °C.
    [0008] Alternativkann die Siliziumoxid-Zwischenschicht als TEOS(Tetraethylorthosilikat)-Oxidschicht abgeschiedenwerden. Dabei erfolgt das Aufwachsen vorzugsweise bei Temperaturenim Bereich von 600 °Cund 650 °C.
    [0009] DieAluminiumoxid-Maskenschicht wird vorzugsweise als inkonforme Deckschichtmit Hilfe eines ALD-Verfahrens abgeschieden.
    [0010] Dierestlose Entfernung der Aluminiumoxidschicht in einem einzigen Ätzschritterfolgt bevorzugt in heißerPhosphorsäure.Bei der Ätzungkann dabei eine Selektivitätzwischen der ausgeheilten Aluminiumoxidschicht und der erfindungsgemäßen Siliziumoxid-Zwischenschichtvon näherungsweise50:1 erzielt werden, so dass die Aluminiumoxidschicht in einem einzigen Ätzschrittrestlos entfernt werden kann.
    [0011] Entsprechendeiner weiteren bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenserfolgt die Entfernung der Siliziumoxid-Zwischenschicht mit gepufferteroder verdünnterFlusssäure.Dafür wirdvorzugsweise Flusssäurein einem Verdünnungsverhältnis imBereich von 100 bis 200:1 oder weiter bevorzugt mit Ammoniak gepuffertverwendet.
    [0012] Daserfindungsgemäße Verfahrenbringt eine deutliche Erweiterung des Prozessfensters zur Entfernungdes Al2O3-Operkragens mit sichund ermöglichtdie Aufrechterhaltung einer guten Kantengeometrie an der Strukturkantewährenddes Prozessablaufs.
    [0013] WeitereMerkmale und Vorteile der Erfindung sind der folgenden detailliertenBeschreibung sowie den anliegenden Zeichnungen zu entnehmen, inwelchen gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile bezeichnen. Eszeigen:
    [0014] 1a und 1b dieMaskierung einer Strukturkante entsprechend dem Stand der Technik sowiedie sich ergebende Kantenstruktur nach Entfernung der Maske;
    [0015] 2a und 2b einalternatives bekanntes Maskierungsverfahren für die Strukturkante sowie diesich nach Entfernung der Maske ergebende Kantenstruktur;
    [0016] 3a und 3b eineMaskierung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie die sichnach der Entfernung der Maske und der Hilfsschicht ergebende guteKantengeometrie.
    [0017] In 1 ist ein bekanntes Verfahren zur Maskierungder Strukturkante und des oberen Grabenbereiches im Rahmen der Herstellungeines Grabenkondensator füreine DRAM-Speicherzelledargestellt. Im zu maskierenden oberen Bereich des Grabens 4 istauf dem Siliziumsubstrat 1 eine Padoxid-Zwischenschicht 2 sowie eineSchicht 3 aus Siliziumnitrid (Si3N4) vorgesehen. Auf diesen wird mit Hilfedes so genannten NOLA-Verfahrens, bei dem eine inkonforme Deckschichtin einzelnen Atomlagen kontrolliert bis zu einer vorbestimmten Tiefeabgeschieden wird, eine Ätz-und/oder Dotiermaske 6 aus Aluminiumoxid (Al2O3) aufgebracht. Nach erfolgter Strukturierungund/oder Modifizierung der nicht abgedeckten Bereiche wird die Maske 6 mitheißer Phosphorsäure entfernt.Bei der zur restlosen Entfernung des Al2O3 notwendigen Überätzung greift die Phosphorsäure aberauch das Nitrid 3 an, so dass an der Strukturkante eineStufe und eine ungeschützte Substrateckeentsteht.
    [0018] 2 zeigt eine alternative Prozessführung, dieeine Maskierung des oberen Grabenbereiches mit Al2O3 beinhaltet. Dabei wird vor Abscheidungder NOLA-Aluminiumoxidmaske 6 ein thermischer Oxidationsschrittin den Prozessablauf integriert, durch welchen an der Strukturoberfläche einthermisches Oxid 7 ausgebildet wird, das als Ätzstoppschichtbei der Rückätzung derAl2O3-Maske 6 fungiert.Währendder Trockenoxidation oxidiert das Nitrid 3 jedoch langsamerals das Substrat 1. Somit wächst das Oxid 7 stärker indas Silizium substrat 1 als in die Si3N4-Schicht 3 hinein. Nach selektiverRückätzung derMaskierungsschicht 6 und des thermischen Oxids 7 hängt daherdas Nitrid 3 an der Strukturkante über.
    [0019] Beideerzielten Kantengeometrien, die Stufe als auch das überhängende Nitrid,verursachen Probleme im nachfolgenden Prozessablauf und können später Leckströme begünstigen.
    [0020] 3 stellt das erfindungsgemäße Maskierungsverfahrendar. Dabei liegt an der zu maskierenden Strukturoberfläche wiederumdas Siliziumsubstrat 1, die Padoxidschicht 2 sowiedie Siliziumnitridschicht 3 frei. Erfindungsgemäß wird nunauf dieser Strukturoberflächevor Abscheidung der Al2O3-Maske 6 zunächst eine Ätzstopp-Zwischenschicht 8 ausSiliziumoxid aufgewachsen. Die Abscheidung erfolgt vorzugsweiseals Hochtemperaturoxid (HTO) in einem üblichen SiN-Ofen mit Hilfevon Dichlorsilan (SiH2Cl2)und Distickstoffmonoxid (N2O). Al-ternativ kann dasOxid als TEOS-Oxid mit Hilfe von Tetraethylorthosilikat abgeschiedenwerden. Die Abscheidung von HTO erfolgt bei hohen Temperaturen im Bereichvon 750 bis 900 °C,die Abscheidung von TEOS bei 600-650 °C.
    [0021] Danachwird wie zuvor beschrieben die Al2O3-Maske 6 aufgebracht und die nichtmaskierten Bereiche im unteren Grabenbereich werden strukturiertund/oder modifiziert. Anschließendwird die Al2O3-Maske 6 inheißerPhosphorsäurerestlos entfernt. Dabei wirkt die aufgewachsene Siliziumoxidschicht 8 als Ätzstoppschicht.Experimentell wurde bei der Ätzungeine Selektivitätzwischen ausgeheiltem Al2O3 unddem HTO von etwa 50:1 erzielt. Durch die Möglichkeit der hoch selektiven Ätzung vonAl2O3 gegenüber der Siliziumoxid-Ätzstoppschichtwird das Prozessfenster fürdie Ätzungdes Al2O3-Opferkragenserheblich erweitert. Die Al2O3-Schichtkann in einem einzigen Ätzschrittrestlos entfernt werden.
    [0022] DieSiliziumoxid-Zwischenschicht 8 kann danach mit gepufferteroder verdünnterFlusssäureentfernt werden. Hierfürhat sich auf 100 bis 200 : 1 verdünnte Flusssäure als brauchbares Ätzmittelerwiesen. Dieses zeigt eine hohe Selektivität zum Substrat und Siliziumnitridund greift das Padoxid lediglich in untergeordneter Weise an.
    [0023] Mitder vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Prozessführung wirdeine bedeutend bessere Kantengeometrie an der Strukturkante als beiden früherenProzessabläufenerzielt.
    1 Siliziumsubstrat 2 Padoxid 3 Siliziumnitrid 4 Graben 6 Al2O3-Maske 7 thermischesOxid 8 aufgewachsenesSiliziumoxid
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensators,bei dem in die Tiefe des mit einer Padoxidschicht (2) sowieeiner Siliziumnitridschicht (3) bedeckten Substrats (1)ein Graben (4) geätztwird, im oberen Teil des Grabens ein Opferkragen aus Aluminiumoxid(6) abgeschieden wird, die nicht von der Al2O3-Schicht maskierten Bereiche strukturiertwerden und die Aluminiumoxid-Maske nach erfolgter Strukturierungdurch Ätzenwieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor demAbscheiden des Opferkragens (6) auf der zu maskierendenOberflächeeine Zwischenschicht (8) aus Siliziumoxid mit hinreichenderDicke abgeschieden wird, die Al2O3-Maske (6) nach erfolgter Strukturierungin einem einzigen Ätzschrittselektiv zu der Siliziumoxid-Zwischenschicht (8) restlosentfernt wird und danach die Siliziumoxid-Zwischenschicht (8) selektivzu den darunter liegenden Schichten entfernt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Siliziumoxid-Zwischenschicht (8) als HTO (Hochtemperaturoxid)-Schichtabgeschieden wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheidung der HTO-Schicht in einem Siliziumnitridofenerfolgt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Abscheidung der HTO-Schicht mit Hil fe von Dichlorsilan(SiH2Cl2) und Distickstoffmonoxid(N2O) erfolgt.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die HTO-Schicht (8) bei einer Temperaturzwischen 750 °Cund 900 °Cabgeschieden wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Siliziumoxid-Zwischenschicht (8) als TEOS(Tetraethylorthosilikat)-Oxidschichtabgeschieden wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die TEOS-Oxidschicht bei einer Temperatur zwischen 600 °C und 650 °C abgeschieden wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Aluminiumoxidschicht (6) als inkonformeDeckschicht mit einem ALD-Verfahrenabgeschieden wird.
    [9] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die restlose Entfernung der Aluminiumoxidschicht(6) in einem einzigen Ätzschrittin heißerPhosphorsäureerfolgt.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Aluminiumoxid-Maske (6) mit einer Selektivität gegenüber derSiliziumoxid-Zwischenschicht (8) von näherungsweise 50:1 entferntwird.
    [11] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Entfernung der Siliziumoxid-Zwischenschicht(8) mit verdünnterFlusssäureerfolgt.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Flusssäureauf 100 – 200: 1 verdünntwird.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Entfernung der Siliziumoxid-Zwischenschicht (8)mit gepufferter Flusssäureerfolgt.
    [14] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Flusssäuremit Ammoniak gepuffert wird.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US6342427B1|2002-01-29|Method for forming micro cavity
    JP5550843B2|2014-07-16|半導体装置の製造方法
    US8039332B2|2011-10-18|Method of manufacturing a buried-gate semiconductor device and corresponding integrated circuit
    US8334188B2|2012-12-18|Process for manufacturing a wafer by annealing of buried channels
    US7344953B2|2008-03-18|Process for vertically patterning substrates in semiconductor process technology by means of inconformal deposition
    EP1396016B1|2011-02-16|Isoliergraben und verfahren zu dessen herstellung
    US6080637A|2000-06-27|Shallow trench isolation technology to eliminate a kink effect
    US5416041A|1995-05-16|Method for producing an insulating trench in an SOI substrate
    US5098856A|1992-03-24|Air-filled isolation trench with chemically vapor deposited silicon dioxide cap
    US6054343A|2000-04-25|Nitride trench fill process for increasing shallow trench isolation | robustness
    US5731241A|1998-03-24|Self-aligned sacrificial oxide for shallow trench isolation
    TW554472B|2003-09-21|A method for forming shallow trench isolation
    EP0391562B1|1997-01-08|Halbleiterbauelemente mit einem Wolframkontakt und sein Herstellungsverfahren
    CN100452301C|2009-01-14|半导体器件及其制造方法
    US5387539A|1995-02-07|Method of manufacturing trench isolation
    US5665635A|1997-09-09|Method for forming field oxide film in semiconductor device
    KR100268744B1|2000-12-01|표면을 보다 매끄럽게 하는 산화물 스트립 방법
    US20040053475A1|2004-03-18|Method for forming a sublithographic opening in a semiconductor process
    US6784077B1|2004-08-31|Shallow trench isolation process
    EP0690493B1|1998-08-26|Flache Grabenisolation mit dünner Nitridauskleidung
    US5795811A|1998-08-18|Method for forming insulating films in semiconductor devices
    US20040222182A1|2004-11-11|Method for multiple spacer width control
    KR100258653B1|2000-06-15|집적 회로의 실리콘층 내에 매립된 분리 부재 및 그의 형성 방법
    US6064104A|2000-05-16|Trench isolation structures with oxidized silicon regions and method for making the same
    US5399520A|1995-03-21|Method for the formation of field oxide film in semiconductor device
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004027271B4|2007-09-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-09-13| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
    2008-03-27| 8364| No opposition during term of opposition|
    2015-06-05| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
    2015-10-13| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
    2016-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410027271|DE102004027271B4|2004-06-03|2004-06-03|Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensators|DE200410027271| DE102004027271B4|2004-06-03|2004-06-03|Verfahren zur Herstellung eines Grabenkondensators|
    [返回顶部]