DE102004040047B3 - Process to manufacture an electrolytic capacitor by heat and oxidation treatment of two layers and formation of a third layer between - Google Patents
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- H01L29/66181—Conductor-insulator-semiconductor capacitors, e.g. trench capacitors
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Kondensator, insbesondere für einen Grabenkondensator mit einem Isolationskragen.The The present invention relates to a manufacturing method for a Capacitor, in particular for a trench capacitor with an insulation collar.
Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf integrierte Speicherschaltungen in Silizium-Technologie erläutert.Even though in principle be applicable to any integrated circuits the present invention and its underlying problem in relating to integrated memory circuits in silicon technology explained.
Obwohl auf beliebige Kondensatoren anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik anhand eines Grabenkondensators mit Isolationskragen zur Verwendung in einer Halbleiterspeicherzelle erörtert.Even though Applicable to any capacitors, the present invention as well as the underlying problem on the basis of a trench capacitor with insulation collar for use in a semiconductor memory cell discussed.
Früher wurde in Grabenkondensatoren das dotierte kristalline Silizium des Substrats als untere Kondensatorelektrodenschicht genutzt. In jüngerer Zeit wurde vorgeschlagen, eine metallische untere Kondensatorelektrodenschicht als separate Schicht im Graben zu verwenden. In diesem Zusammenhang bieten sich insbesondere folgende Integrationsvarianten an:
- a) Abscheiden einer dünnen metallischen Kondensatorelektrodenschicht im Graben und nachfolgende Strukturierung mittels Lithographie/Ätzung,
- b) Salizid-Prozess, d.h. Abscheiden einer metallischen Kondensatorelektrodenschicht im Graben, welche aus einem elementaren Metall, wie z.B. W, Ti, ..., besteht, und anschließende Silizidierung. Dieser Prozess kann selbstjustiert zum Isolationskragen aus Siliziumoxid durchgeführt werden und ist beispielsweise in der WO 02/069345 A2 beschrieben.
- a) depositing a thin metallic capacitor electrode layer in the trench and subsequent structuring by means of lithography / etching,
- b) salicide process, ie deposition of a metallic capacitor electrode layer in the trench, which consists of an elementary metal, such as W, Ti, ..., and subsequent silicidation. This process can be performed self-aligned to the insulation collar of silicon oxide and is described for example in WO 02/069345 A2.
Als problematisch bei der Erzeugung einer unteren metallischen Kondensatorelektrodenschicht für einen Grabenkondensator hat sich die Tatsache herausgestellt, dass die untere metallische Kondensatorelektrodenschicht einerseits sehr dünn sein muss, um die Fläche des Grabenkondensators nicht stark zu verringern, und man andererseits zur Integration konventionelle Lithographie- und Ätzprozesse benötigt, welche den Verfahrensablauf komplizieren und welche strukturelle Beschränkungen aufweisen.When problematic in the production of a lower metallic capacitor electrode layer for a Trench capacitor has turned out the fact that the lower metallic capacitor electrode layer on the one hand very has to be thin, around the area of the trench capacitor, and on the other hand for integration conventional lithography and etching processes needed which complicate the procedure and which structural restrictions exhibit.
In
der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen Kondensator anzugeben, der eine dünne untere metallische Elektrode aufweist.The Object of the present invention is to provide an improved Manufacturing process for to specify a capacitor that has a thin lower metallic electrode having.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.According to the invention this Task by the production method specified in claim 1 solved.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, dass es keine Notwendigkeit eines konformen Abscheidungsprozesses für die Kondensatordielektrikumsschicht gibt, da diese durch teilweise Oxidation der oberen und/oder unteren Kondensatorelektrodenschicht bzw. durch eine Reaktion zwischen unterer und oberer Kondensatorelektrodenschicht erzeugt wird. Somit ist die Konformalität des Dielektrikums nicht abhängig von der Konformalität der unteren Elektrodenschicht. Die erste leitenden Schicht ist dabei eine Metallschicht aus einem der Metalle Ti, Ta, Y, Zr, Hf bzw. Lanthanoiden oder eine Metallsystemschicht aus einem der Systeme Me-Si-N, Me-Al-N sowie Me-Si-Al-N (Me=Metall).Of the The present invention has the significant advantage on that there is no need for a compliant deposition process for the Capacitor dielectric layer there, as this is due to partial oxidation the upper and / or lower capacitor electrode layer or through a reaction between lower and upper capacitor electrode layers is produced. Thus, the conformity of the dielectric is not dependent on the conformity the lower electrode layer. The first conductive layer is included a metal layer of one of the metals Ti, Ta, Y, Zr, Hf or lanthanides or a metal system layer from one of the systems Me-Si-N, Me-Al-N and Me-Si-Al-N (Me = metal).
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Erfindungsgegenstandes.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of The subject matter.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Kondensator ein Grabenkondensator mit einem Isolationskragen in einem Siliziumsubstrat ist.According to one preferred embodiment, the capacitor is a trench capacitor with an insulation collar in a silicon substrate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird unter der ersten leitenden Schicht eine Oxidationsstoppschicht vorgesehen. Damit lässt sich die Dicke der Kondensatordielektrikumsschicht selbstlimitierend einstellen.According to one Another preferred embodiment is under the first conductive Layer provided an oxidation stop layer. This can be the Set the thickness of the capacitor dielectric layer self-limiting.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Oxidationsstoppschicht eine Metallsystemschicht aus einem der Systeme Me-Si-N, Me-Al-N sowie Me-N (Me=Metall).According to one Another preferred embodiment is the oxidation stop layer a metal system layer from one of the systems Me-Si-N, Me-Al-N as well as Me-N (Me = metal).
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Durchführen der thermischen Behandlung vor dem Vorsehen der zweiten leitenden Schicht durchgeführt.According to one Another preferred development is performing the thermal treatment prior to providing the second conductive layer carried out.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste leitende Schicht eine leitfähige Metalloxidschicht, wobei das Durchführen der thermischen Behandlung nach dem Vorsehen der zweiten leitenden Schicht durchgeführt wird.According to one Another preferred development is the first conductive layer a conductive metal oxide layer, wherein performing the thermal treatment after the provision of the second conductive Layer performed becomes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die leitfähige Metalloxidschicht aus einem der Materialien RuO2, IrO2, RhO2, ReO3, SrRuO.According to a further preferred development, the conductive metal oxide layer is composed of one of the materials RuO 2 , IrO 2 , RhO 2 , ReO 3 , SrRuO.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Ingredients.
In
Ganzflächig abgeschieden über der
gesamten Struktur durch ein konformes Abscheideverfahren ist eine
Metallschicht
Weiter
mit Bezug auf
Im
Prozessschritt, welcher in
Die
verbleibende Schicht
In
einem folgenden Prozessschritt, der in
Bei
der in
Diese
zweite Ausführungsform
hat den wesentlichen Vorteil, dass die Metallschicht
Der
Zustand gemäß
Weiter
mit Bezug auf
Anschließend mit
Bezug auf
Es
folgt mit Bezug auf
Schließlich mit
Bezug auf
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Even though the present invention above based on a preferred embodiment It is not limited to this, but in many ways and modifiable.
Weitere Schichten, die als einzelne zu oxidierende Metallschicht bei der ersten Ausführungsform verwendet werden können, sind z.B. Systeme der Art Me-Si-N, Me-Al-N sowie Me-Si-Al-N (Me=Metall).Further Layers that act as a single metal layer to be oxidized in the first embodiment can be used are e.g. Systems of the type Me-Si-N, Me-Al-N and Me-Si-Al-N (Me = metal).
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines Grabenkondensators erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch auf andere Kondensatortypen, wie z.B. Stapelkondensatoren, anwendbar.Even though the present invention has been explained with reference to a trench capacitor is not limited to but also to other types of capacitors, such as Stacked capacitors, applicable.
- 11
- Si-HalbleitersubstratSi semiconductor substrate
- OSOS
-
Oberseite
von
1 Top of1 - 22
- Padoxidpad oxide
- 33
- Padnitridpad nitride
- 55
- Grabendig
- 1010
- Isolationskrageninsulation collar
- 12a12a
- OxidationsstoppschichtOxidation stop layer
- 12, 12', 12b12 12 ', 12b
- Schicht aus Metalllayer made of metal
- 1414
- Schicht aus leitfähigem Metalloxidlayer made of conductive metal
- 13, 13'13 13 '
- Kondensatordielektrikumschicht aus Metalloxidcapacitor dielectric made of metal oxide
- 1818
- zweite Kondensatorelektrodenschicht aus Metallsecond Capacitor electrode layer made of metal
- 2020
- Polysiliziumfüllungpolysilicon filling
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