DE19844997A1 - Vertikaler Feldeffekttransistor mit innenliegendem Gate und Herstellverfahren - Google Patents
Vertikaler Feldeffekttransistor mit innenliegendem Gate und HerstellverfahrenInfo
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Abstract
Der erfindungsgemäße vertikale MOS-Transistor ist gekennzeichnet durch ein in einem Graben angeordnetes Gate, das vom Kanal sowie vom Source und Drain ringförmig umschlossen wird. Der Transistor ist besonders geeignet als Auswahltransistor einer DRAM-Zelle, bei der der Kondensatorgraben direkt unterhalb des Transistorgrabens angeordnet ist.
Description
Die Forderung nach hoher Integrationsdichte bei integrierten
Schaltungen bedeutet für Feldeffekttransistoren insbesondere
eine Reduktion der Gatelänge. Bei Gatelängen von beispiels
weise 0,5 bis 0,2 µm und darunter hat dies eine starke Zunah
me der Kurzkanaleffekte zur Folge, beispielsweise:
- 1) Short Channel Effect: der stärkerer Einfluß der Raumla dungszonen von Source- sowie Draingebiet bewirkt eine Abnahme der Schwellenspannung Uth.
- 2) Schmalkanaleffekt (Narrow Width Effect): der im Verhältnis zur Kanalbreite steigende Anteil der Kanalrandbereiche mit radialer Raumladungszone führt zu einer Zunahme von Uth.
- 3) Punch Through Effect: der für kleinere Gatelängen auftre tende Überlapp, der von den Drain- und Sourcegebieten in dem Kanal auslaufenden Raumladungszonen bewirkt einen zunehmenden Abbau der Potentialbarriere im Kanal. Somit ergibt sich ein drastischer Anstieg der Leckströme unterhalb der Schwellspan nung sowie ein schlechteres On/Offstromverhalten. Um die Leckstromdichte gering zu halten, muß die Gateoxyddicke ver ringert werden. Dies beeinflußt wiederum die Spannungsfestig keit, die Lebensdauer sowie die Stromtragfähigkeit des Tran sistors negativ.
Um nachteilige Kurzkanaleffekte trotz hoher Integrationsdich
te zu vermeiden, sind vertikale Feldeffekttransistoren be
kannt, d. h. der Kanal ist relativ zur Substratoberfläche ver
tikal angeordnet. Damit sind größere Gatelängen möglich, ohne
den horizontalen Platzbedarf zu erhöhen. Ein Beispiel für ei
nen derartigen vertikalen Transistor ist der sogenannte Sur
rounding Gate Transistor, bei dem ein vertikaler Kanal all
seits von einem Gate umgeben ist. Ein solcher SGT-Transistor
ist in dem Artikel von K. Sunoushi et al. in IEDM 98-23,
2.1.1. beschrieben. Das Gate kontrolliert dabei alle vier
Seiten des Kanals. Nachteilig bei diesem Konzept ist die ge
ringe Ladungsträgerbeweglichkeit im Kanal, die die elektri
schen Eigenschaften des Transistors verschlechtert.
Ein wichtiges Einsatzgebiet für Feldeffekttransistoren ist
die Verwendung als Auswahltransistor in einer Speicherzelle,
speziell einer DRAM-Speicherzelle. Da hier die Integrations
dichte ein sehr wesentliches Kriterium ist, erscheint der
Einsatz von vertikalen Auswahltransistoren zunehmend interes
sant.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verti
kalen Feldeffekttransistor mit verbesserten elektrischen Ei
genschaften anzugeben, der als Auswahltransistor einer Spei
cherzelle einsetzbar ist. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe
einer DRAM-Speicherzelle mit einem vertikalen Auswahltransi
stor. Eine weitere Aufgabe ist schließlich die Angabe ent
sprechender Herstellverfahren.
Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Transistor mit den
Merkmalen des Anspruchs 1, eine Speicherzelle mit den Merkma
len des Anspruchs 4 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkma
len des Anspruchs 6.
Bei dem erfindungsgemäßen Transistor sind Source, Drain und
Kanal an der Seitenwand eines Grabens (im folgenden als Tran
sistorgraben bezeichnet) in einem Halbleitersubstrat angeord
net. Das Gate ist im Innern des Transistorgrabens unterge
bracht, wobei es durch ein Gatedielektrikum von der Graben
wand und durch eine vergrabene Isolationsschicht vom Graben
boden isoliert ist. Source, Drain und Kanal sind ringförmig
um den Transistorgraben ausgebildet, der Kanal umschließt al
so ringförmig das Gate. Vorzugsweise besitzt die vergrabene
Isolationsschicht eine größere Schichtdicke als das Gatedie
lektrikum. Ferner kann in der Nähe der Substratoberfläche ei
ne gegenüber dem Gatedielektrikum verdickte Isolierschicht an
der Wand des Transistorgrabens vorgesehen sein. Beide Maßnah
men dienen dazu, die Gate-Kapazität zu minimieren.
Der geringe Platzbedarf der Gateelektrode (1F2, wobei F die
minimale Strukturgröße bezeichnet) ermöglicht eine hohe Inte
grationsdichte derartiger Transistoren. Da der Transistorka
nal aus einkristallinem Substrat besteht, weist ein derarti
ger Transistor gute elektrische Eigenschaften auf, wie lange
Lebensdauer, hohe Spannungsfestigkeit und hohe Beweglichkeit
der Ladungsträger. Der Schmalkanaleffekt wird durch den ge
schlossenen, ringförmigen Kanal ohne Kanalrandbereich vermie
den, so daß die Einstellbarkeit von UTH verbessert wird.
Ferner kann ein Substratanschluß auf einfache Weise reali
siert werden, und zwar wie gewohnt durch einen Kontakt zu ei
nen p⁺-Gebiet in dem den Transistor umgebenden Substrat. Ne
ben geringer Komplexität und Platzbedarf wird ein Einfluß der
Gatespannung auf das Substratpotential im Gegensatz zu Tran
sistoren mit umschließendem Gate weitgehend vermieden.
Der Transistor ist besonders als Auswahltransistor einer
DRAM-Grabenzelle geeignet. Bei einer solchen Anordnung ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß unterhalb des Transistorgra
bens ein Kondensatorgraben angeordnet ist, in dem Speicher
kondensator untergebracht ist. Dabei befindet sich die Spei
cherelektrode im Innern des Kondensatorgrabens und ist von
dessen Wand und Boden durch ein Kondensatordielektrikum iso
liert. Am oberen Ende des Kondensatorgrabens ist eine elek
trische Verbindung zum Drain über eine nicht mit dem Dielek
trikum bedeckte Stelle an der Grabenwand vorgesehen. Die Ge
genelektrode wird vom Halbleitersubstrat gebildet; dazu kann
vorgesehen sein, das Substrat um den Kondensatorgraben herum
stärker zu dotieren.
Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung über eine leitende Kon
taktstruktur, die auf der Speicherelektrode aufliegt und die
Grabenwand in Höhe des Drains kontaktiert. Die Kontakt
schicht, die quasi den oberen Abschluß des Kondensatorgrabens
bildet, ist vom im Transistorgraben liegenden Gate durch die
vergrabene Isolierschicht auf dem Boden des Transistorgrabens
isoliert.
Eine derartige Speicherzelle zeichnet sich durch einen beson
ders geringen Platzbedarf aus, da der Transistor direkt ober
halb des Kondensators hergestellt wird.
Das Herstellverfahren für den Transistor sieht vor, mit Hilfe
einer Maske zunächst den Transistorgraben mit der für den
Transistor benötigten Tiefe herzustellen und an der Graben
wand eine Schutzschicht herzustellen, die zumindest die Gra
benwand im unteren Bereich, d. h. in der Nähe des Bodens des
Transistorgrabens, freiläßt. Dieser freiliegende, um den ge
samten Umfang des Transistorgrabens verlaufende Teil der Gra
benwand wird dann dotiert mit einem Dotierstoff, der den dem
Halbleitersubstrat entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf
weist. Dadurch wird ein ringförmiges, um den Transistorgraben
verlaufendes Draingebiet in vorgegebener Tiefe im Halbleiter
substrat erzeugt. Die Schutzschicht dient als Dotiermaske.
Ein geeignetes Dotierverfahren ist insbesondere die Plasmaim
mersionsimplantation. An der Wand des Transistorgrabens wird
ein Gatedielektrikum und auf dem Boden wird eine vergrabene
Isolationsschicht erzeugt, wozu entweder die Schutzschicht
entfernt und ein Gatedielektrikum bzw. eine vergrabene Isola
tionsschicht aufgebracht werden, oder es wird die Schutz
schicht selbst oder ein Teil der Schutzschicht als Gatedie
lektrikum bzw. als vergrabene Isolationsschicht verwendet. Im
Innern des Transistorgrabens, dessen Boden nun mit einer ver
grabenen Isolationsschicht und dessen Seitenwand mit dem Ga
tedielektrikum bedeckt ist, wird das Gate hergestellt, vor
zugsweise durch Auffüllen mit dotiertem Polysilizium und an
schließendem Zurückätzen bis auf die Höhe der Substratober
fläche. Dann kann das Gatedielektrikum in der Nähe der Halb
leitersubstratoberfläche verdickt werden, insbesondere durch
Oxidation der frei liegenden Oberfläche des Gates und an
schließendes Entfernen der gebildeten Oxydschicht im zentra
len Bereich der oberen Gateoberfläche, d. h. bis auf einen
Oxydrand.
Schließlich wird ein Source-Gebiet ringförmig den Transistor
graben umschließend implantiert, und es wird eine Wortleitung
über den Transistorgraben verlaufend hergestellt, die den
frei liegenden zentralen Bereich der Gateoberfläche kontak
tiert. Das Source-Gebiet wird an der Halbleitersubstratober
fläche mit einer Bitleitung kontaktiert. Der Kontakt erfolgt
vorzugsweise an lediglich einer Seite des Grabens, mit ande
ren Worten das ringförmige Source-Gebiet wird asymmetrisch
hergestellt, so daß seine laterale Ausdehnung an einer Seite
des Grabens die für einen Kontakt erforderliche Fläche auf
weist.
Das Herstellverfahren für einer Speicherzelle sieht vor, zu
nächst einen Graben in ein Halbleitersubstrat zu ätzen, der
tiefer ist als der bereits erläuterte Transistorgraben. Der
untere Abschnitt dieses Grabens wird als Kondensatorgraben
bezeichnet, der obere Abschnitt stellt den Transistorgraben
dar.
An der Rand und auf dem Boden des Kondensatorgrabens wird ein
Kondensatordielektrikum erzeugt, dann wird der Kondensator
graben mit einem Elektrodenmaterial aufgefüllt. Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß nach diesem Schritt die Wand des Transi
storgrabens freiliegt. Der Boden des Transistorgrabens wird
also vom Elektrodenmaterial und (in Grabenwandnahe) vom Kon
densatordielektrikum gebildet.
Anschließend wird im Transistorgraben das vorstehend be
schriebene Verfahren zur Herstellung des Auswahltransistors
durchgeführt, also zunächst die Schutzschicht erzeugt usw.
Dabei ist zur Erzeugung des Kontakts zwischen Kondensatordie
lektrikum und Drain vorzugsweise vorgesehen, nach Dotierung
des Drains den frei liegenden (von der Schutzschicht nicht be
deckten) Boden des Transistorgrabens mit einer Kontaktschicht
zu bedecken, die auf die Elektrodenmaterial aufliegt und an
der Wand des Transistorgrabens an das Drain anschließt, wo
durch eine elektrische Verbindung sichergestellt ist. Auf
diese Kontaktschicht wird dann die vergrabene Isolations
schicht aufgebracht, die die Isolierung des Transistorgraben
bodens und des Drains vom späteren Gate darstellt.
Vorteil dieses Verfahrens ist, daß der Transistor im Graben
weitgehend selbstjustiert herstellbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, naher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1-8 einen Querschnitt durch ein
Halbleitersubstrat, an den die Herstellung des
Transistors verdeutlicht werden, wobei als
Ausführungsbeispiel eine DRAM-Zelle gewählt wurde.
Fig. 1 in ein Si-Halbleitersubstrat 1 (p-dotiert) wird
mit Hilfe einer Grabenmaske 2 ein tiefer Graben G geätzt,
dessen unterer Abschnitt den Kondensatorgraben KG und dessen
oberer Abschnitt den Transistorgraben TG darstellt. Der ge
samte Graben G wird mit einem Kondensatordielektrikum ausge
kleidet und dann mit einem Elektrodenmaterial, vorzugsweise
mit n-dotierten Polysilizium 4, aufgefüllt. Das Kondensator
dielektrikum 3 und das Elektrodenmaterial 4 werden soweit zu
rück geätzt, daß lediglich der Kondensatorgraben damit ge
füllt bleibt, der Transistorgraben TG jedoch völlig leer ist.
Fig. 2 anschließend wird die als Drain-Implantationsmaske
dienende Schutzschicht 5 erzeugt. Dazu ist vorgesehen, eine
Dreifachschicht bestehend aus Siliziumnitrid 5a/Siliziumoxyd
5b/Siliziumnitrid 5c an Wand und Boden des Transistorgrabens
aufzubringen. Dann wird zunächst die obere Nitridschicht ani
sotrop und selektiv zur Oxydschicht geätzt, anschließend wird
das frei liegende Oxyd mit einem isotropen Ätzprozeß selektiv
zum Nitrid entfernt, und schließlich wird noch einmal Nitrid
isotrop und selektiv zum Oxyd geätzt. Dadurch erhält man eine
Schutzschicht, die den Boden und den unteren Bereich der
Transistorgrabenwand freiläßt, wobei die vertikale Ausdehnung
der freigelegten Transistorgrabenwand in etwa der Schichtdic
ke der Schutzschicht entspricht. Am Boden des Transistorgra
bens liegen die Speicherelektrode 4 und das Kondensatordie
lektrikum 3 frei. Der übrige Bereich der Transistorgrabenwand
ist mit der Schutzschicht, also der genannten Dreifach
schicht, bedeckt. Danach wird das Drain dotiert, wozu vor
zugsweise eine Plasmaimmersionsimplantation mit Ionen eines
n-leitenden Dotierstoffs eingesetzt wird (Fig. 3). Dadurch
wird an der Grabenwand oberhalb des Kondensatorgrabens im p-
dotierten Siliziumsubstrat ein ringförmiges n-dotiertes Ge
biet erzeugt, das das Drain-Gebiet des vertikalen Transistors
bildet.
Fig. 4 anschließend werden die obere Siliziumnitridschicht
5c und die Siliziumoxydschicht 5b der Schutzschicht 5 mit ei
nem geeigneten Verfahren entfernt. Der Transistorgraben TG
wird mit n-dotiertem Polysilizium aufgefüllt, anschließend
wird dieses Polysilizium bis auf eine Kontaktschicht 7 am Bo
den des Transistorgrabens zurückgeätzt. Die Dicke die Kon
taktschicht kann dabei im Bereich 50 bis 100 nm liegen. Durch
die Art der Prozeßführung ist sichergestellt, daß sie sowohl
mit der Speicherelektrode 4 als auch mit dem Drain 6 elek
trisch verbunden ist. Die Kontaktierung zwischen der Speiche
relektrode und dem Drain erfolgt in selbstjustierter Weise.
Anschließend wird ein Oxidationsschritt durchgeführt, bei dem
der obere Teil der Kontaktschicht 7 in ein Siliziumoxyd 8 um
gewandelt wird. Dieses Siliziumoxyd stellt die vergrabenen
Isolierschicht 8 dar. Ihre Schichtdicke beträgt etwa 30 bis
80 nm. Während der Oxidation dient die an der Grabenwand ver
bliebene Siliziumnitridschicht 5a als Oxidationsmaske.
Fig. 5 der verbleibende Teil der Schutzschicht 5 wird se
lektiv zur vergrabenen Isolierschicht 8 entfernt. Dadurch
liegen die Wände des Transistorgrabens TG frei, während der
Boden des Transistorgrabens mit der vergrabenen Isolier
schicht 8 bedeckt ist.
Fig. 6 an der Wand des Transistorgrabens wird durch einen
Oxidationsschritt ein Gateoxyd 9 erzeugt. Dann wird der Tran
sistorgraben mit einem Gatematerial, beispielsweise mit do
tiertem Polysilizium gefüllt, wobei das Polysilizium 10 bis
zur Substratoberfläche zurückgeätzt wird. Es kann n-dotiertes
oder p-dotiertes Polysilizium als Gate 10 verwendet werden.
Im Hinblick auf die spätere Implantation des Source-Gebietes
wird n-Polysilizium bevorzugt.
Fig. 7 die Oberfläche des Gates 10 wird oxidiert, anschlie
ßend wird mit Hilfe einer Maske der zentrale Teil der dabei
gebildeten Oxidschicht auf dem Gate wieder entfernt, so daß
lediglich in der Nähe der Grabenwand Reste der gebildeten
Oxydschicht 11 stehen bleiben. Diese Reste der Oxydschicht 11
bilden eine Isolierschicht mit einer gegenüber dem Gatedie
lektrikum 9 größeren Schichtdicke. Die Grabenmaske 2, die bei
der eben durchgeführten Oxidation als Oxidationsmaske für die
Substratoberfläche dient, wird anschließend - vorzugsweise
direkt nach der Oxidation - entfernt.
Fig. 8 mit einer geeigneten Maske wird durch Implantation
in die Substratoberfläche ein Source-Gebiet 12 erzeugt, das
den Graben ringförmig umschließt. Dabei wird an einer Seite
das dotierte Gebiet 12 so weit herausgeführt, daß hier ein
Anschluß für eine Bitleitung hergestellt werden kann. Das Ga
te 10 wird mit einer über den Transistorgraben verlaufenden
Wortleitung 13 kontaktiert. Vorzugsweise besteht die Wortlei
tung aus Polysilizium derselben Dotierung wie das Gate. Das
Source-Gebiet 12 wird mit einer Bitleitung 14 angeschlossen.
Der Kanal wird durch einen ringförmig um den Transistorgraben
verlaufenden Bereich 15 des Halbleitersubstrats 1 gebildet.
Obwohl am Beispiel einer DRAM-Zelle dargestellt, ist der er
findungsgemäße vertikale Transistor auch für andere Zwecke
einsetzbar. Dabei wird das Drain im allgemeinen mit einer ge
eigneten vergrabenen leitenden Struktur als Anschluß verbun
den. Das Herstellverfahren wird entsprechend geändert:
Um lediglich den Transistor herzustellen, wird der Graben nur entsprechend der Tiefe des Transistorgrabens TG hergestellt und dann die Schutzschicht erzeugt (entsprechend Fig. 2). Als Dotiermaske für das Drain kann auch eine Schutzschicht eingesetzt werden, die zusätzlich den Boden des Transistor grabens bedeckt, in dem nach Freiliegen einen ringförmigen Bereichs der unteren Grabenwand eine weitere Schicht nur auf dem Grabenboden erzeugt wird.
Um lediglich den Transistor herzustellen, wird der Graben nur entsprechend der Tiefe des Transistorgrabens TG hergestellt und dann die Schutzschicht erzeugt (entsprechend Fig. 2). Als Dotiermaske für das Drain kann auch eine Schutzschicht eingesetzt werden, die zusätzlich den Boden des Transistor grabens bedeckt, in dem nach Freiliegen einen ringförmigen Bereichs der unteren Grabenwand eine weitere Schicht nur auf dem Grabenboden erzeugt wird.
Claims (14)
1. Vertikaler MOS-Transistor im einem Halbleitersubstrat (1),
- - bei dem ein Gate (10) in Inneren eines im Halbleiter substrat befindlichen Transistorgrabens (TG) angeordnet ist,
- - bei dem die Transistorgrabenwand mit einem Gatedielektrikum (9) und der Transistorgrabenboden mit einer vergrabenen Isolierschicht (8) bedeckt sind,
- - bei dem ein Drain-Gebiet (6) von einen dotierten Bereich in Halbleitersubstrat (1) anschließend an einem unteren Be reich der Transistorgrabenwand gebildet wird,
- - bei dem ein Source-Gebiet (12) von einem dotierten Bereich des Halbleitersubstrats anschließend an die Grabenwand im oberen Bereich des Transistorgrabens gebildet wird,
- - bei dem das Source-Gebiet (12), das Drain-Gebiet (6) und der Transistorkanal (15) das Gate (10) jeweils ringförmig umschließen.
2. Transistor nach Anspruch 1, bei dem die vergrabene Iso
lierschicht (8) auf dem Boden des Transistorgrabens eine grö
ßere Schichtdicke aufweist als das Dielektrikum (9) an der
Grabenwand.
3. Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem das
Gatedielektrikum (9) in der Nähe der Halbleitersubstratober
fläche verdickt (11) ist.
4. Speicherzelle mit einem vertikalen MOS-Transistor nach ei
nem der Ansprüche 1 bis 3 als Auswahltransistor und einem
Speicherkondensator,
- - bei der direkt unterhalb des Transistorgrabens (TG) ein Kondensatorgraben (KG) im Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist, dessen Wand und Boden mit einem Kondensatordielektrikum (3) bedeckt sind,
- - bei dem eine Speicherelektrode (4) in Inneren des Kondensa torgrabens gebildet ist,
- - bei der die Speicherelektrode (4) im oberen Bereich des Kondensatorgrabens (KG) eine elektrische Verbindung (7) zum Drain (6) besitzt.
5. Speicherzelle nach Anspruch 4, bei der die Speicherelek
trode (4) und die elektrische Verbindung (7) aus dotiertem
Polysilizium und das Drain-Gebiet (6) aus Monosilizium der
selben Leitfähigkeitstyps bestehen.
6. Herstellverfahren für einen Transistor nach allem der An
sprüche 1 bis 3, mit folgenden Schritten:
- - Erzeugen eines Transistorgrabens (TG) im Halbleitersubstrat (1),
- - Erzeugen einer Schutzschicht (5) an der Transistorgraben wand, die die Grabenwand im unteren Grabenbereich freiläßt,
- - Erzeugen eines ringförmigen Drain-Gebietes (6) durch Dotie ren der freiliegenden Grabenwand,
- - Erzeugen eines Gatedielektrikums (9) auf der Grabenwand und einer vergrabenen Isolierschicht (8) auf dem Grabenboden,
- - Erzeugen eines Gates (10) im Inneren des Transistorgrabens,
- - Erzeugen eines ringförmigen Source-Gebietes (12) durch Do tieren der Halbleitersubstratoberfläche um den Transistor graben herum.
7. Herstellverfahren für eine Speicherzelle nach Patentan
spruch 4 oder 5,
- - bei dem in einem Halbleitersubstrat (1) ein Graben mit ei nem Kondensatorgraben als unterem Abschnitt und einem Tran sistorgraben als oberem Abschnitt geätzt wird,
- - bei dem im Kondensatorgraben auf die Grabenwand und den Grabenboden ein Speicherdielektrikum (3) und ein Elektrode material (4) aufgebracht werden,
- - bei dem am oberen Rand des Kondensatorgrabens eine leitende Kontaktstruktur (7) erzeugt wird, die das Elektrodenmateri al (4) mit der Grabenwand verbindet,
- - bei dem in Transistorgraben ein vertikaler MOS-Transistor mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 6 hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
- - bei dem zur Erzeugung der Schutzschicht (5) mehrere Teil schichten (5a, 5b, 5c) an der Wand und auf dem Boden des Transistorgrabens aufgebracht werden,
- - bei dem dann die oberste Teilschicht (5c) durch anisotropes Ätzen auf dem Transistorgrabenboden entfernt wird,
- - bei dem dann eine darunterliegende Teilschicht (5b, 5c) durch isotropes Ätzen auf den Grabenboden und den unteren Bereich der Grabenwand entfernt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Schutzschicht (5)
aus einer Dreifachschicht bestehend aus Siliziumnitrid/Sili
ziumoxid/Siliziumnitrid besteht.
10. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei
dem nach Fertigstellung des Drain-Gebietes (6) auf dem Boden
des Transistorgrabens (TG) ein thermisches Oxyd als vergrabe
ne Isolierschicht (8) erzeugt wird.
11. Herstellverfahren nach Anspruch 10, bei dem nach Erzeu
gung des thermischen Oxyds (8) auf dem Boden des Transistor
grabens zumindest die unterste Teilschicht der Schutzschicht
(5) entfernt wird und danach die Wand des Transistorgrabens
mit einem Gatedielektrikum (9) isoliert wird.
12. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei
dem zur Erzeugung des Gates (10) der Transistorgraben mit do
tiertem Polysilizium aufgefüllt wird.
13. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei
dem durch eine Oxidation das Gatedielektrikum (9) an der Wand
des Transistorgrabens in der Nähe der Halbleitersubstratober
fläche verdickt wird.
14. Herstellverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, bei
dem nach dem Dotieren des Drain-Gebietes (6) eine dotierte
Polysiliziumschicht (7) als Kontaktschicht auf das Elektro
denmaterial (4) im Kondensatorgraben aufgebracht wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19844997A DE19844997A1 (de) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Vertikaler Feldeffekttransistor mit innenliegendem Gate und Herstellverfahren |
PCT/DE1999/003139 WO2000019530A1 (de) | 1998-09-30 | 1999-09-29 | Vertikaler feldeffekttransistor mit innenliegendem gate und herstellverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19844997A DE19844997A1 (de) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Vertikaler Feldeffekttransistor mit innenliegendem Gate und Herstellverfahren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19844997A1 true DE19844997A1 (de) | 2000-04-13 |
Family
ID=7882895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19844997A Ceased DE19844997A1 (de) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Vertikaler Feldeffekttransistor mit innenliegendem Gate und Herstellverfahren |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19844997A1 (de) |
WO (1) | WO2000019530A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10027913A1 (de) * | 2000-05-31 | 2001-12-13 | Infineon Technologies Ag | Speicherzelle mit einem Grabenkondensator |
WO2002049100A2 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Infineon Technologies North America Corp. | Method of forming vertical transistor gate for trench capacitor dram cell |
DE10107181A1 (de) * | 2001-02-15 | 2002-09-12 | Infineon Technologies Ag | Grabenkondensator einer Halbleiterspeicherzelle mit einem Isolationskragen und Verfahren zu seiner Herstellung |
WO2002086904A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Infineon Technologies Ag | Vertical transistor trench capacitor memory cell and method of making the same |
DE10139827A1 (de) * | 2001-08-14 | 2003-03-13 | Infineon Technologies Ag | Speicherzelle mit Grabenkondensator und vertikalem Auswahltransistor und einem zwischen diesen geformten ringförmigen Kontaktierungsbereich |
DE10201489A1 (de) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Erzeugung von ersten und zweiten gegeneinander isolierten Elektroden in einem Graben eines Halbleiterkörpers |
US6872611B2 (en) | 1999-09-13 | 2005-03-29 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing transistor |
DE102005006899B4 (de) * | 2004-02-19 | 2010-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung mit einer Gate-Struktur, sowie Verfahren zum Ausbilden der Gate-Struktur und der Halbleitervorrichtung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4797373A (en) * | 1984-10-31 | 1989-01-10 | Texas Instruments Incorporated | Method of making dRAM cell with trench capacitor |
US5376575A (en) * | 1991-09-26 | 1994-12-27 | Hyundai Electronics Industries, Inc. | Method of making dynamic random access memory having a vertical transistor |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5225697A (en) * | 1984-09-27 | 1993-07-06 | Texas Instruments, Incorporated | dRAM cell and method |
DE3809218C2 (de) * | 1987-03-20 | 1994-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitereinrichtung mit einem Graben und Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleitereinrichtung |
US5034920A (en) * | 1988-10-12 | 1991-07-23 | Texas Instruments Incorporated | Cross point array memory device |
US5034787A (en) * | 1990-06-28 | 1991-07-23 | International Business Machines Corporation | Structure and fabrication method for a double trench memory cell device |
US5538592A (en) * | 1994-07-22 | 1996-07-23 | International Business Machines Corporation | Non-random sub-lithography vertical stack capacitor |
-
1998
- 1998-09-30 DE DE19844997A patent/DE19844997A1/de not_active Ceased
-
1999
- 1999-09-29 WO PCT/DE1999/003139 patent/WO2000019530A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4797373A (en) * | 1984-10-31 | 1989-01-10 | Texas Instruments Incorporated | Method of making dRAM cell with trench capacitor |
US5376575A (en) * | 1991-09-26 | 1994-12-27 | Hyundai Electronics Industries, Inc. | Method of making dynamic random access memory having a vertical transistor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-21, No. 5, 1986, S. 618-624 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6872611B2 (en) | 1999-09-13 | 2005-03-29 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing transistor |
DE10027913A1 (de) * | 2000-05-31 | 2001-12-13 | Infineon Technologies Ag | Speicherzelle mit einem Grabenkondensator |
US6420239B2 (en) | 2000-05-31 | 2002-07-16 | Infineon Technologies Ag | Memory cell with trench capacitor and method of fabricating the memory cell |
WO2002049100A3 (en) * | 2000-12-14 | 2003-04-03 | Infineon Technologies Corp | Method of forming vertical transistor gate for trench capacitor dram cell |
WO2002049100A2 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Infineon Technologies North America Corp. | Method of forming vertical transistor gate for trench capacitor dram cell |
DE10107181A1 (de) * | 2001-02-15 | 2002-09-12 | Infineon Technologies Ag | Grabenkondensator einer Halbleiterspeicherzelle mit einem Isolationskragen und Verfahren zu seiner Herstellung |
WO2002086904A2 (en) * | 2001-04-18 | 2002-10-31 | Infineon Technologies Ag | Vertical transistor trench capacitor memory cell and method of making the same |
WO2002086904A3 (en) * | 2001-04-18 | 2003-11-06 | Infineon Technologies Ag | Vertical transistor trench capacitor memory cell and method of making the same |
DE10296608B4 (de) * | 2001-04-18 | 2010-10-14 | Ibm International Business Machines Corporation | Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle |
DE10139827A1 (de) * | 2001-08-14 | 2003-03-13 | Infineon Technologies Ag | Speicherzelle mit Grabenkondensator und vertikalem Auswahltransistor und einem zwischen diesen geformten ringförmigen Kontaktierungsbereich |
US7268381B2 (en) | 2001-08-14 | 2007-09-11 | Infineon Technologies Ag | Memory cell with trench capacitor and vertical select transistor and an annular contact-making region formed between them |
DE10201489A1 (de) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Erzeugung von ersten und zweiten gegeneinander isolierten Elektroden in einem Graben eines Halbleiterkörpers |
DE10201489B4 (de) * | 2002-01-16 | 2005-04-28 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Erzeugung von ersten und zweiten gegeneinander isolierten Elektroden in einem Graben eines Halbleiterkörpers |
DE102005006899B4 (de) * | 2004-02-19 | 2010-11-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung mit einer Gate-Struktur, sowie Verfahren zum Ausbilden der Gate-Struktur und der Halbleitervorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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