DE4130890A1 - Verfahren zur herstellung eines kondensators unter verwendung des feldeffekttransistor-prozesses und mit hilfe des verfahrens hergestellte struktur - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines kondensators unter verwendung des feldeffekttransistor-prozesses und mit hilfe des verfahrens hergestellte strukturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Kondensatoren, die unter Anwendung von
Fabrikationsverfahren für integrierte Schaltungen hergestellt
sind, insbesondere auf Kondensatoren, bei denen eine Kondensa
torplatte ein diffundierter Bereich ist.
Zur Herstellung von Kondensatoren wurden zahlreiche Verfahren
angewendet, die sich der Fabrikationsmethoden für integrierte
Schaltungen bedienen. Bei einem dieser Verfahren wird zunächst
in einem Halbleitersubstrat eine hochdotierte Region gebildet,
die als untere leitfähige Kondensatorplatte dienen soll, und
später wird eine über der hochdotierten Region liegende und
gegenüber dieser isolierte Platte aus Polysilizium oder einem
ähnlichen Stoff gebildet, die als obere Kondensatorplatte dient.
Eines dieser bekannten Verfahren und die entsprechende Struktur
sind in Fig. 14a und 14b dargestellt.
In Fig. 14a ist auf einem N-Substrat 10, das eine epitaxiale
Schicht oder das Substrat selbst sein kann, ein Dielektrikum 14
ausgebildet, das aus Siliziumdioxid (SiO2) oder Siliziumnitrid
(Si3N4) bestehen kann und dessen Dicke durch die gewünschte
Durchbruchspannung und Kapazität des zu bildenden Kondensators
bestimmt ist.
Die Halbleiter-Trägerscheibe (Wafer) wird mit einem Muster ver
sehen, und ein Dotierstoff vom P-Typ, z. B. Bor, wird durch das
Dielektrikum 14 in das Substrat 10 implantiert. Die Dotierstoffe
werden dann eingetrieben, so daß sie diffundieren und aktiviert
werden und die hochleitfähige P+-Region 16 bilden. Die P+-Region
16 ist genügend stark dotiert, um sicherzustellen, daß Spannun
gen, die an die Platte 18 in Fig. 14b angelegt werden, die Region
16 nicht verarmen oder invertieren.
Man kann die dielektrische Schicht 14 auch nach der Implantation
der P-Dotierstoffe wachsen lassen.
Als nächstes wird, wie in Fig. 14b dargestellt, eine Schicht aus
dotiertem Polysilizium 18 über dem Dielektrikum 14 abgelagert
und so geätzt, daß es über der diffundierten Region 16 die obere
Platte des Kondensators bildet.
Sodann lagert man auf dem Wafer eine Isolierschicht 20 ab und
läßt sie über diesen fließen. Anschließend bildet man einen
Metallkontakt 22 zur elektrischen Kontaktierung der diffundier
ten P+-Region 16 aus. Die Isolierschicht 20 isoliert den Metall
kontakt 22 elektrisch gegenüber der Polysiliziumplatte 18.
Außerdem wird an einer geeigneten Stelle auf dem Wafer ein
(nicht dargestellter) separater Kontakt zur Kontaktierung der
leitfähigen Polysiliziumplatte 18 ausgebildet.
Ein in der Praxis verwendbarer Kondensator entsteht auch dann,
wenn die Leitfähigkeitstypen zu den in Beispiel von 1a und 1b
dargestellten entgegengesetzt sind.
Fig. 15a zeigt eine MOS-Anordnung vom Verarmungstyp, die als
Kondensator verwendet werden kann, dessen Kanalleitfähigkeit
durch die Gate/Source-Spannung (VGS) gesteuert wird. In Fig. 15a
besteht der Kondensator aus einer Polysiliziumplatte 24, einem
P-Substrat 25, N+-Kontaktregionen 26 und 27 und der N-Kanalre
gion 28. Der Kapazitätswert dieser Anordnung ändert sich jedoch
mit dem Pegel von VGS, da negative Werte von VGS die Kanalregion
25 verarmen und invertieren können und damit die effektive Flä
che der unteren Kondensatorplatte und den Abstand zwischen der
oberen und der unteren Kondensatorplatte ändern.
Fig. 15b zeigt eine MOS-Anordnung vom Anreicherungstyp, die eben
falls als Kondensator verwendet werden kann. Es ist eine positi
ve Spannung VGS erforderlich, um die Kanalregion unter dem Gate
29 leitfähig zu machen, so daß sie in Verbindung mit den N+-
Kontaktregionen 30 und 31 als untere Kondensatorplatte wird.
Somit ändert sich die Kapazität dieser Anordnung mit VGS in
ähnlicher Weise wie dies für die in Fig. 15a dargestellte MOS-
Anordnung vom Verarmungstyp beschrieben wurde.
Ein weiterer Nachteil der Kondensatoren von Fig. 15a und 15b be
steht darin, daß die Kanalregion der Kondensatoren für unter
einem bestimmten Wert liegende Spannungen VGS bewirkt, daß die
Kondensatoren unerwünscht hohe Reihenwiderstände haben.
Da die Kondensatoren von Fig. 15a und 15b mit MOS-Transistoren
identisch sind, werden zu ihrer Herstellung auf einem Wafer, der
identisch ausgebildete MOS-Transistoren enthält, keine zusätzli
chen Verfahrensschritte benötigt. Aus diesem Grund werden diese
Kondensatoren trotz ihrer Nachteile in einigen nicht kritischen
Anwendungsfällen häufig verwendet.
Wie man sieht, haben die Kondensatorstrukturen von Fig. 15a und
15b eine Reihe von Nachteilen, die bei dem Kondensator von Fig.
1b nicht auftreten.
Obwohl das in Zusammenhang mit Fig. 14a und 14b erläuterte Ver
fahren einen stabilen Kondensator mit einer hochleitfähigen
diffundierten Region als unterer Kondensatorplatte liefert, ist
es erstrebenswerter, diesen Kondensatortyp unter Verwendung
dergleichen Masken und Verfahrensschritte herzustellen, die auch
für die Ausbildung der MOS-Transistoren auf demselben Wafer
benutzt werden. In diesem erstrebenswerteren bekannten Verfahren
wird dieselbe Oxydschicht, die man für das Dielektrikum des
Kondensators aufwachsen läßt, auch für das Gate-Oxyd in den MOS-
Transistoren verwendet. Weiterhin wird die Polysiliziumplatte
des Kondensators mit denselben Verfahrensschritten hergestellt,
die zur Bildung der Polysilizium-Gates der MOS-Transistoren
verwendet werden. In diesem vorteilhafteren Verfahren nach dem
Stand der Technik muß jedoch zur Bildung der hochdotierten dif
fundierten Region, beispielsweise der P+-Region 16 in Fig. 1a,
die als untere Kondensatorplatte wirken soll, ein zusätzlicher
Musterungsschritt und ein Schritt zur Ablagerung des Dotie
rungsstoffs vorgesehen sein, der in einem normalen MOS-Prozeß
mit Polysilizium-Gate nicht benötigt wird.
Ein Beispiel für einen solchen Prozeß ist in Fig. 16a bis 16c
dargestellt.
Wie aus Fig. 16a hervorgeht, wird die Oberfläche des N-Substrats
32 mit Mustern versehen, und Dotierstoffe vom P-Typ, z. B. Bor,
werden durch Implantation oder auf andere Weise in dem N-Sub
strat 32 abgelagert. Dotierstoffe können stattdessen auch direkt
durch eine dünne Oxydschicht, z. B. die später ausgebildete Oxyd
schicht 38 implantiert werden. Die Dotierstoffe werden dann
eingetrieben, um die hochleitfähige P-Region 33 zu bilden.
Als nächstes läßt man, wie in Fig. 16b gezeigt, auf der Oberseite
des N-Substrats 32 ein dickes Feldoxyd aufwachsen, das dann zur
Bildung von dicken Oxyd-Regionen 36 gemustert wird. Auf der
Oberseite des Substrates 32 ist dann die Gate-Oxyd-Schicht 38
aufgewachsen. Die Oxydschicht 38 wirkt sowohl als Gate-Oxyd für
auf dem Wafer ausgebildete MOS-Transistoren wie auch als Dielek
trikum des Kondensators, der unter Verwendung der weiter unten
beschriebenen Prozeduren hergestellt ist.
Wie Fig. 16b weiterhin zeigt, ist auf der Oxydschicht 38 eine
Polysiliziumplatte 40 ausgebildet, die zur Verringerung des
spezifischen Widerstands typischerweise mit Phosphor dotiert
ist. Sie ist so geformt, daß die P+-Region 33 unter der Platte
40 über diese hinausragt. Gleichzeitig wird ein dotiertes Poly
silizium-Gate 42 ausgebildet, das gegebenenfalls ein Gate eines
MOS-Transistors bildet.
Man läßt dann eine dünne Oxydschicht 46 auf der Oberfläche des
Wafers, einschließlich dem Polysilizium 40 und 42 aufwachsen,
und schützt so das Polysilizium 40 und 42 gegen eine entgegen
gesetzte Dotierung mit P-Dotierungsstoffen.
Sodann werden Bor-Ionen vom P-Typ in die exponierten Regionen
des N-Substrats 32 um das Polysilizium 40 und 42 implantiert, um
die Source-Region 50 und die Drain-Region 52 zu bilden, die sich
bezüglich des Polysilizium-Gates 42 selbst ausrichten, und um
die Kontaktregionen 54 und 56 herzustellen, die sich bezüglich
der Polysilizium-Platte 40 und der P+-Region 33 selbst ausrich
ten. Die Bor-Ionen werden in Abhängigkeit von der gewünschten
Tiefe des Überganges in diesem oder in einem späteren Zeitpunkt
eingetrieben.
Wie Fig. 16c zeigt, läßt man auf der Oberfläche des Wafers eine
Isolierschicht 66 ablagern und verfließen, wobei man einen her
kömmlichen Prozeß, beispielsweise einen Bor/Phosphor-Silikon
glas-Prozeß (BPSG) verwendet. Diesem Schritt kann ein separater
Schritt für das Eintreiben der Bor-Ionen vorausgehen. Die Iso
lierschicht 66 wird dann selektiv geätzt, um Kontaktlöcher zu
bilden.
Sodann wird ein Metall-Ablagerungs- und Ätzprozeß angewendet, um
Metallkontakte 68 zur Kontaktierung der verschiedenen diffun
dierten Regionen in dem N-Substrat 32 und zur Kontaktierung der
verschiedenen Polysilizium-Regionen zu bilden.
In der Struktur von Fig. 16c bilden die Polysiliziumplatte 40 und
die diffundierte P+-Region 60 einen Kondensator, während das
Gate 42, die Source-Region 50, die Drain-Region 52 und eine
Kanalregion unter dem Gate 42 einen P-Kanal-MOS-Transistor bil
den.
Somit lassen sich mit einem einzigen zusätzlichen Maskierschritt
und einem Dotierungsstoff-Implantations-Schritt zur Bildung der
diffundierten P+-Region 33 in Fig. 16a in einem Wafer Kondensato
ren zusammen mit MOS-Transistoren ausbilden.
Zur Vereinfachung des oben beschriebenen Prozesses und zur Ver
ringerung seiner Kosten wäre ein Verfahren zur Herstellung eines
Kondensators mit Polysilizium-Platten wünschenswert, bei dem ein
MOS-Transistor-Prozeß verwendet wird, wobei keine weiteren
Maskier- und Ablagerungsschritte benötigt werden, als die, die
zur Bildung der MOS-Transistoren selbst oder zur Bildung anderer
Komponenten auf dem Wafer unter Verwendung diffundierter Regio
nen ohnehin benutzt werden.
Ein solches Verfahren und nach ihm hergestellte Strukturen sind
Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Ihre erfindungsgemäße
Ausgestaltung ist in den Ansprüchen angegeben.
Es werden ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Kon
densators und die daraus resultierende Struktur offenbart, mit
dessen Hilfe ein Kondensator mit stabiler Kapazität (d. h. einer
Kapazität, die im wesentlichen keine Funktion von VGS ist) her
stellbar ist und bei dem nur diejenigen Prozeßschritte angewen
det werden, die auch zur Bildung von MOS-Transistoren verwendet
werden. Somit erfordert die Herstellung des Kondensators keine
zusätzlichen Maskierschritte oder Schritte zur Ablagerung eines
Dotierstoffes, so daß er einfacher und kostengünstiger herge
stellt werden kann, als bekannte Kondensatoren mit ähnlichen
Betriebseigenschaften.
Das neuartige Verfahren macht sich die seitliche Diffusion von
abgelagerten Dotierungsstoffen während des Eintreibens zunutze.
Bei diesem neuartigen Prozeß wird zunächst eine Platte aus Poly
silizium, Polycid oder einem äquivalenten Stoff, die als obere
Platte des Kondensators dienen soll, auf einer Oxydschicht aus
gebildet. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die
Länge der oberen Kondensatorplatte genügend kurz ausgeführt
(z. B. kleiner als 4 Mikron bei einer Tiefe der Verbindungs
schicht von 3 Mikron), so daß die Dotierstoffe, nachdem sie in
einer Weise, die identisch ist mit der Ausbildung von selbstaus
richtenden Source- und Drain-Regionen eines MOS-Transistors
irgendwo auf dem Wafer, in exponierte Regionen des Subtrats
implantiert wurden, während des Eintreibens seitlich diffundie
ren und im wesentlichen unter der Platte zusammenlaufen. Die
zusammengelaufenen Dotierstoffe bilden eine kontinuierliche
hochdotierte diffundierte Region unter der Platte, die dann als
stabile Bodenplatte des Kondensators verwendet werden kann.
Ein wirkliches Zusammenlaufen von Dotierstoffen unter die Platte
ist für die Erfindung nicht notwendig. Jede seitliche Diffusion
von Dotierstoffen unter die Platte, die zu einem geringeren als
dem zulässigen Source-Drain-Abstand für einen (bei einer vor
bestimmten maximalen Betriebsspannung) betriebsfähigen MOS-Tran
sistor auf dem Wafer führt, ergibt einen Kondensator, der be
kannten Kondensatoren überlegen ist, die Plattenlängen haben,
die gleich oder größer sind als die Gate-Längen von MOS-Transi
storen.
Durch Verringerung der Plattenlänge wird der prozentuale Anteil
der stabilen Kapazität gegenüber dem prozentualen Anteil der
Kapazität, die sich als Funktion VGS ändert, vergrößert, wobei
maximale Stabilität erreicht wird, wenn die diffundierten Berei
che unter der Platte tatsächlich zusammenlaufen.
Da bei den erfindungsgemäßen Kondensatoren der genannte Abstand
kleiner ist als der zulässige Source/Drain-Abstand, hätten sie
eine relativ niedrige Durchbruchsspannung, wenn sie als MOS-Tran
sistoren verwendet würden. Da sie jedoch normalerweise mit den
miteinander kurzgeschlossenen Source- und Drain-Elektroden ver
bunden sind, spielt der Durchbruch zwischen Source und Drain
keine Rolle.
Somit können MOS-Transistoren und hochqualitative Kondensatoren
unter Verwendung des exakt gleichen Prozesses und ohne zusätzli
che Maskier- oder Dotierschritte hergestellt werden, mit der
Ausnahme, daß die Längen der Kondensatorplatten kleiner sind als
die zulässigen Längen von Gates in MOS-Transistoren bei einer
speziellen Betriebsspannung.
Die maximale zulässige Länge der oberen Kondensatorplatte aus
Polysilizium oder einem anderen äquivalenten leitfähigen Stoff
ist bei einem erfindungsgemäßen Kondensator abhängig von der
Seitendiffusion der Dotierstoffe nach dem Eintreiben und kann so
praktisch beliebig sein.
Fig. 1-9 veranschaulichen ein bevorzugtes Beispiel des Ver
fahrens zur Herstellung eines Kondensators zusammen
mit einem MOS-Transistor auf einem einzigen Substrat,
wobei der Kondensator unter Verwendung nur derjenigen
Maskier- und Dotierschritte hergestellt wird, die auch
zur Herstellung des MOS-Transistors erforderlich sind,
Fig. 10 zeigt einen Kondensator und einen MOS-Transistor, die
nach einem bevorzugten Verfahren hergestellt sind,
wobei jedoch tiefe Verbindungszonen verwendet werden,
Fig. 11-13 zeigen verschiedene Geometrien der aus Polysilizium
oder einem äquivalenten Stoff bestehenden oberen leit
fähigen Platte des Kondensators.
Fig. 14a und 14b zeigen ein dem Stand der Technik angehörendes
Verfahren zur Herstellung eines stabilen Kondensators
hoher Qualität, bei dem eine hochdotierte diffundierte
Region als untere Kondensatorplatte verwendet wird,
Fig. 15a zeigt einen bekannten MOS-Transistor vom Verarmungs
typ, der als Kondensator verwendet werden kann,
Fig. 15b zeigt einen MOS-Transistor vom Anreicherungstyp, der
als Kondensator verwendet werden kann,
Fig. 16a-16c zeigen ein dem Stand der Technik angehörendes Ver
fahren zur Herstellung eines Kondensators, das zusätz
lich zu den für die Herstellung eines Standard-MOS-
Transistors erforderlichen Schritten einen weiteren
Maskier- und Dotierungsschritt erfordert.
Das bevorzugte Verfahrensbeispiel zur Herstellung eines Konden
sators nach der Lehre der Erfindung sei im folgenden anhand von
Verfahrensschritten beschrieben, die zur Herstellung eines P-
Kanal- und eines N-Kanal-MOS-Transistors vom Anreicherungstyp in
einem CMOS-Prozeß verwendet werden. Der Kondensator wird mit
denselben Verfahrensschritten hergestellt, die auch zur Herstel
lung des P-Kanal-Transistors verwendet werden.
Fig. 1 zeigt einen ersten Schritt in diesem bevorzugten Verfah
rensbeispiel zur Herstellung eines Kondensators in einem CMOS-
Prozeß. Im Beispiel ist ein N-Substrat 80 dargestellt, es kann
sich jedoch um eine Epitaxialschicht handeln und um P-Leitfähig
keit. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das N-Substrat
80 eine Dotierungsdichte von etwa 5 × 1015 Atomen/cm3 (oder einen
spezifischen Widerstand von etwa 1 Ohm · cm) und mit einer Kri
stallorientierung (100).
Über dem N-Substrat 80 wird dann durch thermische Oxydation
einen Oxydschicht 84 ausgebildet, die eine Dicke von etwa 1 Mi
kron hat. Die Oxydschicht 84 kann beliebige Dicke haben, die
ausreicht, um die Implantierung von Ionen in einem nachfolgenden
Implantierungsschritt zu blockieren.
Die Oxydschicht 84 wird dann so gemustert, daß die Oberfläche
des Substrats 80 zur Bildung eines P-Grabens für den Körper
eines N-Kanal-Transistors exponiert wird.
Sodann werden Bor-Ionen mit einer Energie von etwa 100 KeV und
mit einer Dosierung von etwa 1 × 1013 Ionen/cm2 implantiert.
Wie Fig. 2 zeigt, werden die Bor-Ionen dann in einer trockenen
O2- oder einer gemischten N2/O2-Atmosphäre bei etwa 1100°C einge
trieben, um eine Verbindungstiefe zwischen 5 und 6 Mikron für
den P-Graben 86 zu erreichen. Das Ausmaß des Eintreibens ist
abhängig von den angestrebten Betriebsspannungen. Dieser Ein
treib-Prozeß bildet auch eine dünne Oxydschicht 87 auf der Ober
fläche des Wafers.
In Fig. 3 werden dann Oxydbereiche 84 und 87 unter Verwendung
eines herkömmlichen Naßätzprozesses entfernt, und auf der Ober
fläche des Wafers läßt man eine dünne Oxydschicht 90 auf eine
Dicke zwischen 200 bis 800 Angström durch thermische Oxydation
aufwachsen, die als Puffer wirken sollen, auf dem anschließend
Nitrid abgelagert wird.
Eine dünne Nitridschicht (Si3N4) wird auf der Oxydschicht 90 bis
zu einer Dicke von etwa 1,500 Angström abgelagert, wobei ein
chemischer Niederdruckprozeß mit Ablagerung aus der Dampfphase
(CVD) angewendet wird. Diese Schicht wird dann gemustert und
unter Verwendung herkömmlicher Verfahren plasmageätzt, um Ni
tridregionen 92, 94 und 96 zu bilden. Die Stellen der Nitridre
gionen 92, 94 und 96 sind entsprechend den gewünschten Stellen
von Polysiliziumregionen ausgewählt, die anschließend ausgebil
det werden. Die Nitridregionen 92 und 96 werden bei der Herstel
lung eines N-Kanal-Transistors bzw. eines P-Kanal-Transistors
verwendet, während die Nitridregion 94 zur Herstellung eines
Kondensators dienen soll.
Als nächstes wird, wie in Fig. 4 dargestellt, unter Verwendung
herkömmlicher Verfahren ein Resist 98 auf der Oberfläche des
Wafers abgelagert und gemustert, um periphere Bereiche des P-
Grabens 86 zu exponieren. Sodann werden Bor-Ionen mit einer
Energie von etwa 40 KeV und mit einer Dosierung von etwa 5 × 1013
Ionen/cm2 implantiert. Diese Bor-Ionen werden später eingetrieben
um in dem P-Graben 86 hochdotierte periphere Regionen 97 (Fig.
5) zu bilden und eine unerwünschte Inversion des P-Grabens 86
unter dem Feldoxyd 100 in Fig. 5 zu verhindern.
Das Resist 98 wird dann unter Verwendung eines herkömmlichen
Verfahrens vollständig entfernt, und es bleiben Nitrid-Ionen 92,
94 und 96 zurück.
Während in Fig. 5 die Nitridregionen 92, 94 und 96 von Fig. 4
über der Oxydschicht 90 verbleiben, wird die Oberfläche des
Substrats 80 durch thermische Oxydation bei etwa 1000°C oxy
diert, um Oxydregionen 100 bis zu einer Dicke von etwa 1 Mikron
zu bilden. Unter den Nitridregionen 92, 94 und 96 wächst kein
Oxyd. Die in Fig. 4 implantierten Bor-Ionen werden während die
ses Oxydationsschrittes eingetrieben und bilden P+-Kanal-Stop-
Regionen 97.
Die Nitridregionen 92, 94 und 96 werden dann unter Verwendung
bekannter Verfahren entfernt.
Sodann werden Bor-Ionen mit einer Energie von 40 KeV und mit
einer Dosierung von etwa 5 × 1011 Ionen/cm2 implantiert, um die
Schwelle des in dem P-Graben 96 zu bildenden N-Kanal-Transistors
anzuheben und die Schwelle des auf der rechten Seite von Fig. 5
zu bildenden P-Kanal-Transistors abzusenken.
Die bevorzugten Implantationsschritte, die in Fig. 4 und 5 dar
gestellt sind, können bei einem anderen Verfahrensbeispiel aus
diesem Prozeß eliminiert werden.
Als nächstes wird, wie in Fig. 6 gezeigt, über dem Oxyd 90 und
100 unter Verwendung eines herkömmlichen Prozesses, beispiels
weise eines Niederdruck-CVD-Prozesses, eine Schicht aus Polysi
lizium bis zu einer Dicke von etwa 5,000 Angström abgelagert.
Die Polysiliziumschicht kann auch dicker oder dünner gemacht
werden, wobei sie noch ähnliche Resultate liefert. Die Polysili
ziumschicht wird dann mit Phosphor dotiert oder in situ dotiert,
indem der Wafer für etwa 15 bis 20 Minuten in eine Atmosphäre
von POCl3 bei etwa 950°C eingebracht wird, um den spezifischen
Widerstand der Polysiliziumschicht auf etwa 15 Ohm/Quadrat zu
verringern. Die Polysiliziumschicht wird dann unter Verwendung
herkömmlicher Verfahren gemustert, um die Polysiliziumregionen
104, 106 und 108 auf gewünschte Geometrien zu bringen. In dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Polysiliziumschicht
geätzt. Dabei bedient man sich einer automatischen Trockenätzma
schine, die den Ätzvorgang durch Infrarotdetektion automatisch
stoppt, wenn das exponierte Polysilizium weggeätzt ist, wobei
das darunter liegende Oxyd 90 und 100 im wesentlichen intakt
bleibt.
Die exponierten Polysiliziumregionen 104, 106 und 108 werden
dann oxydiert um auf ihren Oberflächen eine Oxydschicht 110 mit
einer Dicke von etwa 500 Angström zu bilden.
In dem speziellen Beispiel von Fig. 6 ist angenommen, daß die
Polysiliziumregionen 104 und 108 eine Länge von 3 Mikron haben
und als Gates für einen N-Kanal-MOS-Transistor bzw. einen P-
Kanal-MOS-Transistor verwendet werden, die vorgewählte Source-
und Drain-Verbindungstiefen von 0,5 Mikron haben. Diese Gatelän
ge von 3 Mikron und Verbindungstiefe von 0,5 Mikron wird in der
Regel als normale 3-Mikron-CMOS-Silizium-Gate-Technologie be
zeichnet.
Der Polysiliziumbereich 106 hat eine relativ kleine Länge von
etwa 2 Mikron und wird als obere Platte eines Kondensators ver
wendet.
Eine obere Kondensatorplatte kann unter Verwendung eines ein
zigen linearen Polysiliziumstreifens gebildet werden, wie dies
in Fig. 6 gezeigt ist. Es sind jedoch andere vorteilhaftere
Geometrien für die obere Platte eines Kondensators möglich, die
zu verbesserten Eigenschaften führen. Diese werden anhand von
Fig. 11 bis 13 diskutiert.
Die auf dem Substrat 80 ausgebildeten MOS-Transistoren dienen
lediglich als Beispiel dafür, wie der Kondensator zusammen mit
anderen Typen von elektrischen Komponenten und ohne zusätzliche
Maskier- oder Dotierprozeduren hergestellt werden kann. In dem
Substrat 80 können auch DMOS-Transistoren sowie bipolare Transi
storen, Dioden und andere Komponenten unter Verwendung von Stan
dard-Verfahren hergestellt werden. Die unten beschriebene Im
plantierung von Dotierstoffen in das Substrat 50 zur Bildung der
Bodenplatte des Kondensators kann während desselben Implantie
rungsschritts durchgeführt werden, der zur Bildung von Regionen
irgendwelcher elektrischer Komponenten ausgeführt wird, die
nicht unbedingt MOS-Transistoren sein müssen.
Es sei nochmals auf Fig. 6 Bezug genommen:
Auf der Oberfläche des Wafers wird eine Resistschicht 114 abge lagert und dann unter Verwendung herkömmlicher Maskier- und Ätzverfahren so gemustert, daß der Bereich um die Polysilizium region 104 freigelegt ist. Sodann werden N-Typ-Arsen-Ionen bis zu einer Tiefe von etwa 500 Angström mit einer Energie von 150 KeV und mit einer Dosierung von 5 × 1015 Ionen/cm2 implan tiert. Die implantierten Ionen richten sich mit der Polysilizi umregion 104 selbst aus. Falls ein herkömmlicher Vorablagerungs prozeß Anwendung finden soll, sollte die Oberfläche des Sub strats 80 zu beiden Seiten der Polysiliziumregion 104 vor der Vorablagerung unter Verwendung bekannter Verfahren zuerst expo niert werden.
Auf der Oberfläche des Wafers wird eine Resistschicht 114 abge lagert und dann unter Verwendung herkömmlicher Maskier- und Ätzverfahren so gemustert, daß der Bereich um die Polysilizium region 104 freigelegt ist. Sodann werden N-Typ-Arsen-Ionen bis zu einer Tiefe von etwa 500 Angström mit einer Energie von 150 KeV und mit einer Dosierung von 5 × 1015 Ionen/cm2 implan tiert. Die implantierten Ionen richten sich mit der Polysilizi umregion 104 selbst aus. Falls ein herkömmlicher Vorablagerungs prozeß Anwendung finden soll, sollte die Oberfläche des Sub strats 80 zu beiden Seiten der Polysiliziumregion 104 vor der Vorablagerung unter Verwendung bekannter Verfahren zuerst expo niert werden.
Die Arsen-Dotierstoffe dürfen während eines nachfolgenden Ein
treib-Schrittes nicht so weit seitlich unter das Polysilizium-
Gate 104 diffundieren, daß das Silizium zwischen den resultie
renden Source- und Drain-Regionen bei den beabsichtigten Be
triebsbedingungen (durch die Durchschlagspannung) durchbricht.
Eine rohe Abschätzung der seitlichen Diffusion während des
Eintreibens läßt sich folgendermaßen angeben:
- 1) endgültige Tiefe der Verbindungsschicht × 0,7 = seitliche Diffusion.
Im Beispiel von Fig. 6 ist angenommen, daß die Länge des Polysi
lizium-Gates 104 3 Mikron beträgt und daß der minimale Abstand
zwischen Source und Drain 2,3 Mikron beträgt, um einen Durch
bruch bei einer gegebenen maximalen Betriebsspannung zu verhin
dern. Somit beträgt in diesem Beispiel die maximale seitliche
Diffusion unter das Gate für die Source- und die Drain-Region
0,35 Mikron pro Region. Unter Verwendung von Gleichung (1) ist
also die endgültige Tiefe der Verbindungsschicht für die Source-
und die Drain-Region maximal 0,5 Mikron.
Dementsprechend werden die Arsen-Ionen in Fig. 6 so eingetrie
ben, daß sie Verbindungsschichttiefen von etwa 0,5 Mikron bil
den, in dem beispielsweise der Wafer in einer N2 oder einer
gemischten N2/O2-Umgebung für etwa 60 Minuten oder bis die Ver
bindungszonentiefe von 0,5 Mikron erreicht ist, auf 1000°C er
hitzt wird. Fig. 1 zeigt die nach diesem Eintreibschritt ausge
bildeten N+-Source- und Drain-Regionen 116 bzw. 118.
Als nächstes wird, wie in Fig. 7 gezeigt, das Resist 114 ent
fernt und ein Resist 122 aufgebracht und so geätzt, daß Bereiche
exponiert werden, die die Polysiliziumregionen 106 und 108 umge
ben.
Sodann wird Bor bis zu einer Tiefe von etwa 3000 Angström im
plantiert. Dies geschieht mit einer Energie von 40 KeV und mit
einer Dosierung von 2 × 1015 Ionen/cm2, um Dotierstoffe vom P-Typ
zu implantieren, die sich mit den Polysiliziumregionen 106 und
108 selbst ausrichten.
Das Resist 122 wird dann entfernt.
In diesem Stadium findet kein Eintreibschritt statt, da ein
nachfolgender BPSG-Ablagerungsschritt eine Erhitzung erfordert,
um die BPSG-Schicht fließen zu lassen und zu verdichten. Dieses
Erhitzen bewirkt auch ein Eintreiben der Bor-Ionen bis zu einer
Tiefe von etwa 0,5 Mikron.
Es ist wichtig, daß die 3 Mikron betragende Länge der Polysili
ziumregion 108 genügend groß ist, so daß die resultierenden P+-
Source- und Drain-Regionen um die erforderlichen zumindest
2,3 Mikron getrennt sind, um bei der vorgegebenen angestrebten
maximalen Betriebsspannung einen Durchbruch durch Kurzschluß zu
vermeiden. Somit wird ein betriebsfähiger P-Kanal-MOS-Transistor
gebildet, wobei die Polysiliziumregion 108 als Gate verwendet
wird.
Im Gegensatz hierzu ist die Polysiliziumregion 106 nur zwei
Mikron lang, und der resultierende Abstand von 1,3 Mikron (Glei
chung 1) zwischen ihrer selbstausrichtenden Source- und Drain-
Elektrode reicht nicht aus, um Durchbruch durch Kurzschluß zu
verhindern. Da jedoch die Polysiliziumregion 106 als obere Plat
te eines Kondensators verwendet wird und die selbstausrichtenden
Source- und Drain-Regionen kurzgeschlossen werden, spielt der
Durchbruch zwischen Source und Drain keine Rolle.
Somit entstehen nach dem Eintreiben ein betriebsfähiger P-Kanal-
MOS-Transistor und ein verbesserter Kondensator mit kleinerem
Reihenwiderstand als bei bekannten mit MOS-Transistoren herge
stellten Kondensatoren, wobei identische Prozeßschritte verwen
det werden.
Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird unter Verwendung eines Nieder
druck-CVD-Verfahrens eine BPSG-Schicht 128 mit einer Dicke von
etwa 1 Mikron abgelagert, die in einer N2-Atmosphäre für etwa 30
Minuten auf eine Temperatur von etwa 900°C erhitzt wird, um sie
zu verdichten und zu glätten. Dieser Erhitzungsschritt treibt
auch die implantierten Bor-Ionen ein, wodurch die P+-Kondensa
torregionen 132 und 133, die Source-Region 134 und die Drain-
Region 135 ausgebildet werden, die alle eine Tiefe von etwa
0,5 Mikron haben. Dieser Erhitzungsschritt bewirkt auch ein sehr
geringfügiges weiteres Eintreiben der Arsen-Dotierstoffe.
Der Wafer wird dann erneut gemustert, und es werden Kontaktlö
cher in der BPSG-Schicht 125 gebildet, um die verschiedenen
diffundierten Regionen und die Polysiliziumregionen zu kontak
tieren.
Sodann wird Metall, z. B. AlSi oder AlSiCu abgelagert und selek
tiv geätzt, um die verschiedenen Metallkontakte 138 zur Kontak
tierung zugehörigen diffundierten Regionen in dem Substrat 80
auszubilden. Die Metallkontakte zur Kontaktierung der verschie
denen Polysiliziumregionen sind nicht dargestellt. Die Kontakte
138 können an anderen vorteilhafteren Stellen auf dem Wafer
angeordnet sein, um die verschiedenen diffundierten Regionen zu
kontaktieren. Sie sind in der Querschnittszeichnung von Fig. 8
vereinfacht dargestellt.
Die in Fig. 8 dargestellte Struktur wird dann unter Verwendung
eines Nitridplasmas (oder in einem äquivalenten Passivierungs
prozeß) passiviert, wobei eine Nitridschicht 140 gebildet wird,
die einen Kratzschutz bildet und die Wanderung von Natrium und
anderen Verunreinigungen in die Halbleiterstruktur verhindert.
Die Nitridschicht 140 wird dann gemustert, um Anschlußflächen
für die Kontakte 138 freizulegen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung bewirkt die
seitliche Diffusion von Dotierstoffen unter die obere Kondensa
torplatte ein Zusammenlaufen der Verbindungszonen, so daß diese
eine kontinuierliche Region mit hoher Leitfähigkeit unter der
oberen Kondensatorplatte bilden. Dies ist in Fig. 9 darge
stellt, in der die seitliche Diffusion der implantierten Bor-
Ionen während des Fließens der BPSG-Schicht 128 zu der zusammen
gelaufenen Diffusionsregion 144 führt. Alle Prozeßschritte zur
Herstellung der Struktur von Fig. 9 sind identisch mit denjeni
gen, die zur Bildung der Struktur von Fig. 9 verwendet wurden,
mit der Ausnahme, daß für das Zusammenlaufen der beiden Verbin
dungszonen, die sich mit der Polysiliziumregion 106 selbst aus
richten, diese Polysiliziumregion 106 in Fig. 8 kürzer sein muß
als die Polysiliziumregion 106 in Fig. 8 und/oder die Verbin
dungstiefe der P+-Region 144 hinreichend größer sein muß als die
Verbindungstiefe von 0,5 Mikron der P+-Kontaktregionen 132 und
133 in Fig. 8, um die erforderliche seitliche Diffusion nach
Gleichung (1) zu bewirken.
Es ist offensichtlich, daß ein kleinerer Abstand zwischen den
Diffusionsregionen unter der Kondensatorplatte den Kapazitäts
wert erhöht und außerdem zu einer stabileren Kapazität bei wech
selnden Pegeln der Spannung VGS führt.
Zur Herstellung eines Kondensators mit höherer Spannung nach der
Lehre der Erfindung werden tiefe Verbindungszonen (z. B. mit
einer Tiefe von 1 bis 6 Mikron) in der Weise ausgebildet, daß
sie sich mit der Kondensatorplatte selbst ausrichten, und zwar
unabhängig davon, ob diese tiefen Verbindungszonen in einem Ein
treibschritt unter der Platte tatsächlich zusammenlaufen sollen
oder nicht. Bei einem Ausführungsbeispiel werden ein separater
Implantierungs- (oder Vorablagerungs-) -Schritt und ein Eintreib
schritt zur Bildung dieser tiefen Verbindungszonen eingesetzt,
bevor flache Verbindungszonen, wie z. B. die flachen Verbindungs
zonen 116, 118, 134 und 135 in Fig. 8 und 9 , ausgebildet wer
den, so daß die Implantate der flachen Verbindungszonen auch
dazu dienen können, die tiefen Verbindungszonen weiter zu dotie
ren, was eine sorgfältigere Steuerung und Begrenzung beim Ein
treiben der flachen Verbindungszonen ermöglichen.
Die Ausbildung dieser tiefen Verbindungszonen für den Kondensa
tor kann gleichzeitig mit der Ausbildung tiefer Verbindungszonen
für andere Komponenten als MOS-Transistoren, erfolgen.
Wegen der relativ großen seitlichen Diffusion von Dotierstoffen
bei der Ausbildung der tiefen Verbindungszonen kann die Konden
satorplatte relativ lang (z. B. größer als 3 Mikron) sein, wobei
die Vorteile der Erfindung erhalten bleiben.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kondensators mit
tiefen Verbindungszonen 146 und 148, die entweder zusammenlaufen
können und nicht, wobei die tiefen Verbindungszonen 146 und 148
gleichzeitig mit tiefen Verbindungszonen 150 und 152 ausgebildet
werden, die als Source- bzw. Drain-Regionen für einen N-Kanal-
MOS-Transistor dienen.
Das Zusammenlaufen der tiefen Verbindungszonen 146 und 148 ist
in Fig. 10 durch die überlappenden gestrichelten Linien angedeu
tet und kann dadurch erreicht werden, daß die Kondensatorplatte
154 genügend kurz gemacht wird.
Die tiefen Verbindungszonen 146, 148, 150 und 152 werden in ähn
licher Weise hergestellt, wie die flachen Verbindungszonen 132,
133, 134 und 135 von Fig. 8, wobei jedoch ein Implantierungs
prozeß mit höherer Energie und/oder ein tiefer wirkender Ein
treibprozeß verwendet werden. Verfahren zur Erzielung gewünsch
ter Tiefen von Verbindungszonen sind allgemein bekannt.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, sind die Kondensatorplatte 154 und
das Gate 156 des MOS-Transistors länger als die entsprechende
Platte 106 und das entsprechende Gate 108 in Fig. 8 und 9.
Dies erlaubt einen relativ großen Abstand zwischen Source und
Drain des entstehenden MOS-Transistors, wobei trotzdem tiefe
Verbindungszonen zur Bildung einer Vorrichtung beibehalten wer
den, die eine relativ hohe Durchbruchsspannung besitzt, wie dies
allgemein bekannt ist. Obwohl der Abstand der tiefen Verbin
dungszonen den Kondensator nicht betrifft, erlauben die tiefen
Verbindungszonen die Verwendung höherer Spannungspegel und er
möglichen größere Plattenflächen.
Wie aus Fig. 8 und 9 hervorgeht, ist die Platte 154 des Kon
densators kürzer als die zulässige Gate-Länge des Gates 156 für
die angestrebte Betriebsspannung, um die Vorteile der Erfindung
zu erzielen.
Die Strukturen von Fig. 7, 9 und 10 können alle auf demselben
Wafer ausgebildet werden. Die verschiedenen Tiefen der Verbin
dungszonen und die Längen der Polysiliziumregion hängen ab von
den gewünschten Betriebseigenschaften der herzustellenden Vor
richtungen. Polysilizium-Gates und -Platten können in Abhängig
keit von den Tiefen der Verbindungszonen und in Abhängigkeit von
den anzuwendenden Betriebsspannungen eine Länge von mehr als 8
Mikron oder von weniger als einem Mikron haben.
Es sei hier bemerkt, daß der in dem beschriebenen Prozeß her
gestellte Kondensator nicht von anderen Einrichtungen isoliert
sein muß, sondern eine Diffusionsregion mit einem MOS-Transistor
teilen kann. Außerdem kann die aus Polysilizium, Polycid oder
einem äquivalenten Stoff bestehende Kondensatorplatte gemeinsam
mit anderen Kondensatorplatten oder mit Gates eines oder mehre
rer MOS-Transistoren ausgebildet sein. Die Implantierung von
Dotierstoffen zur Ausbildung der Bodenplatte(n) des Kondensators
kann während eines beliebigen Implantierungsschritts erfolgen,
der zur Ausbildung von Regionen in anderen Vorrichtungen dient,
wobei alle Vorteile der Erfindung beibehalten werden.
Anstelle der in dem dargestellten Prozeß beschriebenen Leitfä
higkeitstypen können auch die entgegengesetzten Leitfähigkeits
typen verwendet werden, wobei das Substrat 80 vom P-Typ und die
verschiedenen darauf ausgebildeteten Diffusionsregionen vom N-
Typ oder vom P-Typ sein können. Auch kann der Kondensator in
einer Vertiefung ausgebildet sein oder nicht.
Um die mit der Erfindung verbundenen Vorteile zu erreichen,
müssen die verschiedenen Regionen nicht notwendigerweise selbst
ausrichtend mit den Polysiliziumregionen ausgebildet werden. Zur
Herstellung der verschiedenen Diffusions- und Polysiliziumregio
nen kann jedes herkömmliche Verfahren eingesetzt werden.
Fig. 11 bis 13 beziehen sich auf die Geometrien der Kondensator
platte aus Polysilizium oder einem gleichwertigen Stoff, die zur
Erzielung verschiedener Vorteile verwendet werden kann.
Die Kapazität wird nach folgender Gleichung berechnet:
C = AKε₀/t (2)
worin
C die Kapazität
ε₀ die Permittivität des leeren Raums (8,85×10-2 coul²/newton²-m²)
K die Dielektrizitätskonstante (3,9 für SiO₂)
A die Plattenfläche und
t die Dicke des Dielektrikums
C die Kapazität
ε₀ die Permittivität des leeren Raums (8,85×10-2 coul²/newton²-m²)
K die Dielektrizitätskonstante (3,9 für SiO₂)
A die Plattenfläche und
t die Dicke des Dielektrikums
bedeuten.
Wie aus Gleichung (2) erkennbar ist, steht die Fläche der oberen
leitfähigen Kondensatorplatte, die sich über der bzw. den die
Bodenplatte des Kondensators bildenden hochdotierten Diffusions
region(en) befindet, in direkter Beziehung zu der Kapazität.
Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines nach der Lehre der
Erfindung hergestellten Kondensators, bei dem der hochdotierte
Diffusionsbereich 118 dargestellt ist, über dem sich die von ihm
isolierte leitfähige Platte 184 befindet. Die Platte 154 kann in
einer relativ großen Anschlußfläche 186 enden, die während der
Metallisierung das elektrische Kontaktieren der Platte 184 mit
einem Metallkontakt erleichtert.
In der Fig. 11 dargestellten Geometrie läßt sich mit einer sol
chen linearen Platte 184 in der Praxis nur eine begrenzte Fläche
für die obere Platte erreichen, und die resultierende Kapazität
steht in direkter Beziehung zu der Ausrichtung der Maske der
Region 180 relativ zu der Platte 184.
Fig. 12 zeigt eine Verbesserung dieser Struktur und veranschau
licht, wie eine Platte 190 in einem Mäander- oder Schlangenmu
ster über dem Diffusionsbereich 192 ausgebildet sein kann, um
den prozentualen Anteil der Plattenfläche pro Fläche des Dielek
trikums zu maximieren. Der Einsatz dieses Verfahrens kann jedoch
dazu führen, daß der Kapazitätswert sehr stark abhängig ist von
der relativen Position der Maske der Region 192 zu der Platte
190. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Flächengröße der
Leiter 194, die die Diffusionsregion 192 teilweise überlappen
und die Platte 190 mit den Anschlußflächen 196 verbinden, sich
mit der Ausrichtung der Maske der Region 195 ändert. Mit der
Geometrie der Platte 184 in Fig. 11 ist außerdem das Problem
verbunden, daß die Kapazität des Kondensators sich ändert, wenn
die Anschlußfläche 186 in unterschiedlichen Abständen von der
Diffusionsregion 180 liegt.
Eine Möglichkeit zur Vermeidung dieser Änderung der Kapazität
mit den Maskentoleranzen ist in der Geometrie von Fig. 13 darge
stellt. In Fig. 13 liegt die Platte 200 über der Diffusionsre
gion 202. Die Platte 200 besitzt Ansätze 204 bis 209, die ihre
Fläche über der Diffusionsregion 202 vergrößern. Zur Erzielung
einer gewünschten Kapazität kann eine beliebige Anzahl solcher
Ansätze vorgesehen sein. Es ist wichtig, daß ein Endabschnitt
200 vorgesehen ist, der sich über die Diffusionsregion 202 hin
aus erstreckt. Änderungen in der Ausrichtung der Maske der Re
gion 202, die zur Folge haben können, daß die Anschlußfläche 212
mehr oder weniger weit von der Diffusionsregion 202 entfernt
ist, werden durch die vergrößerte oder verkleinerte Fläche des
Abschnitts 210 über der Diffusionsregion 202 kompensiert. Die
Geometrie von Fig. 13 kompensiert also Differenzen in der Mas
kenausrichtung und ermöglicht so eine vorhersagbare Kapazität.
Der Abstand zwischen benachbarten Ansätzen 204 bis 209 kann
beliebig sein, er beträgt in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
etwa 2 Mikron.
Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich in breitem Umfang anwenden,
um getrennte oder zusammenlaufende Diffusionsbereiche unter
einer Platte aus Polysilizium oder einem äquivalenten Stoff
herzustellen.
Sie ist in besonderer Weise geeignet für die Herstellung von
Kondensatoren unter Verwendung eines Fertigungsprozesses für
MOS-Transistoren, sie kann jedoch auch überall dort eingesetzt
werden, wo Bauelemente beliebiger Art, die keine Kondensatoren
sind, hergestellt werden sollen, die eng benachbarte oder zu
sammenlaufende Regionen unter einer leitfähigen Platte benutzen
können.
Die Geometrien der verschiedenen Diffusionsregionen der leitfä
higen Schichten, die zur Ausbildung von Strukturen nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden, hängen
selbstverständlich von den gewünschten Betriebseigenschaften der
resultierenden Strukturen ab. Ferner sind die Geometrien der
Platte und der Diffusionsregionen nicht auf geradlinige Geome
trien beschränkt.
Obwohl spezielle Beispiele der vorliegenden Erfindung darge
stellt und beschrieben wurden, ist es für den einschlägigen
Fachmann offensichtlich, daß Änderungen und Modifizierungen
möglich sind, ohne daß damit die Erfindung in ihren breiteren
Aspekten verlassen wird. Die anliegenden Ansprüche sollen in
ihrem Umfang alle derartigen Änderungen und Modifizierungen als
unter den wahren Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfin
dung fallend umfassen.
Claims (25)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators auf demselben
Substrat wie ein MOS-Transistor,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats eines ersten Leitfähigkeitstyps,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen eines zweiten Leitfähig keitstyps in dem Substrat zur Herstellung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren, wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorge gebene Betriebsspannung des Transistors und des Kondensators zulässige Gate-Länge eines lateralen MOS-Transistors, falls dieser in dem genannten Substrat so ausgebildet wurde, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen nach dem Ver fahrensschritt des Eintreibens der Dotierungsstoffe im wesent lichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregionen sind,
elektrisches Verbinden der Bodenplattenregionen und der Platte mit einer Schaltung in der Weise, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der genannten spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats eines ersten Leitfähigkeitstyps,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen eines zweiten Leitfähig keitstyps in dem Substrat zur Herstellung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren, wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorge gebene Betriebsspannung des Transistors und des Kondensators zulässige Gate-Länge eines lateralen MOS-Transistors, falls dieser in dem genannten Substrat so ausgebildet wurde, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen nach dem Ver fahrensschritt des Eintreibens der Dotierungsstoffe im wesent lichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregionen sind,
elektrisches Verbinden der Bodenplattenregionen und der Platte mit einer Schaltung in der Weise, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der genannten spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte während des Verfahrensschritts des Ablagerns von Dotie
rungsstoffen als Maske wirkt, so die Dotierungsstoffe in dem
Substrat in sich zu der Platte selbst ausrichtenden Regionen
abgelagert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dotierungsstoffe in dem Substrat in der Weise abgelagert werden,
daß sie beim Eintreiben um einen Betrag seitlich diffundieren,
der etwa gleich oder größer ist als die halbe Länge der Platte,
so daß auf entgegengesetzten Seiten der Platte ausgebildete
Regionen unter der Platte im wesentlichen zusammenlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 1 Mikron bis 8 Mikron
liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 1 Mikron bis 4 Mikron
liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte über ihre gesamte Breite im wesentlichen
konstant ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitfähige Platte mit Polysilizium dotiert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitfähige Platte aus Polyzid besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfah
rensschritte des Kontaktierens der unter der Platte liegenden
Bodenplattenregionen mit Elektroden und des Kurzschließens der
Bodenplattenregionen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte linear ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte mäanderförmig ausgebildet ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Struktur,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen in dem Substrat zur Herstel lung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren, wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorgege bene Betriebsspannung des Transistors und der Struktur zulässige Gate-Länge eines MOS-Transistors, wenn dieser in dem genannten Substrat so ausgebildet ist, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen nach dem Verfahrensschritt des Eintrei bens der Dotierungsstoffe im wesentlichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregionen sind,
wobei die Platte so ausgebildet wird, daß sie einen linearen Abschnitt und einen oder mehrere von diesem linearen Abschnitt ausgehende Ansätze aufweist und der lineare Abschnitt einen oder mehrere Anchlußabschnitte besitzt, die nach dem Verfahrensschritt des Eintreibens der Dotierungsstoffe über die Bodenplattenregionen hinausragen, so daß Änderungen in den Maskenausrichtungen möglich sind, ohne daß die gesamte Fläche der Platte über den Bodenplattenregionen beeinträchtigt wird.
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen in dem Substrat zur Herstel lung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren, wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorgege bene Betriebsspannung des Transistors und der Struktur zulässige Gate-Länge eines MOS-Transistors, wenn dieser in dem genannten Substrat so ausgebildet ist, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen nach dem Verfahrensschritt des Eintrei bens der Dotierungsstoffe im wesentlichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregionen sind,
wobei die Platte so ausgebildet wird, daß sie einen linearen Abschnitt und einen oder mehrere von diesem linearen Abschnitt ausgehende Ansätze aufweist und der lineare Abschnitt einen oder mehrere Anchlußabschnitte besitzt, die nach dem Verfahrensschritt des Eintreibens der Dotierungsstoffe über die Bodenplattenregionen hinausragen, so daß Änderungen in den Maskenausrichtungen möglich sind, ohne daß die gesamte Fläche der Platte über den Bodenplattenregionen beeinträchtigt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansätze im wesentlichen senkrecht von dem linearen Abschnitt
wegragen.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verfahrensschritt des Ablagern der Dotierungsstoffe unter
Verwendung eines Implantierungsprozesses ausgeführt wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators auf demselben
Substrat wie ein MOS-Transistor,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats eines ersten Leitfähigkeitstyps,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen eines zweiten Leitfähig keitstyps in dem Substrat zur Herstellung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren und daß bewirkt wird, daß eine oder mehrere der Bodenplatten regionen mit einer oder mehreren anderen Bodenplattenregionen zusammenlaufen, so daß sie eine im wesentlichen zusammenhängende Bodenplattenregion bilden, die sich unter der Platte erstreckt,
elektrisches Verbinden der Bodenplattenregionen und der Platte mit einer Schaltung in der Weise, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der genannten spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf der Oberseite eines Substrats eines ersten Leitfähigkeitstyps,
Ausbilden einer leitfähigen Platte auf dieser dielektri schen Schicht,
Ablagern von Dotierungsstoffen eines zweiten Leitfähig keitstyps in dem Substrat zur Herstellung von zu den peripheren Bereichen der genannten Platte fluchtenden Bodenplattenregionen in diesem Substrat,
Eintreiben der Dotierungsstoffe in der Weise, daß sie in den Bodenplattenregionen seitlich unter die Platte diffundieren und daß bewirkt wird, daß eine oder mehrere der Bodenplatten regionen mit einer oder mehreren anderen Bodenplattenregionen zusammenlaufen, so daß sie eine im wesentlichen zusammenhängende Bodenplattenregion bilden, die sich unter der Platte erstreckt,
elektrisches Verbinden der Bodenplattenregionen und der Platte mit einer Schaltung in der Weise, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der genannten spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
16. Kondensator, der auf demselben Substrat hergestellt ist wie
ein MOS-Transistor,
gekennzeichnet durch
eine leitfähige Platte, die auf der Oberseite eines Sub strats eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet und gegen dieses durch ein Dielektrikum isoliert ist,
eine Diffusionsregion von einem zweiten Leitfähigtyp, die auf und unter der Oberseite des Substrats ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt der Diffusionsregion unter der leitfähigen Platte liegt, der durch seitliche Diffusion von Dotierungsstoff aus zwei oder mehr separaten Regionen gebildet ist, die unter der leitfähigen Platte zusammenlaufen, so sie eine im wesentlichen zusammenhängende Region bilden,
Dotierungsstoffe in der zusammenhängenden Region, die nach der Ausbildung der leitfähigen Platte in dem Substrat abgelagert wurden,
wobei die zusammenhängende Region und die Platte mit einer Schaltung elektrisch so verbunden sind, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
und wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei einer spezifischen Betriebs spannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
eine leitfähige Platte, die auf der Oberseite eines Sub strats eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet und gegen dieses durch ein Dielektrikum isoliert ist,
eine Diffusionsregion von einem zweiten Leitfähigtyp, die auf und unter der Oberseite des Substrats ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt der Diffusionsregion unter der leitfähigen Platte liegt, der durch seitliche Diffusion von Dotierungsstoff aus zwei oder mehr separaten Regionen gebildet ist, die unter der leitfähigen Platte zusammenlaufen, so sie eine im wesentlichen zusammenhängende Region bilden,
Dotierungsstoffe in der zusammenhängenden Region, die nach der Ausbildung der leitfähigen Platte in dem Substrat abgelagert wurden,
wobei die zusammenhängende Region und die Platte mit einer Schaltung elektrisch so verbunden sind, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
und wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei einer spezifischen Betriebs spannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
17. Struktur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
leitfähige Platte mit Polysilizium dotiert ist.
18. Kondensator, der auf demselben Substrat hergestellt ist wie
ein MOS-Transistor,
gekennzeichnet durch
eine leitfähige Platte, die auf der Oberseite eines Sub strats eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet und gegen dieses durch ein Dielektrikum isoliert ist,
eine oder mehrere diffundierte Bodenplattenregionen von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf und unter der Oberseite des Substrats ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt jeder dieser diffundierten Bodenplattenregionen unter der leitfähigen Platte liegt und dieser unter der leitfähigen Platte liegende Abschnitt durch seitliche Diffusion von Dotierungsstoffen gebildet ist,
wobei die Dotierungsstoffe nach der Ausbildung der leit fähigen Platte in dem Substrat abgelagert werden,
wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorgegebene Betriebsspannung des Transistors und des Kondensa tors zulässige Gate-Länge eines lateralen MOS-Transistors, wenn dieser in dem Substrat so ausgebildet wurde, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen im wesentlichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregio nen sind,
wobei die Bodenplattenregionen und die Platte in einer Schaltung elektrisch so verbunden sind, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
und wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der spezifischen spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
eine leitfähige Platte, die auf der Oberseite eines Sub strats eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet und gegen dieses durch ein Dielektrikum isoliert ist,
eine oder mehrere diffundierte Bodenplattenregionen von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf und unter der Oberseite des Substrats ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt jeder dieser diffundierten Bodenplattenregionen unter der leitfähigen Platte liegt und dieser unter der leitfähigen Platte liegende Abschnitt durch seitliche Diffusion von Dotierungsstoffen gebildet ist,
wobei die Dotierungsstoffe nach der Ausbildung der leit fähigen Platte in dem Substrat abgelagert werden,
wobei die Länge der Platte kleiner ist als die für eine vorgegebene Betriebsspannung des Transistors und des Kondensa tors zulässige Gate-Länge eines lateralen MOS-Transistors, wenn dieser in dem Substrat so ausgebildet wurde, daß die Tiefen seiner Source- und Drain-Verbindungszonen im wesentlichen gleich den Tiefen der Verbindungszonen der genannten Bodenplattenregio nen sind,
wobei die Bodenplattenregionen und die Platte in einer Schaltung elektrisch so verbunden sind, daß sie in dieser Schaltung als Kondensator wirken,
und wobei das Dielektrikum eine Dicke hat, die es nicht erlaubt, daß Elektronen sich bei der spezifischen spezifischen Betriebsspannung für den Kondensator aufgrund des Tunneleffekts durch das Dielektrikum bewegen können.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 2 Mikron bis 8 Mikron
liegt.
20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 2 Mikron bis 5 Mikron
liegt.
21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 2 Mikron bis 8 Mikron
liegt.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge der Platte im Bereich von etwa 2 Mikron bis 8 Mikron
liegt.
23. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte mäanderförmig ausgebildet ist.
24. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte mäanderförmig ausgebildet ist.
25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platte mäanderförmig ausgebildet ist.
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US07/583,779 US5045966A (en) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | Method for forming capacitor using FET process and structure formed by same |
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JP2000208719A (ja) * | 1999-01-19 | 2000-07-28 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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