DE4312468A1 - Dynamische Speicherzelle mit wahlfreiem Zugriff und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Dynamische Speicherzelle mit wahlfreiem Zugriff und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine dynamische Speicherzelle mit
wahlfreiem Zugriff (DRAM-Zelle) und ein Verfahren zu ihrer
Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine dynami
sche Speicherzelle mit wahlfreiem Zugriff, die eine leitende
Schicht aufweist, welche zwischen einer Bitleitung und einer
Wortleitung angeordnet ist, um diese gegen eine kapazitive
Kopplung zu schützen, die durch ein Signal verursacht wird,
das an die Bitleitung bzw. die Wortleitung angelegt wird, wo
bei die Speicherzelle selbstausgerichtete Kontakte aufweist,
sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
In einer von einer Bitleitung abgeschirmten Kondensatorzelle,
bei der eine Bitleitung zwischen einer Wortleitung und einem
geschichteten Kondensator gebildet ist, wird das Potential
der benachbarten Bitleitung durch die kapazitive Kopplung
zwischen der Wortleitung und der Bitleitung beeinflußt, wenn
ein vorübergehendes Signal während des Betriebs der Zelle an
die Wortleitung angelegt wird. Dadurch kann es zum Betrieb
einer nicht ausgewählten Zelle kommen. Ferner wird eine be
nachbarte Wortleitung auch dann durch die kapazitive Kopplung
zwischen der Wortleitung und der Bitleitung beeinflußt, wenn
das vorübergehende Signal an die Bitleitung angelegt wird.
Beim Herstellungsprozeß einer DRAM-Zelle werden die Bit
leitung und die Speicherelektrode elektrisch mit einem
Sourcebereich bzw. einem Drainbereich eines MOSFET verbunden.
Sie sind jedoch elektrisch von der Wortleitung getrennt.
Demgemäß sollte zur Trennung der Wortleitung von den Kon
takten das Layout entsprechend den Konstruktionsregeln ausge
legt werden, die kritische Dimensionsänderungen, Fehlaus
richtungstoleranzen und die Dicke der Isolationsschicht be
rücksichtigen.
Wenn jedoch eine DRAM-Zelle durch selbstausrichtende Kontakte
gemäß einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wird, wird
eine hohe Topologie gebildet, so daß die Muster der leitenden
und der isolierenden Schicht während des Musterbildungspro
zesses nicht vollständig auf den Seitenwänden der hohen To
pologie ausgebildet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dynamische Speicherzelle
mit wahlfreiem Zugriff (DRAM-Zelle), die eine leitende
Schicht aufweist, welche eine kapazitive Kopplung zwischen
der Wortleitung und der Bitleitung verhindert, sowie ein Ver
fahren zur Herstellung von derartigen dynamischen Speicher
zellen anzugeben.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Verfahren
zur Herstellung einer DRAM-Zelle mit einer ebenen bzw.
gleichmäßigen, isolierenden Schicht auf der Oberfläche der
leitenden Schicht angegeben wird, welche die kapazitive
Kopplung zwischen der Wortleitung und der Bitleitung verhin
dert, so daß die Bildung einer durch selbstausgerichtete Kon
takte hervorgerufenen, hohen Topologie vermindert wird.
Eine weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein
Verfahren zur Herstellung einer DRAM-Zelle angegeben wird,
bei der eine leitende Schicht, die die kapazitive Kopplung
zwischen der Wortleitung und der Bitleitung verhindert, als
Ätzschicht während des Prozesses zur Bildung eines Kontaktlo
ches verwendet wird.
Zur Lösung der obengenannten Aufgabe der Erfindung wird eine
DRAM-Zelle angegeben, die folgendes aufweist: eine isolie
rende Schicht, die auf einer Wortleitung ausgebildet ist, und
eine leitende Schicht, die auf der isolierenden Schicht zum
Schutz gegen die kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung
und der Bitleitung ausgebildet ist, wobei die isolierende
Schicht auf der leitenden Schicht ausgebildet ist und die
Bitleitung auf der isolierenden Schicht ausgebildet ist.
Zur Herstellung einer DRAM-Zelle gemäß der vorliegenden Er
findung wird eine von einem Siliziumsubstrat elektrisch ge
trennte Wortleitung vertikal angeordnet, und dann wird die
erste isolierende Schicht auf der Wortleitung gebildet. Da
nach wird eine gegen die kapazitive Kopplung zwischen der
Wortleitung und der Bitleitung schützende, leitende Schicht
auf der ersten isolierenden Schicht gebildet, und eine eine
ebene bzw. gleichmäßige Oberfläche bildende, zweite isolie
rende Schicht wird dann auf der leitenden Schicht gebildet.
Schließlich wird eine von der leitenden Schicht elektrisch
getrennte und elektrisch mit einem vorbestimmten Bereich des
Siliziumsubstrats verbundene Bitleitung horizontal angeord
net. Dadurch wird das Potential der Wortleitung nicht durch
ein an die Bitleitung angelegtes vorübergehendes Signal be
einflußt.
Zur Herstellung einer DRAM-Zelle gemäß der vorliegenden Er
findung wird eine Feldoxidschicht in einem nicht-aktiven Be
reich eines Siliziumsubstrats gebildet, und dann wird ein
MOSFET mit einer Gate-Oxidschicht, einer Wortleitung und ei
nem Sourcebereich und einem Drainbereich gebildet. Danach
wird eine erste isolierende Schicht über der gesamten Ober
fläche ausgebildet, und es werden eine gegen die kapazitive
Kopplung zwischen der Wortleitung und der Bitleitung schüt
zende, leitende Schicht sowie eine zweite isolierende Schicht
zur Bildung einer gleichmäßigen Oberfläche auf der ersten
isolierenden Schicht ausgebildet.
Nach der zweiten isolierenden Schicht werden die leitende
Schicht und die erste isolierende Schicht in dem Bereich ei
nes Bitleitungskontaktes durchgehend solange geätzt, bis der
Sourcebereich des MOSFET freigelegt ist, so daß ein Kon
taktloch gebildet ist. Danach wird ein isolierender Abstands
halter an den Seitenwänden der freigelegten, leitenden
Schicht gebildet, und anschließend wird eine elektrisch mit
dem Sourcebereich verbundene Bitleitung gebildet.
Beim nächsten Schritt wird eine zum Herstellen einer ebenen
bzw. gleichmäßigen Oberfläche verwendete, dritte isolierende
Schicht über der ganzen Oberfläche gebildet, und ein Kontakt
loch wird durch kontinuierliches Ätzen der dritten isolieren
den Schicht, der zweiten isolierenden Schicht, der leitenden
Schicht und der ersten isolierenden Schicht im Kontaktbereich
einer Speicherelektrode ausgebildet, bis der Drainbereich
freigelegt ist. Nach dem Ätzvorgang wird ein isolierender Ab
standshalter an der Seitenwand der freigelegten, leitenden
Schicht gebildet, und schließlich wird eine elektrisch mit
dem Drainbereich verbundene Speicherelektrode gebildet.
Gemäß der obigen Beschreibung einer dynamischen Speicherzelle
mit wahlfreiem Zugriff und eines Verfahrens zu ihrer Herstel
lung wird die zum Schutz gegen die kapazitive Kopplung zwi
schen der Wortleitung und der Bitleitung verwendete, leitende
Schicht über der gesamten Speicherzelle ausgebildet, ausge
nommen der Kontaktbereich einer Bitleitung und einer
Speicherelektrode, so daß das Auftreten einer kapazitiven
Kopplung zwischen der Bitleitung und der Wortleitung verhin
dert wird. Da ferner die zum Schutz gegen die kapazitive
Kopplung verwendete, leitende Schicht als Ätzbarriere während
des Ätzprozesses zur Bildung eines Kontaktloches verwendet
wird, werden selbstausgerichtete Kontakte gebildet. Damit
kann der unerwünschte Betrieb einer nicht gewählten Zelle ei
ner DRAN-Zelle durch kapazitive Kopplung nicht auftreten, und
es wird eine hochintegrierte dynamische Speicherzelle mit
wahlfreiem Zugriff (DRAN-Zelle) hergestellt.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine Draufsicht auf das Layout einer DRAN-Zelle gemäß
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A bis 2G Querschnittsansichten, die den Herstellungsablauf ei
ner DRAN-Zelle längs der Linie I-I des in Fig. 1 ge
zeigten Layouts darstellen, und in
Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die die Herstellung einer
DRAN-Zelle längs der Linie II-II des in Fig. 1 ge
zeigten Layouts darstellt.
In der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den bei
gefügten Zeichnungen werden in den verschiedenen Figuren der
Zeichnung durchgehend gleiche Bezugszeichen für gleiche oder
entsprechende Komponenten verwendet.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf das Layout einer DRAN-Zelle
gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind eine Viel
zahl von Wortleitungen 50 und eine Vielzahl von Bitleitungen
60 jeweils vertikal bzw. horizontal in einem nicht-aktiven
Bereich angeordnet. In einem aktiven Bereich 80 sind eine
Speicherelektrode 70 und ein Speicherelektrodenkontakt 100
sowie ein Bitleitungskontakt 90 angeordnet.
Die Fig. 2A bis 2G sind Querschnittsansichten, die den
Herstellungsablauf einer DRAN-Zelle längs der Linie I-I des
in Fig. 1 gezeigten Layouts darstellen.
Wie in Fig. 2A gezeigt ist, wird eine Feldoxidschicht 2 auf
einem vorbestimmten Bereich eines Siliziumsubstrats 1 gebil
det, und es wird eine Vielzahl von Wortleitungen 4 herge
stellt. Danach wird eine als Maske verwendete, isolierende
Schicht 5 auf der Wortleitung 4 gebildet, und es wird ein
isolierender Abstandshalter 6 auf der Seitenwand der Wortlei
tung 4 gebildet. Nach diesem Schritt werden ein Sourcebereich
3 und ein Drainbereich 3′ durch Injektion von Verunreinigun
gen in das Siliziumsubstrat 1 des aktiven Bereichs ausgebil
det.
Gemäß Fig. 2B wird eine erste, aus einer Oxidschicht beste
hende, isolierende Schicht 7 über der gesamten Oberfläche
ausgebildet, und eine aus einer Siliziumschicht oder Metall
schicht bestehende, leitende Schicht 8, die zum Schutz gegen
die kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung 4 und einer
Bitleitung verwendet wird, wird auf der ersten isolierenden
Schicht 7 abgeschieden. Danach wird eine zweite isolierende
Schicht 9, die aus einer Bor-Phosphor-Silikatglasschicht oder
einer nicht legierten Silikatglasschicht besteht, zur Bildung
einer ebenen bzw. gleichmäßigen Oberfläche auf der leitenden
Schicht 8 hergestellt, und ein Fotoresist-Muster 10, welches
als Maske zur Bildung eines Kontaktes der Bitleitung verwen
det wird, wird auf der zweiten isolierenden Schicht 9 gebil
det.
Wie in Fig. 2C dargestellt ist, wird die zweite isolierende
Schicht 9 durch ein Ätzverfahren weggeätzt, wobei das Fotore
sist-Muster 10 als Maske verwendet wird.
Nachdem die zweite isolierende Schicht 9 weggeätzt ist, wird,
wie es in Fig. 2D gezeigt ist, ein Kontaktloch durch Ätzen
der leitenden Schicht 8 und der ersten isolierenden Schicht 7
gebildet, so daß der Sourcebereich 3 freigelegt wird. Dann
wird das Fotoresist-Muster 10 entfernt. Anschließend wird
eine isolierende Schicht 11 als Abstandshalter über der ge
samten Oberfläche ausgebildet.
Gemäß Fig. 2E wird, nachdem ein isolierender Abstandshalter
11′ auf der Seitenwand der leitenden Schicht 8 gebildet wor
den ist, die zum Schutz gegen die kapazitive Kopplung des
Kontaktloches einer Bitleitung 12 verwendet wird, durch
anisotropes Ätzen der als Abstandshalter verwendeten, iso
lierenden Schicht 11 eine elektrisch mit dem sourcebereich 3
verbundene Bitleitung 12 ausgebildet. Danach wird eine dritte
isolierende Schicht 13 hergestellt, die aus einer Bor-Phos
phor-Silikatglasschicht oder einer nicht legierten Silikat
glasschicht besteht, welche zur Bildung einer ebenen bzw.
gleichmäßigen Oberfläche verwendet wird, und ein Fotoresist-
Muster 14, das als Kontaktmaske für eine Speicherelektrode
verwendet wird, wird auf der dritten isolierenden Schicht 13
ausgebildet.
Wie in Fig. 2F gezeigt ist, werden die dritte isolierende
Schicht 13, die zweite isolierende Schicht 12, die leitende
Schicht 8 und die erste isolierende Schicht 7 kontinuierlich
durch den Ätzprozeß so angegeätzt, wobei das Fotoresist-Mu
ster 14 als Maske verwendet wird, bis der Drainbereich 3′
freigelegt ist, so daß ein als Speicherelektrode verwendetes
Kontaktloch gebildet wird. Danach wird das Fotoresist-Muster
14 entfernt, und es wird eine isolierende Schicht 15 als Ab
standshalter auf der gesamten Oberfläche ausgebildet.
Gemäß Fig. 2G wird ein isolierender Abstandshalter 15′ auf
der Seitenwand des als Speicherelektrode verwendeten Kontakt
loches durch anisotropes Ätzen der isolierenden Schicht 15
gebildet, die als Abstandshalter verwendet wird. Bei diesem
Verfahren werden eine Kondensatordielektrikumschicht und eine
Plattenelektrode in einem gemeinsamen Prozeß auf der
Speicherelektrode gebildet.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Herstellung ei
ner DRAN-Zelle längs der Linie II-II des in Fig. 1 gezeigten
Layouts darstellt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Feld
oxidschicht 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 und einer Wortlei
tung 4 gebildet, und dann werden eine als Maske verwendete
isolierende Schicht 5 und ein isolierender Abstandshalter 6
gebildet. Anschließend werden die erste isolierende Schicht
7, die zum Schutz gegen die kapazitive Kopplung verwendete
leitende Schicht 8, die zweite isolierende Schicht 9 und eine
Bitleitung 12 in kontinuierlicher Weise gebildet.
Claims (10)
1. Dynamische Speicherzelle mit wahlfreiem Zugriff,
gekennzeichnet durch
- - eine isolierende Schicht (7), die auf einer Wortlei tung (4) gebildet ist;
- - eine leitende Schicht (8), die auf der isolierenden Schicht (7) zum Schutz gegen eine kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung (4) und einer Bitleitung (12) gebildet ist;
- - eine isolierende Schicht (9), die auf der leitenden Schicht (8) gebildet ist; und
- - eine Bitleitung (12), die auf der isolierenden Schicht (9) gebildet ist, so daß ein Potential der Wortleitung (4) nicht durch ein an die Bitleitung (12) angelegtes vorübergehendes Signal beeinflußt wird.
2. Speicherzelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein vorbestimmtes Potential an die leitende Schicht
(8) anlegbar ist, die zum Schutz gegen die kapazitive
Kopplung zwischen der Wortleitung (4) und der Bitleitung
(12) dient.
3. Speicherzelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das vorbestimmte Potential Vcc oder 1/2 Vcc oder Mas
sepotential ist.
4. Speicherzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die leitende Schicht (8) aus polykristallinem Sili
zium oder aus amorphem Silizium besteht.
5. Verfahren zur Herstellung einer dynamischen Speicher
zelle mit wahlfreiem Zugriff,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Bilden einer vertikal verlaufenden Wortleitung (4), die von einem Siliziumsubstrat (1) elektrisch getrennt ist,
- - Bilden einer ersten isolierenden Schicht (7) auf der Wortleitung (4),
- - Bilden einer leitenden Schicht (8), die zum Schutz ge gen die kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung (4) und einer Bitleitung (12) dient, auf der ersten isolierenden Schicht (7),
- - Bilden einer zweiten isolierenden Schicht (9), die zur Bildung einer gleichmäßigen Oberfläche auf der leiten den Schicht (8) verwendet wird, und
- - Bilden einer horizontal verlaufenden Bitleitung (12), die von der leitenden Schicht (8) elektrisch getrennt ist und die mit einem vorbestimmten Bereich des Siliziumsubstrats (1) elektrisch verbunden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bitleitung (12) in einem aktiven Bereich und
zwischen den aktiven Bereichen in vertikaler Weise ange
ordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine leitende Schicht (8) aus Silizium oder Metall
verwendet wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer dynamischen Speicher
zelle mit wahlfreiem Zugriff,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Bilden einer Feldoxidschicht (2) in einem nicht-akti ven Bereich eines Siliziumsubstrats (1);
- - Bilden eines MOSFETs mit einer Gateoxidschicht, einer Wortleitung (4) und einem Sourcebereich sowie einem Drainbereich (3, 3′);
- - Bilden einer ersten isolierenden Schicht (7) auf der gesamten Oberfläche;
- - Bilden einer leitenden Schicht (8), die zum Schutz ge gen die kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung (4) und einer Bitleitung (12) dient, und einer zweiten isolierenden Schicht (9), die zur Bildung einer gleichmäßigen Oberfläche auf der ersten isolierenden Schicht (7) verwendet wird;
- - Bilden eines Kontaktloches durch Ätzen der zweiten isolierenden Schicht (9), der leitenden Schicht (8) und der ersten isolierenden Schicht (7) in dem Bereich eines Bitleitungskontaktes, bis der Sourcebereich (3) des MOSFET freigelegt ist,
- - Bilden eines isolierenden Abstandshalters (11′) auf der Seitenwand der freigelegten, leitenden Schicht (8);
- - Bilden einer elektrisch mit dem Sourcebereich (3) ver bundenen Bitleitung (12);
- - Bilden einer dritten isolierenden Schicht (13), die zur Bildung einer gleichmäßigen Oberfläche auf der ge samten Oberfläche verwendet wird;
- - Bilden eines Kontaktloches durch Ätzen der dritten isolierenden Schicht (13), der zweiten isolierenden Schicht (9), der leitenden Schicht (8) und der ersten isolierenden Schicht (7) in dem Kontaktbereich einer Speicherelektrode (16), bis der Drainbereich (3′) freigelegt ist;
- - Bilden eines isolierenden Abstandshalters (15′) auf der Seitenwand der freigelegten leitenden Schicht (8); und
- - Bilden einer Speicherelektrode (16), die elektrisch mit dem Drainbereich (3′) verbunden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die leitende Schicht (8), die zum Schutz gegen die
kapazitive Kopplung zwischen der Wortleitung (4) und der
Bitleitung (12) verwendet wird, aus Silizium oder Metall
gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite isolierende Schicht (9) und die dritte
isolierende Schicht (13) aus Bor-Phosphor-Silikatglas
oder nicht legiertem Silikatglas hergestellt werden.
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