DE10207130B4

DE10207130B4 - Verfahren zur Herstellung eines Bauelements sowie Bauelement mit einer Edelmetallschicht, einer Edelmetallsilizidschicht und einer oxidierten Silizidschicht

Info

Publication number: DE10207130B4
Application number: DE10207130A
Authority: DE
Inventors: Volker Weinrich; Werner Pamler; Zvonimir Gabric
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP3958229B2; US6737692B2; TW200303576A; JP2003258127A; US20030157798A1; KR20030069864A; KR100530391B1; TWI223844B; DE10207130A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten:
– eine Edelmetallschicht (28) und eine mit einer Oberfläche der Edelmetallschicht (28) in Kontakt tretende Siliziumschicht (30) werden in dieser Reihenfolge auf ein Substrat aufgebracht;
– eine Silizierung wird durchgeführt, bei der die in Kontakt mit der Siliziumschicht (30) stehende Oberfläche der Edelmetallschicht (28) siliziert wird;
– eine Oxidation wird durchgeführt, bei der die gebildete Silizidschicht und ggf. verbliebene unsilizierte Bereiche der Siliziumschicht oxidiert werden; und
– eine Isolationsschicht (34) wird aufgebracht,
wobei die Dicken der Siliziumschicht (30) und der Edelmetallschicht (28) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht (30) die Edelmetallschicht (28) nur teilweise verbraucht wird.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bauelemente, insbesondere mikroelektronischer Bauelemente und speziell auf dem Gebiet der Halbleiterspeicher.
Bei der Herstellung von Bauelementen werden nacheinander Schichten verschiedener Materialien aufgebracht und strukturiert. Um die Zuverlässigkeit der hergestellten Bauelemente zu gewährleisten, müssen die aufgebrachten Schichten eine ausreichende Haftung aufweisen. Problematisch ist z.B. die Haftung von Isolationsmaterialien, z.B. Siliziumoxid und Siliziumnitrid, auf Edelmetallen und anderen schwer oxidierbaren Metallen, insbesondere solchen aus der Nebengruppe VIIIb des Periodensystems.
Platin oder Iridium werden z.B. bei der Herstellung der Kondensatorelektroden von Halbleiterspeichern mit ferroelektrischem oder hoch-ε-dielektrischem (ε in der Regel größer 20) Kondensatordielektrikum eingesetzt, da dieses Metall ausreichend beständig bei den zur Abscheidung des Kondensatordielektrikums erforderlichen Prozeßbedingungen ist. Die Elektroden müssen insbesondere einer Oxidation bei erhöhten Temperaturen widerstehen. Die ausgeprägte chemische Inertheit ist jedoch im Hinblick auf die Haftung zu in der Halbleitertechnologie standardmäßig verwendeten Isolationsmaterial eher von Nachteil. Es wird vermutet, daß eine gute Haftung zwischen zwei Schichten mit einer gewissen chemischen Wechselwirkung bzw. Interdiffusion der benachbarten Schichten verbunden ist. Beispielsweise bildet sich zwischen Titan und Aluminium eine TiAl₃-Schicht, welche die Haftung begünstigt. Auch bei der Abscheidung von relativ leicht oxidierbaren Metallen auf Siliziumoxid wird eine haftungsförderliche Ausbildung einer Metalloxidschicht beobachtet.
Im Falle der Edelmetalle oder anderer schwer oxidierbarer Metalle ist die chemische Wechselwirkung mit z.B. Oxidschichten sehr gering. Es treten daher hier besonders häufig Probleme bei der Haftung auf. Kritisch ist dies insbesondere bei zunehmend kleineren Strukturen, wie sie z.B. bei Halbleiterspeichern anzutreffen sind. Dort werden die Elektroden z.B. durch Abscheidung auf eine vorstrukturierte Isolationsschicht mit nachfolgendem Rückpolieren (CMP = chemical mechanical polishing) gebildet. Die zum Rückpolieren verwendete rotierende Schleifscheibe übt dabei auf die abgeschiedene Metallschicht einen gewissen mechanischen Druck aus, der aufgrund der mangelnden Haftung zu einem Ablösen der Metallschicht führen kann. Weiterhin haben sich auch Reinigungsschritte nach einer eventuellen Ätz-Strukturierung der Metallschicht oder beim Ultraschall-Bonden fertig prozessierter Halbleiterchips als besondere mechanische Belastung herausgestellt.

Um die Haftung von Edelmetallen zu verbessern wird z.B. in der US 5,668,040 für einen Speicherkondensator eines Halbleiterspeichers vorgeschlagen, zwischen dem Edelmetall der unteren Kondensatorelektrode und der aus Siliziumoxid bestehenden Isolationsschicht eine Schicht aus einem Übergangsmetall, z.B. aus der Nebengruppe IVb, Vb oder VIb, vorzusehen, das bei einer thermischen Behandlung in ammoniakhaltiger Atmosphäre eine Metallnitridschicht an der Grenzfläche zur Edelmetallschicht ausbildet. Die Edelmetallschicht reagiert dabei nicht mit Stickstoff oder dem Übergangsmetall. Darüber hinaus bildet sich an der Grenzfläche zwischen dem Übergangsmetall und Siliziumoxid eine Metalloxidschicht heraus. Problematisch bei diesem Ansatz ist jedoch, daß das Übergangsmetall an seinen geätzten Kanten mit dem nachfolgend aufzubringenden Kondensatordielektrikum in Kontakt tritt und zumindest dort oxidiert wird. Außerdem kann Übergangsmetall in das Kondensatordielektrikum eindiffundieren und dessen dielektrische oder ferroelektrische Eigenschaften beeinträchtigen.

Zur Vermeidung der Diffusion von Übergangsmetall in das Kondensatordielektrikum kann, wie z.B. in der EP 0 697 718 A1 vorgeschlagen, vor der Abscheidung des Kondensatordielektrikums eine Oxidation der Kanten des Übergangsmetalls erfolgen, bei dem jedoch eine erhebliche Volumenzunahme beobachtet wird, die zu einem mechanischen Bruch der auf der Übergangsmetallschicht sitzenden Edelmetallschicht führen kann. Außerdem wird der für die Kontaktierung der unteren Elektrode zur Verfügung stehende Querschnitt eingeschränkt.

Die DE 198 28 969 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements bei dem eine Siliziumschicht als Haftvermittler zwischen einer oberen Metallelektrode eines Speicherkondensators und einer Oxidschicht abgeschieden wird. Darüber hinaus lehrt die DE 198 28 269 A1 , dass die Ausbildung einer Metallsilizidschicht zwischen der Metallschicht und der Siliziumschicht zu einem perfekten Ohmschen Kontakt führt.

Aus der DE 198 60 080 A1 ist eine mikroelektronische Struktur bekannt, bei der sich zwischen einer siliziumhaltigen Schicht und einer Sauerstoffbarrierenschicht eine sauerstoffhaltige Iridiumschicht befindet.

Die EP 0 113 522 A2 lehrt die Bildung von vergrabenen Leiterbahnen, die durch Versenken einer Metallsilizidschicht hergestellt werden. Dazu wird auf eine Isolationsschicht eine 300-400 nm dicke Polysiliziumschicht und eine 80-100 nm dicke Metallschicht aufgebracht. Die Metallschicht wird geeignet strukturiert und zumindest teilweise siliziert. Alternativ kann die unstrukturierte Metallschicht mittels eines Laserstrahls selektiv siliziert werden. Durch eine Oxidation in wasserdampfhaltiger Sauerstoffatmosphäre wird das Metallsilizid an seiner Oberfläche oxidiert. Das dabei freiwerdende Metall diffundiert durch das Metallsilizid in Richtung des Polysiliziums und bildet dort neues Metallsilizid. Dadurch wird das Metallsilizid versenkt, bis es die Polysiliziumschicht vollständig durchwandert hat. Verbunden mit dieser Oxidation ist die Umwandlung der Polysiliziumschicht in eine Siliziumoxidschicht.

Aus der DE 196 01 592 C1 ist bekannt, zur Verbesserung der Haftung einer Platinschicht auf einer dielektrischen Trägerschicht eines Sensors eine Platinsilizidschicht zwischen der dielektrischen Trägerschicht und der Platinschicht vorzusehen. Die Platinsilizidschicht wird durch Silizierung einer vor der Abscheidung der Platinschicht aufgebrachten Siliziumschicht hergestellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit verbesserter Haftung einer Edelmetallschicht zu einer Isolationsschicht anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten:

– eine Edelmetallschicht und eine mit einer Oberfläche der Edelmetallschicht in Kontakt tretende Siliziumschicht werden in dieser Reihenfolge auf ein Substrat aufgebracht;
– eine Silizierung wird durchgeführt, bei der die in Kontakt mit der Siliziumschicht stehende Oberfläche der Edelmetallschicht siliziert wird;
– eine Oxidation wird durchgeführt, bei der die gebildete Silizidschicht und ggf. verbliebene unsilizierte Bereiche der Siliziumschicht oxidiert werden; und
– eine Isolationsschicht wird aufgebracht

wobei die Dicken der Siliziumschicht und der Edelmetallschicht so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht die Edelmetallschicht nur teilweise verbraucht wird.

Durch die Silizierung und Oxidation wird die aufgebrachte Siliziumschicht in eine oxidierte Silizidschicht umgewandelt. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß sich Edelmetalle vergleichsweise einfach silizieren lassen. Die Haftung zwischen der Edelmetallschicht und der Silizidschicht ist sehr gut. Die gebildete Silizidschicht kann nachfolgend oxidiert werden, um für eine Isolationsschicht eine gute Haftungsunterlage bereitzustellen. Durch die Silizierung und die Oxidation entsteht eine Schicht mit vergleichsweise hoher Durchmischung bzw. Interdiffusion von Silizid bzw. Edelmetall und Siliziumoxid. Dadurch wird eine relativ große innere Oberfläche zwischen dem Silizid bzw. dem Edelmetall und dem Siliziumoxid gebildet, welche zur verbesserten Haftung beiträgt. Vereinfacht ausgedrückt könnte auch davon gesprochen werden, daß eine mehrschichtige Haftschicht gebildet wird, die ausgehend von der Edelmetallschicht eine Silizidschicht, eine Mischschicht aus im wesentlichen Edelmetall und Siliziumoxid und eine Siliziumoxidschicht aufweist. Bei vergleichsweise dünn aufgebrachter Siliziumschicht ist im wesentlichen nur eine Mischschicht erkennbar, wobei die Konzentration des Silizids zur Edelmetallschicht und die von Siliziumoxid zur Isolationsschicht hin zunimmt. Allgemein kann auch von einer oberflächlichen Siliziumoxidschicht auf einer Silizidschicht gesprochen werden. Die genaue Art und Weise des Aufbaus der oxidierten Silizidschicht hängt stark von der Schichtdicke der aufgebrachten Siliziumschicht, der Temperatur und der Zeitdauer der Silizierung und der Oxidation ab.

Die Interdiffusion von Silizid und Siliziumoxid ist Folge der Silizierung und Oxidation, so daß auch von reaktiver Durchmischung gesprochen werden kann, d.h. einer Durchmischung aufgrund unterschiedlicher chemischer Reaktionen. Förderlich wirkt sich dabei aus, daß die Oxidation auf der von der Edelmetalloberfläche abgewandten Seite, die Silizierung jedoch auf der der Edelmetallschicht zugewandten Seite der Siliziumschicht beginnt. Beide Reaktionen laufen daher räumlich aufeinander zu.

Die Oxidation von Siliziden ist z.B. in S.P. Murarka, "Silicides for VLSI Applications", Academic Press, 1983, 102-143 beschrieben. Vereinfacht kann davon ausgegangen werden, daß im Falle von Edelmetallen gebildetes Silizid zerfällt und Siliziumoxid entsteht. Weitere Hinweise bezüglich der ablaufenden Mechanismen lassen sich dem Fachartikel von S. Mantl, "Silicid-Mikrostrukturen durch lokale Oxidation", Physikalische Blätter 51 (1995), 951-953 entnehmen. Detaillierte Untersuchungen hinsichtlich der Silizierung von Edelmetallschichten, insbesondere von Platin, sind in C. Canali et al., "Pt₂Si and PtSi formation with high-purity PT thin films", Applied Physics Letters, Vol. 31, No. 1, 1977, 43-45 beschrieben.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Verwendung von üblicherweise bei der Herstellung von Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelementen, verwendeten Materialien. Silizium, Silizide und Siliziumoxid sind Standardmaterialien, die technologisch gut beherrscht sind.

Bevorzugt erfolgt die Silizierung und die Oxidation während einer gemeinsamen thermischen Behandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre. Durch die gemeinsame Behandlung wird die thermische Belastung übriger Strukturen vermindert. Außerdem vermitteln derartig hergestellte oxidierte Silizidschichten eine besonders gute Haftung zwischen der Edelmetallschicht und der Isolationsschicht. Im Falle der Herstellung von Halbleiterspeichern mit ferroelektrischem (z.B. SBT = Strontium-Bismut-Tantalat oder PZT = Blei-Zirkon-Titanat) oder hoch-ε Dielektrikum (BST = Barium-Strontium-Titanat) kann die thermische Behandlung auch im Rahmen der oxidativen Behandlung des Dielektrikums erfolgen.

Der der Bildung der oxidierten Siliziumschicht zugrundeliegende Mechanismus wird ohne sich einschränken zu wollen bei der thermischen Behandlung in sauerstoffhaltiger Atmosphäre wie folgt verstanden. Bei der thermischen Behandlung, die für die Silizierung bei einer hinreichend hohen Temperatur durchgeführt erfolgt, wird die der Edelmetallschicht zugewandte Seite der Siliziumschicht in eine Silizidschicht überführt während die von der Edelmetallschicht abgewandte Oberfläche der Siliziumschicht oxidiert wird. Anfänglich wird demnach eine von einer Siliziumoxidschicht bedeckte Silizidschicht gebildet. Bei fortschreitender thermischer Behandlung zerfällt das Silizid zunehmend. Das dabei frei werdende Silizium diffundiert in Richtung der oxidativen Atmosphäre, also in Richtung der bereits gebildeten Siliziumoxidschicht. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, daß kein Silizium durch das Edelmetall zur gegenüberliegenden Oberfläche diffundieren kann. Diese Oberfläche bleibt dabei frei von Silizid. Schließlich wird das anfänglich gebildete Silizid bei fortdauernder Oxidation nahezu vollständig in Siliziumoxid und Metall umgewandelt, wobei die Durchmischung zur Haftungsverbesserung erhalten bleibt. Der vorstehend skizzierte Ablauf entspricht prinzipiell auch dem bei getrennter Silizierung und Oxidation. Selbst bei zunächst vollständiger Silizierung bildet sich bei der nachfolgenden Oxidation Siliziumoxid auf Kosten des Silizids. Im Ergebnis entsteht eine stark mit dem Edelmetall vermischte Siliziumoxidschicht. Inwieweit Silizid verbleibt hängt insbesondere von der Temperatur und der Dauer der Behandlung ab.

Besonders bevorzugt erfolgt die thermische Behandlung in Anwesenheit von Wasserdampf, um die thermische Belastung weiter zu reduzieren, da die Oxidation von Siliziden bei wasserdampfhaltiger Atmosphäre schneller voranschreitet. Alternative Methoden zur Silizierung und Oxidation wie z.B. Laser-Annealing und e-Beam Scanning sind ebenfalls möglich.

Bevorzugt wird die Siliziumschicht vollständig umgewandelt, um eine möglichst gute Haftung zu erreichen

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Dicken der Siliziumschicht und der Edelmetallschicht so aufeinander abgestimmt sind, daß die von der Siliziumschicht abgewandte Oberfläche der Edelmetallschicht im wesentlichen frei von Siliziden bleibt. Die Siliziumschicht sollte dabei bevorzugt deutlich dünner als die Edelmetallschicht sein. Günstig ist z.B. eine etwa 10 bis 20 mal so dicke Edelmetallschicht.

Die Siliziumschicht wird bevorzugt als polykristalline oder amorphe Schicht abgeschieden. Dazu geeignete Verfahren sind z.B. Sputtern oder Plasma-unterstützte CVD-Verfahren. Günstig ist es weiterhin, wenn bei der Abscheidung der Siliziumschicht Silizid in situ gebildet wird. Die dazu nötigen Bedingungen, insbesondere die erforderliche Temperatur, können leicht realisiert werden.

Bevorzugt wird die Edelmetallschicht vor dem Aufbringen der Siliziumschicht strukturiert, so daß auch Kanten und Seitenbereiche der Edelmetallschicht von der Siliziumschicht bedeckt werden.

Günstig ist es, wenn

– die Edelmetallschicht auf ein eine weitere Edelmetallschicht bedeckendes ferroelektrisches oder dielektrisches Kondensatordielektrikum aufgebracht wird;
– die weitere Edelmetallschicht, das Kondensatordielektrikum und die Edelmetallschicht unter Verwendung einer gemeinsamen Maske unter Bildung eines Stapels strukturiert werden; und
– die Siliziumschicht konform auf diesen Stapel abgeschieden, siliziert und oxidiert wird, wobei die Siliziumschicht im Bereich des unmittelbaren Kontakts mit dem Kondensatordielektrikum vollständig oxidiert wird.

Die Siliziumschicht sollte den Stapel möglichst vollständig bedecken. Im Bereich des Kondensatordielektrikums wird die Siliziumschicht nicht siliziert, sondern nur vollständig oxidiert, so daß an der Außenseite des Stapels umlaufend ein vollständig isolierender Bereich innerhalb der Siliziumschicht ausgebildet wird. Die Edelmetallschicht und die weitere Edelmetallschicht sind somit elektrisch voneinander isoliert.

Bevorzugt wird ebenfalls das Aufbringen der Isolationsschicht nach der Oxidation, um eine möglichst ungestörte und vollständige Oxidation zu ermöglichen. Sofern die Isolationsschicht aus Siliziumoxid besteht, kann diese auch vor der Oxidation aufgebracht werden, da Siliziumoxid für Sauerstoff durchlässig ist. Im Falle von Siliziumnitrid als Isolationsschicht sollte beachtet werden, daß Siliziumnitrid als Sauerstoffbarriere gilt, so daß im Falle einer nachträglichen Oxidation in Abhängigkeit von der Dicke der Siliziumnitridschicht eine entsprechend lange Zeitdauer vorgesehen werden muß.

Günstig ist es weiterhin, wenn vor der Oxidation die Edelmetallschicht und die Siliziumschicht mittels einer lithografisch hergestellten Maske strukturiert werden. Dabei lassen sich in vorteilhafter Weise die Eigenschaften der Siliziumschicht als Antireflexionsschicht (ARC = anti-reflective-coating) ausnutzen. Besonders zu bevorzugen ist hierbei die Abscheidung der Siliziumschicht mittels Sputtern.

Als bevorzugt hat sich weiterhin herausgestellt, in die Isolationsschicht und in die oxidierte Silizidschicht zumindest ein Kontaktloch einzubringen und mit einem leitfähigen Material zu füllen, das zur Edelmetallschicht eine elektrische leitende Verbindung herstellt. Dabei kann nach der Bildung des Kon taktlochs am Boden des Kontaktlochs vorhandenes Silizid zur Reduzierung des elektrischen Übergangswiderstandes entfernt werden. Insbesondere im Falle von Iridium als Material der Edelmetallschicht ist das Entfernen von verbliebenem Silizid zu empfehlen, da ansonsten der Übergangswiderstand sehr hoch ist.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Material der Edelmetallschicht um ein Metall aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Platin, Iridium und Gold. Besonders bevorzugt sind Platin und Iridium. Möglich sind auch Legierungen der genannten Edelmetalle.

Die Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten gelöst:

– eine Isolationsschicht, eine Siliziumschicht und eine mit der Siliziumschicht in Kontakt tretende Edelmetallschicht werden in dieser Reihenfolge auf ein Substrat aufgebracht, wobei die Dicken der Siliziumschicht und der Edelmetallschicht so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht die Edelmetallschicht nur teilweise verbraucht wird;
– eine Silizierung wird durchgeführt, bei der die in Kontakt mit der Siliziumschicht stehende Oberfläche der Edelmetallschicht siliziert wird; und
– eine Oxidation wird durchgeführt, bei der die gebildete Silizidschicht und ggf. verbliebene unsilizierte Bereiche der Siliziumschicht oxidiert werden.

In diesem Fall wird die Edelmetallschicht mit unterliegender Siliziumschicht auf die Isolationsschicht aufgebracht. Die Silizierung und die Oxidation führen hier ebenfalls zu der weiter oben beschriebenen oxidierten Silizidschicht. Silizierung und Oxidation können ebenfalls in einer gemeinsamen thermischen Behandlung durchgeführt werden.

– eine Edelmetallschicht wird auf ein Substrat aufgebracht;
– die Edelmetallschicht wird bei erhöhter Temperatur einer zumindest ein Silan enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt, so daß an der Oberfläche der Edelmetallschicht eine Silizidschicht gebildet wird; und
– eine Isolationsschicht wird aufgebracht.

Die Temperaturen sollten dabei so hoch gewählt werden, daß das Silan thermisch zersetzt wird. Die dazu erforderlichen Temperaturen von etwa 300 bis 700 °C liegen oberhalb der für die Silizierung erforderlichen, so daß sich in situ eine Silizidschicht auf der Edelmetalloberfläche bildet. Auf von der Edelmetallschicht nicht bedeckten Bereichen der Isolationsschicht bzw. des Substrats wandelt sich das abgeschiedene Silizium dagegen nicht um. Optional kann nachfolgend eine Oxidation zur weiteren Verbesserung der Haftung durchgeführt werden. Ohne Oxidation wird die Haftung zur abschließend aufgebrachten Isolationsschicht lediglich durch die in situ gebildete Silizidschicht gefördert, was für viele Zwecke ausreichend ist.

Als Silane der allgemeinen Formel Si_nH_xR_y mit n ≥ 1 und x, y ≥ 0 kommen zur Anwendung. R_y beschreibt dabei einen Rest, bei dem es sich z.B. um CH₃, NH₂, Halogene, insbesondere F oder Cl handelt.

Bevorzugt wird ein unsubstituiertes Silan, insbesondere ein kohlenstofffreies Silan verwendet. Kohlenstofffreie Silane haben insbesondere den Vorteil, kohlenstofffreie Silizide zu erzeugen, bzw. den Einbau von Kohlenstoff in die SiO₂/Edelmetallmischphase zu verhindern.

Besonders bevorzugt sind Silane der Form Si_nH_2n+2 mit n ≥ 1, insbesondere Silan (SiH₄) , Disilan (Si₂H₆) und Trisilan (Si₃H₈).

Bei der Abscheidung sollte die erhöhte Temperatur oberhalb von 300°C, insbesondere oberhalb von 600°C liegen.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterspeichers mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren mit einem jeweils zwei Elektroden und einem dazwischen liegendem Kondensatordielektrikum, wobei zumindest eine der beiden Elektroden von der Edelmetallschicht gebildet wird, verwendet.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauelement mit einer Edelmetallschicht und einer Isolationsschicht. Ein derartiges Bauelement ist aus der bereits genannten DE 196 01 592 C1 bekannt.

Zur Verbesserung der Haftung zwischen der Edelmetallschicht und der Isolationsschicht wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an der der Isolationsschicht zugewandten Oberfläche der Edelmetallschicht eine als Haftvermittlungsschicht dienende Mischschicht ausgebildet ist, die aus der Edelmetallschicht, die im Wesentlichen frei von Siliziden ist; einer Edelmetallsilizidschicht, die aus einer Silizierung einer auf der Edelmetallschicht aufgebrachten Siliziumschicht entstanden ist; eine oxidierte Silizidschicht, die aus einer Oxidierung der Edelmetallsilizidschicht entstanden ist; und der Isolationsschicht besteht.

Die Mischschicht ist insbesondere durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich. Bei dem Material der Edelmetallschicht handelt es sich insbesondere um ein Metall aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Platin, Iridium und Gold. Besonders bevorzugt sind Platin und Iridium. Möglich sind auch Legierungen der genannten Edelmetalle. Bevorzugt grenzt an die der Isolationsschicht abgewandte Oberfläche der Edelmetallschicht ein ferroelektrisches oder dielektrisches Kondensatordielektrikum.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Bauelement um einen Halbleiterspeicher mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren, wobei zumindest eine der beiden Elektroden von der Edelmetallschicht gebildet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert und in Figuren dargestellt. Es zeigen:
1A-1E einzelne Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
2A-2C einzelne Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
3A-3C einzelne Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
4A-4C einzelne Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
5A-5F einzelne Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
6A-6E einzelne Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
7A-7C Teilansichten eines Speicherkondensators mit oxidierter Silizidschicht;
8 eine REM-Aufnahme einer mit einer oxidierten Silizidschicht überzogenen Edelmetallstruktur; und
9A-9B EDX-Spektren in unterschiedlicher Tiefe der oxidierten Silizidschicht.
Lediglich zur besseren Illustration wird die Erfindung anhand der Herstellung eines Halbleiterspeichers umfassend einen Speicherkondensator mit dielektrischem oder ferroelektrischem Kondensatordielektrikum beschrieben. Die Erfindung ist selbstverständlich jedoch nicht darauf beschränkt und kann überall dort Anwendung finden, wo die Haftung zwischen einer Edelmetallschicht und einer Isolationsschicht verbessert werden soll.
1A zeigt ein Grundsubstrat 2 aus einkristallinem Silizium, in das Dotierungsgebiete 4 und 6 eines Auswahltransistors 8 eingebettet sind. Mit 10 ist die Gate-Elektrode des Auswahltransistors 8 bezeichnet. Über einen leitfähigen Plug 12 ist eines der Dotierungsgebiete 6 mit einer Bit-Leitung 14 verbunden. Ein weiterer Plug 16 führt von dem anderen Dotierungsgebiet 4 zu der zu bildenden unteren Elektrode des Speicherkondensators. Die z.B. aus dotiertem Polysilizium bestehenden Plugs 12, 16, die Bit-Leitung 14 sowie die Gate-Elektrode 10 sind in einer planarisierten Isolationsschicht 20 eingebettet.
Im Falle eines Speicherkondensators mit dielektrischem oder ferroelektrischem Kondensatordielektrikum wird zwischen dem aus Polysilizium bestehenden Plug 16 und der unteren Elektrode eine Sauerstoffbarrierenschicht benötigt, um den Plug vor einer Oxidation bei der Abscheidung des Kondensatordielektrikums zu schützen. Dazu wird eine entsprechende Barrierenschicht 22 auf die Isolationsschicht 20 abgeschieden. Die Barrierenschicht kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Geeignete Materialien sind z.B. in der EP 0 697 718 A1 genannt. Besonders bevorzugt wird ein Aufbau der Barrierenschicht umfassend eine sauerstoffhaltige Iridiumschicht und eine Iridiumoxidschicht wie er in der DE 198 60 080 A1 und DE 199 09 295 A1 beschrieben ist, deren Offenbarungsinhalt hiermit vollständig aufgenommen wird. Die Barrierenschicht weist eine gute Haftung zur nachfolgend aufzubringenden Edelmetallschicht auf.
Auf die Barrierenschicht 22 wird eine bevorzugt aus Platin bestehende Edelmetallschicht 24 (untere Elektrode), ein Kondensatordielektrikum 26, eine ebenfalls bevorzugt aus Platin bestehende Edelmetallschicht 28 (obere Elektrode) sowie eine Siliziumschicht 30 abgeschieden. Geeignete Materialien für das Kondensatordielektrikum 26 sind Metalloxide, insbesondere mit ferroelektrischen und hoch-ε-dielektrischen Eigenschaften, wie sie z.B. ebenfalls in den DE 198 60 080 A1 und DE 199 09 295 A1 genannt sind. Die Haftung der Edelmetallschicht 28 zu einer nachfolgend aufzubringenden Isolationsschicht soll mittels der Siliziumschicht 30 verbessert werden. Die Dicke der Edelmetallschicht 28 beträgt etwa 100 nm, die der Siliziumschicht 30 etwa 5 nm.
Mittels einer thermischen Behandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 350°C, insbesondere bei Temperaturen um 750°C wird die Siliziumschicht umgewandelt. Dabei setzt von der zur Edelmetallschicht 28 gewandten Seite der Siliziumschicht 30 die Silizierung und von der gegenüberliegenden Seite der Siliziumschicht 30 die Oxidation ein. Die Edelmetallschicht 28 wird dabei oberflächlich siliziert. Da die Edelmetallschicht 28 eine deutlich höhere Dicke als die Siliziumschicht 30 aufweist, bleibt die der Siliziumschicht 30 abgewandte und dem Kondensatordielektrikum 26 zugewandte Oberfläche der Edelmetallschicht 28 frei von Siliziden. Bei andauernder thermischer Behandlung (insgesamt etwa 20 min) zerfällt das anfänglich gebildete Silizid (im vorliegenden Fall Platinsilizid), wobei das dabei frei werdende Silizium oxidiert. Im Ergebnis liegt eine durch starke Interdiffusion gekennzeichnete Mischschicht (oxidierte Silizidschicht) bestehend aus Siliziumoxid, Edelmetall und ggf. Silizid vor. Die Umwandlung ist schematisch in 1B durch die schraffierte Schicht 30' dargestellt. Für weitergehende Hinweise auf die der Oxidierung von Siliziden zugrundeliegenden Mechanismen wird auf die bereits genannte Veröffentlichung von S.P. Murarka, "Silicides for VLSI Applications", Academic Press, 1983, 102-143 verwiesen. Die Prozeßbedingungen bei der Silizierung und Oxidierung können entsprechend des gewünschten Einsatzzwecks und der verwendeten Edelmetalle entsprechend leicht angepaßt werden.
Die Siliziumschicht kann durch unterschiedliche Verfahren aufgebracht werde. Mögliche Verfahren sind:

a) Aufbringen einer etwa 10 nm dicken amorphen Siliziumschicht mittels DC-Sputtern. Derartige Verfahren werden beispielsweise beim Sputtern von Antireflexionsschichten (ARC) für die g-line Lithografie von Metallschichten verwendet.
b) Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD). Typische Bedingungen sind 100 sccm Gasfluß von SiH₄, 400°C Abscheidetemperatur, 5 Torr (ca. 660 Pa) und 500 W RF-Leistung.
c) Abscheidung von Polysiliziumschicht bzw. amorphen Silizium mittels thermisch aktiviertem LP-CVD Verfahren (lowpressure chemical vapor deposition) unter Verwendung von SiH₄ oder SiH₂Cl₂ bei Temperaturen zwischen 600°C und 700°C und einem Druck zwischen 70 (ca. 9310 Pa) und 100 Torr (ca. 13300 Pa). Optional kann eine Plasma-Unterstützung vorgesehen werden. Da im Falle von Platin die Silizierung bereits bei unter 350°C einsetzt, findet hier die Silizierung zumindest teilweise in situ statt. Weiterführende Angaben hinsichtlich der Silizierung von Platin, insbesondere hinsichtlich der Umwandlungstemperatur, Bildungsgeschwindigkeit und des zugrundeliegenden Mechanismus können dem bereits erwähnten Fachartikel von C. Canali et al., "Pt₂Si and PtSi formation with high-purity PT thin films", Applied Physics Letters, Vol. 31, No. 1, 1977, 43-45 entnommen werden. Ein zusätzlicher ex-situ Silizierungsschritt kann nachfolgend ebenfalls durchgeführt werden. Mit diesem Verfahren sind nur wenige Monolagen dicke Silizidschichten erzeugbar.

Da die verwendeten Ausgangsmaterialien zum Teil wasserstoffhaltig sind, sollte ein Ausheilschritt in sauerstoffhaltiger Atmosphäre vorgesehen werden, um die durch den Wasserstoff herbeigeführten Schäden im ferroelektrischen oder dielektrischen Kondensatordielektrikum auszuheilen. Jede nachfolgende Abscheidung der Isolationsschicht (Oxid, z.B. Siliziumoxid, oder Nitrid, z.B. Siliziumnitrid) kann ebenfalls in situ erfolgen.
Die Bildung der oxidierten Silizidschicht kann entweder in einer einzigen thermischen Behandlung oder in aufeinanderfolgenden Behandlungen erfolgen. Möglich ist auch, die Bildung der oxidierten Silizidschicht im Rahmen des für die Konditionierung des Kondensatordielektrikums erforderlichen Ausheilschritts (im Falle eines ferroelektrischen Dielektrikums auch als Ferro-Anneal bezeichnet) durchzuführen.
Für die thermische Behandlung in wasserdampfhaltiger Atmosphäre erscheinen insbesondere folgende Bedingungen als vorteilhaft: Temperaturen über 600°C für etwa 30 min. Für eine vollständige Oxidation des Edelmetallsilizids sind höhere Temperaturen wie 900°C erforderlich.
Nach Bildung der oxidierten Siliziumschicht 30' wird gemäß 1C eine Maske 32 aufgebracht, die zur Strukturierung sämtlicher Schichten bis einschließlich der Barrierenschicht 22 verwendet wird. Bevorzugt handelt es sich um eine Hartmaske, z.B. aus Titannitrid oder Siliziumdioxid. Nach der Strukturierung mittels anisotropem Ätzverfahren (z.B. Argon-Sputtern oder Chlor/Argon Hochtemperatur-RIE) sitzt auf der Isolationsschicht 20 ein Stapel bestehend aus Barrierenschicht 22, Edelmetallschicht 24, Kondensatordielektrikum 26, Edelmetallschicht 28 und oxidierter Silizidschicht 30'. Gemäß 1E wird eine Isolationsschicht 34 aus z.B. Oxid auf diesen Stapel und die freigelegte Isolationsschicht 20 aufgebracht und planarisiert. Unter Verwendung einer hier nicht näher dargestellten Maske wird ein bis zur Edelmetallschicht 28 reichendes Kontaktloch 36 in die Isolationsschicht 34 und die oxidierte Siliziumschicht 30' geätzt. Dabei sollte eventuell vorhandenes Silizid am Boden des Kontaktlochs 36 ebenfalls entfernt werden, um den Übergangswiderstand zwischen der Edelmetallschicht 28 und dem leitfähigen Material, mit dem das Kontaktloch 36 gefüllt wird, möglichst gering zu halten. Eine Leiterbahn 38 stellt die elektrische Verbindung zur Elektrode 28 her.
Mittels der oxidierten Silizidschicht 30' wird die Haftung zwischen der Edelmetallschicht 28 und der Isolationsschicht deutlich verbessert.
In den 2A bis 2C ist ein anderer Verfahrensablauf dargestellt. Wie in 2A gezeigt, werden die Edelmetallschicht 24 und die Barrierenschicht 22 strukturiert, bevor das Kondensatordielektrikum 26, die Edelmetallschicht 28 und die Siliziumschicht 30 konform abgeschieden werden. In diesem Fall stehen auch die Seitenflächen der strukturierten Edelmetallschicht 24 als effektive Kondensatorfläche zur Verfügung, wodurch die Kapazität des Kondensators erhöht wird. Dadurch lassen sich bei gleichbleibender Kapazität kleinere Kondensatoren herstellen, wodurch die Integrationsdichte erhöht werden kann.
Nach erfolgter Umwandlung der Siliziumschicht 30 in eine oxidierte Silizidschicht 30' durch Silizierung und Oxidation wird die Isolationsschicht 34 aufgebracht, das Kontaktloch 36 und die Leiterbahn 38 hergestellt. Das Kondensatordielektrikum 26, die Edelmetallschicht 28 und die oxidierte Silizidschicht 30' werden in weiten Teilen nicht strukturiert und überziehen benachbarte Speicherzellen. Die Edelmetallschicht 28 stellt somit eine gemeinsame obere Elektrode für mehrere Speicherkondensatoren dar. Dadurch werden auch weniger Kontaktlöcher 36 zur Kontaktierung der Edelmetallschicht 28 benötigt, wodurch die Integrationsdichte weiter erhöht werden kann. Außerdem ist die Edelmetallschicht großflächiger mit der oxidierten Silizidschicht bedeckt, wodurch die Haftung weiter verbessert wird.
Der in den 3A bis 3C gezeigte Verfahrensablauf unterscheidet sich von dem in den 1A bis 1E dargestellten insbesondere darin, daß hier die Siliziumschicht 30 erst nach Abscheidung der Isolationsschicht 34 und Bildung des Kontaktlochs 36 durch die thermische Behandlung in die oxidierte Isolationsschicht überführt wird. Sofern die Silizierung nicht bereits in situ bei der Abscheidung der Siliziumschicht 30' einsetzt, kann sich bei diesem Verfahrensablauf auch kein Silizid am Boden des Kontaktlochs bilden.
Bei dem in den 4A-4C gezeigten Verfahrensablauf werden die Barrierenschicht 22, die Edelmetallschicht 24, das Kondensatordielektrikum 26 und die Edelmetallschicht 28 strukturiert, bevor die Siliziumschicht 30 konform auf den durch die Strukturierung gebildeten Stapel abgeschieden wird. Anschließend wird die Siliziumschicht 30 umgewandelt. Da die Siliziumschicht 30 in den Bereichen des an den Seitenflächen des Stapels frei liegenden Kondensatordielektrikums 26 und auf der freigelegten Oberfläche der Isolationsschicht 20 nicht mit dem Edelmetall in Kontakt tritt, wird die Siliziumschicht 30 dort auch nicht siliziert, sondern vollständig in eine Siliziumoxidschicht 30'' überführt. Durch den sich bildenden Siliziumoxidring entlang der frei liegenden Bereiche des Kondensatordielektrikums wird eine Isolation zwischen Edelmetallschicht 28 und 24 sichergestellt.
In den 5A bis 5F wird ein Verfahrensablauf dargestellt, bei dem zusätzlich die Haftung zwischen der unteren Edelmetallschicht 24 und der Isolationsschicht 20 durch eine oxidierte Silizidschicht verbessert wird. Der dabei hergestellte Speicherkondensator wird auch als off-set capacitor im Gegensatz zu dem in den 1 bis 4 gezeigten stack capacitor bezeichnet.
Auf die aus z.B. Siliziumoxid bestehende Isolationsschicht 20 wird eine Siliziumschicht 40 und eine Edelmetallschicht 24 abgeschieden und mittels einer Maske 42 strukturiert. Auf die so strukturierten Schichten werden das Kondensatordielektrikum 26, die Edelmetallschicht 28 und die Siliziumschicht 30 abgeschieden und mit einer weiteren Maske 44 strukturiert. Die Siliziumschicht 30 dient hierbei gleichzeitig als Antireflexionsschicht bei der lithografischen Herstellung der Maske 44. Um dabei möglichst optimale Ergebnisse zu erzielen, wird die Dicke der Siliziumschicht entsprechend der Wellenlänge der zur Belichtung verwendeten Strahlung eingestellt.
Durch eine thermische Behandlung erfolgt anschließend die Umwandlung der Siliziumschichten 30 und 40 in jeweils eine oxidierte Silizidschicht 30' bzw. 40'. In die nachfolgend aufgebrachte Isolationsschicht 34 werden mittels einer dritten Maske 46 Kontaktlöcher (Plug's) 48, 50 und 52 geschaffen und mit einem leitfähigen Material gefüllt. Das Kontaktloch 48 durchsetzt dabei sowohl die Isolationsschicht 34 als auch die Isolationsschicht 20 und reicht bis zum Dotierungsgebiet 4 des Auswahltransistors 8. Eine auf der Isolationsschicht 34 sitzende Leiterbahn 54 verbindet das Kontaktloch 48 mit dem bis zur Edelmetallschicht 28 (obere Elektrode) reichenden Kontaktloch 50 und stellt so eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Edelmetallschicht 28 und dem Dotierungsgebiet 4 her. Mittels des bis zur Edelmetallschicht 24 reichenden Kontaktlochs 52 und einer ebenfalls auf der Isolationsschicht 34 sitzenden Leiterbahn 56 wird die Edelmetallschicht 24 (untere Elektrode) kontaktiert.
Bei dem in den 6A bis 6E gezeigten Verfahrensablauf wird im Gegensatz zu dem in den 5A bis 5F dargestellten die Silizierung der Siliziumschicht 30 bereits bei deren Abscheidung (in situ) zumindest teilweise durchgeführt. Außerdem wurde hier die Siliziumschicht 40 bereits vor der Strukturierung der Edelmetallschicht 24 in eine oxidierte Silizidschicht 40' übergeführt. Hier wird der Umstand ausgenutzt, daß Edelmetalle wie Platin für Sauerstoff durchlässig sind. Die Edelmetallschicht 24 und die oxidierte Silizidschicht 40' werden ebenfalls mit der Maske 42 strukturiert. Die Strukturierung des nachfolgend aufgebrachten Kondensatordielektrikums 26 und der Edelmetallschicht 28 erfolgt mittels der Maske 44. Bei der anschließenden Abscheidung der Siliziumschicht 30 erfolgt eine in situ Silizierung dort, wo die Siliziumschicht in unmittelbaren Kontakt mit der Edelmetallschicht 24 bzw. 28 tritt. Es liegt demnach eine Silizidschicht 31 und eine Siliziumschicht 30 vor. Für die Abscheidung wird ein Silan mit der allgemeinen Formel Si_nH_xR_y mit n ≥ 1 und x, y ≥ 0 verwendet, wobei R_y dabei einen Rest beschreibt, bei dem es sich z.B. um CH₃, NH₂, Halogene, insbesondere F oder Cl handelt. Besonders bevorzugt wird SiH₄, Si₂H₆ und Si₂H₂Cl₂. Die Abscheidung erfolgt thermisch aktiviert, d.h. bei ausreichend hohen Temperaturen, die eine thermische Zersetzung des Silans ermöglichen. Geeignete Bedingungen sind z.B. 700°C, 2 Torr, SiH₄/Ar-Atmosphäre. Auf eine zusätzliche Oxidation der Siliziumschicht 30 bzw. der in situ gebildeten Silizidschicht 31 kann hier verzichtet werden. In diesem Fall können die nicht silizierten Bereichen 30 selektiv zu den silizierten Bereichen 31 entfernt werden, um Kurzschlüsse zwischen den Edelmetallschichten 24 und 28 zu vermeiden. Anderenfalls werden die nicht silizierten Bereiche 30 bei der Oxidation vollständig oxidiert (Bereiche 30''). Die nachfolgenden Schritte entsprechen den der 5E und 5F.
Die in situ Silizierung ohne anschließende Oxidation ist selbstverständlich auch bei den in 1 bis 4 gezeigten Strukturen möglich. Insbesondere bei den Strukturen der 1, 2 und 3 besteht keine Gefahr eines Kurzschlusses durch nicht umgewandeltes Silizium. Bei der Struktur gemäß 4 sollte dagegen das nicht umgewandelte Silizium entfernt oder durch eine Oxidation in einen Isolator überführt werden.
7A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Kondensators bei dem auf der Edelmetallschicht 28 die Siliziumschicht 60 aufgebracht und bereits teilweise umgewandelt ist. Der untere Bereich 61 stellt Metallsilizid dar, während der obere Bereich 62 aus Siliziumoxid besteht. Mit fortschreitender Oxidation zersetzt sich das gebildete Silizid und das dabei frei werdenden Silizium oxidiert.
7B und 7C zeigen die Seitenflanke eines Kondensators, auf welche die Siliziumschicht 60 ebenfalls abgeschieden und durch eine erste thermische Behandlung in eine Silizidschicht 61 überführt wurde. Im Bereich des an der Seitenflanke frei liegenden Kondensatordielektrikums 26 verbleibt dagegen die Siliziumschicht 60 ohne Umwandlung. Erst bei der nachfolgenden Oxidation (7C) wird dieser Bereich 62 oxidiert während der übrige Bereich der Siliziumschicht 60 (Silizidschicht 61) in eine oxidierte Silizidschicht 63 umgewandelt wird.
8 zeigte eine mit einer oxidierten Silizidschicht bedeckte Platinstruktur. Die oxidierte Silizidschicht weist eine polykristalline Struktur auf.
Die Zusammensetzung der oxidierten Silizidschicht ist in den 9A und 9B dargestellt. Diese zeigen EDX (energydispersive X-Ray analysis) Spektren unterschiedlicher Tiefe, die durch unterschiedlich hohe Beschleunigungsspannungen eingestellt wird. Erkennbar ist, daß bei geringerer Tiefe (9A) der Sauerstoffanteil vergleichsweise hoch ist. Die Signale für Silizium und Platin sind in etwa gleich. In tiefer liegenden Schichten (9B) nimmt der Anteil von Platin dagegen zu, der von Silizium und Sauerstoff dagegen ab. Die untersuchte Schicht wurde unter folgenden Bedingungen hergestellt:

a) Abscheiden eines Schichtenstapels bestehend aus einer Platinschicht, einer SBT-Schicht und einer Platin-Schicht;
b) Abscheiden einer etwa 50 nm dicken Nitridschicht (Siliziumnitrid) mittels Plasma-unterstütztem CVD-Verfahren bei 400°C unter Verwendung von Silan. Bereits beim Stabilisierungsschritt (Einstellen der Flüsse bei der vorgegebenen Temperatur) und beim Zünden des Plasmas erfolgt die Ausbildung eines Platinsilizids aufgrund der Zersetzung des Silans.;
c) Thermische Behandlung in Sauerstoff bei 500°C für 3 Stunden und 800°C für 15 Minuten;
d) Entfernen der Nitridschicht mittels eines Plasma-Ätzverfahrens (CF₄/Sauerstoff-Ätzprozeß mit geringer V_DE in einer P5000 MxP Anlage von Applied Materials Inc.; und
e) Nachbehandlung in Sauerstoff bei 700°C für etwa 30 Minuten.

Es wird ohne sich einschränken zu wollen vermutet, daß die Oxidation der Silizidschicht im wesentlichen beim Schritt e) erfolgt, da die Nitridschicht eine Sauerstoffbarriere darstellt. Jedoch dürften auch aus der SBT-Schicht Sauerstoff und H₂O ausdiffundieren und zur Oxidation beitragen.

2: Grundsubstrat
4, 6: Dotierungsgebiete
8: Auswahltransistor
10: Gate-Elektrode
12, 16: Plug
14: Bit-Leitung
20: Isolationsschicht
22: Barrierenschicht
24, 28: Edelmetallschicht
26: Kondensatordielektrikum
30, 40: Siliziumschicht
30', 40': oxidierte Silizidschicht/Mischschicht
30'': Siliziumoxidschicht
31: Silizidschicht
32: Maske
34: Isolationsschicht
36: Kontaktloch
38: Leiterbahn
42, 44, 46: Maske
48, 50, 52: Kontaktloch/Plug
54, 56: Leiterbahn
60: Siliziumschicht
61: Silizidschicht
62: Siliziumoxidschicht
63: oxidierte Silizidschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten: – eine Edelmetallschicht (28) und eine mit einer Oberfläche der Edelmetallschicht (28) in Kontakt tretende Siliziumschicht (30) werden in dieser Reihenfolge auf ein Substrat aufgebracht; – eine Silizierung wird durchgeführt, bei der die in Kontakt mit der Siliziumschicht (30) stehende Oberfläche der Edelmetallschicht (28) siliziert wird; – eine Oxidation wird durchgeführt, bei der die gebildete Silizidschicht und ggf. verbliebene unsilizierte Bereiche der Siliziumschicht oxidiert werden; und – eine Isolationsschicht (34) wird aufgebracht, wobei die Dicken der Siliziumschicht (30) und der Edelmetallschicht (28) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht (30) die Edelmetallschicht (28) nur teilweise verbraucht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizierung in situ während des Aufbringens der Siliziumschicht (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallschicht (28) vor dem Aufbringen der Siliziumschicht (30) strukturiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß – die Edelmetallschicht (28) auf ein eine weitere Edelmetallschicht (24) bedeckendes ferroelektrisches oder dielektrisches Kondensatordielektrikum (26) aufgebracht wird; – die weitere Edelmetallschicht (24), das Kondensatordielektrikum (26) und die Edelmetallschicht (28) unter Ver wendung einer gemeinsamen Maske (32) unter Bildung eines Stapels strukturiert werden; und – die Siliziumschicht (30) konform auf diesen Stapel abgeschieden, siliziert und oxidiert wird, wobei die Siliziumschicht (30) im Bereich des unmittelbaren Kontakts mit dem Kondensatordielektrikum vollständig oxidiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (34) nach der Oxidation aufgebracht wird.
Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Oxidation die Edelmetallschicht (28) und die Siliziumschicht (30) mittels einer lithografisch hergestellten Maske strukturiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Isolationsschicht (34) und in die oxidierte Silizidschicht (30') zumindest ein Kontaktloch (36) eingebracht und mit einem leitfähigen Material gefüllt wird, das zur Edelmetallschicht (28) eine elektrische leitende Verbindung herstellt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung des Kontaktlochs (36) am Boden des Kontaktlochs vorhandenes Silizid entfernt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten: – eine Isolationsschicht (20), eine Siliziumschicht (40) und eine mit der Siliziumschicht in Kontakt tretende Edelmetallschicht (24) werden in dieser Reihenfolge auf ein Substrat aufgebracht, wobei die Dicken der Siliziumschicht (40) und der Edelmetallschicht (24) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht (40) die Edelmetallschicht (24) nur teilweise verbraucht wird; – eine Silizierung wird durchgeführt, bei der die in Kontakt mit der Siliziumschicht (40) stehende Oberfläche der Edelmetallschicht (24) siliziert wird; und – eine Oxidation wird durchgeführt, bei der die gebildete Silizidschicht und ggf. verbliebene unsilizierte Bereiche der Siliziumschicht oxidiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizierung und die Oxidation während einer gemeinsamen thermischen Behandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erfolgen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die thermische Behandlung in Anwesenheit von Wasserdampf durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizidschicht und die ggf. verbliebenen unsilizierten Bereiche der Siliziumschicht vollständig oxidiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Dicken der Siliziumschicht (30, 40) und der Edelmetallschicht (24, 28) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei einer vollständigen Silizierung der Siliziumschicht (30, 40) die Edelmetallschicht (24, 28) nur teilweise verbraucht wird und die von der Siliziumschicht (30, 40) abgewandte Oberfläche der Edelmetallschicht (24, 28) im wesentlichen frei von Siliziden bleibt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Edelmetallschicht (24, 28) 10 bis 20-mal so dick wie die Siliziumschicht (30, 40) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit den Schritten: – eine Edelmetallschicht (28) wird auf ein Substrat aufgebracht; – die Edelmetallschicht (28) wird bei erhöhter Temperatur einer zumindest ein Silan enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt, so daß an der Oberfläche der Edelmetallschicht eine Silizidschicht (31) gebildet wird; und – eine Isolationsschicht (34) wird aufgebracht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Silan um ein unsubstituiertes Silan, insbesondere um ein kohlenstofffreies Silan handelt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Silan um Si_nH_2n+2 mit n ≥ 1 handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Temperatur oberhalb von 300°C, insbesondere oberhalb von 600°C liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der Edelmetallschicht (24, 28) um ein Metall aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Platin, Iridium und Gold handelt.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Herstellung eines Halbleiterspeichers mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren mit einem jeweils zwei Elektroden (24, 28) und einem dazwischen liegendem Kondensatordielektrikum (26), wobei zumindest eine der beiden Elektroden von der Edelmetallschicht gebildet wird.
Bauelement mit einer Edelmetallschicht und einer Isolationsschicht, wobei an der der Isolationsschicht (20, 34) zugewandten Oberfläche der Edelmetallschicht (24, 28) eine als Haftvermittlungsschicht dienende Mischschicht (30', 40') ausgebildet ist, die aus der Edelmetallschicht, die im Wesentlichen frei von Siliziden ist; einer Edelmetallsilizidschicht, die aus einer Silizierung einer aufgebrachten Siliziumschicht und der Edelmetallschicht entstanden ist; eine oxidierte Silizidschicht, die aus einer Oxidierung der Edelmetallsilizidschicht entstanden ist; und der Isolationsschicht besteht.
Bauelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der Edelmetallschicht (24, 28) um ein Metall aus der Gruppe Ruthenium, Rhodium, Palladium, Rhenium, Osmium, Platin, Iridium und Gold handelt.
Bauelement nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die der Isolationsschicht (20, 34) abgewandte Oberfläche der Edelmetallschicht (24, 28) an ein ferroelektrisches oder dielektrisches Kondensatordielektrikum (26) grenzt.
Bauelement nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bauelement um einen Halbleiterspeicher mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren handelt, wobei zumindest eine der beiden Elektroden von der Edelmetallschicht gebildet wird.