DE69731945T2

DE69731945T2 - Halbleiter-verfahrensmethode zur herstellung eines kontaktsockels für den speicherknoten eines kondensators in integrierten schaltungen

Info

Publication number: DE69731945T2
Application number: DE69731945T
Authority: DE
Inventors: H. Charles DENNISON
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: KR19990082204A; US6331725B1; EP0891634A4; US6083831A; KR100424220B1; JP4585309B2; US6498375B2; AU2342297A; US6312984B1; DE69731945D1; WO1997036327A1; US20020020883A1; JP2000507741A; US6300213B1; EP0891634A1; JP2005101666A; EP0891634B1; ATE285121T1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels sowie Kontaktsockel verwendende integrierte Schaltungen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Mit zunehmender Speicherzellendichte von DRAMs wächst die Schwierigkeit ständig, trotz kleiner werdender Zellenfläche die Speicherkapazität ausreichend hoch zu halten. Darüber hinaus besteht die Aufgabe fort, die Zellenfläche weiter zu verringern. Der Ansatz zum Erhöhen der Zellenkapazität ist hauptsächlich die Anwendung von Zellenstrukturtechniken. Solche Techniken beinhalten dreidimensionale Zellenkondensatoren wie z. B. Graben- oder Stapekondensatoren.
Konventionelle DRAM-Arrays mit Stapelkondensatoren arbeiten mit einer vergrabenen oder einer unvergrabenen Bitleitungskonstruktion. Bei vergrabenen Bitleitungskonstruktionen sind Bitleitungen in unmittelbarer vertikaler Nähe zu den Bitleitungskontakten der Speicherzellen-Feldeffekttransistoren (FETs) vorgesehen, wobei die Zellenkondensatoren horizontal über die Oberseite der Wortleitungen und Bitleitungen ausgebildet sind. Bei unvergrabenen Bitleitungskonstruktionen werden tiefe vertikale Kontakte durch eine dicke Isolierschicht bis zu den Zellen-FETs hergestellt, wobei die Kondensatorkonstruktionen über den Wortleitungen und unter den Bitleitungen vorgesehen sind. Solche unvergrabenen Bitleitungskonstruktionen werden auch als „capacitor-under-bit line" (Kondensator-unter-Bitleitung) oder „bit line-over-capacitor" (Bitleitung-über-Kondensator) Konstruktionen bezeichnet.
In DRAM- und anderen integrierten Schaltungen wird ein ohmscher elektrischer Kontakt gewöhnlich in Bezug auf eine elektrisch leitende Diffusionszone in einem Halbleitersubstrat zwischen einem Paar leitender Leitungen vorgenommen, die über dem Substrat vorgesehen sind. In einigen Fällen werden Kontaktstopfen oder -sockel verwendet, um die elektrische Verbindung mit dem Substrat zu erleichtern und eine ungünstige vertikale Topografie zu bewältigen. Dies kann den Vorteil bringen, dass ein größerer Zielbereich für einen nachfolgenden leitenden Leitungskontakt mit der Diffusionszone durch den Sockel erzeugt wird. Die US-Patente Nr. 5338700; 5340763; 5362666 und 5401681 sind als Stand der Technik relevant.
Die US 5354712 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Verbindungsstrukturen innerhalb einer integrierten Schaltung, bei dem eine Sperrschicht in einem Verbindungsgraben sowie zwischen einem Kupfermaterial und einem dielektrischen Material vorgesehen ist.
Die US 5330934 beschreibt ein Verfahren, bei dem Pufferschichten zum Regulieren von Ausrichtungstoleranzen auf eine Diffusionszone und eine Kontaktelektrode verwendet werden, wenn ein Kontaktloch gebildet wird.
Die EP 0540930 beschreibt eine integrierte gefaltete Bitleitungsarchitektur für einen Halbleiterspeicher mit hoher Dichte sowie ein Herstellungsverfahren.
Die US 5338700 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Bitleitung-über-Kondensator-Array von Speicherzellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels gemäß Definition in Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein integrierter Schaltkomplex gemäß Definition in Anspruch 16 bereitgestellt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die folgenden Begleitzeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments in einem Verarbeitungsschritt gemäß der Erfindung;
2 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 1 beschrieben ist;
3 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 2 beschrieben ist;
4 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 3 beschrieben ist;
5 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 4 beschrieben ist;
6 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 5 beschrieben ist;
7 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 6 beschrieben ist;
8 ist eine Ansicht des Waferfragments von 1 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 7 beschrieben ist;
9 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments einer alternativen Ausgestaltung in einem alternativen Verarbeitungsschritt gemäß der Erfindung;
10 ist eine Ansicht des Waferfragments von 9 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 9 dargestellt ist;
11 ist eine Ansicht des Waferfragments von 9 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 10 dargestellt ist;
12 ist eine Ansicht des Waferfragments von 9 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 11 dargestellt ist;
13 ist eine Ansicht des Waferfragments von 9 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 12 dargestellt ist;
14 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments einer alternativen Ausgestaltung in einem weiteren alternativen Verarbeitungsschritt gemäß der Erfindung;
15 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments einer weiteren alternativen Ausgestaltung in einem weiteren alternativen Verarbeitungsschritt gemäß der Erfindung;
16 ist eine Ansicht des Waferfragments von 15 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 15 dargestellt ist;
17 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments einer weiteren alternativen Ausgestaltung in noch einem weiteren alternativen Verarbeitungsschritt gemäß der Erfindung;
18 ist eine Ansicht des Waferfragments von 17 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 17 dargestellt ist;
19 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterwaferfragments einer weiteren alternativen Ausgestaltung in noch einem weiteren alternativen Verarbeitungsschritt;
20 ist eine Ansicht des Waferfragments von 19 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 19 dargestellt ist;
21 ist eine Ansicht des Waferfragments von 19 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 20 dargestellt ist;
22 ist eine Ansicht des Waferfragments von 19 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 21 dargestellt ist;
23 ist eine Ansicht des Waferfragments von 19 in einem Verarbeitungsschritt nach dem, der in 22 dargestellt ist;
24 ist eine schematische Draufsicht auf einen Kontaktsockel gemäß der Erfindung.
BESTE ARTEN DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG UND OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung der Erfindung wird gemäß den konstitutionalen Zwecken der US-Patentrechte „to promote the progress of science and useful arts" (zur Förderung des Fortschritts der Wissenschaft und nützlicher Techniken – Artikel 1, Absatz 8) vorgelegt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels die folgenden Schritte:
Herstellen eines Knotenpunkts zum Vornehmen von elektrischen Anschlüssen;
Bereitstellen von dielektrischem Isoliermaterial über dem Knotenpunkt;
Ätzen einer Kontaktöffnung in das dielektrische Isoliermaterial über dem Knotenpunkt bis zu einem Ausmaß, das nicht ausreicht, um den Knotenpunkt nach außen zu exponieren, wobei die Kontaktöffnung eine Basis hat;
Erzeugen einer Polysiliciumabstandsschicht über dem dielektrischen Isoliermaterial bis in die Kontaktöffnung bis zu einer Dicke, die nicht ausreicht, um die Kontaktöffnung vollständig auszufüllen;
anisotropes Ätzen der Abstandsschicht zum Bilden eines Seitenwandabstandshalters in der Kontaktöffnung;
nach dem Bilden des Seitenwandabstandshalters, Ätzen durch die Kontaktöffnungsbasis, um den Knotenpunkt nach außen zu exponieren;
Füllen der Kontaktöffnung bis zu dem Knotenpunkt mit elektrisch leitendem Material;
elektrisch Leitendmachen des Seitenwandabstandshalters; und
Ätzen des elektrisch leitenden Materials zur Bildung eines elektrisch leitenden Kontaktsockels, der den Seitenwandabstandshalter umfasst, wobei der Sockel eine Außenfläche hat, die mit gegenüberliegenden, lateral benachbarten, elektrisch isolierenden Flächen im Wesentlichen koplanar ist.
In einem weiteren Aspekt umfasst eine integrierte Schaltung Folgendes:
einen Knotenpunkt;
einen longitudinalen, elektrisch leitenden Kontaktsockel in elektrischer Verbindung mit dem Knotenpunkt, wobei der Kontaktsockel Folgendes umfasst:
einen inneren Längsabschnitt in elektrischer Verbindung mit dem Knotenpunkt und einen äußeren Längsabschnitt, wobei der äußere Längsabschnitt einen radial äußeren Seitenwandabstandshalter und eine radial innere elektrisch leitende Säule umfasst, wobei der Abstandshalter eine einzelne Polysiliciumschicht mit einer Basis und mit einer longitudinalen Dicke hat, wobei der Abstandshalter elektrisch leitend und in elektrischer Verbindung mit der Säule ist,
wobei Säule und Abstandshalter eine im Wesentlichen koplanare gemeinsame Außenfläche haben; und
dielektrisches Isoliermaterial mit einer im Wesentlichen planaren Außenfläche, die im Wesentlichen koplanar mit der gemeinsamen Außenfläche des Kontaktsockels ist.
Eine erste Ausgestaltung wird mit Bezug auf die 1–7 beschrieben. 1 illustriert ein Halbleiterwaferfragment 10 aus einem monokristallinen Volumensiliciumsubstrat 12 und einem beabstandeten Paar Feldoxidzonen 14. Die Zonen 14 definieren einen aktiven Bereich 15 dazwischen. Eine Serie von vier Wortleitungskonstruktionen 16, 17, 18 und 19 sind relativ zum Substrat 12 vorgesehen. In der dargestellten Querschnittsansicht von Waferfragment 10 liegen die Wortleitungen 16 und 19 über den gegenüberliegenden Feldoxidzonen 14, und die Wortleitungen 17 und 18 bilden ein Paar Wortleitungen, die über dem aktiven Bereich 15 liegen. Die Wortleitungen 16, 17, 18 und 19 umfassen jeweils eine dielektrische Gate-Schicht 20, eine darüber liegende leitend dotierte Polysiliciumschicht 21, eine assoziierte Silicidschicht 22, elektrisch isolierende Seitenwandabstandshalter 23 und eine Kappe 24. Diese können konventionell aufgebaut sein, wobei Abstandshalter 23 und Kappe 24 beispielsweise ein Oxid, ein Nitrid oder ein anderes elektrisch isolierendes Material umfassen. Für die Zwecke der weiteren Erörterung haben die fraglichen Wortleitungen jeweils eine äußerste leitende Fläche 25, die in der bevorzugten Ausgestaltung die oberste Fläche der schwer schmelzenden Silicidschicht 22 ist. Leitend dotierte Diffusionszonen 26, 27 und 28 sind in dem Substrat 12 abwechselnd neben Wortleitungen 17 und 18 wie gezeigt vorgesehen und bilden jeweilige erste, zweite und dritte Aktiver-Bereich-Knotenstellen, an denen jeweilige elektrische Anschlüsse vorgenommen werden.
Eine isolierende dielektrische Materialschicht 30, vorzugsweise aus Borphosphosilikatglas (BPSG), ist über den Wortleitungen und Knotenstellen vorgesehen. In dieser Ausgestaltung wird die isolierende dielektrische Schicht 30 so planarisiert, dass sie eine planarisierte Außenfläche 29 hat, und ist so gestaltet, dass sie eine bevorzugte Dicke von etwa 8000 Ångström bis etwa 12.000 Ångström über den Knotenstellen 26, 27 und 28 hat. Eine beispielhafte Dicke der Schicht 30 über dem äußersten Abschnitt der Kappen 24 der Wortleitungen 16 und 19 beträgt etwa 4500 Ångström Falls gewünscht, kann eine dünne Sperrschicht (nicht dargestellt), z. B. aus undotiertem SiO₂, die durch Zersetzung von Tetraethylorthosilikat aufgebracht wird, oder eine Siliciumnitridschicht, vor dem Aufbringen der Schicht 30 über dem Substrat vorgesehen werden, so dass sie als Abschirmung gegenüber unerwünschter Bor- oder Phosphordiffusion von der BPSG-Schicht 30 in das Substrat 12 dient.
Eine harte Masken- oder Ätzstoppschicht 31 ist außerhalb der isolierenden dielektrischen Schicht 30 vorgesehen. Eine solche Schicht umfasst vorzugsweise ein Material, auf das die darunter liegende isolierende dielektrische Schicht 30 im Wesentlichen selektiv geätzt werden kann, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen wird. Beispielhafte und bevorzugte Materialien für die Schicht 31 beinhalten dotiertes oder undotiertes Polysilicium oder Si₃N₄. Eine beispielhafte Dicke für die Schicht 31 ist 2500 Ångström
Mit Bezug auf 2, die Kontaktöffnungen 32, 33 und 34 werden in die harte Maskenschicht 31 und die isolierende dielektrische Materialschicht 30 geätzt. Die Kontaktöffnung 32 ist eine erste Kontaktöffnung, die über der ersten Knotenstelle 26 geätzt ist. Die Kontaktöffnung 33 ist eine zweite Kontaktöffnung, die über der zweiten Kontaktstelle 27 geätzt ist. Die Kontaktöffnung 34 ist eine dritte Kontaktöffnung 34, die über der dritten Knotenstelle 28 geätzt ist. Jede wird in die isolierende dielektrische Schicht 30 in einem Ausmaß geätzt, das nicht ausreicht, um die darunter liegenden jeweiligen Knotenstellen zu exponieren. Eine beispielhafte bevorzugte Ätztiefe in die Schicht 30 ist 3500 Ångström. Die Kontaktöffnungen 32, 33 und 34 beinhalten jeweils eine erste, zweite und dritte Kontaktbasis 35, 36 und 37, die sich höhenmäßig außerhalb der Wortleitungen 16, 17, 18, 19 und ihrer assoziierten äußersten leitenden Flächen 25 befinden.
Gemäß 3 ist eine Abstandsschicht 40 über der Maskierungsschicht 31 und demgemäß über dem isolierenden dielektrischen Material 30 bis auf eine geeignete Dicke vorgesehen, die nicht ausreicht, um die jeweiligen Kontaktöffnungen 32, 33 und 34 vollständig zu füllen. Sie wird benutzt, um elektrisch leitende, anisotrop geätzte Seitenwandabstandshalter zu erzeugen. Materialien für die Schicht 40 an dieser Stelle im Verfahren beinhalten entweder dotiertes oder undotiertes Polysilicium.
Mit Bezug auf 4, die Abstandsschicht 40 wird anisotrop geätzt, um einen ersten Seitenwandabstandshalter 42 in der ersten Kontaktöffnung 32, einen zweiten Seitenwandabstandshalter 43 in der zweiten Kontaktöffnung 33 und einen dritten Seitenwandabstandshalter 44 in der dritten Kontaktöffnung 34 zu bilden. Solche Seitenwandabstandshalter werden schließlich elektrisch leitend gemacht und bilden lateral auswärtige Abschnitte eines elektrisch leitenden Kontaktsockels. Dementsprechend werden dort, wo die Abstandsschicht 40 vor dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird, um die Konstruktion von 4 zu erzeugen, Abstandshalter 42, 43 und 44 unmittelbar nach ihrer Bildung elektrisch leitend gemacht. Wo der Abstandshalter 40 nicht vor dem anisotropen Ätzen von 4 elektrisch leitend gemacht werden soll, da können die Abstandshalter 42, 43 und 44 nach ihrer Bildung durch Diffusionsdotierung, Ionenimplantation oder auf eine andere Weise elektrisch leitend gemacht werden.
Mit Bezug auf 5 und nach dem anisotropen Ätzen der Abstandshalterschicht 40 wird die Ätzchemie geändert, um jeweils durch die erste, zweite und dritte Kontaktöffnungsbasis 35, 36 und 37 zu ätzen, um die Knotenstellen 26, 27 bzw. 28 jeweils nach außen zu exponieren. Während eines solchen Ätzens beschränkt die harte Masken- oder Ätzstoppschicht 31 das Ätzen der isolierenden dielektrischen Materialschicht 30 darunter. Wenn die Seitenwandabstandshalter 23 der fraglichen Wortleitungskonstruktionen aus Nitrid sind, wie in diesem Beispiel, dann werden solche Schichten vorzugsweise während des Ätzens der BPSG-Schicht 30 nicht merklich geätzt. Wenn das Material der Abstandshalter 23 Oxid umfasst, dann wird solches Material üblicherweise während des Ätzens der Schicht 30 geätzt, um die Knotenstellen nach außen zu exponieren, aber dies sollte kein Problem darstellen. Das Bereitstellen der illustrierten Abstandshalter 42, 43 und 44 in den Kontaktöffnungen 32, 33 und 34 hat wünschenswerterweise den Effekt, dass die resultierende verengte Kontaktätzung zu den Knotenstellen von den leitenden Wortleitungsrändem beabstandet wird, damit diese beim Ätzen zum Exponieren der Knotenstellen nicht exponiert werden. Demgemäß sind die Abstandshalter 23 und die Kappe 24 keine Anforderung in einer bevorzugten Ausgestaltung.
Gemäß 6 werden verbleibende erste, zweite bzw. dritte Kontaktöffnungen 32, 33, 34 mit einer elektrisch leitenden Materialschicht 46 wie z. B. in situ leitend dotiertem Polysilicium gefüllt.
Gemäß 7 wird die elektrisch leitende Materialschicht 46 nach innen zur isolierenden dielektrischen Materialschicht 30 geätzt, um einen elektrisch leitenden ersten Kontaktsockel 48, einen elektrisch leitenden zweiten Kontaktsockel 50 und einen elektrisch leitenden dritten Kontaktsockel 52 zu bilden. Sie umfassen jeweils einen inneren Längsabschnitt 53 effektiv in elektrischer Verbindung mit der assoziierten Knotenstelle, und einen äußeren Längsabschnitt 54. Der äußere Längsabschnitt 54 für die Sockel 48, 50 und 52 umfasst jeweils anisotrop geätzte Abstandshalter 42, 43 und 44 und eine radial innere elektrisch leitende Säule 56. Die Abstandshalter 42, 43 und 44 sind jeweils in ohmscher elektrischer Verbindung mit ihren zugehörigen Säulen 56, wobei die Säulen 56 den äußeren Längsabschnitt 54 und den inneren Längsabschnitt 53 der jeweiligen Kontaktsockel umfassen und dazwischen verlaufen. Beispielhafte und bevorzugte Ätztechniken sind unter anderem chemisch-mechanisches Polieren (CMP) oder Abdeckplasmaätzen.
So entstehen jeweilige äußere Sockelflächen 58, die im Wesentlichen koplanar mit planaren isolierenden dielektrischen Schichtoberflächen 29 sind, wobei individuelle Außenflächen 58 eine im Wesentlichen koplanare gemeinsame Außenfläche mit Bezug auf die einzelnen Säulen und Abstandshalter bilden. Eine solche Konstruktion und Methode erzeugt ferner Sockelkappen 60 mit radial breiterer Konstruktion als innere Längsteile 53 der Kontaktsockel, wobei solche Kappen 60 eine im Wesentlichen gemeinsame Längsdicke „A" haben. In der beschriebenen und bevorzugten Ausgestaltung ist die Distanz zwischen den jeweiligen Kontaktbasen und ihren zugehörigen Knotenstellen als konstant mit der Abmessung „C" dargestellt. Die Dicke des Isoliermaterials über den äußersten leitenden Flächen 25 der Wortleitungen 17 und 18 zu den Kontaktöffnungsbasen ist mit der Abmessung „B" dargestellt. Am bevorzugten sind „A" und „B" jeweils gleich oder größer als 0,1 Mikron.
8 illustriert die nachfolgende Waferverarbeitung, wobei sich die Kondensatorkonstruktionen 87 und 88 in elektrischer Verbindung mit Sockeln 48 und 52 befinden, und eine Bitleitung 89 ist in elektrischer Verbindung mit dem Sockel 50 vorgesehen. Eine Isolierschicht 90 ist außerhalb der Schicht 30 und der Sockel 48, 50 und 52 vorgesehen. Kondensatorbehälteröffnungen sind durch die Schicht 90 zu Sockeln 48 und 52 vorgesehen. Darin sind Kondensatorspeicherknoten 91 vorgesehen. Die Schicht 90 wird geätzt, um die äußeren lateralen Seitenwände der Knoten 91 zu exponieren. Eine dielektrische Zellschicht 92 und eine Zellplattenschicht 93 sind über dem Substrat vorgesehen. Es ist eine nachfolgende Isolierschicht 94 vorgesehen. Ein Kontaktstopfen 95 ist durch die Schichten 94 und 90 zum Sockel 50 vorgesehen. Die Bitleitung 89 ist in elektrischer Verbindung mit dem Stopfen 95 für die Herstellung der DRAM-Schaltung vorgesehen.
Eine alternative Ausgestaltung wird mit Bezug auf die 9–13 beschrieben. Es wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugsziffern wie in der ersten beschriebenen Ausgestaltung benutzt, wobei Unterschiede durch den Suffix „a" oder durch eine andere Bezugsziffer angezeigt werden. 9 zeigt ein Waferfragment 10a einer alternativen Ausgestaltung, die im Wesentlichen dieselbe ist wie die in 1 gezeigte, mit der Ausnahme, dass die harte Maskenschicht 31 weggefallen und die Schicht 30a dicker ist. Eine beispielhafte Dicke für die Schicht 30a liegt zwischen 20000 Ångström und etwa 25000 Ångström.
Mit Bezug auf 10, sie ist ähnlich wie 4 der ersten beschriebenen Ausgestaltung, wobei jedoch keine assoziierte Maskierungsschicht 31 vorhanden ist. Ferner sind Kontaktöffnungen 32a, 33a und 34a tiefer relativ zur isolierenden dielektrischen Schicht 30a vorgesehen, wobei die zugehörigen Abstandshalter 42a, 43a und 44a erheblich dicker sind. Dies ist durch Abmessung „F" dargestellt. Ferner wird durch das anisotrope Ätzen zum Erzeugen solcher Abstandshalter isolierendes dielektrisches Material der Schicht 30 über den Wortleitungen effektiv nach außen exponiert, wobei diese vor einer solchen Exposition durch die Schicht 31 in der ersten beschriebenen Ausgestaltung verkappt wurden.
Mit Bezug auf 11, der Schritt des kollektiven Ätzens durch die jeweilige erste, zweite und dritte Kontaktöffnungsbasis der ersten beschriebenen Ausgestaltung ätzt auch das isolierende dielektrische Material 30a über den illustrierten Wortleitungen, aber bis zu einem Ausmaß, das nicht ausreicht, um leitende Flächen 25 solcher Wortleitungen nach außen zu exponieren. Ferner ist „D" vorzugsweise um 0,1 Mikron bis 0,3 Mikron kleiner als „F". Die illustrierte Abmessung „E" von der Kontaktöffnungsbasis der höchsten Kontaktöffnung bis zu ihrer assoziierten Knotenstelle ist geringer als die Ätzung von Schicht 30a mit Abmessung „D" über den Wortleitungen. Eine bevorzugtere Beziehung besteht darin, dass „D" gleich oder größer ist als etwa 1,3 E. Am meisten bevorzugt wird, wenn „D" zwischen ca. 1,3 E und ca. 1,5 E liegt.
Gemäß 12 wird wieder eine elektrisch leitende Materialschicht 46a aufgebracht, um die verbleibenden ersten, zweiten und dritten Kontaktöffnungen bis zu den jeweiligen Knotenstellen zu füllen.
Gemäß 13 erfolgt das Ätzen zum Erzeugen der illustrierten Kontaktsockel 48, 50 und 52.
14 illustriert noch eine weitere modifizierte Ausgestaltung. Es wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugsziffern wie in der ersten beschriebenen Ausgestaltung benutzt, Unterschiede wurden durch den Suffix „b" oder durch eine andere Bezugsziffer angezeigt. 14 unterscheidet sich hauptsächlich von der ersten beschriebenen Ausgestaltung dahingehend, dass die Außenfläche 29b der isolierenden dielektrischen Schicht 30b zunächst unplanarisiert vorgesehen wird. Demgemäß ist auch die darüber vorgesehene Maskierungsschicht 31b unplanarisiert. Bei einem solchen Beispiel ist eine bevorzugte aufgetragene Dicke für die Schicht 30b gleich oder größer als 14.000 Ångström. Die Verarbeitung des Waferfragments von 14 würde dann wie oben erfolgen, wobei ein Ätzschritt zum Erzeugen der gewünschten elektrisch leitenden Kontaktsäulen durchgeführt wird.
Es wird eine weitere alternative Ausgestaltung mit Bezug auf die 15 und 16 beschrieben. Es wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugsziffern wie in der ersten beschriebenen Ausgestaltung verwendet, wobei Unterschiede durch den Suffix „c" oder durch eine andere Bezugsziffer angezeigt werden. 15 ist der Beschreibung von 14 ähnlich, aber die Maskierungsschicht 31/31b ist weggefallen und daher ist Schicht 30c dicker. In einem solchen Fall ist die bevorzugte aufgetragene Dicke der aufgebrachten Schicht 30c gleich oder größer als etwa 24.000 Ångström.
Mit Bezug auf 16, die Ätzung der BPSG-Schicht 30c wird vorzugsweise als eine zeitlich gesteuerte Ätzung bis auf etwa 2000 bis 3000 Ångström über den leitenden Außenflächen 25 der Wortleitungen durchgeführt. Am meisten bevorzugt wird, wenn die Dicke der Nitridkappen 24 in einer solchen Ausgestaltung ggf. etwa 2000 Ångström beträgt. Danach wird die Schicht 46e aufgebracht. Eine Ätzung würde dann so konstruiert, dass sich im Wesentlichen derselbe Aufbau wie in 7 ergibt.
Es wird nun eine weitere alternative Ausgestaltung mit Bezug auf die 17 und 18 beschrieben. Es wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugsziffern wie in der ersten beschriebenen Ausgestaltung verwendet, wobei die Unterschiede durch den Suffix „d" oder durch eine andere Bezugsziffer angezeigt werden. 17 zeigt eine Ausgestaltung, bei der die isolierende dielektrische Schicht 30d einer Planarisierungsätzung wie CMP unterzogen wird, die zunächst auf den Außenkappen 24 der äußersten Wortleitungen stoppt, die effektiv als Ätzstoppkappen dient. Demgemäß könnten solche Kappen aus einem anderen Material als Schicht 30d sein, um die gewünschte Planarisierungsätzstoppfunktion bereitzustellen. Danach wird die Isolierschicht 31d erzeugt.
18 illustriert die nachfolgende Verarbeitung gemäß den obigen bevorzugten Ausgestaltungen, wo das leitende Material in den Kontaktöffnungen unmittelbar vor deren Ätzung vorgesehen wird, so dass schließlich die voneinander isolierten gewünschten leitenden Kontaktsockel entstehen. Ein solches Ätzen kann wiederum ein anisotropes Trockenätzen, ein isotropes Nassätzen oder eine chemisch-mechanische Politur sein.
Eine weitere alternative Ausgestaltung wird mit Bezug auf die 19–23 beschrieben. Es wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugsziffern wie in der ersten beschriebenen Ausgestaltung benutzt, wobei Unterschiede durch den Suffix „e" oder durch eine andere Bezugsziffer angezeigt werden. Im Waferfragment 10e werden die Wortleitungen 16e, 17e, 18e und 19e ohne Bereitstellung von eventuellen separaten Kappen aus isolierendem Material bereitgestellt. Solche Kappen könnten natürlich in den in 1–16 beschriebenen Ausgestaltungen wegfallen, die Erfindung ist nur durch die begleitenden Ansprüche begrenzt. Der Wegfall der Kappen erleichtert die Reduzierung der zu planarisierenden Topologie und erleichtert die Reduzierung der Dicke, die sonst für die Isolierschicht 30–30e erforderlich wäre. Eine solche Schicht wird in dieser beschriebenen Ausgestaltung vorzugsweise auf eine Dicke von etwa 25.000 Ångström bis etwa 30.000 Ångström aufgebracht. Kontaktöffnungen 32e, 33e und 34e werden wie gezeigt geätzt, wobei ihre Tiefenpenetration relativ zur isolierenden dielektrischen Schicht 30e vorzugsweise zwischen etwa 6000 Ångström und 12.000 Ångström liegt, um eine Tiefe unterhalb der tiefsten Topologie des äußersten Abschnitts der Schaltung peripher zur Figur bereitzustellen.
20 zeigt das Waferfragment 10e in einem Verarbeitungsschritt, der in der Sequenz mit dem in 6 in der ersten beschriebenen Ausgestaltung beschriebenen im Wesentlichen äquivalent ist.
Mit Bezug auf 21, das elektrisch leitende Säulenmaterial in den Kontaktöffnungen 32, 33 und 34 sowie ihre zugehörigen Abstandshalter und das umgebende Isoliermaterial werden wie gezeigt geätzt. Bei einem solchen Ätzen werden vorzugsweise Ätzchemikalien verwendet, die alle solchen Materialien im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit ätzen, um die illustrierten Kondensatorbehälteröffnungen 70 und 72 über oder relativ zu Knotenstellen 26 und 28 zu erzeugen. Dies ergibt effektiv leitende Säulen 74 und 76, die jeweils von den Basen der Kontaktöffnungen 74 und 76 zu den zugehörigen Knotenstellen 26 bzw. 28 vorstehen oder sich davon erstrecken. Ein Beispiel für eine Chemikalie, die das illustrierte anisotrope Ätzen erzeugt und Polysilicium und BPSG mit im Wesentlichen derselben Geschwindigkeit ätzt, ist unter anderem NF₃ oder eine Kombination von CF₄ plus CHF₃. Alternativ und lediglich beispielhaft können Polysilicium und BPSG im Wesentlichen mit einer ersten Ätzchemie aus SF₆ und Cl₂, gefolgt von einer zweiten Ätzchemie von CF₄, CHF₃ und Ar geätzt werden.
Gemäß 22 ist eine zweite Schicht 78 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise leitend dotiertes Polysilicium, außerhalb der Ätzstoppschicht 31e (und demgemäß der isolierenden dielektrischen Schicht 30e) und bis in die Kondensatorbehälteröffnungen 70 und 72 bis auf eine Dicke vorgesehen, die geringer ist als die, die solche Öffnungen vollständig ausfüllen würde.
Nun mit Bezug auf 23, das Ätzen erfolgt relativ zur zweiten elektrisch leitenden Schicht 78 und zur ersten elektrisch leitenden Schicht 46e. Diese definiert, effektiv im selben Schritt, den Kontaktsockel 50 und einen isolierten Kondensatorspeicherknoten 80 in der Kondensatorbehälteröffnung 70 und einen isolierten Kondensatorspeicherknoten 82 mit der Kondensatorbehälteröffnung 72. Gemäß bevorzugten Aspekten der Erfindung kann dies als Kondensatorbehälterspeicherknoten bei der Herstellung einer DRAM-Schaltung verwendet werden. Das bevorzugte Ätzen, mit dem die Konstruktion von 23 erzielt wird, ist chemisch-mechanisches Polieren.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen ermöglichen die Durchführung von Verbesserungen in Sockelkonstruktionen gegenüber Konstruktionen des Standes der Technik. So offenbart mit Bezug auf mein früheres Patent 5,338,700 die Konstruktion dort, ob die Anwendung von 0,75-Mikron-Pitch-Technik eine ovalförmige Basis mit einer Länge von 0,5 Mikron und einer Breite von 0,25 Mikron und eine im Wesentlichen kreisförmige Oberseite von 0,5 Mikron Durchmesser hätte. Dies ist teilweise auf die selbstausrichtende Kontaktätzung zurückzuführen, die die illustrierten Stopfen erzeugt. Bevorzugte Sockelkonstruktionen gemäß der Erfindung können eine Sockelbasis und eine Sockeloberseite haben, die beide im Wesentlichen kreisförmig sind, wobei die Oberseite einen Durchmesser von 0,5 Mikron und die Basis einen Durchmesser von 0,25 Mikron für eine 0,75-Mikron-Pitch-Technik hat. Eine selbstausrichtende Kontaktätzung ist nicht erforderlich.
So zeigt beispielsweise 24 eine schematische Draufsicht auf einen Kontaktsockel 99 mit einem äußeren Längsabschnitt 54f und einem inneren Längsabschnitt 53f Wie gezeigt, sind beide im radialen Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig, wobei der äußere Abschnitt 54f im radialen Querschnitt größer (zweimal so groß) ist als der innere Abschnitt 53f.
Die Erfindung wurde gesetzmäßig in einer Sprache beschrieben, die in Bezug auf strukturelle und methodische Merkmale mehr oder weniger spezifisch ist. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen gezeigten und beschriebenen Merkmale begrenzt ist, da die hierin offenbarten Mittel bevorzugte Formen der Umsetzung der Erfindung umfassen. Die Erfindung ist somit in allen ihren Formen oder Modifikationen im Rahmen der beiliegenden Ansprüche beansprucht, die gemäß dem Äquivalenzgrundsatz zu interpretieren sind.

Claims

Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52), umfassend die folgenden Schritte: Herstellen eines Knotenpunkts (26, 27, 28) zum Vornehmen von elektrischen Anschlüssen; Bereitstellen von dielektrischem Isoliermaterial (30) über dem Knotenpunkt; Ätzen einer Kontaktöffnung (32, 33, 34) in das dielektrische Isoliermaterial (30) über dem Knotenpunkt bis zu einem Ausmaß, das nicht ausreicht, um den Knotenpunkt nach außen zu exponieren, wobei die Kontaktöffnung eine Basis hat; Erzeugen einer Polysiliciumabstandsschicht (40) über dem dielektrischen Isoliermaterial (30) bis in die Kontaktöffnung bis zu einer Dicke, die nicht ausreicht, um die Kontaktöffnung vollständig auszufüllen; anisotropes Ätzen der Abstandsschicht zum Bilden eines Seitenwandabstandshalters (42, 43, 44) in der Kontaktöffnung; nach dem Bilden des Seitenwandabstandshalters, Ätzen durch die Kontaktöffnungsbasis, um den Knotenpunkt nach außen zu exponieren; Füllen der Kontaktöffnung bis zu dem Knotenpunkt mit elektrisch leitendem Material (46); elektrisch Leitendmachen des Seitenwandabstandshalters; und Ätzen des elektrisch leitenden Materials zur Bildung eines elektrisch leitenden Kontaktsockels, der den Seitenwandabstandshalter umfasst, wobei der Sockel eine Außenfläche (58) hat, die mit gegenüberliegenden, lateral benachbarten, elektrisch isolierenden Flächen (29) im Wesentlichen koplanar ist.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, wobei die Abstandsschicht (40) vor dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird, um dadurch den Abstandshalter unmittelbar nach seiner Bildung elektrisch leitend zu machen.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, wobei die Abstandsschicht (40) nicht vor dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird, wobei der Abstandshalter nach dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Isoliermaterial (30b) eine äußerste Fläche (29b) aufweist, wobei die äußerste Fläche vor dem Ätzschritt zum Bilden des Sockels im Wesentlichen ungeebnet ist.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Isoliermaterial (30) eine äußerste Fläche (29) aufweist, wobei die äußerste Fläche vor dem Ätzschritt zur Bildung des Sockels im Wesentlichen eben ist.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Isoliermaterial (30b) eine äußerste Fläche (29b) aufweist, wobei die äußerste Fläche vor dem Ätzschritt zur Bildung des Sockels im Wesentlichen ungeebnet ist, wobei eine ungeebnete Maskierungsschicht (31b) vor dem Ätzschritt zur Bildung des Sockels über der ungeebneten äußersten Isoliermaterialfläche vorgesehen wird.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48, 50, 52) nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen einer Kondensatorbehälteröffnung und einer zweiten Schicht aus elektrisch leitendem Material über der dielektrischen Isolierschicht bis in die Kondensatorbehälteröffnung bis zu einer Dicke, die die Kondensatorbehälteröffnung nicht vollständig ausfüllt; und wobei der Ätzschritt zur Bildung des Sockels auch das Ätzen der zweiten Schicht aus leitendem Material beinhaltet, um eine isolierte Kondensatorspeicherknotenplatte (91) in der Kondensatorbehälteröffnung zu definieren.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels nach Anspruch 1, ferner umfassend: Herstellen eines zweiten Knotenpunktes und einer zweiten Kontaktöffnung in der dielektrischen Isolierschicht über dem zweiten Knotenpunkt, wobei die zweite Kontaktöffnung nicht tief genug ist, um den zweiten Knotenpunkt nach außen zu exponieren, wobei die zweite Kontaktöffnung eine zweite Basis hat; wobei die Abstandsschicht (40) auch in der zweiten Kontaktöffnung vorgesehen ist und wobei das anisotrope Ätzen davon einen zweiten Abstandshalter in der zweiten Kontaktöffnung erzeugt; nach dem Bilden des zweiten Seitenwandabstandshalters, Ätzen durch die zweite Kontaktöffnungsbasis, um den zweiten Knotenpunkt nach außen zu exponieren; Füllen der zweiten Kontaktöffnung bis zu dem zweiten Knotenpunkt mit dem elektrisch leitenden Material; vor dem Ätzschritt zum Bilden des Sockels, Ätzen des dielektrischen Isoliermaterials (30e) und des leitenden Materials (46e) zum Füllen der zweiten Kontaktöffnung, um eine Kondensatorbehälteröffnung (70, 72) über dem zweiten Knotenpunkt zu bilden und wobei eine Säule aus leitendem Material (74, 76) zwischen der Kondensatorbehälteröffnung (70, 72) und dem zweiten Knotenpunkt verläuft; Bereitstellen einer zweiten Schicht aus elektrisch leitendem Material (78) über der dielektrischen Isolierschicht bis in die Kondensatorbehälteröffnung (70, 72) bis auf eine Dicke, die nicht ausreicht, um die Kondensatorbehälteröffnung vollständig auszufüllen; und wobei der Ätzschritt zum Bilden des Sockels auch das Ätzen der zweiten Schicht aus leitendem Material (78) beinhaltet, um eine isolierte Kondensatorspeicherknotenplatte (80, 82) in der Kondensatorbehälteröffnung zu definieren.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels nach Anspruch 8, wobei das Ätzen zum Bilden der Kondensatorbehälterkontaktöffnung (70, 72) zum Ätzen des dielektrischen Isoliermaterials (30e) durchgeführt wird und das leitende Material (46e) die zweite Kontaktöffnung im Wesentlichen mit derselben Rate ausfüllt.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bereitstellen eines Paares von Wortleitungen (16, 17); und wobei das Herstellen des Knotenpunktes (26) auch das Herstellen des Knotenpunktes zwischen den Wortleitungen (16, 17) umfasst; wobei das Bereitstellen des isolierenden Dielektrikums über dem Knotenpunkt (26) das Bereitstellen von dielektrischem Isoliermaterial (30) über dem Paar Wortleitungen (16, 17) beinhaltet; wobei die Kontaktöffnungsbasis höhenmäßig außerhalb der leitenden Abschnitte des Paares von Wortleitungen (16, 17) positioniert ist; wobei das anisotropische Ätzen der Abstandsschicht (40) zum Bilden eines Seitenwandabstandshalters (42) in der Kontaktöffnung (32) das dielektrische Isoliermaterial (30) über dem Paar Wortleitungen (16, 17) nach außen exponiert; und wobei der Schritt des Ätzens durch die Kontaktöffnungsbasis auch das Ätzen von dielektrischem Isoliermaterial (30) über dem Paar Wortleitungen (16, 17), aber bis zu einem Ausmaß umfasst, das nicht ausreicht, um das Paar Wortleitungen nach außen zu exponieren.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 10, wobei die Abstandsschicht (40) vor dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird, so dass der Abstandshalter unmittelbar nach seiner Bildung elektrisch leitend wird.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 10, wobei die Abstandsschicht (40) nicht vor dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird, wobei der Abstandshalter nach dem anisotropen Ätzen elektrisch leitend gemacht wird.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 10, wobei das dielektrische Isoliermaterial (30b) eine äußerste Fläche (29b) beinhaltet, wobei die äußerste Fläche vor dem Ätzschritt zur Bildung des Sockels im Wesentlichen ungeebnet ist.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 10, wobei die Menge an Isoliermaterial, das über dem Paar Wortleitungen (16, 17) während des Schrittes des Ätzens durch die Kontaktöffnungsbasis weggeätzt wird, gleich oder größer als etwa das 1,3-fache des Abstands zwischen der Kontaktbasis und dem Knotenpunkt (26) beträgt.
Halbleiterverarbeitungsverfahren zum Bilden eines Kontaktsockels (48) nach Anspruch 10, wobei die Menge an Isoliermaterial, das über dem Paar Wortleitungen (16, 17) während des Schrittes des Ätzens durch die Kontaktöffnungsbasis weggeätzt wird, gleich etwa dem 1,3- bis 1,5-fachen des Abstands zwischen der Kontaktbasis und dem Knotenpunkt (26) beträgt.
Integrierte Schaltung, die Folgendes umfasst: einen Knotenpunkt (26, 27, 28); einen longitudinalen, elektrisch leitenden Kontaktsockel (48, 50, 52) in elektrischer Verbindung mit dem Knotenpunkt (26, 27, 28), wobei der Kontaktsockel (48, 50, 52) Folgendes umfasst: einen inneren Längsabschnitt in elektrischer Verbindung mit dem Knotenpunkt (26, 27, 28) und einen äußeren Längsabschnitt, wobei der äußere Längsabschnitt einen radial äußeren Seitenwandabstandshalter (42, 43, 44) und eine radial innere elektrisch leitende Säule (56) umfasst, wobei der Abstandshalter eine einzelne Polysiliciumschicht mit einer Basis und mit einer longitudinalen Dicke hat, wobei der Abstandshalter elektrisch leitend und in elektrischer Verbindung mit der Säule (56) ist, wobei Säule und Abstandshalter eine im Wesentlichen koplanare gemeinsame Außenfläche (58) haben; und dielektrisches Isoliermaterial (30) mit einer im Wesentlichen planaren Außenfläche (29), die im Wesentlichen koplanar mit der gemeinsamen Außenfläche (58) des Kontaktsockels (48, 50, 52) ist, wobei wenigstens eine Oberfläche der einzelnen Materialschicht des Abstandshalters in direktem physikalischem Kontakt mit dem dielektrischen Isoliermaterial (30) ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, die ferner Folgendes umfasst: ein Paar Wortleitungen (16, 17) mit dem Knotenpunkt (26) dazwischen, wobei die Wortleitungen jeweilige leitende äußerste Flächen haben; wobei sich das dielektrische Isoliermaterial (30) über den Wortleitungen befindet.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, wobei der innere Längsabschnitt des Kontaktsockels (48, 50, 52) im radialen Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist, wobei der äußere Längsabschnitt im radialen Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und einen größeren radialen Querschnitt hat als der innere Längsabschnitt.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Säule (56) Polysilicium umfasst.
Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Schaltung einen Abstand zwischen der Abstandshalterbasis und dem Knotenpunkt (26, 27, 28) von wenigstens 0,1 Mikron hat und wobei die Längsdicke des Abstandshalters wenigstens 0,1 Mikron beträgt.