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DE19944011B4 - Method for forming at least two memory cells of a semiconductor memory - Google Patents

Method for forming at least two memory cells of a semiconductor memory Download PDF

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DE19944011B4
DE19944011B4 DE19944011A DE19944011A DE19944011B4 DE 19944011 B4 DE19944011 B4 DE 19944011B4 DE 19944011 A DE19944011 A DE 19944011A DE 19944011 A DE19944011 A DE 19944011A DE 19944011 B4 DE19944011 B4 DE 19944011B4
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trenches
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Stefan Dr. Gernhardt
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    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Element Separation (AREA)

Abstract

Verfahren zur Bildung mindestens zweier Speicherzellen eines Halbleiterspeichers (100), wobei das Verfahren die folgende Reihenfolge von Schritten aufweist:
– Bilden zweier benachbarter Gräben (108, 108') in einem Substrat (101);
– Bilden je eines Isolationskragens (168, 168') in je einem oberen Bereich (109, 109') der Gräben (108, 108');
– Bilden je einer dielektrischen Schicht (164, 164') auf der Oberfläche des jeweiligen Isolationskragens (168, 168') und auf der Oberfläche je eines unteren Bereichs (111, 111') der Gräben (108, 108');
– Füllen der Gräben (108, 108') mit je einer leitenden Grabenfüllung (161, 161');
– Bilden je eines Dielektrikums (430, 430') auf den leitenden Grabenfüllungen (161, 161');
– Ätzen eines Isolationsgrabens (180) zwischen den beiden Gräben (108, 108'), um die Gräben (108, 108') voneinander zu isolieren, wobei das jeweilige Dielektrikum (430, 430') auf der jeweiligen leitenden Grabenfüllung (161, 161') als Ätzmaske dient und der Isolationsgraben (180) selbstjustiert zu...
A method of forming at least two memory cells of a semiconductor memory (100), the method comprising the following sequence of steps:
- forming two adjacent trenches (108, 108 ') in a substrate (101);
- Forming each of an isolation collar (168, 168 ') in each case an upper region (109, 109') of the trenches (108, 108 ');
- Forming each of a dielectric layer (164, 164 ') on the surface of the respective insulating collar (168, 168') and on the surface of each of a lower portion (111, 111 ') of the trenches (108, 108');
- filling the trenches (108, 108 '), each with a conductive trench filling (161, 161');
Forming a respective dielectric (430, 430 ') on the conductive trench fillings (161, 161');
- etching an isolation trench (180) between the two trenches (108, 108 ') to isolate the trenches (108, 108') from each other, wherein the respective dielectric (430, 430 ') on the respective conductive trench filling (161, 161 ') serves as an etching mask and the isolation trench (180) self-aligned to ...

Figure 00000001
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung mindestens zweier Speicherzellen eines Halbleiterspeichers.The The present invention relates to a method of forming at least two memory cells of a semiconductor memory.

Integrierte Schaltungen (ICs) oder Chips enthalten Kondensatoren zum Zwecke der Ladungsspeicherung, wie zum Beispiel ein dynamischer Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM). Der Ladungszustand in dem Kondensator repräsentiert dabei ein Datenbit.integrated Circuits (ICs) or chips contain capacitors for the purpose charge storage, such as a dynamic random access memory with random access (DRAM). The state of charge in the capacitor represents one data bit.

Ein DRAM-Chip enthält eine Matrix von Speicherzellen, welche in Form von Zeilen und Spalten angeordnet sind und von Wortleitungen und Bitleitungen angesteuert werden. Das Auslesen von Daten aus den Speicherzellen und das Schreiben von Daten in die Speicherzellen, wird durch die Aktivierung geeigneter Wortleitungen und Bitleitungen bewerkstelligt.One Contains DRAM chip a matrix of memory cells arranged in the form of rows and columns are and are driven by word lines and bit lines. Reading data from the memory cells and writing of data in the memory cells, is made more suitable by the activation Word lines and bit lines accomplished.

Üblicherweise enthält eine DRAM-Speicherzelle einen mit einem Kondensator verbundenen Transistor. Der Transistor enthält zwei Diffusionsgebiete, welche durch einen Kanal voneinander getrennt sind, der von einem Gate gesteuert wird. Abhängig von der Richtung des Stromflusses wird ein Diffusionsgebiet als Drain und das andere als Source bezeichnet. Hier ist das Drain-Gebiet mit der Bitleitung, das Source-Gebiet mit dem Grabenkondensator und das Gate mit der Wortleitung verbunden. Durch Anlegen geeigneter Spannungen an das Gate wird der Transistor so gesteuert, daß ein Stromfluß zwischen dem Drain-Gebiet und dem Source-Gebiet durch den Kanal ein- und ausgeschaltet wird.Usually contains a DRAM memory cell connected to a capacitor transistor. The transistor contains two diffusion regions separated by a channel are controlled by a gate. Depending on the direction of the current flow one diffusion region is referred to as a drain and the other as a source. Here is the drain region with the bit line, the source region connected to the trench capacitor and the gate to the word line. By Applying appropriate voltages to the gate will make the transistor so controlled that one Current flow between the drain region and the source region through the channel and is turned off.

Die in dem Kondensator gespeicherte Ladung baut sich mit der Zeit, aufgrund von Leckströmen ab. Bevor sich die Ladung auf einen unbestimmten Pegel unterhalb eines Schwellwertes abgebaut hat, muß der Speicherkondensator aufgefrischt werden, daher erfordern hohe Leckströme eine hohe Auffrischfrequenz. Aufgrund der Auffrischung werden diese Speicherzellen als dynamisches RAM (DRAM) bezeichnet. Aus der Patentschrift US 5,867,420 A sind die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt, ist ein DRAM nach dem Stand der Technik bekannt.The charge stored in the capacitor degrades over time due to leakage currents. Before the charge has degraded to an indeterminate level below a threshold, the storage capacitor must be refreshed, so high leakage currents require a high refresh rate. Because of the refresh, these memory cells are referred to as dynamic RAM (DRAM). From the patent US 5,867,420 A When the features of the preamble of claim 1 are known, a prior art DRAM is known.

Eine zu geringe Ladung in dem Grabenkondensator kann die Funktionstüchtigkeit und Verwendbarkeit der Speichervorrichtung widrig beeinflussen. Falls die gespeicherte Ladung zu stark abgebaut ist, so ist es nicht mehr möglich, die in der Speicherzelle gespeicherte Information mit den angeschlossenen Leseverstärkern auszulesen. Die Information geht verloren und es kommt zu Lesefehlern. Zur Vermeidung von Lesefehlern bietet sich die Reduktion der Leckströme an. Zur Verringerung der Leckströme sind die Speicherzellen durch einen Isolationsgraben (STI) voneinander isoliert. Üblicherweise wird das Gebiet, in dem der Isolationsgraben zu bilden ist, durch eine strukturierte photolithographische Schicht definiert. Dazu ist die Justierung der Photobelichtung auf die bereits vorhandenen Strukturen, wie zum Beispiel den Grabenkondensator, erforderlich. Durch eine inhärent vorhandene Photobelichter-Justierungenauigkeit kommt es zu Schwankungen in der Position des Isolationsgrabens, relativ zu dem Grabenkondensator. Dabei kommt es gelegentlich vor, daß der Isolationsgraben einen Grabenkondensator vollständig von seinem Transistor isoliert. Die betreffende Speicherzelle ist somit unbrauchbar, was üblicherweise für viele weitere Speicherzellen gilt, da alle Speicherzellen mit dem gleichen Isolationsgraben-Belichtungsschritt isoliert werden.A Too little charge in the trench capacitor can affect the functionality and adversely affect the usability of the storage device. If the stored charge is too much degraded, it is no longer possible, read out the information stored in the memory cell with the connected sense amplifiers. The information is lost and there are read errors. To avoid of reading errors offers the reduction of leakage currents. to Reduction of leakage currents are the memory cells through an isolation trench (STI) from each other isolated. Usually the area in which the isolation trench is to be formed will pass through defines a structured photolithographic layer. To is the adjustment of the photo exposure to the already existing ones Structures, such as the trench capacitor. By an inherent Existing Photobright Adjustments inaccuracy there are fluctuations in the position of the isolation trench, relative to the trench capacitor. It happens occasionally, that the Isolation trench a trench capacitor completely from its transistor isolated. The relevant memory cell is thus useless, which is usually for many more memory cells applies, since all memory cells with the same Isolation trench-exposure step be isolated.

Auch wenn die Photobelichter-Justierungenauigkeit nicht zur vollständigen Isolation des Grabenkondensators führt, so ist die elektrische Verbindung durch den Isolationsgraben eingeengt, da der Isolationsgraben den Grabenkondensator und die leitende Grabenfüllung teilweise ersetzt. Dies führt zu er höhten Anschlußwiderständen des Grabenkondensators an den Transistor, was langsame Speicherzellen zur Folge hat, die dadurch unbrauchbar sind. Die tolerierbare Justierungenauigkeit ist daher viel kleiner als der Innendurchmesser des Isolationskragens.Also if the photo-aligner inaccuracies not for complete isolation the trench capacitor leads, so the electrical connection is narrowed by the isolation trench, because the isolation trench partially the trench capacitor and the conductive trench filling replaced. this leads to to heightened Connection Resistors of Trench capacitor to the transistor, which slow memory cells result, which are unusable as a result. The tolerable adjustments inaccuracy is therefore much smaller than the inner diameter of the insulation collar.

Bei fortschreitender Erhöhung der Integrationsdichte nehmen sowohl das kleinste Strukturmaß F, als auch die Photobelichter-Justierungenauigkeit ab. Das Verhältnis von kleinstem Strukturmaß F und Photobelichter-Justierungenauigkeit bleibt aber nicht konstant, denn die Photobelichter-Justierungenauigkeit nimmt relativ zu dem kleinsten Strukturmaß F zu. Die damit verbundene Erhöhung der relativen Schwankung nachfolgender Photolithographieschritte, bezogen auf bereits vorhandene Strukturen, nimmt daher ebenfalls zu.at progressive increase The integration density takes both the smallest structural dimension F, as also the photo-aligner adjustments inaccuracy. The ratio of smallest structural dimension F and photo-aligner inaccuracies do not stay constant, because the photo-aligner inaccuracies increases relative to the smallest structural dimension F. The Associated increase the relative fluctuation of subsequent photolithography steps, based on existing structures, therefore, also decreases to.

Aus EP 0 715 350 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zwei Gräben für Grabenkondensatoren mit Polysilizium bedeckt werden. Nach dem Abscheiden einer Titanschicht und einer Temperaturbehandlung wird das Polysilizium teilweise in Titansilizid umgewandelt, wodurch jeweils elektrisch leitende Strukturen entstehen. Nachteilig ist jedoch, dass diese Strukturen wieder entfernt werden müssen, wozu ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich ist.Out EP 0 715 350 A2 For example, a method is known in which two trenches for trench capacitors are covered with polysilicon. After deposition of a titanium layer and a temperature treatment, the polysilicon is partially converted into titanium silicide, thereby producing respectively electrically conductive structures. The disadvantage, however, that these structures must be removed again, for which an additional process step is required.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für einen Speicher, bei dem die Dejustierung zwischen Speicherzellen und Isolationsraben auf einen Wert verringert ist, der kleiner ist als die Photobelichter-Justierungenauigkeit.The Object of the present invention is therefore in the creation a manufacturing process for a memory where the misalignment between memory cells and isolation trench is reduced to a value that is smaller as the photo-aligner adjustments inaccuracy.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch gelöst durch ein Verfahren zur Bildung mindestens zweier Speicherzellen eines Halbleiterspeichers, wobei das Verfahren die folgende Reihenfolge von Schritten aufweist:

  • – Bilden zweier benachbarter Gräben in einem Substrat;
  • – Bilden je eines Isolationskragens in je einem oberen Bereich der Gräben;
  • – Bilden je einer dielektrischen Schicht auf der Oberfläche des jeweiligen Isolationskragens und auf der Oberfläche je eines unteren Bereichs der Gräben;
  • – Füllen der Gräben mit je einer leitenden Grabenfüllung;
  • – Bilden je eines Dielektrikums auf den leitenden Grabenfüllungen;
  • – Ätzen eines Isolationsgrabens zwischen den beiden Gräben, um die Gräben voneinander zu isolieren, wobei das jeweilige Dielektrikum auf der jeweiligen leitenden Grabenfüllung als Ätzmaske dient und der Isolationsgraben selbstjustiert zu den Gräben geätzt wird;
  • – Füllen des Isolationsgrabens mit einem Füllmaterial bis in Höhe des Dielektrikums auf den Grabenfüllungen und
  • – Bilden je eines Transistors auf je einer dem Isolationsgraben jeweils abgewandten Seite des jeweiligen Grabens.
According to the invention this object is achieved by solved by a method for forming at least two memory cells of a semiconductor memory, the method comprising the following sequence of steps:
  • Forming two adjacent trenches in a substrate;
  • - Forming each of an isolation collar in each case an upper region of the trenches;
  • Forming a respective dielectric layer on the surface of the respective insulation collar and on the surface of each of a lower region of the trenches;
  • - filling the trenches with one conductive trench filling each;
  • Forming one dielectric each on the conductive trench fillings;
  • - etching an isolation trench between the two trenches to isolate the trenches from each other, the respective dielectric serving as an etching mask on the respective conductive trench filling and the isolation trench being self-aligned etched to the trenches;
  • - Fill the isolation trench with a filler up to the level of the dielectric on the trench fillings and
  • - Form each of a transistor on each of the isolation trench each side facing away from the respective trench.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht in der selbstjustierten Herstellung des Isolationsgrabens. Dadurch wird die Position des Isolationsgrabens unabhängig von der Photobelichter-Justierungenauigkeit. Dies wird durch die Verwendung von einem in den Graben abgeschiedenen Grabendeckeldielektrikum erreicht, welches als Ätzmaske für die Herstellung des Isolationsgrabens dient. Das Grabendeckeldielektrikum, wird nicht durch Justierung einer photolithographischen Belichtung auf bereits vorhandene Strukturen gebildet, sondern es wird durch die auf dem Substrat vorhandenen Strukturen, in diesem Fall durch den Graben, an der gewünschten Position gebildet. Daher wird für den, zur Bildung des Isolationsgrabens erforderlichen Lithographieschritt, lediglich eine geringe Justiergenauigkeit benötigt, die trotz der Photobelichter-Justierungenauigkeit leicht eingehalten werden kann. Die Photolackmaske, die den Bereich des Isolationsgrabens definiert, muß demnach nicht mit höchsten Anforderungen an den Photobelichter strukturiert werden, sondern kann mit entspannter Justierung belichtet werden.The The idea underlying the present invention is in the self-aligned production of the isolation trench. This will the position of the isolation trench independent of the photo-aligner inaccuracies. This is achieved through the use of a trench lid dielectric deposited in the trench achieved, which as an etching mask for the Production of the isolation trench serves. The trench lid dielectric, is not achieved by adjusting a photolithographic exposure formed on already existing structures, but it gets through the structures present on the substrate, in this case by the ditch, at the desired Position formed. Therefore, for the lithography step required to form the isolation trench; requires only a small adjustment accuracy, despite the photo-aligner inaccuracies can be easily adhered to. The photoresist mask covering the area of the isolation trench, therefore does not have the highest requirements can be structured on the photo-intensifier, but can with relaxed adjustment be exposed.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an den Seitenwänden und auf dem Boden des Isolationsgrabens zur Grabenverkleidung eine Isolationsschicht gebildet wird und daß eine Isolationsgrabenzwischenschicht auf der Isolationsschicht und auf dem jeweiligen Dielektrikum gebildet wird.Preferably is provided on the side walls and on the floor of the Isolation trench for trench cladding formed an insulating layer and that one Isolation trench intermediate layer on the insulation layer and on the respective dielectric is formed.

Die Isolationsgrabenverkleidung kleidet den geätzten Isolationsgraben aus. Dadurch werden Grenzflächenzustände und Leckströme unterbunden, die den Kondensator entladen können. Durch die Isolationsgrabenzwischenschicht werden in vorteilhafter Weise die Speicherzeit verlängert und die Auffrischfrequenz herabgesetzt.The Isolation trench panel clothes the etched isolation trench. As a result, interface states and leakage currents prevented, which can discharge the capacitor. Through the isolation trench intermediate layer are advantageously extended storage time and the refresh rate lowered.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jeder Isolationskragen eine Mantelfläche aufweist, die durch einen Umfang und eine Höhe charakterisiert ist, wobei die Höhe der Mantelfläche der Isolationskragen gleichförmig ist.Preferably it is provided that each insulation collar has a lateral surface, which is characterized by a circumference and a height, wherein the height the lateral surface the insulation collar uniform is.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Isolationsgraben vollständig außerhalb der Gräben gebildet wird. Dadurch wird die leitende Grabenfüllung nicht von dem Isolationsgraben beeinträchtigt; die leitende Grabenfüllung weist eine größtmögliche Grabenfüllungsbreite auf und ermöglicht dadurch einen niederohmigen Anschluß des Transistors an den Grabenkondensator.Preferably it is envisaged that the isolation trench formed entirely outside the trenches becomes. As a result, the conductive trench filling is not removed from the isolation trench affected; the conductive trench filling has the largest possible trench filling width on and allows thereby a low-resistance connection of the transistor to the trench capacitor.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jede leitende Grabenfüllung jeweils in einem von dem jeweiligen Isolationskragen umschlossenen Bereich der Gräben mit einer gleichmäßigen Breite gebildet wird.Preferably It is envisaged that each conductive trench filling in each case in one of with the respective isolation collar enclosed area of the trenches a uniform width is formed.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das jeweilige Dielektrikum aus Oxid, Nitrid oder Oxinitrid besteht, daß die Isolationsschicht aus Oxid, Nitrid oder Oxinitrid besteht und daß das Füllmaterial für den Isolationsgraben aus Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder Polysilizium besteht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Isolationsgrabenzwischenschicht aus Nitrid oder Oxinitrid besteht.Preferably is provided that the respective dielectric of oxide, nitride or oxynitride is that the Insulation layer consists of oxide, nitride or oxynitride and that the filler for the Isolation trench of oxide, nitride, oxynitride or polysilicon exists. Preferably is provided that the insulation trench intermediate layer of nitride or Oxynitride exists.

Das Grabendeckeldielektrikum kann aus Oxid, Nitrid oder Oxynitrid bestehen, die Isolationsgrabenverkleidung aus Oxid, Nitrid oder Oxynitrid, die Isolationsgrabenzwischenschicht aus Nitrid und/oder die Isolationsgrabenfüllung aus Oxid, Nitrid, Oxynitrid oder Polysilizium.The Trench lid dielectric may be oxide, nitride, or oxynitride. the insulation trench cladding made of oxide, nitride or oxynitride, the Isolation trench intermediate layer of nitride and / or the insulation trench filling Oxide, nitride, oxynitride or polysilicon.

Das Grabendeckeldielektrikum dient als Ätzmaske für die Ätzung des selbstjustierten Isolationsgrabens.The Trench lid dielectric serves as an etching mask for the etching of the self-aligned Isolation trench.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend näher erläutert.embodiments The present invention is illustrated in the drawings and below explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Beispiel eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben; 1 an example of a memory with memory cells and isolation trench;

2 ein weiteres Beispiel eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben; 2 another example of a memory with memory cells and isolation trench;

3 ein Ausführungsbeispiel eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben entsprechend einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 an embodiment of a memory with memory cells and isolation trench according to a first embodiment of the method according to the invention;

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgarben gemäß der vorliegenden Erfindung, entsprechend einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 4 a further embodiment of a memory with memory cells and insulation sheaves according to the present invention, according to a second embodiment of the method according to the invention;

5a-5f eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben nach 3; 5a - 5f a first embodiment of the inventive method for producing a memory with memory cells and isolation trench after 3 ;

6a, 6b eine weitere Ausführungsform eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des Speichers nach 4. 6a . 6b a further embodiment of a memory with memory cells and isolation trench according to the present invention for producing the memory according to 4 ,

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Die mit ' gekennzeichneten Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder funktionsgleiche Elemente einer benachbarten Speicherzelle 100'.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical elements. The reference symbols labeled 'designate the same or functionally identical elements of an adjacent memory cell 100 ' ,

Mit Bezug auf 1 ist eine Ausführung eines der Anmelderin am Anmeldetag bekannten Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben gezeigt. Die dargestellte Speicherzelle 100 besteht aus einem Grabenkondensator 160 und einem Transistor 110. Der Grabenkondensator 160 wird in einem Substrat 101 gebildet. In dem Substrat 101 ist eine vergrabene Wanne 170 eingebracht, die zum Beispiel aus Dotierstoff besteht. Der Grabenkondensator 160 weist einen Graben 108 mit einem oberen Bereich 109 und einem unteren Bereich 111 auf. In dem oberen Bereich 109 des Grabens 108 befindet sich ein Isolationskragen 168. Der untere Bereich des Grabens durchdringt die vergrabenen Wanne 170 zumindest teilweise. Um den unteren Bereich 111 des Grabens 108 ist eine vergrabene Wanne 165 angeordnet, welche die äußere Kondensatorelektrode bildet. Die vergrabene Platte 165 der Speicherzelle 100 und vergrabene Platten 165' benachbarter Speicherzellen 100' werden durch die vergrabene Wanne 170 elektrisch miteinander verbunden.Regarding 1 an embodiment of the Applicant on the filing date known memory with memory cells and isolation trench is shown. The illustrated memory cell 100 consists of a trench capacitor 160 and a transistor 110 , The trench capacitor 160 is in a substrate 101 educated. In the substrate 101 is a buried tub 170 introduced, which consists for example of dopant. The trench capacitor 160 has a ditch 108 with an upper area 109 and a lower area 111 on. In the upper area 109 of the trench 108 there is an isolation collar 168 , The lower part of the trench penetrates the buried trough 170 at least partially. To the lower area 111 of the trench 108 is a buried tub 165 arranged, which forms the outer capacitor electrode. The buried plate 165 the memory cell 100 and buried plates 165 ' adjacent memory cells 100 ' be through the buried tub 170 electrically connected to each other.

Der untere Bereich 111 des Grabens 108 und der Isolationskragen 168 sind mit einer dielektrischen Schicht 164 verkleidet, welche das Speicherdielektrikum des Grabenkondensators 160 bildet. Die dielektrische Schicht 164 kann aus Schichten bzw. aus Schichtstapeln hergestellt werden, die aus Oxid, Nitrid oder Oxynitrid bestehen. Es können auch Speicherdielektrika verwendet werden, die eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, wie zum Beispiel Tantaloxid (TaO2), BST (Barium-Strontium-Titanat), sowie jedes andere geeignete Dielektrikum.The lower area 111 of the trench 108 and the isolation collar 168 are with a dielectric layer 164 clad, which the memory dielectric of the trench capacitor 160 forms. The dielectric layer 164 can be made of layers or layer stacks, which consist of oxide, nitride or oxynitride. Also, memory dielectrics having a high dielectric constant, such as tantalum oxide (TaO 2 ), BST (barium strontium titanate), and any other suitable dielectric may be used.

Der Graben 108 ist mit einer leitenden Grabenfüllung 161 aufgefüllt, welche die innere Kondensatorelektrode bildet.The ditch 108 is with a conductive trench filling 161 filled, which forms the inner capacitor electrode.

Der Transistor 110 besteht aus einem Source-Gebiet 114 und einem Drain-Gebiet 113, welches mit einem randlosen Kontakt 183 verbunden ist. Weiterhin besteht der Transistor 110 aus einem Kanal 117, der durch ein Gate 112 gesteuert wird. Das Gate 112 ist mit einer Wortleitung 120 verbunden. Der randlose Kontakt 183 ist mit einer Bitleitung 185 verbunden, die oberhalb einer dielektrischen Schicht 189 verläuft. Im Bereich des Source-Gebiets 114 befindet sich bei dieser Variante ein vergrabener Kontakt 250.The transistor 110 consists of a source area 114 and a drain region 113 which comes with a rimless contact 183 connected is. Furthermore, there is the transistor 110 from a channel 117 passing through a gate 112 is controlled. The gate 112 is with a wordline 120 connected. The borderless contact 183 is with a bit line 185 connected above a dielectric layer 189 runs. In the area of the source area 114 there is a buried contact in this variant 250 ,

Oberhalb eines Isolationsgrabens 180 verläuft in dieser Variante eine passierende Wortleitung 121 (passing word line), die durch den Isolationsgarben 180 von der leitenden Grabenfüllung 161 isoliert wird. Der Isolationsgraben 180 ist teilweise in dem Graben 108 gebildet, so daß die leitende Grabenfüllung 161 im oberen Bereich 109 des Grabens 108 durch den Isolationsgraben 180 ersetzt wird. Dadurch ist die Grabenfüllungsbreite 500 im oberen Bereich 109 des Grabens 108 nicht konstant, sondern verjüngt sich am oberen Ende des Grabens 108, bedingt durch die Breite des Isolationsgrabens 180.Above an isolation trench 180 runs in this variant, a passing word line 121 (passing word line) passing through the insulation sheaves 180 from the conductive trench filling 161 is isolated. The isolation trench 180 is partially in the ditch 108 formed so that the conductive trench filling 161 in the upper area 109 of the trench 108 through the isolation trench 180 is replaced. This is the trench filling width 500 in the upper area 109 of the trench 108 not constant, but rejuvenates at the top of the ditch 108 due to the width of the isolation trench 180 ,

In 2 ist eine weitere Ausführung eines Speichers mit Speicherzelle und Isolationsgraben gezeigt. Die in 2 dargestellte Variante unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Variante durch die Position des Isolationsgrabens 180, der aufgrund der Photobelichter-Justierungenauigkeit die leitende Grabenfüllung 161 von dem Source-Gebiet 114 des Transistors 110 vollständig isoliert und die Speicherzelle 100 unbrauchbar macht.In 2 a further embodiment of a memory with memory cell and isolation trench is shown. In the 2 variant shown differs from that in 1 shown variant by the position of the isolation trench 180 , due to the photo-aligner inaccuracies, the conductive trench filling 161 from the source area 114 of the transistor 110 completely isolated and the memory cell 100 makes us unusable.

Mit Bezug auf 3 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die dargestellte Speicherzelle 100 besteht aus einem Grabenkondensator 160 und einem Transistor 110. Der Grabenkondensator 160 wird in einem Substrat 101 gebildet. In dem Substrat 101 ist eine vergrabene Wanne 170 eingebracht, die zum Beispiel aus Dotierstoff besteht. Der Grabenkondensator 160 weist einen Graben 108 mit einem oberen Bereich 109 und einem unteren Bereich 111 auf. In dem oberen Bereich 109 des Grabens 108 befindet sich ein Isolationskragen 168. Der untere Bereich des Grabens durchdringt die vergrabene Wanne 170 zumindest teilweise. Um den unteren Bereich 111 des Grabens 108 ist eine vergrabene Platte 165 angeordnet, welche die äußere Kondensatorelektrode bildet. Die vergrabene Platte 165 der Speicherzelle 100 und vergrabene Platten 165' benachbarter Speicherzellen 100' werden durch die vergrabene Wanne 170 elektrisch miteinander verbunden.Regarding 3 A first embodiment of the present invention is shown. The illustrated memory cell 100 consists of a trench capacitor 160 and a transistor 110 , The trench capacitor 160 is in a substrate 101 educated. In the substrate 101 is a buried tub 170 introduced, which consists for example of dopant. The trench capacitor 160 has a ditch 108 with an upper area 109 and a lower area 111 on. In the upper area 109 of the trench 108 there is an isolation collar 168 , The lower part of the trench penetrates the buried tub 170 at least partially. To the lower area 111 of the trench 108 is a buried plate 165 arranged, which forms the outer capacitor electrode. The buried plate 165 the memory cell 100 and buried plates 165 ' adjacent memory cells 100 ' be through the buried tub 170 electrically connected to each other.

Der untere Bereich des Grabens 108 und der Isolationskragen 168 sind mit einer dielektrischen Schicht 164 verkleidet, die das Speicherdielektrikum des Grabenkondensators 160 bildet. Die dielektrische Schicht 164 kann aus Schichten beziehungsweise Schichtstapeln hergestellt werden, die aus Oxid, Nitrid oder Oxynitrid bestehen. Es können auch Speicherdielektrika verwendet werden, die eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, wie zum Beispiel Tantaloxid (TaO2), BST (Barium-Strontium-Titanat), sowie jedes andere geeignete Dielektrikum.The lower part of the trench 108 and the isolation collar 168 are with a dielectric layer 164 clad, which is the storage dielectric of the trench capacitor 160 forms. The dielectric layer 164 can be made of layers or layer stacks, which consist of oxide, nitride or oxynitride. Also, memory dielectrics having a high dielectric constant, such as tantalum oxide (TaO 2 ), BST (barium strontium titanate), and any other suitable dielectric may be used.

Der Graben 108 ist mit einer leitenden Grabenfüllung 161 aufgefüllt, welche die innere Kondensatorelektrode bildet.The ditch 108 is with a conductive trench filling 161 filled, which forms the inner capacitor electrode.

Der Transistor 110 besteht aus einem Source-Gebiet 114 und einem Drain-Gebiet 113, welches mit einem randlosen Kontakt 183 verbunden ist. Weiterhin besteht der Transistor 110 aus einem Kanal 117, der durch ein Gate 112 gesteuert wird. Das Gate 112 ist mit einer Wortleitung 120 verbunden. Der randlose Kontakt 183 ist mit einer Bitleitung 185 verbunden, die oberhalb einer dielektrischen Schicht 189 verläuft.The transistor 110 consists of a source area 114 and a drain region 113 which comes with a rimless contact 183 connected is. Furthermore, there is the transistor 110 from a channel 117 passing through a gate 112 is controlled. The gate 112 is with a wordline 120 connected. The borderless contact 183 is with a bit line 185 connected above a dielectric layer 189 runs.

Zwischen der Speicherzelle 100 und einer benachbarten Speicherzelle 100' befindet sich ein Isolationsgraben 180. Der Isolationsgraben 180 besteht aus einer Isolationsgrabenverkleidung 435, die den Isolationsgraben 180 verkleidet. Weiterhin besteht der Isolationsgraben 180 aus einem Grabendeckeldielektrikum 430, welches sich oberhalb der leitenden Grabenfüllung 161 in dem Graben 108 befindet. Zusätzlich besteht der Isolationsgraben 180 aus einem zweiten Grabendeckeldielektrikum 430', welches sich oberhalb einer leitenden Grabenfüllung 161' in einem Graben 108' befindet, der Teil der benachbarten Speicherzelle 100' ist. Schließlich besteht der Isolationsgraben 180 noch aus einer Isolationsgrabenfüllung 440, welche den Isolationsgraben 180 auffüllt.Between the memory cell 100 and an adjacent memory cell 100 ' there is an isolation ditch 180 , The isolation trench 180 consists of an isolation trench cladding 435 that the isolation trench 180 dressed. Furthermore, there is the isolation trench 180 from a trench lid dielectric 430 , which is above the conductive trench filling 161 in the ditch 108 located. In addition, there is the isolation trench 180 from a second trench lid dielectric 430 ' , which is above a conductive trench filling 161 ' in a ditch 108 ' is the part of the adjacent memory cell 100 ' is. Finally, there is the isolation trench 180 still from an isolation trench filling 440 , which is the isolation trench 180 fills.

Der von dem Isolationskragen 168 umschlossene Bereich 501 des Grabens 108 ist mit der leitenden Grabenfüllung 161 gefüllt, die in dem umschlossenen Bereich 501 eine gleichmäßige Grabenfüllungsbreite 500 aufweist.The one of the isolation collar 168 enclosed area 501 of the trench 108 is with the conductive trench filling 161 filled in the enclosed area 501 a uniform trench filling width 500 having.

In 4 ist eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben gezeigt, die sich von der in 3 dargestellten Variante durch eine Isolationsgrabenzwischenschicht 436 unterscheidet, welche den Isolationsgraben 180 zusätzlich zur Isolationsgrabenverkleidung 435 verkleidet.In 4 a further embodiment of the memory according to the invention with memory cells and isolation trench is shown, which differs from the in 3 variant shown by an isolation trench intermediate layer 436 which distinguishes the isolation trench 180 in addition to the insulation trench cladding 435 dressed.

Mit Bezug auf 5a wird das Substrat 101 bereitgestellt, auf dem die DRAM-Speicherzelle herzustellen ist. Bei der vorliegenden Variante ist das Substrat 101 leicht mit p-Typ Dotierstoffen dotiert, wie zum Beispiel Bor. In das Substrat 101 wird in geeigneter Tiefe eine n-dotierte, vergrabene Wanne 170 gebildet. Zur Dotierung der vergrabenen Wanne 170 kann Phosphor oder Arsen als Dotierstoff verwendet werden. Die vergrabene Wanne 170 kann zum Beispiel durch Implantation erzeugt werden. Sie dient zur Isolation der p-Wanne von dem Substrat 101 und bildet zusätzlich eine leitende Verbindung zwischen der vergrabenen Platte 165 der Speicherzelle 100 und vergrabenen Platten 165' benachbarter Speicherzellen 100'. Alternativ kann die vergrabene Wanne 170 durch epitaktisch aufgewachsene, dotierte Siliziumschichten oder durch eine Kombination von Kristallwachstum (Epitaxie) und Implantation gebildet werden. Diese Technik ist in dem US Patent 5,250,829 von Bronner et al. beschrieben.Regarding 5a becomes the substrate 101 provided on which the DRAM memory cell is to be manufactured. In the present variant, the substrate 101 lightly doped with p-type dopants, such as boron. In the substrate 101 At an appropriate depth, an n-doped buried well will be formed 170 educated. For doping the buried tub 170 For example, phosphorus or arsenic may be used as the dopant. The buried tub 170 can be generated for example by implantation. It serves to insulate the p-well from the substrate 101 and additionally forms a conductive connection between the buried plate 165 the memory cell 100 and buried plates 165 ' adjacent memory cells 100 ' , Alternatively, the buried tub 170 be formed by epitaxially grown, doped silicon layers or by a combination of crystal growth (epitaxy) and implantation. This technique is described in US Pat. No. 5,250,829 to Bronner et al. described.

Ein Unterbaustapel wird auf der Oberfläche des Substrats 101 gebildet und umfaßt beispielsweise eine Unterbau-Oxidschicht 104 und eine Unterbau-Stoppschicht 105, welche als Politur- oder Ätzstopp verwendet werden kann und beispielsweise aus Nitrid besteht. Oberhalb der Unterbau-Stoppschicht 105 ist eine Hartmaskenschicht vorgesehen; welche aus TEOS (Tetra-Ethyl-Ortho-Silikat) oder anderen Materialien, wie zum Beispiel Borsilikatglas (BSG) bestehen kann. Zusätzlich kann eine Antireflexionsbeschichtung (ARC) angewendet werden, um die lithographische Auflösung zu verbessern.A sub-base stack is placed on the surface of the substrate 101 formed and includes, for example, a substructure oxide layer 104 and a subgrade stop layer 105 , which can be used as polish or etch stop and consists for example of nitride. Above the subgrade stop layer 105 a hard mask layer is provided; which may consist of TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) or other materials, such as borosilicate glass (BSG). In addition, an anti-reflection coating (ARC) can be used to improve lithographic resolution.

Die Hartmaskenschicht wird unter Verwendung üblicher photolithographischer Techniken strukturiert, um einen Bereich zu definieren, in dem der Graben 108 zu bilden ist. Anschließend wird die Hartmaskenschicht als Ätzmaske für einen reaktiven Ionenätzschritt (RIE, Reactice Ion Etch) verwendet, der den tiefen Graben 108 bildet.The hardmask layer is patterned using conventional photolithographic techniques to define a region in which the trench 108 is to be formed. Subsequently, the hard mask layer is used as an etching mask for a reactive ion etching step (RIE, Reactice Ion Etch), which forms the deep trench 108 forms.

Zur Herstellung des Isolationskragens 168 wird der Graben mit einer Isolationskragenopferschicht gefüllt, die bis zur Unterseite des zu bildenden Isolationskragens 168 entfernt wird. Anschließend wird eine dielektrische Schicht auf dem Wafer abgeschieden, welche die Substratoberfläche und die Seitenwände des Grabens 108 in seinem oberen Bereich 109 bedeckt. Die dielektrische Schicht wird zur Bildung des Isola tionskragens 168 verwendet und besteht beispielsweise aus Oxid. Anschließend wird die dielektrische Schicht beispielsweise durch reaktives Ionenätzen (RIE) oder mit CDE (Chemical Dry Etch) geätzt, um den Isolationskragen 168 zu bilden.For the production of the isolation collar 168 the trench is filled with a Isolationskragenopferschicht, which extends to the bottom of the insulating collar to be formed 168 Will get removed. Subsequently, a dielectric layer is deposited on the wafer, which covers the substrate surface and the sidewalls of the trench 108 in its upper area 109 covered. The dielectric layer becomes the formation of the isola tion collar 168 used and consists for example of oxide. Subsequently, the dielectric layer is etched, for example, by reactive ion etching (RIE) or by CDE (Chemical Dry Etch), around the insulation collar 168 to build.

Die chemischen Mittel für das reaktive Ionenätzen werden derart gewählt, daß das Oxid selektiv gegenüber dem Polysilizium der Isolationskragenopferschicht und dem Nitrid der Hartmaskenschicht geätzt wird. Anschließend wird die Isolationskragenopferschicht aus dem unteren Bereich des Grabens 108 entfernt. Dies wird vorzugsweise durch CDE erreicht, wobei eine dünne, natürliche Oxidschicht als CDE-Ätzstopp dient.The chemical means for the reactive ion etching are chosen such that the oxide is selectively etched against the polysilicon of the insulation collar sacrificial layer and the nitride of the hard mask layer. Subsequently, the insulation collar sacrificial layer is removed from the lower region of the trench 108 away. This is preferably achieved by CDE using a thin, native oxide layer as a CDE etch stop.

Anschließend wird eine vergrabene Platte 165 mit n-Typ Dotierstoffen, wie zum Beispiel Arsen oder Phosphor als äußere Kondensatorelektrode gebildet. Der Isolationskragen 168 dient dabei als Dotiermaske, welche den Dotierstoff auf den unteren Bereich 111 des Grabens 108 beschränkt. Zur Bildung der vergrabenen Platte 165 kann eine Gasphasendotierung, eine Plasmadotierung oder eine Plasmaimmersions-Ionenimplantation (PIII) verwendet werden. Diese Techniken sind beispielsweise in Ransom et al., J. Electrochemical. Soc., Band 141, Nr.5 (1994), S. 1378 ff. und US Patent 4,937,205. beschrieben. Eine Ionenimplantation unter Verwendung des Isolationskragens 168 als Dotiermaske ist ebenfalls möglich. Alternativ kann die vergrabene Platte 165 unter Verwendung eines dotierten Silikatglases als Dotierstoff, wie zum Beispiel ASG, gebildet werden. Diese Variante ist beispielsweise in Becker et al., J. Electrochemical. Soc., Band 136, (1989), S. 3033 ff. beschrieben. Wird dotiertes Silikatglas zur Dotierung verwendet, so wird es nach der Bildung der vergrabenen Platte 165 entfernt.Subsequently, a buried plate 165 formed with n-type dopants, such as arsenic or phosphorus as the outer capacitor electrode. The isolation collar 168 serves as a doping mask, which the dopant on the lower area 111 of the trench 108 limited. To the formation of the buried plate 165 For example, gas phase doping, plasma doping, or plasma immersion ion implantation (PIII) may be used. These techniques are described, for example, in Ransom et al., J. Electrochemical. Soc., Vol. 141, No. 5 (1994), pp. 1378 et seq., And US Patent 4,937,205. described. An ion implantation using the isolation collar 168 as doping mask is also possible. Alternatively, the buried plate 165 be formed using a doped silicate glass as a dopant, such as ASG. This variant is for example in Becker et al., J. Electrochemical. Soc., Vol. 136, (1989), p. 3033 et seq. If doped silicate glass is used for doping, it will after the formation of the buried plate 165 away.

Der vergrabene Kontakt 250 wird durch Einbringen von Dotierstoff mittels Implantation, mittels Plasmadotierung oder mittels Gasphasendotierung gebildet.The buried contact 250 is formed by introducing dopant by implantation, by plasma doping or by gas phase doping.

Anschließend wird eine dielektrische Schicht 164 gebildet, welche die Oberfläche des Substrats 101 und das Innere des Grabens 108 bedeckt. Die dielektrische Schicht 164 dient als Speicherdielektrikum, zum Separieren der Kondensatorelektroden. Bei einer Variante besteht die dielektrische Schicht 164 aus Oxid, Nitrid, Oxynitrid oder einem Schichtstapel aus Oxid- und Nitridschichten. Auch Materialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, wie zum Beispiel TaO2 oder BST können verwendet werden.Subsequently, a dielectric layer 164 formed, which is the surface of the substrate 101 and the interior of the trench 108 covered. The dielectric layer 164 serves as a storage dielectric, for separating the capacitor electrodes. In one variant, the dielectric layer is made 164 oxide, nitride, oxynitride or a layer stack of oxide and nitride layers. Also, materials with a high dielectric constant, such as TaO 2 or BST can be used.

Die leitende Grabenfüllung 161, die beispielsweise aus dotiertem Poly- oder amorphem Silizium bestehen kann, wird zum Füllen des Grabens 108 und zum Bedecken der Oberfläche des Substrats 101 abgeschieden. Hierzu können beispielsweise CVD (Chemical Vapor Deposition) oder andere bekannte Prozeßtechniken verwendetet werden. Anschließend wird die leitende Grabenfüllung 161 beispielsweise in einem CDE-Schritt, in einem RIE-Schritt, in einem chemischen Trockenätzschritt oder in einem kombinierten CMP-RIE-Schritt (CMP, Chemical Mechanical Planarisation), unter Verwendung geeigneter Chemikalien, planarisiert und anschließend in den Graben 108 eingesenkt.The conductive trench filling 161 , which may be made of doped poly or amorphous silicon, for example, is used to fill the trench 108 and covering the surface of the substrate 101 deposited. For example, CVD (Chemical Vapor Deposition) or other known process techniques may be used. Subsequently, the conductive trench filling 161 for example, in a CDE step, in an RIE step, in a dry chemical etch step, or in a CMP combined chemical mechanical planarization (CMP) step, using appropriate chemicals, and then into the trench 108 sunk.

Mit Bezug auf 5b wird das Grabendeckeldielektrikum 430 abgeschieden, welches aus Oxid, Nitrid oder Oxynitrid bestehen kann und mittels CVD, LPCVD (Low Pressure CVD) oder PECVD (Plasma Enhanced CVD) abgeschieden werden kann. Zum Beispiel kann mit einem LPCVD-Prozeß TEOS (Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate) erzeugt werden, oder es kann Ozon-TEOS oder ein hochverdichtetes Plasmaoxid (HDP-Oxid, High Density Plasma Oxid) verwendet werden. Alternativ kann auch eine selektive Oxidation (Selox, Selective Oxid) zur Bildung des Grabendeckeldielektrikums 430 verwendet werden. Dazu wird das Grabendeckeldielektrikum 430, selektiv zu der Unterbau-Stoppschicht 105, auf der leitenden Grabenfüllung 161 aufgewachsen. Anschließend wird das Grabendeckeldielektrikum 430 planarisiert und schließt auf der Höhe der Unterbau-Stoppschicht 105 ab. Alternativ kann das Grabendeckeldielektrikum 430 bereits wäh rend des Aufwachsprozesses planarisiert werden. Dieses wird durch den Selox-Prozeß ermöglicht.Regarding 5b becomes the trench lid dielectric 430 deposited, which may consist of oxide, nitride or oxynitride and by means of CVD, LPCVD (Low Pressure CVD) or PECVD (Plasma Enhanced CVD) can be deposited. For example, TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) may be produced by an LPCVD process, or ozone-TEOS or high-density plasma oxide (HDP-oxide) may be used. Alternatively, selective oxidation (Selox, Selective Oxide) can be used to form the trench lid dielectric 430 be used. This is the grave lid dielectric 430 , selective to the subgrade stop layer 105 , on the leading trench filling 161 grew up. Subsequently, the trench lid dielectric 430 planarizes and closes at the level of the subgrade stop layer 105 from. Alternatively, the trench lid dielectric 430 already planarized during the growth process. This is made possible by the Selox process.

Auf die Substratoberfläche wird nun eine Antireflexionsbeschichtung 510 und eine Photolackschicht 520 abgeschieden. Anschließend wird die Photolackschicht 520 belichtet und entwickelt, so daß lediglich in den Bereichen, in denen die Photolackschicht 520 entfernt wurde, der Isolationsgraben 180 gebildet werden kann.An antireflection coating will now be applied to the substrate surface 510 and a photoresist layer 520 deposited. Subsequently, the photoresist layer 520 exposed and developed so that only in the areas where the photoresist layer 520 was removed, the isolation trench 180 can be formed.

In 5c wird zunächst die Unterbau-Stoppschicht 105 in den Bereichen entfernt, die nicht von der Photolackschicht 520 geschützt werden. Das Entfernen der Unterbau-Stoppschicht 105 wird selektiv zu der bestehenden Photolackschicht 520 und dem Grabendeckeldielektrikum 430 durchgeführt. Aufgrund der endlichen Selektivität wird etwas Photolack und auch ein Teil des Grabendeckeldielektrikums 430 entfernt. In einem zweiten Ätzschritt wird die Unterbau-Oxidschicht 104 durch einen kurzen RIE-Oxidätzprozeß entfernt. Dabei wird das Grabendeckeldielektrikum 430 mit der gleichen Rate wie die Unterbau-Oxidschicht 104 geätzt.In 5c First, the substructure stop layer 105 removed in areas not covered by the photoresist layer 520 to be protected. Removing the Underground Stop Layer 105 becomes selective to the existing photoresist layer 520 and the trench lid dielectric 430 carried out. Due to the finite selectivity, there is some photoresist and also part of the trench lid dielectric 430 away. In a second etching step, the substructure oxide layer 104 removed by a short RIE oxide etch process. This is the grave lid dielectric 430 at the same rate as the substructure oxide layer 104 etched.

Mit Bezug auf 5d wird die Photolackschicht 520 entfernt und der Isolationsgarben 180 mit einem Silizium-RIE-Schritt geätzt. Für den Silizium-RIE-Schritt sind Chemikalien wie NF3-HBr oder SiF6 geeignet.Regarding 5d becomes the photoresist layer 520 removed and the insulation sheaves 180 etched with a silicon RIE step. For the silicon RIE step, chemicals such as NF 3 -HBr or SiF 6 are suitable.

Alternativ kann die Belichtung und das Entwickeln des Photolacks in einem integrierten Prozeß zusammen mit der Bildung des Isolationsgrabens 180 durchgeführt werden. Dazu wird die Photolackschicht 520 während des integrierten Prozesses oder nach der Ätzung des Isolationsgrabens 180 entfernt.Alternatively, the exposure and development of the photoresist may be performed in an integrated process along with the formation of the isolation trench 180 be performed. For this, the photoresist layer 520 during the integrated process or after the etching of the isolation trench 180 away.

Mit Bezug auf 5e wird die Isolationsgrabenverkleidung 435 gebildet, um Grenzflächenzustände und daraus resultierende Leckströme zu verringern. Dies kann zum Beispiel mit einer thermischen Oxidation durchgeführt werden, die eine Oxid schicht von 2 bis 15 nm bildet. Anschließend wird die Isolationsgrabenfüllung 440 gebildet. Dazu wird zum Beispiel CVD-TEOS, CVD-Ozon-TEOS, LPCVD-TEOS, HDP-Oxid, oder Oxynitrid als Isolationsgrabenfüllung 440 abgeschieden. Alternativ ist es möglich, die Isolationsgrabenfüllung 440 aus Polysilizium herzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Isolationsgrabenfüllung 440 aus HDP-Oxid. Optionellerweise kann das Material, aus dem die Isolationsgrabenfüllung 440 besteht, durch thermische Oxidation verdichtet werden. In diesem Fall kann auf die Bildung der Isolationsgrabenverkleidung 435 verzichtet werden, da Sauerstoff bei dem Verdichtungsprozeß sehr leicht durch das bestehende Isolationsmaterial hindurch diffundiert und so die Grenzflächenzustände und einen daraus resultierenden Leckstrom reduziert.Regarding 5e becomes the isolation trench panel 435 formed to reduce interface conditions and resulting leakage currents. This can be done for example with a thermal oxidation, which is an oxide layer of 2 to 15 nm forms. Subsequently, the isolation trench filling 440 educated. These include, for example, CVD-TEOS, CVD-ozone-TEOS, LPCVD-TEOS, HDP-oxide, or oxynitride as isolation trench filling 440 deposited. Alternatively it is possible to fill the isolation trench 440 made of polysilicon. In this embodiment, the isolation trench filling 440 made of HDP oxide. Optionally, the material from which the isolation trench filling 440 consists of being compacted by thermal oxidation. In this case, the formation of the isolation trench cladding 435 be dispensed with, since oxygen in the compression process very easily diffused through the existing insulating material and thus reduces the interface states and a resulting leakage current.

Anschließend wird die Isolationsgrabenfüllung 440 durch einen CMP- oder RIE-Schritt bis auf die Höhe der Unterbau-Stoppschicht 105 planarisiert.Subsequently, the isolation trench filling 440 by a CMP or RIE step up to the height of the subgrade stop layer 105 planarized.

Alternativ kann der Isolationsgarben 180 mit einem Selox-Prozeß gefüllt werden. Dabei ist kein anschließender Planarisierungsprozeß, beziehungsweise nur ein kurzer Oxid-CMP-Prozeß notwendig (N. Elbel et al., 1989, Symposium on VLSI Technology, 5.208 ff.). In diesem Fall wird die Isolationsgrabenverkleidung 435 erst nach der Selox-Abscheidung durch thermische Oxidation durch die abgeschiedene Selox-Schicht hindurch gebildet.Alternatively, the insulation sheaves 180 be filled with a Selox process. In this case, no subsequent planarization process, or only a short oxide-CMP process is necessary (N. Elbel et al., 1989, Symposium on VLSI Technology, 5.208 ff.). In this case, the isolation trench cladding becomes 435 formed only after the Selox deposition by thermal oxidation through the deposited Selox layer.

Mit Bezug auf 5f wird die Unterbau-Stoppschicht 105 entfernt. Dazu kann zum Beispiel heiße Phosphorsäure (H3PO4 oder HF-Dampf) verwendet werden. Weiterhin wird die Unterbau-Oxidschicht 104 mit Hilfe von HF-Dampf oder BHF entfernt und anschließend ein Opfer-Gate-Oxid 445 aufgewachsen.Regarding 5f becomes the substructure stop layer 105 away. For example, hot phosphoric acid (H 3 PO 4 or HF vapor) may be used. Furthermore, the substructure oxide layer becomes 104 with the help of HF vapor or BHF removed and then a sacrificial gate oxide 445 grew up.

Damit ist das Verfahren zur Herstellung einer ersten Variante eines Speichers mit Speicherzellen und selbstjustiertem Isolationsgarben 180 abgeschlossen und die nachfolgenden Prozeß schritte dienen dazu, den Transistor 110 nach dem bestehenden Stand der Technik herzustellen, wie er zum Beispiel in der US Patentschrift 5,867,420 A beschrieben wird.Thus, the method for producing a first variant of a memory with memory cells and self-aligned insulation sheaves 180 completed and the subsequent process steps are used to the transistor 110 to produce the existing state of the art, as described for example in US Patent 5,867,420 A.

In 6a wird die Herstellung der Variante eines Speichers mit Speicherzellen und selbstjustiertem Isolationsgarben 180 nach 4 beschrieben, die sich an das Prozeßstadium aus 5d anschließt. Es wird die Isolationsgrabenverkleidung 435 durch thermische Oxidation gebildet. Sie dient zur Vermeidung von Grenzflächenzuständen und daraus resultierenden Leckströmen. Die Isolationsgrabenverkleidung 435 ist typischerweise 2 bis 15 nm dick. Anschließend wird eine Isolationsgrabenzwischenschicht 436 (Liner) gebildet, um die Speicherzeit der Speicherzellen zu verlängern und die Auffrischfrequenz zu erniedrigen. Dabei wird die Isolationsgrabenzwischenschicht typischerweise aus Nitrid oder Oxynitrid hergestellt, was zum Beispiel mit einem CVD-Prozeß oder einem LPCVD-Prozeß durchgeführt werden kann. Typischerweise wird die Isolationsgrabenzwischenschicht 436 2 bis 15nm dick abgeschieden. Die Bildung der Isolationsgrabenzwischenschicht 436 wird so in den Prozeßablauf zur Bildung des Isolationsgrabens 180 integriert, daß das Substrat nicht aus der Prozessierungsanlage entfernt werden muß. Anschließend wird die Isolationsgrabenfüllung 440 abgeschieden, was mit den bereits zu 5a bis 5f erläuterten Prozeßschritten durchgeführt wird.In 6a is the production of the variant of a memory with memory cells and self-aligned insulation sheaves 180 to 4 described to the process stage 5d followed. It will be the isolation trench cladding 435 formed by thermal oxidation. It serves to avoid interface states and resulting leakage currents. The isolation trench panel 435 is typically 2 to 15 nm thick. Subsequently, an isolation trench intermediate layer 436 (Liner) formed to extend the storage time of the memory cells and to lower the refresh rate. In this case, the insulation trench intermediate layer is typically made of nitride or oxynitride, which can be carried out, for example, with a CVD process or an LPCVD process. Typically, the isolation trench interlayer becomes 436 2 to 15nm thick deposited. The formation of the isolation trench intermediate layer 436 becomes in the process flow to the formation of the isolation trench 180 integrated, that the substrate does not have to be removed from the processing plant. Subsequently, the isolation trench filling 440 separated, what with the already too 5a to 5f explained process steps is performed.

Damit ist das Verfahren zur Herstellung einer zweiten Variante eines Speichers mit Speicherzellen und Isolationsgraben 180 abgeschlossen und die nachfolgenden Prozeßschritte dienen dazu, den Transistor nach dem bestehenden Stand der Technik herzustellen.Thus, the method for producing a second variant of a memory with memory cells and isolation trench 180 completed and the subsequent process steps serve to produce the transistor according to the existing state of the art.

Claims (7)

Verfahren zur Bildung mindestens zweier Speicherzellen eines Halbleiterspeichers (100), wobei das Verfahren die folgende Reihenfolge von Schritten aufweist: – Bilden zweier benachbarter Gräben (108, 108') in einem Substrat (101); – Bilden je eines Isolationskragens (168, 168') in je einem oberen Bereich (109, 109') der Gräben (108, 108'); – Bilden je einer dielektrischen Schicht (164, 164') auf der Oberfläche des jeweiligen Isolationskragens (168, 168') und auf der Oberfläche je eines unteren Bereichs (111, 111') der Gräben (108, 108'); – Füllen der Gräben (108, 108') mit je einer leitenden Grabenfüllung (161, 161'); – Bilden je eines Dielektrikums (430, 430') auf den leitenden Grabenfüllungen (161, 161'); – Ätzen eines Isolationsgrabens (180) zwischen den beiden Gräben (108, 108'), um die Gräben (108, 108') voneinander zu isolieren, wobei das jeweilige Dielektrikum (430, 430') auf der jeweiligen leitenden Grabenfüllung (161, 161') als Ätzmaske dient und der Isolationsgraben (180) selbstjustiert zu den Gräben (108, 108') geätzt wird; – Füllen des Isolationsgrabens (180) mit einem Füllmaterial (440) bis in Höhe des Dielektrikums (430, 430') auf den Grabenfüllungen (161, 161') und – Bilden je eines Transistors (110, 110') auf je einer dem Isolationsgraben jeweils abgewandten Seite des jeweiligen Grabens (108, 108').Method for forming at least two memory cells of a semiconductor memory ( 100 ), the method comprising the following sequence of steps: - forming two adjacent trenches ( 108 . 108 ' ) in a substrate ( 101 ); - forming one insulation collar each ( 168 . 168 ' ) in a respective upper area ( 109 . 109 ' ) of the trenches ( 108 . 108 ' ); Forming a dielectric layer ( 164 . 164 ' ) on the surface of the respective insulation collar ( 168 . 168 ' ) and on the surface of a lower area ( 111 . 111 ' ) of the trenches ( 108 . 108 ' ); - filling the trenches ( 108 . 108 ' ) each with a conductive trench filling ( 161 . 161 ' ); - Forming each of a dielectric ( 430 . 430 ' ) on the conductive trench fillings ( 161 . 161 ' ); - etching an isolation trench ( 180 ) between the two trenches ( 108 . 108 ' ) to the trenches ( 108 . 108 ' ) isolate each other, the respective dielectric ( 430 . 430 ' ) on the respective conductive trench filling ( 161 . 161 ' ) serves as an etching mask and the isolation trench ( 180 ) self-aligned to the trenches ( 108 . 108 ' ) is etched; - filling the isolation trench ( 180 ) with a filling material ( 440 ) up to the level of the dielectric ( 430 . 430 ' ) on the trench fillings ( 161 . 161 ' ) and - each forming a transistor ( 110 . 110 ' ) on each of the isolation trench each side remote from the respective trench ( 108 . 108 ' ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenwänden und auf dem Boden des Isolationsgrabens (180) zur Grabenverkleidung eine Isolationsschicht (435) gebildet wird und daß eine Isolationsgrabenzwischenschicht (436) auf der Isolationsschicht (435) und auf dem jeweiligen Dielektrikum (430, 430') gebildet wird.Method according to claim 1, characterized in that on the side walls and on the bottom of the isolation trench ( 180 ) for trench lining an insulation layer ( 435 ) is formed and that an isolation trench intermediate layer ( 436 ) on the insulation layer ( 435 ) and on the respective dielectric ( 430 . 430 ' ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Isolationskragen (168, 168') eine Mantelfläche aufweist, die durch einen Umfang und eine Höhe charakterisiert ist, wobei die Höhe der Mantelfläche der Isolationskragen (168, 168') gleichförmig ist.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that each insulation collar ( 168 . 168 ' ) has a lateral surface which is characterized by a circumference and a height, wherein the height of the lateral surface of the insulation collar ( 168 . 168 ' ) is uniform. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsgraben (180) vollständig außerhalb der Gräben (108, 108') gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the isolation trench ( 180 ) completely outside the trenches ( 108 . 108 ' ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede leitende Grabenfüllung (161, 161') jeweils in einem von dem jeweiligen Isolationskragen (168, 168') umschlossenen Bereich (501, 501') der Gräben (108, 108') mit einer gleichmäßigen Breite (500) gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that each conductive trench filling ( 161 . 161 ' ) in each case in one of the respective insulation collar ( 168 . 168 ' ) enclosed area ( 501 . 501 ' ) of the trenches ( 108 . 108 ' ) with a uniform width ( 500 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Dielektrikum (430, 430') aus Oxid, Nitrid oder Oxinitrid besteht, daß die Isolationsschicht (435) aus Oxid, Nitrid oder Oxinitrid besteht und daß das Füllmaterial für den Isolationsgraben (440) aus Oxid, Nitrid, Oxinitrid oder Polysilizium besteht.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the respective dielectric ( 430 . 430 ' ) consists of oxide, nitride or oxynitride that the insulating layer ( 435 ) consists of oxide, nitride or oxynitride and that the filling material for the isolation trench ( 440 ) consists of oxide, nitride, oxynitride or polysilicon. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsgrabenzwischenschicht (436) aus Nitrid oder Oxinitrid besteht.Method according to claim 2, characterized in that the isolation trench intermediate layer ( 436 ) consists of nitride or oxynitride.
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