DE19620185A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung, und insbesondere auf ein solches Verfahren, das einfach durchführbar ist und eine Vergrößerung der Kondensatorfläche erlaubt.

Im allgemeinen verringert sich die Kondensatorfläche einer Halbleiter­ einrichtung mit größer werdender Packungsdichte von Halbleiterein­ richtungen, was zu einer Reduzierung der Kapazität führt. Um dieser Kapazitätsverringerung entgegenzuwirken, wurde bereits daran gedacht, die Dicke der dielektrischen Schicht des Kondensators zu verringern. In diesem Fall besteht jedoch die Gefahr, daß aufgrund von Tunnelungs­ prozessen ein Leckstrom erzeugt wird. Dadurch können sich die Betriebs­ eigenschaften der Einrichtung erheblich verschlechtern.

Um eine zu starke Verringerung der Dicke der dielektrischen Schicht zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Oberfläche des Kondensators extrem aufzurauhen, um auf diese Weise die wirksame Kondensatorfläche zu vergrößern. Auch wurden als dielektrische Kondensatorschicht bereits eine Nitrid-Oxid-Schicht oder eine reoxidierte Nitrid-Oxid-Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstanten verwendet.

Die genannten Verfahren führten jedoch zu Stufen in der Oberfläche der Einrichtung, was die Durchführung photolithographischer Prozesse erschwert und die Herstellungskosten vergrößert. Höchstintegrierte Ein­ richtungen lassen sich mit den bekannten Verfahren kaum herstellen, z. B. 256M DRAMs.

Eine sehr starke Vergrößerung der Kapazität des Kondensators bei gleich­ zeitiger Verringerung der Oberflächenrauhigkeit läßt sich dann erhalten, wenn als dielektrische Schicht des Kondensators ein Material mit sehr hoher Dielektrizitätskonstanten zum Einsatz kommt. Diesbezüglich wurden schon die verschiedensten Untersuchungen angestellt. Ein Material mit sehr hoher Dielektrizitätskonstanten, das bereits ausführ­ lich untersucht wurde, ist z. B. Ta₂O₅. Seine Verwendung führt zu mehreren Vorteilen, ermöglicht z. B. die Verringerung der Dicke der dielektrischen Schicht und eine Verbesserung der Eigenschaften der Einrichtung. Insofern lassen sich auch die Probleme im Hinblick auf die Integration der Einrichtung lösen. Allerdings wird auch durch Ta₂O₅ noch keine ausreichend große Dielektrizitätskonstante zur Verfügung gestellt, so daß es nach wie vor schwierig ist, dem Trend immer höher werdender Packungsdichten folgen zu können.

Von größerem Interesse sind Oxide vom Perovskit-Typ, etwa ferroelektri­ sche Materialien, die derzeit intensiv untersucht werden. Zu den Oxiden vom Perovskit-Typ gehören Pb (Zr,Ti) O₃(PZT), (Pb,La) (Zr,Ti) O₃(PLZT), (Ba,Sr)TiO₃(BST), BaTiO₃ und SrTiO₃. Diese Materialien reagieren aller­ dings mit Silicium und Siliciden, die Substrate bilden, und sind einer star­ ken oxidierenden Umgehung ausgesetzt, wenn es um die Bildung eines Dünnfilms aus diesen Materialien geht, um die Elektrode des Kondensa­ tors zu oxidieren. Gegenwärtig ist man dabei, die hiermit verbundenen Probleme zu studieren und gegebenenfalls zu lösen.

Wird zur Bildung einer dielektrischen Schicht aus den zuvor erwähnten ferroelektrischen Materialien z. B. PZT oder BST verwendet, so kann deren Dicke größer sein als die herkömmlich verwendete Siliciumoxidschicht, wobei dann eine Kapazität erhalten wird, die fünf- bis zehnmal größer ist als die der Siliciumoxidschicht. Trotz einer Kondensatorelektrode mit vergleichsweise geringer Oberflächenrauhigkeit läßt sich somit eine Kapazität erzielen, die zur Speicherung von Information ausreichend ist. Wird der zuvor erwähnte ferrodielektrische Dünnfilm als dielektrische Schicht einer Speichereinrichtung verwendet, läßt sich darüber hinaus auch eine Elektrode bei der Herstellung des Kondensators zum Einsatz bringen, die eine einfache Stapelstruktur oder Planarstruktur aufweist.

Ein konventionelles Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ einrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1a bis 1e Querschnittsansichten zur Erläuterung des konventionellen Herstellungsverfahrens des Kondensators.

Gemäß Fig. 1a wird eine Zwischenisolationsschicht 2 auf einem Substrat 1 gebildet, auf dem ein nicht dargestellter Transistor zu liegen kommt. Diese Zwischenisolationsschicht 2 wird auf photolithographischem Wege selektiv entfernt, um das Substrat 1 bereichsweise freizulegen. Auf diese Weise entsteht ein Kontaktloch 3, wie die Fig. 1b zeigt. Es reicht hinab bis zur Oberfläche des Substrats 1.

Entsprechend der Fig. 1c wird ein Material 4 zur Bildung einer Elektrode auf die Zwischenisolationsschicht 2 aufgebracht, sowie auf das Kontakt­ loch 3, wobei das Kontaktloch 3 vollständig mit Material 4 ausgefüllt wird. Sodann wird gemäß Fig. 1d das Material 4 selektiv entfernt, um eine untere Elektrode 4A zu erhalten. Die Elektrode 4A besteht somit aus einem vertikalen Teil und einem damit verbundenen Horizontalteil, der jedoch nicht mehr vollständig die Zwischenisolationsschicht 2 bedeckt. Schließlich wird gemäß Fig. 4e eine dielektrische Schicht 5 auf die untere Elektrode 4A sowie auf die Zwischenisolationsschicht 2 aufgebracht, wonach eine obere Elektrode 6 auf der dielektrischen Schicht gebildet wird.

Bei diesem konventionellen Verfahren treten jedoch einige Probleme auf. Zunächst wird bei einem Kondensator mit ferrodielektrischem Material im allgemeinen Pt als Elektrodenmaterial verwendet. Allerdings ist es schwierig, Pt zu ätzen, während andererseits die Gefahr besteht, das ein von der Pt-Schicht während ihres Strukturierungsprozesses abgetragener Teil sich an der Seitenwand eines Photoresistmusters ablagert, was zu scharfen Vorsprüngen um das Photoresistmuster herum führt. Diese Vorsprünge sind so dünn, daß sie während nachfolgender Verfahrens­ schritte beschädigt werden können, so daß die Gefahr besteht, daß eine ungleichförmige Kapazität zwischen verschiedenen Kondensatoren erhalten wird.

Werden die vorspringenden Teile nach Niederschlagung der dielektrischen Schicht beschädigt, können die obere und die untere Elektrode des Kondensators miteinander kurzgeschlossen werden. Dies kann zu einem fehlerhaften Betrieb des gesamten Speichers führen. Auch Teile von Vorsprüngen, die beschädigt wurden und entfernt werden, können sich an anderen Teilen eines Wafers anlagern, wodurch weitere Schwierigkeiten hervorgerufen werden können. Da die zuvor erwähnten Vorsprünge aus demselben Material bestehen, aus dem auch die untere Elektrode hergestellt wird, lassen sie sich nur schwer trockenätzen. Vielmehr sind zur weiteren Gestaltung Prozesse erforderlich, bei denen mechanische Kräfte wirken müssen.

Nicht zuletzt ist ein separater Strukturierungsprozeß erforderlich, also ein separater photolithographischer Prozeß, um die Elektrode des Kondensators zu bilden, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung anzugeben, das eine einfachere Herstellung des Kondensators ermöglicht, sowie gleichzeitig eine Vergrößerung der wirksamen Kondensatorfläche.

Lösungen der gestellten Aufgabe sind in den nebengeordneten Ansprüchen 1, 3, 5 und 11 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1e Querschnitte zur Erläuterung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung;

Fig. 2a bis 2f Querschnitte zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung;

Fig. 3a bis 3f Querschnitte zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung;

Fig, 4a bis 4f Querschnitte zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung; und

Fig. 5a bis 5f Querschnitte zur Erläuterung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Die Fig. 2a bis 2f zeigen Querschnitte zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Entsprechend der Fig. 2a wird zunächst auf einem Substrat 1 eine Zwischenisolationsschicht 2 gebildet. Die Zwischenisolationsschicht 2 wird zu diesem Zeitpunkt dicker als eine konventionelle Zwischen­ isolationsschicht hergestellt, und zwar mit einer Dicke von etwa 200 nm, wobei die Zwischenisolationsschicht 2 durch ein LPCVD-Verfahren (chemisch es Dampfphasen-Beschichten bei niedrigem Druck) oder durch ein APCVD-Verfahren (chemisches Dampfphasen-Beschichten bei Atmosphärendruck) gebildet wird.

Sodann wird die Zwischenisolationsschicht 2 selektiv entfernt, um das Substrat 1 bereichsweise freizulegen. Zu diesem Zweck wird in die Zwischenisolationsschicht 2 ein Kontaktloch 3 auf photolithographischem Wege eingebracht. In diesem Fall wird das Kontaktloch 3 anisotrop geätzt, und zwar durch reaktives Ionenätzen (RIE-Verfahren), so daß die Seiten­ wände des Kontaktlochs 3 schräg bzw. V-förmig verlaufen. Das Kontakt­ loch 3 weitet sich also in Richtung zur freien Oberfläche der Zwischen­ isolationsschicht 2 auf.

Gemäß Fig. 2c wird Material 4 für eine untere Elektrode sodann auf die Zwischenisolationsschicht 2 aufgebracht sowie in das Kontaktloch 3 hin­ ein. Dies erfolgt durch ein LPCVD-Verfahren, wobei das Kontaktloch 3 vollständig mit dem Material 4 ausgefüllt wird. Anschließend wird gemäß Fig. 2d das Material 4 zurückgeätzt, um die Zwischenisolationsschicht 2 freizulegen. Hier kann ein Trockenätzverfahren, ein Naßätzverfahren und/oder ein chemisch-mechanisches Polieren durchgeführt werden. Ein Resist braucht nicht aufgebracht zu werden. Der Endzustand ist in Fig. 2d gezeigt, wo jetzt eine untere Elektrode 4A im Kontaktloch 3 vorhanden ist.

In einem weiteren Schritt wird gemäß Fig. 2e die Zwischenisolations­ schicht 2 zurückgeätzt, und zwar um etwa 200 nm. Auch hier braucht kein Resist verwendet werden. Durch das Zurückätzen der Zwischenisolations­ schicht 2 wird der obere und größte Teil der unteren Elektrode 4A freigelegt. Auf dem Substrat 1 verbleibt nur noch eine relativ dünne Zwischenisolationsschicht 2. Sodann wird gemäß Fig. 2f ein dielektrischer Dünnfilm 5 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, also auf die verbleibende Zwischenisolationsschicht 2, auf die obere Fläche der unteren Elektrode 4A sowie auf die freigelegten Seitenflächen der unteren Elektrode 4A. Danach wird auf den dielektrischen Dünnfilm 5 eine obere Elektrode 6 aufgebracht. Sie bedeckt den dielektrischen Dünnfilm 5 auch im Bereich der unteren Elektrode 4A. Dabei kann die obere Elektrode 6 so ausgebildet werden, daß sie einen größeren Bereich aufweist bzw. bedeckt als die untere Elektrode 4A. Die untere Elektrode 4A ist so ausgebildet, daß ihre Größe mit der Größe des Kontaktlochs übereinstimmt.

Die Fig. 3a bis 3f zeigen Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Prozesses nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiter­ einrichtung.

Gemäß Fig. 3a wird zunächst auf einem Substrat 1 eine Zwischen­ isolationsschicht 2 gebildet. Sodann wird gemäß Fig. 3b die Zwischen­ isolationsschicht 2 selektiv geätzt, um eine Ausnehmung 8 und ein Kontaktloch 3 zu erhalten. Durch das Kontaktloch 3 wird ein vorbestimm­ ter Bereich des Substrats 1 freigelegt. Die Bildung der Ausnehmung 8 und des Kontaktloches 3 erfolgen auf photolithographischem Wege. Zu diesem Zweck wird ein isotroper Ätzvorgang durchgeführt, beispielsweise Naßätzen und chemisches Trockenätzen, und zwar unter Verwendung eines vorbestimmten Resistmusters 7, um unterhalb des Resistmusters 7 eine Unter- bzw. Hinterschneidung zu erhalten. Das Resistmuster 7 kommt auf der Zwischenisolationsschicht 2 zu liegen und weist eine Öffnung auf, die die Zwischenisolationsschicht 2 dort freilegt, wo später das Kontaktloch 3 entstehen soll. Durch den isotropen Ätzeprozeß wird der Bereich der Zwischenisolationsschicht 2 weggeätzt, der unterhalb des Randbereichs der Öffnung des Resistmusters 7 liegt. Dadurch wird die Ausnehmung 8 erhalten. Nach Ausbildung der Ausnehmung 8 bzw. der Unterschneidung wird die Zwischenisolationsschicht 2 geätzt, um das Substrat 1 freizulegen. Zu diesem Zweck wird ein anisotroper Ätzvorgang durchgeführt, beispielsweise ein RIE-Verfahren bzw. reaktives Ionenätzen um auf diese Weise das Kontaktloch 3 zu bilden. Dabei liegt nach wie vor das Resistmuster 7 auf der Zwischenisolationsschicht 2. Es ist somit möglich, das Kontaktloch 3 und die Ausnehmung 8 nur durch einen einmaligen photolithographischen Vorgang zu erhalten.

Anschließend wird das Resistmuster 7 entfernt. Gemäß Fig. 3c wird sodann Material 4 für eine untere Elektrode auf die gesamte Oberfläche der resultierenden Struktur aufgebracht, also auf die Zwischenisolations­ schicht 2 sowie in die Ausnehmung 8 und das Kontaktloch 3 hinein. Dabei werden das Kontaktloch 3 und die Ausnehmung 8 vollständig mit dem Material 4 ausgefüllt. In einem weiteren Schritt wird gemäß Fig. 3d das Material 4 zurückgeätzt, um die Zwischenisolationsschicht 3 freizulegen. Auf diese Weise wird die untere Elektrode 4A im Kontaktloch 3 und in der Ausnehmung 8 erhalten.

Entsprechend der Fig. 3e wird die Zwischenisolationsschicht 2 dann ohne Verwendung eines Resists zurückgeätzt, um im wesentlichen die gesamte untere Elektrode 4a in der Ausnehmung 8 und in einem Teil des Kontakt­ lochs 3 freizulegen. Dabei verbleibt ein dünner Bereich der Zwischen­ isolationsschicht 2 lediglich auf dem Substrat 1. Schließlich wird gemäß Fig. 3f ein dielektrischer Dünnfilm 5 auf die gesamte Oberfläche der resultierenden Struktur aufgebracht, also auf die verbliebene Zwischen­ isolationsschicht 2, die Oberfläche der unteren Elektrode 4A sowie auf die Seitenwände der unteren Elektrode 4A. Danach wird auf den dielektrischen Dünnfilm 5 eine obere Elektrode 6 aufgebracht, und zwar im gesamten Bereich des dielektrischen Dünnfilms 5. Die auf diese Weise gebildete Elektrode weist eine große Kapazität auf, da ihr Bodenbereich ebenfalls als Elektrode des Kondensators verwendet wird.

Die Fig. 4a bis 4f zeigen Querschnittsansichten zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung.

Entsprechend der Fig. 4a wird zunächst auf einem Halbleitersubstrat 1 eine Zwischenisolationsschicht 2 gebildet. Sodann wird die Zwischen­ isolationsschicht 2 selektiv geätzt, um eine Ausnehmung 8 und ein Kontaktloch 3 zu erhalten. Dieses Kontaktloch 3 legt einen vorbestimmten Teil des Substrats 1 frei. Ausnehmung 8 und Kontaktloch 3 werden auf photolithographischem Wege erhalten, wobei die Ausnehmung 8 am oberen Ende des Kontaktlochs 3 liegt und dieses in Richtung zur freien Oberfläche der Zwischenisolationsschicht 2 erweitert.

Gemäß Fig. 4b wird sodann Polysilicium 9 auf die Zwischenisolations­ schicht 2 aufgebracht sowie in die Ausnehmung 8 und das Kontaktloch 3 hinein. Dabei füllt das Polysilicium 9 zumindest das Kontaktloch 3 voll­ ständig aus. Anschließend wird das Polysilicium 9 zurückgeätzt, so daß es nur noch im Kontaktloch 3 verbleibt. Zu dieser Zeit besteht die Poly­ siliciumschicht 9 aus phosphordotiertem Polysilicium mit exzellenten Niederschlagseigenschaften, wobei es nicht mit dem Halbleitersubstrat 1 reagiert.

Sodann wird in einem weiteren Schritt gemäß Fig. 4c das Material Ti auf die Polysiliciumschicht 9 niedergeschlagen sowie auf die Zwischen­ isolationsschicht 2, und zwar mit einer Dicke von etwa 20 nm. Diese erfolgt durch Sputtern, wonach eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 800°C über etwa eine Minute ausgeführt wird, und zwar in einer Atmosphäre von inertem Gas, das etwa Ar sein kann. Es handelt sich hier um einen RTP-Schritt (rapid thermal processing), um selektiv Ti-Silicid nur auf der im Kontaktloch 3 liegenden Polysiliciumschicht 9 zu erhalten. Sodann wird nach Bildung des Ti-Silicids verbliebenes Ti durch Naßätzen entfernt. Erneut erfolgt eine Temperaturbehandlung (RTP) bei einer Temperatur von etwa 800°C über etwa eine Minute in Stickstoff­ umgebung, praktisch in einer Umgebung aus N₂ und/oder NH₃. Auf diese Weise wird das Ti-Silicid nitrifiziert, um eine TiN-Diffusionsstoppschicht 10 zu erhalten. Sie liegt auf der Polysiliciumschicht 9, und nur dort.

Sodann wird gemäß Fig. 4d Material für eine untere Elektrode 4 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, und zwar auf die Zwischenisolationsschicht 2 sowie in die Ausnehmung 8 hinein, so daß das Material für die untere Elektrode 4 auch auf der Diffusionsstopp­ schicht 10 zu liegen kommt. Das Aufbringen des Materials 4 für die untere Elektrode erfolgt durch Sputtern, wonach das aufgebrachte Material 4 zurückgeätzt wird, so daß es nur noch in der Ausnehmung 8 verbleibt. Auf diese Weise wird die untere Elektrode 4 in der Ausnehmung 8 erhalten. Die untere Elektrode 4 kann aus einem Material bestehen, das aus der Gruppe Pt, Ir, Ru, IrO₂, RuO₂, SrRuO₃, YBa₂ Cu₃O₇ und (La,Sr)CoO₃ ausgewählt ist und welches nicht mit der dielektrischen Schicht reagiert, z. B. mit (Ba,Sr) TiO₃ oder Pb(Zr,Ti)O₃.

Schließlich wird gemäß Fig. 4e in einem nächsten Schritt die Zwischeniso­ lationsschicht 2 unter Zuhilfenahme eines Resists zurückgeätzt, um den in der Ausnehmung 8 liegenden oberen Teil der unteren Elektrode 4A freizulegen. Das Zurückätzen der Zwischenisolationsschicht 2 kann soweit erfolgen, daß ihre Oberfläche mit dem oberen Bereich des Poly­ siliciums 9 im Kontaktloch 3 fluchtet. Sodann wird gemäß Fig. 4f ein dielektrischer Dünnfilm 5 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, also auf die Zwischenisolationsschicht 2 sowie auf sämtliche freiliegenden Bereiche der unteren Elektrode 4A. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des dielektrischen Dünnfilms 5 eine obere Elektrode 6 gebildet. Beim dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die untere Elektrode des Kondensators aus einem Mate­ rial, das nicht mit einem Material reagiert, welches eine hohe Dielektrizi­ tätskonstante aufweist. Polysilicium mit guter Stufenabdeckeigenschaft, das nicht mit dem Halbleitersubstrat reagiert, befindet sich innerhalb des Kontaktlochs 3.

Die Fig. 5a bis 5f zeigen Querschnittsansichten zur Erläuterung eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung.

Entsprechend der Fig. 5a wird zunächst auf einem Substrat 1 bzw. Halb­ leitersubstrat eine Zwischenisolationsschicht 2 gebildet. Diese Zwischen­ isolationsschicht 2 wird selektiv weggeätzt, um eine Ausnehmung 8 und ein Kontaktloch 3 zu erhalten. Das Kontaktloch 3 legt einen vorbestimm­ ten Teil des Substrats 1 frei. Ausnehmung 8 und Kontaktloch 3 werden auf photolithographischem Wege erhalten, wobei sich die Ausnehmung 8 am oberen Ende des Kontaktlochs 3 befindet und dieses in Richtung zur freien Oberfläche der Zwischenisolationsschicht 2 erweitert.

Gemäß Fig. 5b werden der Reihe nach übereinanderliegend eine erste Metallschicht 4, eine Diffusionsstoppschicht 10 und eine Polysilicium­ schicht 9 auf die Zwischenisolationsschicht 2 aufgebracht, in der sich die Ausnehmung 8 und das Kontaktloch 3 befinden. Die Schichten 4, 10 und 9 kommen in dieser Reihenfolge auch auf dem Boden des Substrats 1 inner­ halb des Kontaktlochs 3 sowie an den Seitenwänden des Kontaktlochs 3 und der Ausnehmung 8 zu liegen. Das Kontaktloch 3 ist gegenüber der Fig. 5a in Fig. 5b etwas verbreitert dargestellt, um die Verhältnisse deutlicher zu machen. Die erste Metallschicht 4 kann z. B. aus Pt, Ir, Ru, IrO₂, RuO₂, SrRuO₃, YBa₂Cu₃O₇, oder aus (La,Sr)CoO₃ bestehen und reagiert nicht mit der dielektrischen Schicht. Die erste Diffusionsstoppschicht 10 ist aus einem Material gebildet, dessen Hauptkomponenten Titan und Stickstoff sind, während die Polysiliciumschicht 9 eine Phosphor enthaltende Poly­ siliciumschicht ist. Sämtliche Schichten 4, 10 und 9 können durch ein LPCVD-Verfahren gebildet werden.

Entsprechend der Fig. 5c werden sodann die Polysiliciumschicht 9, die erste Diffusionsstoppschicht 10 und die erste Metallschicht 4 zurück­ geätzt, und zwar soweit, daß die Oberfläche der Zwischenisolationsschicht 2 freigelegt wird. Sodann wird entsprechend der Fig. 5d die Zwischen­ isolationsschicht 2 ohne Verwendung eines Resists zurückgeätzt, um den gesamten Bereich der ersten Metallschicht 4 innerhalb der Ausnehmung 8 sowie einen Teil der ersten Metallschicht 4 innerhalb des Kontaktlochs 3 freizulegen. Mit anderen Worten verbleibt eine dünnere Zwischen­ isolationsschicht 2 auf dem Substrat 1, wobei die obere Fläche der Zwischenisolationsschicht 2 im Abstand unterhalb des Bodens der Ausnehmung 8 endet.

In einem weiteren Schritt wird gemäß Fig. 5e Material 10a für eine zweite Diffusionsstoppschicht 10a und Material 4a für eine zweite Metallschicht nacheinander und aufeinanderliegend auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, und zwar durch schattenwurfartiges Aufbringen bzw. Sputtern, um sowohl auf der Polysiliciumschicht 9 als auch auf der Zwischenisolationsschicht 2, allerdings getrennt vonein­ ander, die zweite Diffusionsstoppschicht 10a mit jeweils daraufliegender zweiter Metallschicht 4a zu erhalten. Es besteht zu diesem Zeitpunkt also keine Verbindung zwischen der Kombination der Schichten 10a, 4a auf der Zwischenisolationsschicht 2 einerseits und den Schichten 10a, 4a auf der Oberfläche der Polysiliciumschicht 9 andererseits.

Sodann werden gemäß 5f die zweite Diffusionsstoppschicht 10a und die zweite Metallschicht 4a, die sich auf der Zwischenisolationsschicht 2 befinden, entfernt. Es wird somit eine untere Elektrode mit einer Struktur erhalten, bei der die Polysiliciumschicht 9 durch die Diffusionsstopp­ schichten 10a und 10 einerseits sowie durch die Metallschichten 4a und 4 andererseits abgedeckt ist.

Schließlich wird ein dielektrischer Dünnfilm 5 auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur aufgebracht, also auf die Zwischenisolations­ schicht 2 und auf sämtliche freiliegenden Bereiche der unteren Elektrode, wonach eine obere Elektrode 6 auf den gesamten Bereich des so gebildeten dielektrischen Dünnfilms 5 aufgebracht wird. Beim vierten Ausführungs­ beispiel der Erfindung wird somit Material, daß nur schwach mit dem dielektrischen Dünnfilm 5 reagiert, nur auf der Oberfläche der unteren Elektrode verwendet.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleitereinrichtung führt zu einigen vorteil­ haften Effekten. Im Unterschied zur konventionellen Technologie, bei dem ein schwer zu ätzendes Material wie Pt nicht für einen Kondensator mit einem Dielektrikum verwendet werden kann, das eine hohe Dielek­ trizitätskonstante aufweist, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine einfache Bildung der unteren Elektrode unter Verwendung der leicht herzustellenden Zwischenisolationsschicht. Deswegen kann selbst schwer zu ätzendes Edelmetall in einfacher Weise zur Bildung der unteren Elektrode des Kondensators zum Einsatz kommen.

Darüber hinaus erfordert die Bildung der Elektrode des Kondensators nur einen photolithographischen Prozeß zur Bildung des Kontaktlochs. Es ist somit möglich, gegenüber dem Stand der Technik wenigstens einen photo­ lithographischen Prozeß einzusparen, was das Herstellungsverfahren ver­ einfacht.

Schließlich kann der Bodenbereich der Elektrode als Kondensator­ elektrode verwendet werden, was die wirksame Fläche des Kondensators vergrößert.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiter­ einrichtung mit folgenden Schritten:

• - Aufbringen einer Isolationsschicht (2) auf ein Substrat (1) und anschließendes selektives Entfernen der Isolationsschicht (2) zur Bildung eines Kontaktlochs (3);
• - Aufbringen einer ersten Elektrode (4A) zwecks Ausfüllung des Kontaktlochs (3);
• - Entfernen der ersten Isolationsschicht (2) zur Freilegung eines Teils der ersten Elektrode (4A); und
• - sequentielles Aufbringen einer dielektrischen Schicht (5) und einer zweiten Elektrode (6) auf die freigelegte Oberfläche der ersten Elektrode (4A).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht 2 durch anisotropes Ätzen entfernt wird, um ein V-för­ miges Kontaktloch (3) zu erhalten.

3. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiter­ einrichtung, mit folgenden Schritten:

• - Aufbringen einer Isolationsschicht (2) auf ein Substrat (1) und anschließendes selektives Entfernen der Isolationsschicht (2) zur Bildung eines Kontaktlochs (3) mit einer Ausnehmung (8);
• - Bildung einer ersten Elektrode (4A) im Kontaktloch (3) sowie der Ausnehmung (8);
• - Entfernen der Isolationsschicht (2) zur Freilegung eines Teils der ersten Elektrode (4A); und
• - sequentielles Aufbringen einer dielektrischen Schicht (5) und einer zweiten Elektrode (6) auf die freigelegte Oberfläche der ersten Elektrode (4A).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung des die Ausnehmung (8) aufweisenden Kontaktlochs (3) folgende Schritte umfaßt:

• - Bildung einer Photoresistschicht (7) auf der Isolationsschicht (2);
• - Strukturieren der Photoresistschicht (7) durch Belichtung und Entwicklung unter Verwendung einer Maske; und
• - isotropes Ätzen der Isolationsschicht (2) und anschließendes anisotropes Ätzen der Isolationsschicht (2) unter Verwendung der struk­ turierten Photoresistschicht 7 als Maske.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiter­ einrichtung, mit folgenden Schritten:

• - Aufbringen einer Isolationsschicht (2) auf ein Substrat (1) und anschließendes selektives Entfernen der Isolationsschicht (2) zur Bildung eines Kontaktlochs (3);
• - sequentielles Aufbringen einer leitenden Halbleiterschicht (9), einer Diffusionsstoppschicht (10) und einer Metallschicht (4) im Kontakt­ loch (3), um auf diese Weise eine erste Elektrode zu erhalten;
• - Entfernen der Isolationsschicht (2) zwecks Freilegung der Metall­ schicht (4) der ersten Elektrode; und
• - sequentielles Aufbringen einer dielektrischen Schicht (5) und einer zweiten Elektrode (6) auf die freigelegte Oberfläche der Metallschicht (4).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht durch Naßätzen und Trockenätzen entfernt wird, so daß das Kontaktloch (3) in seinem oberen Bereich mit einer Ausnehmung (8) versehen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktloch (3) eine Ausnehmung (8) aufweist, und daß die Metallschicht (4) in der Ausnehmung (8) zu liegen kommt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsstoppschicht (10) aus Polysilicium gebildet ist, das Phosphor enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsstoppschicht (10) aus nitriertem Metall besteht, das als Hauptkomponenten Titan und Stickstoff enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (4) aus einem oder mehreren der folgenden Materialien hergestellt ist: Pt, Ir, Ru, IrO₂, RuO₂, SrRuO₃, YBa₂Cu₃O₇, und (La,Sr)CoO₃.

11. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators einer Halbleiter­ einrichtung mit folgenden Schritten:

• - Aufbringen einer Isolationsschicht (2) auf ein Substrat (1) und anschließendes selektives Entfernen der Isolationsschicht (2) zur Bildung eines Kontaktlochs (3);
• - sequentielles Aufbringen einer ersten Metallschicht (4), einer ersten Diffusionsstoppschicht 10 und einer leitenden Halbleiterschicht (9) auf die gesamte Oberfläche der isolierenden Schicht (2) und des Kontaktlochs (3);
• - Rückätzen der leitenden Halbleiterschicht (9), der ersten Diffusionsstoppschicht (10) und der ersten Metallschicht (4), so daß sie nur noch im Kontaktloch (3) verbleiben und dort eine erste Elektrode bilden;
• - Entfernen der Isolationsschicht (2) über eine vorbestimmte Tiefe;
• - sequentielles Aufbringen einer zweiten Diffusionsstoppschicht (10a) und einer zweiten Metallschicht (4a) auf die erste Elektrode; und
• - Bildung einer dielektrischen Schicht (5) und einer darauf liegenden zweiten Elektrode (6) auf den freiliegenden Oberflächen der ersten und der zweiten Metallschichten (4, 4a).

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (2) durch isotropes und anisotropes Ätzen entfernt wird, so daß das Kontaktloch (3) in seinem oberen Teil eine Ausnehmung (8) auf­ weist bzw. erweitert ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus einem oder mehreren der nachfolgend genannten Materialien besteht: Pt, Ir, Ru, IrO₂, RuO₂, SrRuO₃, YBa₂Cu₃O₇, und (La,Sr)CoO₃.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Diffusionsstoppschicht jeweils aus nitriertem Metall bestehen, das als Hauptkomponenten Titan und Stickstoff enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Halbleiterschicht aus Polysilicium hergestellt ist, das Phosphor enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Halbleiterschicht (9) durch ein LPCVD-Verfahren hergestellt wird.