Способ изготовления обкладки конденсатора из поликристаллического кремния

 

Использование: микроэлектроника, изготовление полупроводниковых схем памяти на МДП-танзисторах. Цель изобретения - увеличение эффективности поверхности обкладки без увеличения ее размеров в плане за счет развития рельефа поверхности. Сущность изобретения: для создания обкладки конденсатора из поликристаллического кремния на поверхности полупроводниковой подложки создают диэлектрический слой, наносят защитное покрытие, формируют в защитном покрытии и диэлектрическом слое контактное окно к подложке, осаждают слой поликристаллического кремния, формируют обкладку травлением осажденного слоя через фоторезистивную маску, наносят вспомогательный слой, вскрывают в нем контактное окно с вертикальными стенками к обкладке, после этого осаждают дополнительный слой поликристаллического кремния, затем на поверхности обкладки в контактном окне во вспомогательном слое безмасочным анизотропным плазменным травлением дополнительного слоя создают пристеночные выступы и удаляют с поверхности пластины вспомогательный слой. 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к изготовлению полупроводниковых схем памяти высокой степени интеграции на МДП-транзисторах. Целью изобретения является увеличение эффективной поверхности обкладки без увеличения ее размеров в плане за счет развития рельефа поверхности. Нанесение на диэлектрический слой защитного покрытия играет роль стоп- слоя. Поэтому последующие технологические операции по вскрытию во вспомогательном слое контактного окна, созданию безмасочным анизотропным плазменным травлением пристеночных выступов, удалению с поверхности пластины вспомогательного слоя не оказывают существенного влияния на нижележащий диэлектрический слой. Особенно важно наличие стоп- слоя для исключения привносимой дефектности в процессе безмасочного анизотропного плазменного травления дополнительного слоя поликристаллического кремния, нанесенного на рельефную поверхность, образованную вскрытыми во вспомогательном слое контактными окнами с вертикальными стенками. Нанесение на поверхность подложки вспомогательного слоя и вскрытие в нем контактного окна с вертикальными стенками обеспечивает создание ступенчатого рельефа, на который осаждают дополнительный слой поликристаллического кремния, толщина которого у вертикальной стенки контактного окна значительно превышает толщину слоя на горизонтальных участках пластины. Последующее безмасочное анизотропное плазменное травление позволяет удалить дополнительный слой поликристаллического кремния с горизонтальных участков поверхности, таким образом на поверхности обкладки в контактном окне во вспомогательном слое создать пристеночные выступы из поликристаллического кремния, имеющие электрический контакт с поверхностью обкладки конденсатора. Последующее удаление с поверхности пластины вспомогательного слоя обнажает рисунок обкладки конденсатора со сформированным на ней трехмерным рельефом. Таким образом, удается увеличить эффективную поверхность обкладки без увеличения ее размеров в плане. Изобретение поясняется фиг.1-5. На фиг. 1 изображена полупроводниковая подложка 1 после создания на ее поверхности диэлектрического слоя 2, нанесения защитного покрытия 3, формирования в защитном покрытии и диэлектрическом слое контактного окна 4, осаждения слоя поликристаллического кремния 5 и формирования обкладки травлением осажденного слоя через фоторезистивную маску. На фиг.2 изображена полупроводниковая подложка 1 после нанесения на поверхность подложки вспомогательного слоя 6 и вскрытия в нем контактного окна 7 с вертикальными стенками к обкладке. На фиг.3 изображена пластина 1 после осаждения дополнительного слоя поликристаллического кремния 8. На фиг.4 изображена пластина 1 после создания на поверхности обкладки в контактном окне во вспомогательном слое безмасочным анизотропным плазменным травлением дополнительного слоя поликристаллического кремния пристеночных выступов 9. На фиг.5 изображена пластина 1 после удаления с поверхности пластины вспомогательного слоя. П р и м е р. На полупроводниковой подложке (1 фиг.1) КДБ12 (100) со сформированной активной структурой ДОЗУ информационной емкости 256 к и созданным на ее поверхности диэлектрическим слоем (2 фиг.1) двуокиси кремния толщиной 0,3±0,03 мкм, нанесли защитное покрытие (3 фиг.1), состоящее из Si₃N₄ толщиной 20-50 нм и двуокиси кремния толщиной 20-50 нм. Затем с помощью проекционной фотолитографии в нанесенных слоях сформировали контактное окно (4 фиг.1) к стоковой области МДП-транзистора. После этого методом LPCVD на поверхность пластины осадили слой поликристаллического кремния (5 фиг.1) толщиной 0,1±0,01 мкм легированного фосфором в процессе роста и травлением через фоторезистивную маску осажденного слоя на установке "Лада-35" в плазмообразующей смеси гексафторида серы и кислорода при рабочем давлении 8 Па и плотности мощности на обрабатываемой поверхности 0,2 Вт/см², сформировали обкладку конденсатора (фиг. 1). На поверхность подложки нанесли вспомогательный слой (6 фиг.2) из диоксида кремния толщиной 0,4±0,04 мкм и методом проекционной фотолитографии в нанесенном слое вскрыли контактное окно (7 фиг.1) с вертикальными стенками к обкладке. После этого на поверхность пластины осадили дополнительный слой поликристаллического кремния (8 фиг.3) в тех же условиях и с той же толщиной, что и для обкладки конденсатора, а затем в контактном окне во вспомогательном слое безмасочным анизотропным плазменным травлением дополнительного слоя на установке "Лада-35" в плазмообразующей смеси гексафторида серы и кислорода при рабочем давлении 8 Па и плотности мощности 0,2 Вт/см² создали пристеночные выступы (9 фиг.4). Вспомогательный слой с поверхности пластины химическим травлением в травителе для диоксида кремния (фиг.5). Изготовленную обкладку использовали для создания накопительного конденсатора ДОЗУ 256 к. Для этого на обкладке создали конденсаторный диэлектрик на основе нитрида кремния и верхнюю обкладку конденсатора из легированного поликристаллического кремния толщиной 0,4±0,04 мкм. Эффективность заявляемого технического решения оценили по увеличению удельной емкости конденсатора. Емкость конденсатора измеряли C-V методом на измерителе 4061А. Удельная емкость накопительного конденсатора, обкладка которого формировалась по предлагаемому изобретению, возросла в 1,6 раз по сравнению с удельной емкостью конденсатора, обкладка которого формировалась по способу-прототипу, что свидетельствует об увеличении эффективной поверхности обкладок. Использование предлагаемого изобретения позволит на 30% и более уменьшить площадь ячейки и, следовательно, размер кристалла, что обусловлено развитым рельефом поверхности обкладки конденсатора.

Формула изобретения

Способ изготовления обкладки конденсатора из поликристаллического кремния, включающий создание на поверхности полупроводниковой подложки диэлектрического слоя, формирование в диэлектрическом слое контактного окна к поверхности подложки, осаждение слоя поликристаллического кремния, формирование обкладки травлением осажденного слоя через фоторезистивную маску, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективной поверхности обкладки за счет развития рельефа, после создания диэлектрического слоя на его поверхность наносят защитное покрытие, контактное окно к подложке формируют в защитном покрытии и диэлектрическом слое, а после формирования обкладки травлением осажденного слоя через фоторезистивную маску на поверхность наносят вспомогательный слой, вскрывают в нем контактное окно с вертикальными стенками к обкладке, после этого осаждают дополнительный слой поликристаллического кремния, затем на поверхности обкладки в контактном окне во вспомогательном слое безмасочным анизотропным плазменным травлением дополнительного слоя создают пристеночные выступы и удаляют с поверхности пластины вспомогательный слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5