Für dynamische Speicherbausteine bis 16 Mbit Speicherkapazität werden Kapazitäten meist als Grabenkondensatoren ausgeführt. Höhere Integrationsdichten erfordern kompliziertere Geometrien, um bei kleineren Abmessungen eine größere Oberfläche der Kondensatorelektroden zu erreichen [Wat88], [Ema88], [Wak89], [Kim90]. Eine mögliche Struktur, geeignet für 64 Mbit und 256 Mbit DRAM-Speicherbausteine, wurde von Temmler [Tem91] vorgeschlagen. Es handelt sich dabei um eine vertikal geschichtete Struktur, bestehend aus mehreren Lagen Polysilizium, die durch ein dünnes Dielektrikum getrennt sind. Abbildung 6.14 zeigt den Herstellungsprozeß dieser Speicherkapazität. Die Abmessungen der endgültigen Struktur werden durch den ersten Ätzschritt unter Verwendung einer kreisförmigen Maske festgelegt (Abbildung 6.14 (a)). Ausgangsmaterial für diesen Ätzschritt ist Siliziumdioxid. Anschließend werden mehrere Lagen Polysilizium, getrennt durch Oxid-Spacer, deponiert. Diese Oxid-Spacer erhält man durch konforme Abscheidung von Siliziumdioxid mit anschießender direktionaler Rückätzung ohne Maske. Als Resultat bleiben an den Flanken des Polysiliziums Oxidreste zurück, die als Abstandshalter für die nachfolgende Materialschicht dienen. Abbildung 6.14 (c) zeigt die Struktur nach der Deposition zweier Schichten Polysilizium und der Strukturierung zweier Oxid-Spacer. Im Anschluß daran wird die Geometrie vollständig mit Polysilizium aufgefüllt (Abbildung 6.14(d)) und danach selektiv zurückgeätzt, sodaß das Oxid wieder frei liegt (Abbildung 6.14 (e)). Nach Entfernen des Oxids durch chemisches Naßätzen erhält man die endgültige Struktur der ersten Kapazitätselektrode (Abbildung 6.14 (f)), die durch Deposition eines dünnen Dielektrikums und einer weiteren Polysiliziumschicht eine fingerförmige Kondensatorstruktur mit großer Oberfläche ergibt.
Abbildung 6.14: Prozeßschritte bei der Herstellung der
Speicherkapazität.
Die folgenden Abbildungen zeigen Ergebnisse einer vollständigen
dreidimensionalen Simulation dieses Herstellungsprozesses [Str93a].
Abbildung 6.15 stellt das Ergebnis nach Strukturierung des
zweiten Oxid-Spacers dar (entspricht Abbildung 6.14(c)).
Dieser Oxid-Spacer grenzt an eine Polysiliziumschicht, von der der erste
Oxid-Spacer vollständig umgeben wird. Die Depositionsrate für die
Abscheidung des Oxids beträgt 
, die Depositionszeit ist
mit 
vorgegeben. Für den nachfolgenden anisotropen Ätzschritt wird
ein ionenunterstütztes Plasmaätzverfahren eingesetzt. Die chemische
Ätzrate beträgt 
mit 
, geätzt wird 
.
Die Parameter der Verteilungsfunktion betragen 
und 
.
Abbildung 6.16 zeigt das Ergebnis nach Rückätzung der zuvor
mit Polysilizium aufgefüllten Struktur (
, Depositionszeit
= 1000s). An der Oberseite der Geometrie werden Teile der Oxid-Spacer
sichtbar, tiefere Stellen zeigen die Polysilizium-Struktur. Die Ätzrate von
Polysilizium beträgt 
, die Ätzrate von Siliziumdioxid
ist 
, bei 
. Die Ätzzeit beträgt 250s, die
Parameter der Verteilungsfunktion sind mit und
vorgegeben.
Abbildung 6.17 zeigt die Geometrie der Elektrode nach chemischem
Naßätzen des Oxids. Die Ätzrate für Siliziumdioxid ist mit 
vorgegeben, die Ätzrate von Polysilizium beträgt 
bei 2500s Ätzzeit. Abbildung 6.18 zeigt zum
Vergleich ein Bild der realen Struktur [Tem91].
Für die Simulation wurden 
Zellen für die
Materialbeschreibung verwendet, die benötigte Simulationszeit für alle
Prozeßschritte betrug 102 Minuten auf einem HP 9000/755
Arbeitsplatzrechner.
Abbildung 6.15: Ergebnis nach Strukturierung des zweiten
Oxid-Spacers.
Abbildung 6.16: Ergebnis nach dem Zurückätzen der mit
Polysilizium aufgefüllten Struktur.
Abbildung 6.17: Struktur der Elektrode nach dem Entfernen des
Oxids durch chemisches Naßätzen.
Abbildung 6.18: Bild der realen Struktur.