LOW-OHMIC CONDUCTOR FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE

Abstract: 1. A low-ohmic conductor comprising a strip-shaped zone (5) which is arranged at the boundary surface of a doped semiconductor body (1) and is doped oppositely to said semiconductor body, characterised in that above the zone (5) a strip (4) of highly doped polycrystalline silicon is arranged which contacts this strip-shaped zone (5) along its entire length and which, together with the strip-shaped zone (5), forms a double conductor structure short-circuited along the entire length of the strip.

Description: Niederohmige Leitung Die Erfindung bezieht sich a eine niederohmige Lei e'-g nach dem Oberbegriff des Patentanst-ruchs 1. Solche Leitungen werden beispielsweise als Bitleitungen für Halbleiterspeicher verwendet. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass Bitleltungen von Speichern mit rösse- rer Speicherkapazität im allgemeinen so lang sind, dass infolge des Leitungswiderstandes von etwa 20 bis 30 Ohm/ Quadrat und der Leitungskapazität beim Ein- und Auslesen der zu speichernden Informationen Verzögerungszeiten in Kauf genommen werden müssen, die die Zugriffszeit des Speichers mitbestimmen. Der Erfindung liegt daher die ausgabe zugrunde, eine Leitung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen möglichst geringen ohmschen Widerstand aufweist. Das wird erfindungsgemäss durch die im kernzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen erreicht. Der mit der erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, dass der Widerstand der aus dem ent- gegengesetzt dotierten Gebiet und dem kontaktierenden Streifen gebildeten Doppelleitungsstruktur wesentlich kleiner ist als der der herkömmlichen diffundierten Leitungen. Anspruch 2 gibt eine Weiterbildung des wr- findungsgedankens an, bei der ein Transiergate neben der niederohmigen Leitung angeordnet ist, das in seiner lateralen Position gegenüber dem Leitungsrand selbst justiert ist. Die Ansprüche 3 und 4 betreffen vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemässen Leitung, ldEhrend die Ansprüche 5 und 6 Verfahren zur Herstellung derselben angeben. Die erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: eine 1 eine Drauscht auf eine erfindungsgemäss ausge bildete,niederohmige Leitung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Leitung nach Fig. 1, und Fig. 3 eine Draufsicht auf mehrere, mit erfindungsgemäss ausgebildeten Leitungen angesteuerte Ein-Transi stor-Speicherzellen. In Fig. 1 ist ein hochdotierter monokristalliner Halb leiterkörper 1 dargestellt, der auf seiner parallel zur Zeichenebene liegenden Begrenzungsfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht 2 abgedeckt ist. Der Halbleiterkörper 1 besteht z. B. aus p-dotiertem Silizium, während die isolierende Schicht vorzugsweise aus SiO2 gebildet ist. Hit 3 ist ein streifenförmiges Kontakt- loch bezeichnet, das aus der Schicht 2 ausgeätzt ist. Ein auf der isolierenden Schicht 2 auzgebrachter Streifen 4 aus hocbdotiertem, polykristallinen Silizium, dessen laterale Begrenzungen in Fig. 1 durch eine ausgezogene Linie angedeutet sind, liegt innerhalb des Kontaktloches 3 der Grenzfläche des Halbleiterkörpers 1 unmittelbar an. Von der èrü'rungsfläche dieser beiden Teile ausgehend, erstreckt sich ein entgegengesetzt zu dem Halbleiterkörper 1 dotiertes, im vorliegenden Fall also n+-leitendes streifenförmiges Halbleitergebiet 5 parallel zur Grenzfläche, dessen laterale Begrenzung ebenfalls durch eine ausgezogene Linie gekennzeichnet ist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-It von Fig. 1. Neben dem Halbleiterkörper 1, der als Dickschicht (Feldoxidschicht) ausgebildeten Schicht 2, dem die Grenzfläche von 1 kontaktierenden Streifen 4 und dem umdotierten Halbleitergebiet 5 ist unterhalb der Dickschicht 2 eine der Grenzfläche des Halbleiterkörpers 1 unmittelbar benachbarte Zone 6 erkennbar, die stärker dotiert ist als der Halbleitenkorper 1, jedoch den gleichen Leit, higkeitstyp aufweist. Linse solche Zone bezeichnet man auch als Feldimplantation oder Felddiffusion. Sie dient dazu, das umdotierte Gebiet 5 in lateraler Richtung eindeutig zu begrenzen. Das umdotierte Gebiet 5 stellt zusammen mit dem kontaktierenden Streifen 4 aus hochdotiertem, polykristallinem Silizium eine Doppelleitungsstruktur dar, deren ohmscher Widerstand wesentlich kleiner ist als der einer herkömmlichen Diffusionsleitung. Der Streifen 4 ist zweckmäBigerweise über eine Anschlussleitung 7 (Fig. 1) mit einem Anschluss 8 verbunden. In Fig. 3 sind vier auf einem monokristallinem Haiblei- terkörper 9 integrierte, in einer Reihe angeordnete Ein Transistor-Speicherzellen 10 bis 13 dargestellt. Jeder Zelle ist ein etwa rechteckförmiger DQirschichtbereich (Gateoxidbereich) 141 bis 144 der den Halbleiterkörper 9 abdeckenden, elektrisch isolierenden Schicht 14 zugeordnet. Die oberen Enden der Bereiche 141 und 143 sind in der Breite reduziert und münden in ein streifenförmi- ges Kontaktloch 15, in dem die Schicht 14 bis auf die Grenzfläche des Halbleiterkörpers 9 weggeätzt ist. Die unteren, in der Breite ebenfalls abgesetzten Enden der Bereiche 142 und 144 münden in ein entsprechend ausgebildetes streifenförmiges Kontaktloch 16. Oberhalb der Kontaktlöcher 15 und 16 und der diese unmittelbar umgebenden Teile der Isolierschicht 14 sind Streifen 17 und 18 aus hochdotiertem, polykristallinen Silizium plaziert, die im Bereich der Kontaktlöcher 15 und 16 unmittelbar der Grenzfläche des Halbleiterkörpers 9 anlie- gen. Unterhalb der Kontaktlöcher 15 und 16 befinden sch entgegengesetzt zu 9 dotierte, streTen--ö=ge valb- leitergebiete, die in Fig. 3 schraffiert angedeutet sind Aus Gründen einer einfachen Darstellung fallen in Fig. 3 ihre lateralen Grenzen mit den Begrenzungen der Kont±s- löcher 15 und 16 zusammen. Zwischen den als Bitleitungen dienenden Leitungsstruk- turen 15,17 und 16,18, die entsprechend den Figuren 1 und 2 ausgebildet sind, ist eine breite Belegung 19 auf der isolierenden Schicht 14 aufgebracht, die aus hochdotiertem, polykristallinem Silizium besteht. Diese definiert innerhalb der einzelnen Gateoxidbereiche 141 bis 144 jeweils Speicherelektroden, die Bestandteile von Speicherkondensatoren sind. Seiner der Speicherkondensatoren ist in Fig. 3 mit 20 bezeichnet und schraffiert dargestellt. Ein dem Kondensator 20 benachbarter Bereich 21, der in Fig. 3 ebenfalls schraffiert ist, stellt einen Transferkanal dar, über den Ladungsträger aus der als Bitleitung dienenden Leitungsstruktur 16,18 in den Kondensator 20 gelangen und umgekehrt. Der Transferkanal wird von einem Transfergate überdeckt, das aus einer weiteren, gegenüber den Streifen 17,18 und der Belegung 19 isoliert aufgebrachten, elektrisch leitenden Belegung besteht, die ebenfalls aus hochdotiertem, coly- kristallinen Silizium gebildet ist. Wegen der besseren Übersicht ist diese Belegung nur für die Speicherzellen 10 und 11 dargestellt und in ihren lateralen Abmessungen durch die strichpunktierte Linie 22 gekennzeichnet. Von der Belegung 22 wirken jeweils nur diejenigen Teile als Transfergate-Elektroden, die oberhalb der der Fläche 21 entsprechenden Zonen der einzelnen Speicherzellen liegen. Die zu den Speicherzellen 10 und 11 gehörigen Transfergate-Elektroden werden über eine ISortleitunO 23 angesteuert, die über einer die Belegung 22 abdeckenden Isolierschicht verlegt ist und durch ein in dieser vorgesehenes Kontaktloch 24 die Belegung 22 kontaktiert. Die Bitleitungen 15,17 und 16,10 sird über Verbindungsleitungen mit Lese- und Regeneerierverstärkern 25 und 26 beschaltet, die zum Auslesen und Regenerieren von in den Speicherzellen enthaltenen Informationen sowie zum Wiedereinlesen der regenerierten Informationen dienen. Zum Einlesen von Informationen dienen im übrigen weitere Anschlüsse 27 und 28 der Bitleitungen 15,17 und 16,18. Die Belegung 19 ist schliesslich über einen Anschluss 29 an ein vorgegebenes Potential geschaltet, das unterhalb der Bereiche 141 bis 144 Raumladungszonen entstehen lässt, in die in an sich bekannter Weise im leitenden Zustand der jeweils zugeordneten Transferkanäle aus der Bitleitung stammende Ladungsträger eindringen, so dass sich Inversionsrandschichten bilden. wiegen des niedrigen ohmschen Widerstandesder Bitlei tungsstrukturen 17 und 18 ist die Laufzeit der die Informationen darstellenden elektrischen Signale von den einzelnen Speicherzellen 10 bis 13 zum Lese- und Regenerierverstärker 25 bzw. 26 so klein, dass sie im Verhältnis zu anderen, für die Zugriffszeit eines Speichers re levanten Vorgängen nicht ins Gewicht fällt. Die Transfergateelektroden, die aus den Teilen der Belegung 22 bestehen, die sich oberhalb der Bereiche 21 der einzelnen Bereiche 141 bis 144 befinden, füllen den Raum zwischen den Streifen 17 und 18 einerseits und den Randzonen der Belegung 19 andererseits so aus, dass sie gegen über diesen Teilen selbstjustierend sind. Es können also zwischen den Transfergateelektroden und den Teilen 17,18 und 19 keine Spalte auftreten, deren Grösse durch die Justiergenauigkeit von Masken oder dgl. beeinflusstwerden könnte. Bei der Herstellung einer niederohmigen Leitung nach den Figuren 1 und 2 wird so vorgegangen, dass ein do- tierter Halbleiterkörper 1 ar. einer Grenzfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht 2 bedeckt wird. Diese Schicht 2 wird mit einem streifenförmigen Kontakt- loch 3 versehen, in dessen Bereich das Material der Schicht bis auf die Grenzfläche des Halbleiterkörpers entfernt tard. Anschliessend wird eine insbesondere ganzfläche Belegung aus polykristallinem Silizium aufgebracht, die innerhalb des Kontaktioches 3 der Grenzfläche des Halbleiterkörpers 1 unmittelbar anliegt. In einem nachfolgenden Dotierungsvorgang, also einer Diffusion oder Implantation von Dotierungsstoffen, wird die erforderliche Dotierung der polykristallinen Belegung eingestellt. Gleichzeitig gelangen aber die verwendeten Dotierungsstoffe im Bereich des Kontaktioches 3 durch die Belegung hindurch in eine Zone des Halblei terkörpers, die hierdurch undotiert wird, so dass ein entgegengesetzt dotiertes Gebiet 5 entsteht, das von der Berührungsfläche der polykristallinen Belegung und des Halbleiterkörpers 1 ausgeht. Schliesslich wird durch an sich bekannte fotolithographische Schritte der Streifen 4 (Fig. 1) durch Wegätzen der nicht benötigten Teile der Belegung gebildet. Beim Anwachsen der in den Bereich 5 eindringenden Menge von Dotierungsstoffen wird dessen untere Grenze in das Innere des Halbleiterkörpers 1 vorgeschoben, so dass der Bereich 5 zinken grösseren Querschnitt erhält und damit niederohmiger wird. Bei diesem Herstellungsverfahren ist es nun ein grosser Vorteil, dass die Dotierung der polykristallinen Belegung ohne Schwierigkeiten so stark domensloniert werden kann, dass die Zone 5 hinreichend niederohmig wird. Andere Umdotierungsgebiete des Halbleiterkörpers 1 werden mit diesem Dotierungsvorgang nicht erzeugt, so dass er auch nicht wegen gf. gewünschter kleinerer Absessungen anderer Umdotle- rungsgebiete abgebrochen werden müsste. Der in Fig. 3 dargestellte Halbleiterspeicher wird prinzipiell in folgender Weise gefertigt: Der dotierte Halbleiterkörper 9 wird an einer Grenzfläche zurächst mit einer elektrisch isolierenden Schicht 14 versehen, die Dünnschichtbereiche 141 bis 144 aufweist, während sie ausserhalb derselben als eine Dickschicht (Feldoxidschicht) ausgebildet ist. In der Schicht 14 werden streifenförmige Rontaktlöcher 15 und 16 vorgesehen. An- schliessend wird eine insbesondere ganzflächige Belegung, aus polykristallinem Silizium aufgebracht, die innerhalb der Köntaktlöcher 15 uld 16 der Grenzfläche des Halblei'erkörpers 14 unmittelbar anliegt. In einem folgenden Dotierungsvorgang (Diffusion oder Implantation von Dotierungsstoffen) wird die erforderliche Dotierung der polykristallinen Belegung eingstellt. Gleichzeitig gelangen aber auch hier Dqticrungstçf7 e im Bereich der Kontaktlöcher 15 und 16 durch-die Belegung hindurch in Zonen des Halbleiterkörpers 9, die hierdurch umdotiert werden. Damit entstehen unterhalb der Kontaktlöcher 15 und 16 entgegengesetzt zum Körper 9 dotierte Halbleiter- gebiete, die bei entsprechend starker Dotierung der Be legung einen grossen Querschnitt aufweisen und somit niederohmig sind. Es schliessen sich fotolithographische Schritte an, mit denen sowohl die Streifen 17 und 18 als auch die die Speicherelektroden bildende Belegung 19 durch Entfernung der nicht benötigten Teile der Belegung geformt werden. Die bisher erhaltene Struktur wird an schliessend mit einer weiteren elektrisch isolierenden Schicht, z. B. aus SiO2, abgedeckt, über der eine weitere re, insbesondere ganzflächige Belegung aus polykristal- linem Silizium aufgebracht wird. Aus der letzteren werden nach einer vorausgehenden Dotierung durch weitere fotolithographische Schritte die einzelnen in Fig. 3 mit 22 gekennzeichneten Gatestrukturen gebildet, die sich selbstjustierend zwischen die Randzonen der Teile 17, 18 und 19 einfügen und diese zumindest randseitig über decken. Eine zusätzlich aufgebrachte Isolierschicht, die die Strukturen 22 abdeckt, wird mit Kontaktlöchern 24 versehen, in denen darüber verlegte Wortleitungen 23, z. B. aus Aluminium, die Strukturen 22 kontaktieren. Schliesslich werden'die Streifen 17, 18 und 19 mit An schldssleitungen versehen. 6 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentanstrüche 1. Niederohnige Leitung mit einem an der Grenzfläche eines dotierten Halbleiterkörpers vorgesehenen, zu diesem entgegengesetzt dotierten streifenförmigen Gebiet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass oberhalb des Gebiete (5) ein dieses kontaktierender Streifen (4) aus hochdotiertem polykristallinem Silizium angeordnet ist. 2. Niederohmge Leitung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein den kontaktie- renden Streifen zumindest randseitig überdeckendes, gegen die Grenzflccne und den kontaktierenden Streifen (18) elektrisch isokiertes Transfergate (22) vorgesehen ist. 3. Niederohmige Leitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, dass sie als Bitleitung (17, 18) einer dynamischen Ein-Tran- sistor-Speicherzelle (10 bis 13) ausgebildet ist. 4. Niederohmige Leitung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie in einem vorgegebenen Abstand zu einer aus hochdotiertem, polykristallinem Silizium hergestellten Speicherelektrode (19) angeordnet ist und dass ein den kontaktierenden Streifen (18) und die Speicherelektrode (19) zumindest randseitig überdeckendes, gegen dieselben und die Grenzfläche des Halbleiterkörpers elektrisch isoliertes Transfergate (22) vorgesehen ist. 5. Verfahren zur Herstellung einer niederohmigen Leitung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein dotierter Halbleiterkarper an einer Grenzfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt wird, dass diese Schicht mit einem streifenförmi- gen Konta': :loch versehen wird, dass auf der elektrisch isolierenden Schicht eine Belegung aus polykristallinem Silizium aufgebracht wird, dass die Belegung einem Dotierungsvorgang ausgesetzt wird, bei dem im Bereich des Kontaktloches Dotierungsstoffe durch die Belegung in den Halbleiterkörper eindringen und das zu diesem entgegengesetzt dotierte Gebiet erzeugen, und dass schliesslich aus der Belegung durch fotolithographische Schritte der kontatierende Streifen geformt wird. 6. Verfahren zur Herstellung einer niederohmigen Leitung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein dotierter Halbleiterkörper an einer Grenzfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt wird, dass die elektrisch isolierende Schicht in einen Dünnschichtbereich und einen Dickschichtbereich unterteilt wird, dass sie weiterhin mit einem streifenfb'rmigen Kontaktloch versehen wird, dass auf der elektrisch isoLerenden Schicht eine Belegung aus polykristallinem Silizium aufgebracht lard, dass diese Belegung einem Dotierungsvorgang ausgesetzt wird, bei dem im Bereich des Kontaktloches Dotierungsstoffe durch die Belegung in den Halbleiterkörper eindringen und das zu diesem entgegengesetzt dotierte Gebiet erzeugen, dass durch fotolithographische Schritte aus der Belegung einerseits der kontaktierende Streifen und andererseits oberhalb eines Teils des Dünnschichtbereiches eine Speicherelektrode gebildet wird, dass eine weitere elektrisch isolierende Schicht ganzflächig aufgebracht wird dass auf dieser eine weitere Belegung aus polykristallinem Silizium aufgebracht wird, dass aus dieser durch weitere fotolithographische Schritte ein Transfergate gebildet wird, das die Speicherelektrode und den zu der Leitung gehörenden Streifen aus polykristallinem Silizium wenigsten randseitig überdeckt, und dass das Transfergate, die Speicherelektrode und die Bitleitung mit Anschlussleitungen verbunden werden.

Inventors: HORNINGER, KARLHEINRICH, DR., SCHWABE, ULRICH, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1980
Main classification: H01L23
IPC codes: H01L23, H01L29, H01L27, H01L21