DE10143515B4

DE10143515B4 - Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verfahren zum optischen Abbilden bzw. zum Herstellen eines Kompensationsbauelements

Info

Publication number: DE10143515B4
Application number: DE2001143515
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Rüb; Frank Umbach; Wolfgang Dr. Werner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: DE10143515A1

Abstract

Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess
– mit einer Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2), welche jeweils ein Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) aufweisen,
– wobei die Maskenelemente (1, 2) in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung und in direkter räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sind,
– wobei dadurch die Maskenanordnung (3) mit einem Kombinationsmaskenmuster (31–36) durch Überlagern der Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) der Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2) ausgebildet ist,
– wobei die Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) als Streifenmuster von Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet sind,
– wobei im jeweiligen Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) zueinander in einer Längsrichtung parallel ausgerichtete Streifen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet sind und
– wobei die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die Längsrichtung (14, 24) der Streifen (11, 12, 13, 21, 22) unter vorbestimmten Winkeln (30) gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung (3) derart...

Description

Die Erfindung betrifft eine Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum optischen Abbilden einer Maskenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 33 und darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines Kompensationsbauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 34.

Bei vielen Herstellungsverfahren, insbesondere im Bereich der Halbleitertechnologie, werden Abbildungsprozesse oder -verfahren verwendet, um zum Beispiel auf und/oder in einem Substratbereich eine bestimmte Struktur zu erzeugen. Dabei wird oft eine sogenannte Maske oder Maskenanordnung vorgesehen, welche ein Maskenmuster vorgibt, welches dann über den entsprechenden Abbildungsvorgang dem zugrundeliegenden Substratbereich aufgeprägt werden soll. Bei dem Abbildungsprozess kann es sich zum Beispiel um einen Materialabtragungsvorgang, zum Beispiel einen Ätzvorgang oder dergleichen, handeln. Andererseits sind aber auch Verfahren zum Einbringen von Material bekannt, bei welchen das Material abgeschieden wird oder bei welchen das Material in dem Substratbereich durch Implantation eingebracht wird.

Es hat sich zum Beispiel im Bereich der Herstellung sogenannter Kompensationshalbleiterbauelemente herausgestellt, dass beim Ausbilden der in diesen Bauelementen notwendigerweise vorzusehenden Kompensationsbereiche eine Steigerung der Produktivität dadurch erreicht werden könnte, dass die Kompensationsbereiche durch eine entsprechende Implantation im Hochenergiebereich oder im Ultrahochenergiebereich erzeugt werden.

Grundsätzlich ist bei den genannten Abbildungsvorgängen die Geometrie der Maskenanordnung ein sehr kritischer Faktor, weil sich bereits kleine Abweichungen der Maskenanordnung von einer Sollgeometrie im Sinne einer Fortpflanzung und Aufsummation der Abweichungen aufschaukeln können, so dass ein durch die Abbildung gewünschtes Ergebnis im Hinblick auf die Strukturierung des Substratbereichs nicht erreicht werden kann, oder in nur unzulänglicher Art und Weise.

So sollen bei der Ausbildung von Kompensationsbauelementen die Kompensationsbereiche eine bestimmte Struktur aufweisen, was das Vorhandensein bestimmter Fremdteilchen oder Fremdatome in einem streng umgrenzten Konzentrationsbereich erforderlich macht. Weichen nun bei der Ausbildung derartiger Kompensationsbauelemente die verwendeten Maskenanordnungen in ihrer Geometrie in einem bestimmten Rahmen von der Sollgeometrie ab, so schlägt die Implantationstechnik fehl, weil bestimmte Zielkonzentrationen in dem Kompensationsgebiet nicht erreicht werden können oder sich eine gewünschte Geometrie im Substratbereich des Kompensationsbauelements aufgrund von Abbildungsfehlern nicht realisieren lässt.

Die US 6,214,498 B1 betrifft eine Lithographiemaske und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Dabei wird eine erste Stencilmaske mit einem ersten Aperturmuster vorgesehen, bei welcher eine erste elektrisch leitfähige Schicht auf der gesamten Oberfläche ausgebildet ist. Erste Teile, die von Strahlen durchdrungen werden können, sind im Bereich des ersten Aperturmusters ausgebildet. Ein erster hervorstehender Bereich ist an der Kante der Oberseite der ersten Stencilmaske vorgesehen. Des Weiteren ist eine zweite Stencilmaske mit einem zweiten Aperturmuster vorgesehen. Dabei ist eine zweite elektrisch leitfähige Schicht auf der gesamten Fläche der zweiten Stencilmaske ausgebildet. Vorgesehen sind des Weiteren zweite Abschnitte, die von den Strahlen durchdrungen werden, welche den ersten Teilen, die von Strahlen durchdrungen werden, entsprechen oder größer sind als diese. Die zweite Stencilmaske ist an dem ersten hervorstehenden Bereich angebracht.

Aus der US 5,756,237 A ist ein Herstellungsverfahren für Projektionsmasken bekannt. Kernidee ist dabei, gleichzeitig eine Mehrzahl Projektionsmasken aus einem gemeinsamen Substratbereich heraus herzustellen. Dabei wird das Substrat ausschließlich einem Nassätzprozess unterworfen, um Ausnehmungen für die Mehrzahl Projektionsmasken auszubilden.

Die DE 100 06 523 A1 betrifft eine Implantationsmaske für Hochenergieionenimplantationen. Dabei ist ein Wafer vorgesehen, der in seinem Querschnitt eine Kammstruktur mit dicken, Ionenstrahlen absorbierenden Bereichen und mit dünnen, Ionenstrahlen durchlassenden Bereichen aufweist. Die Implantationsmaske wird vorzugsweise aus Silizium mit speziell strukturierten Gräben und Löchern ausgebildet.

Aus der DE 101 21 181 A1 ist eine Stencilmaske für Hoch- und Ultrahochenergieimplantation bekannt, welche in einem Substrat Implantationsöffnungen aufweist, durch welche die Implantationsenergie auf einen zu implementierenden Wafer projizierbar ist. Das kritische Maß der Implantationsöffnungen ist dabei in Abhängigkeit von der jeweiligen Implantationsenergie definiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen, durch welche eine Maskenanordnung mit entsprechenden geometrischen Eigenschaften auf einfache und doch verlässliche Art und Weise erreicht werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Maskenanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für eine Maskenanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Erfindungsgemäß findet der Einsatz der erfindungsgemäßen Maskenanordnung im Rahmen eines Verfahrens zum optischen Abbilden gemäß dem Anspruch 33 und im Rahmen eines Herstellungsverfahren für ein Kompensationshalbleiterbauelement gemäß dem Anspruch 34 statt. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Maskenanordnung und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird eine Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess vorgeschlagen mit einer Mehrzahl von Maskenelementen, welche jeweils ein Maskenmuster aufweisen, wobei die Maskenelemente in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung und in direkter räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, wobei dadurch die Maskenanordnung mit einem Kombinationsmaskenmuster durch Überlagern der Maskenmuster der Mehrzahl von Maskenelementen ausgebildet ist, wobei die Maskenmuster als Streifenmuster von Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei im jeweiligen Maskenmuster zueinander in einer Längsrichtung parallel ausgerichtete Streifen ausgebildet sind und wobei die Maskenelemente in Bezug auf die Längsrichtung der Streifen unter vorbestimmten Winkeln gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung derart angeordnet sind, dass als Kombinationsmuster eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen ausgebildet ist.

Es ist somit eine grundlegende Idee bei der erfindungsgemäßen Maskenanordnung, anstelle einer Einzelmaske, welche sämtliche Strukturelemente enthält, eine Mehrzahl von Einzelmasken oder eine Mehrzahl von Maskenelementen vorzusehen, wobei jedes der einzelnen Maskenelemente entsprechend der ihm innewohnenden Maskenstruktur geometrische Information trägt und bei Kombi nation oder Überlagerung der einzelnen Maskenelemente zu einer Kombinationsmaskenstruktur aufgrund der jeweiligen geometrischen Einzelinformationen und aufgrund der räumlichen Beziehung der einzelnen Masken zueinander beiträgt.

Bei dem Abbildungsprozess kann es sich zum einen um einen Ätzvorgang handeln, es ist aber insbesondere daran gedacht, die erfindungsgemäße Maskenanordnung für Materialabscheidungs- und/oder -implantationstechniken vorzusehen.

Bei einer besonders einfachen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Maskenanordnung ist es vorgesehen, dass in der Mehrzahl von Maskenelementen ein erstes Maskenelement mit einer ersten Maskenstruktur oder einem ersten Maskenmuster und ein zweites Maskenelement mit einer zweiten Maskenstruktur oder einem zweiten Maskenmuster vorgesehen sind.

Eine weitere Vereinfachung bei der Struktur der Maskenanordnung ergibt sich, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die Maskenelemente in Bezug auf ihre geometrischen Eigenschaften und/oder in Bezug auf ihre Materialeigenschaften gleichartig ausgebildet sind. Dies betrifft zum einen die Eigenschaften des dem jeweiligen Maskenelement jeweils zugrundeliegenden Materialbereichs. Es sollen mit diesen Eigenschaften aber auch diejenigen der jeweiligen Maskenstruktur oder des jeweiligen Maskenmusters mit umfasst sein. Das Maskenmuster oder die Maskenstruktur werden jeweils durch entsprechende Ausnehmungen, Durchbrechungen oder Löcher und deren Anordnung im Materialbereich der jeweiligen Maskenelemente gebildet.

Eine besonders einfache Handhabung ergibt sich, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maskenanordnung die Maskenelemente in der Maskenanordnung direkt oder über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden ausgebildet sind. Dann müssten die jeweiligen ein zelnen Maskenelemente nur einmal in Bezug aufeinander ausgerichtet und justiert werden und sind dann hinterher über die Verbindung mittels des Verbindungsbereichs gegeneinander fixiert ausgerichtet.

Der Verbindungsbereich wird vorteilhafterweise als eine Materialschicht ausgebildet. Dies kann zum Beispiel eine Klebeschicht sein, eine Halbleiterschicht oder eine Siliziumoxidschicht. Der Verbindungsbereich und insbesondere die Materialschicht davon sind insbesondere mit einer Materialstärke oder Schichtstärke ausgebildet, die im Vergleich zur Stärke oder Dicke der Maskenelemente selbst gering ist. Vorzugsweise wird der Verbindungsbereich oder dessen Materialschicht mit einer Schichtdicke unterhalb von 1 μm und/oder in Form einer Bondtechnik oder dergleichen ausgebildet.

Eine besonders einfache Gestalt für die Maskenelemente der erfindungsgemäßen Maskenanordnung ergibt sich, wenn diese im Wesentlichen plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet sind. Die Maskenelemente weisen dabei jeweils eine Oberseite oder eine Unterseite auf. Vorteilhafterweise sind die Maskenelemente dabei planar ausgebildet und/oder sie besitzen eine konstante Stärke oder Dicke über ihrem lateralen Verlauf. Die Dicke oder Stärke bewegt sich im Bereich von etwa 10 μm bis 100 μm, weiter vorzugsweise im Bereich von etwa 40 μm.

Grundsätzlich kann aber die Stärke der Maskenelemente in Abhängigkeit von der für den Abbildungsvorgang zu verwendenden Strahlung, sei dies eine Teilchenstrahlung oder eine Wellenstrahlung, und in Abhängigkeit von den sonstigen Materialeigenschaften des Materials der Maskenelemente gewählt werden.

Vorteilhafterweise sind die Maskenelemente aus einem kristallinen Material, insbesondere aus einem einkristallinen Material oder dergleichen, ausgebildet. Aufgrund der vorgegebenen möglichen Orientierungen des kristallinen oder einkristalli nen Materials ergeben sich in Bezug auf die Herstellung und die Ausrichtung der Maskenelemente gegeneinander definierte Ausrichtungsmöglichkeiten oder Orientierungen.

Dabei ist es vorgesehen, dass die Maskenelemente in Bezug auf die kristalline/einkristalline Struktur des sie bildenden Materials mit einer vorgegebenen Orientierung ausgebildet sind. Dies trifft insbesondere auf die im Material der Maskenelemente ausgebildete Maskenstruktur oder auf das ausgebildete Maskenmuster zu. Das bedeutet, dass die Ausnehmungen oder Löcher in Bezug auf die kristalline/einkristalline Struktur des Materials ausgebildet und/oder orientiert sind.

Bevorzugt wird, dass die Maskenelemente aus einem Halbleitermaterial gebildet sind, insbesondere auf einem Siliziummaterial, vorzugsweise als einkristalline (110)-orientierte SOI-Schichten oder -Wafer. Hier bietet sich insbesondere die Ausgestaltungsform eines kreisrunden Waferplättchens oder dergleichen an.

Besonders einfache Strukturen und geometrische Beziehungen der miteinander in Beziehung zu setzenden Maskenelemente ergeben sich, wenn gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maskenanordnung die Maskenmuster als Streifenmuster von Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei im jeweiligen Maskenmuster jeweils insbesondere zueinander parallel ausgerichtete Streifen ausgebildet und vorgesehen sind.

Es ist ferner von Vorteil, dass die Streifen mit einer Längsrichtung ausgebildet sind, welche insbesondere in einer vorbestimmten Orientierung zur Struktur – insbesondere zur kristallinen/einkristallinen Struktur – des Materials der jeweiligen Maskenelemente ausgebildet sind.

Im Hinblick auf die Abbildungsfehler und die Aspektverhältnisse bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Maskenanord nung ist es vorgesehen, dass die Ausnehmungen zumindest entlang der jeweiligen vorgesehenen Längsrichtung der Streifen mit senkrecht verlaufenden Seitenwänden ausgebildet sind. Dann nämlich sind die Abbildungsfehler aufgrund von Seitenwandaufweitungen besonders gering.

Dazu ist es insbesondere vorgesehen, dass die Ausnehmungen durch einen anisotropen und/oder strukturspezifischen Ätzprozess ausgebildet sind, vorzugsweise durch Verwendung eines im Wesentlichen basischen Ätzmediums oder dergleichen, welches vorzugsweise KOH oder dergleichen zumindest enthält. Dabei wird insbesondere die spezifische Wechselwirkung basischer Ätzmedien mit den verschieden orientierten Kristallflächen nutzbar, so dass sich inhärent gerade ein anisotroper, gerichteter oder strukturspezifischer Ätzprozess in nasschemischer Form ausbilden lässt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maskenanordnung ist es vorgesehen, dass die Maskenelemente in Bezug auf die vorgegebene Längsrichtung der Streifen und/oder in Bezug auf die Orientierung der Kristallinitäten der Oberseiten oder Unterseiten gegeneinander unter vorbestimmten Winkeln gegeneinander verdreht oder rotiert in der Maskenanordnung derart angeordnet sind, dass als Kombinationsmuster oder als Kombinationsstruktur eine Anordnung polygonal begrenzter oder umrandeter Ausnehmungen ausbildbar und/oder ausgebildet ist, insbesondere mit senkrecht verlaufenden effektiven Seitenwänden. Vorzugsweise werden Ausnehmungen mit viereckiger, insbesondere rechteckiger, Kombinationsstruktur gebildet.

Das bedeutet, dass jedes Maskenelement für sich entsprechende Streifenaufnehmungen aufweist, bei welchen zumindest die Längsrichtungen senkrecht verlaufende Seitenwände besitzen. Durch Übereinanderlagern und Verdrehen gegeneinander bilden sich dann Kombinationsausnehmungen aus, und zwar als Überla gerungen der Ausnehmung der übereinanderliegenden Einzelmaskenelemente. Aufgrund der Rotation der einzelnen Maskenelemente gegeneinander entstehen somit effektiv Seitenwände für die viereckigen oder rechteckigen Ausnehmungen der Kombinationsmaske, die umfänglich zumindest teilweise von im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Seitenwänden begrenzt werden und somit optimale Abbildungseigenschaften beim Abbildungsvorgang aufweisen.

Vorzugsweise sind dabei zwei Maskenelemente vorgesehen, bei welchen der zwischen ihnen eingeschlossene Winkel zwischen den Orientierungen oder Ausrichtungen 90° beträgt.

Die verfahrensmäßige Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe sieht ein Verfahren zum Herstellen einer Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess vor, bei welchem eine Mehrzahl von Maskenelementen mit jeweils einem Maskenmuster ausgebildet wird; wobei die Maskenelemente in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung und in direkter räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet werden, wobei dadurch die Maskenanordnung mit einem Kombinationsmaskenmuster durch Überlagern der Maskenmuster der Mehrzahl von Maskenelementen ausgebildet wird, wobei die Maskenmuster als Streifenmuster von Ausnehmungen ausgebildet werden, wobei im jeweiligen Maskenmuster zueinander in einer Längsrichtung parallel ausgerichtete Streifen ausgebildet werden und wobei die Maskenelemente in Bezug auf die Längsrichtung der Streifen unter vorbestimmten Winkeln gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung derart angeordnet werden, dass als Kombinationsmuster eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen ausgebildet wird

Entsprechend liegt eine Kernidee der verfahrensmäßigen Lösung der Aufgabe darin, eine Mehrzahl von Maskenelementen mit jeweils einer Maskenstruktur oder einem Maskenmuster auszubilden und dann in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung zueinander zu setzen derart, dass in Kombination der einzelnen Maskenstrukturen oder Maskenmuster der einzelnen Maskenelemente gerade ein Kombinationsmaskenmuster oder eine Kombinationsmaskenstruktur der Maskenanordnung entsteht.

Besonders einfach gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform davon in der Mehrzahl der Maskenelemente ein erstes Maskenelement mit einem ersten Maskenmuster oder einer ersten Maskenstruktur und ein zweites Maskenelement mit einem zweiten Maskenmuster oder einer zweiten Maskenstruktur vorgesehen werden.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn die Maskenelemente in Bezug auf ihre geometrischen Eigenschaften und/oder Materialeigenschaften gleichartig ausgebildet werden.

Ferner ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Maskenelemente in der Maskenanordnung direkt über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden ausgebildet werden.

Dabei ist es vorgesehen, dass der Verbindungsbereich als Materialschicht ausgebildet wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Materialschicht als Klebeschicht, Halbleiterschicht oder Siliziumnitridschicht ausgebildet wird, und zwar insbesondere mit einer im Vergleich zur Stärke der Maskenelemente geringen Stärke, vorzugsweise von unterhalb 1 μm und/oder mittels einer Bondtechnik oder dergleichen.

Die Maskenelemente werden bevorzugterweise plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet, und zwar jeweils mit einer Oberseite und einer Unterseite, insbesondere in planarer Form und/oder insbesondere mit konstanter Dicke oder Stärke, vorzugsweise im Bereich von 10 μm bis 100 μm, oder vorzugsweise im Bereich 40 μm.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Maskenelemente aus einem kristallinen Material, insbesondere einem einkristallinen Material, gebildet werden.

Die Maskenelemente werden vorteilhafterweise in Bezug auf die kristalline/einkristalline Struktur des Materials mit einer vorgegebenen Orientierung ausgebildet.

Es ist ferner in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Maskenelemente aus einem Halbleitermaterial gebildet werden, insbesondere aus einem Siliziummaterial, vorzugsweise als einkristalline, (110)-orientierte SOI-Schichten oder -Wafer.

Ferner ist es in bevorzugter Weise vorgesehen, dass die Maskenmuster als Streifenmuster von Ausnehmungen ausgebildet werden, wobei im jeweiligen Maskenmuster jeweils insbesondere zueinander parallel ausgerichtete Streifen ausgebildet werden.

Es ist ferner von Vorteil, dass die Streifen mit einer Längsrichtung versehen oder ausgebildet werden, welche insbesondere in einer vorbestimmten Orientierung zur Struktur des Materials des jeweiligen Maskenelements ausgebildet werden.

Dabei wird ferner bevorzugt, dass die Ausnehmung zumindest entlang der jeweiligen Längsrichtung des Streifens mit senkrecht verlaufenden Seitenwänden ausgebildet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die Ausnehmungen durch einen anisotropen und/oder strukturspezifischen Ätzprozess ausgebildet werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Verwendung eines basischen Ätzmediums, welches vorzugsweise KOH zumindest enthält.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Maskenelemente in Bezug auf die Längsrichtung der Streifen und/oder in Bezug auf die Orientierung der Kristallinitäten der Oberseiten und/oder der Unterseiten gegeneinander unter vorbestimmten Winkeln gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung derart angeordnet werden, dass als Kombinationsmuster oder als Kombinationsstruktur eine Anordnung polygonaler, z.B. viereckiger, insbesondere rechteckiger, Ausnehmungen ausgebildet wird, insbesondere mit senkrecht verlaufenden effektiven Seitenwänden für die Ausnehmungen.

Dabei werden bei einer besonders einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Maskenelemente vorgesehen, bei welchen der Winkel der gegenseitigen Orientierung auf 90° eingestellt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum optischen Abbilden einer Maskenanordnung oder der Struktur davon, insbesondere durch Teilchenstrahlung und/oder insbesondere durch Hochenergieionenimplantation, auf und/oder in einem Halbleitersubstrat vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erfindungsgemäße Maskenanordnung verwendet wird.

Des Weiteren wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kompensationsbauelements oder einer Halbleiterschaltungsanordnung vorgeschlagen, bei welchen über eine Maskenanordnung strukturiert ein Dotierstoff in ein Halbleitersubstrat eingebracht wird. Dieses Verfahren zum Herstellen eines Kompensationsbauelements ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine erfindungsgemäße Maskenanordnung verwendet wird.

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden Erläuterungen weiter diskutiert:
Im Folgenden wird insbesondere Bezug genommen auf entsprechende Herstellungsverfahren für Kompensationshalbleiterbauelemente oder dergleichen.

Neuartige vertikale Hochspannungssiliziumbauelemente mit einer Spannungsfestigkeit von mehr als 300 V besitzen eine Epitaxiedriftzone und benötigen dort vertikale, säulenartige, feinstrukturierte Dotiergebiete. Diese sogenannten Kompensationsgebiete bewirken eine Reduktion des Einschaltwiderstandes um bis zu einer Größenordnung. Insbesondere der teure und in punkto Maschinenauslastung und Waferdurchlaufzeit aufwändige Fertigungsprozess Aufbautechnik sollte dabei verbessert bzw. durch andere effizientere Prozesse bzw. Fertigungstechnologien ersetzt werden.

Die Voraussetzung für eine Steigerung der Produktivität liegt z.B. in der Erhöhung der Fertigungskapazität. Als neue, vielversprechende Fertigungstechnologie erscheint aus heutiger Sicht die Hochenergieimplantation, z.B. bis 25 MeV mit Bor über Siliziumstencilmasken als geeignete Methode, um sowohl Fertigungskapazitätsausweitung als auch Kostenreduktion in signifikantem Ausmaß zu erreichen.

Aus technischer Sicht ist die Herstellung von geeigneten Maskenanordnungen oder Stencilmasken für die gewünschten Anforderungen problematisch, da Kompensationsbauelemente auf dem Prinzip ausbalancierter Dotierungen zwischen den vertikalen Kompensationssäulen und der Grunddotierung der Epitaxieschicht beruhen. Abweichungen dieser Balance um wenige Prozent führen bereits zu einer drastischen Reduktion des wichtigsten Parameters, der Sperrfähigkeit. Stencilmasken werden durch fototechnische Strukturierung von SOI-Wafern und anschließende Trenchätzung (Trenchtiefe für 600 V Bauelement, ca. 35 μm) hergestellt.

Trockenchemische Ätzmaschinen, die heutzutage auf dem Markt erhältlich sind, erreichen eine Reproduzierbarkeit der Trenchseitenwandneigung von etwa 0,5°–1,0° auf einem 8'' Wafer. Bei einem Zielwinkel von 90° bzw. 89° ergeben sich somit beim Aufbau eines 600 V Kompensationsbauelements mit fünf Implantationsschritten erhebliche Dosisschwankungen.

Die Summenschwankung (Fehlerfortpflanzung) liegt im Bereich von +/– 40–60 % der Zieldosis. Für das Bauteil akzeptabel sind Summenschwankungen von +/– 10–15 %, wobei in diesem Wert bereits Schwankungen im Lackmaß und in der Dotierung der Epitaxieschicht berücksichtigt sind.

Der entscheidende Nachteil bekannter Stencilmasken liegt darin, dass die zu den jeweiligen Implantationsenergien gehörenden effektiven CD-Maße (CD: critical dimension) lediglich durch das obere Öffnungsmaß des Trenches und den Trenchwinkel kontrolliert werden. Insbesondere für hohe Implantationsenergien ergibt sich schon bei geringen Abweichungen vom idealen Trenchwinkel ein großer Einfluss auf das CD-Maß.

Ein Ziel der Erfindung besteht nun darin, eine Maskenstruktur anzugeben, die insbesondere die gezeigten Schwankungen drastisch reduziert.

Alternativ zu den erläuterten (wiederverwendbaren) Stencilmasken kann prinzipiell die für die Maskierung der hochenergetischen Ionen benötigte Struktur auch auf dem Devicewafer aufgebaut werden. Bei einer solchen Anordnung ist die mit dem Wafer fest verbundene Maske jedoch nur einmal verwendbar. Aus Kostengründen scheiden damit alle (technisch jedoch machbaren) Hartmasken aus abgeschiedenem Silizium oder SiO₂ etc. aus.

Aus Kostensicht vertretbar erscheint nur die Abscheidung einer sehr dicken photosensitiven Schicht, die mittels konven tioneller Belichtungs- und Entwicklungsprozesse strukturiert wird. In der Praxis sind bei einer solchen Prozessführung weit stärkere Schwankungen von Flankenwinkel und CD-Maß als bei o.g. Stencilmasken zu erwarten. Es liegen Erfahrungen bis zu Lackdicken von 6,8 μm vor. Schon bei dieser Dicke zeigt sich, dass die Prozessierung äußerst schwierig ist und das Bauelement sensibel auf Veränderungen im Lithographieprozess reagiert. Zur Maskierung von 25 MeV Borionen sind Lackdicken von 40–50 μm erforderlich – die Beherrschung einer solchen Lithographietechnik erscheint aus heutiger Sicht nicht möglich.

Kompensationsbauelemente werden bisher ausschließlich mittels der sogenannten Aufbautechnik hergestellt:
Auf dem Substrat wird zunächst eine mehrere Mikrometer dicke, n-dotierte Epitaxieschicht abgeschieden. Über eine Resistmaske wird anschließend mittels niederenergetischer Implantation die p-Dotierung eingebracht. Besondere Aufmerksamkeit wird in diesem Zusammenhang der Genauigkeit des Lackmaßes geschenkt, da dies derjenige Parameter ist, der die Anzahl der implantierten Ionen und somit die Balance zwischen p- und n-Dotierung bestimmt. Der gesamte Prozess, bestehend aus Epitaxieabscheidung, Fototechnik und Implantation wird so oft wiederholt bis die der geforderten Spannungsfestigkeit entsprechende Säulenhöhe aufgebaut ist. Der letzte Teilprozess besteht aus einem Diffusionsschritt, der das vertikale Zusammendiffundieren der Implantationsgebiete bewirkt.

Stencilmasken werden aktuell vor allem für die Ionenprojektionslithographie eingesetzt. Das Problem der Schwankung von Trenchwinkeln bei sehr tiefen Gräben tritt hier nicht auf, da die Siliziummaske eine Dicke von lediglich 3,0 μm hat, wobei der maßhaltige obere Teil des Trenches sich lediglich auf eine Tiefe von 150 nm erstreckt.

Für die Hochenergieimplantationstechnik zur Herstellung von Kompensationsbauelementen gibt es bezüglich der Herstellung von Stencilmasken bisher nur Vorüberlegungen. Diese Überlegungen gehen dahin, über eine strukturierte Lack- oder Hartmaske einen 35 μm tiefen Trench in SOI-Material zu ätzen. Die Genauigkeit der Trenchflankenwinkel kann in diesem Fall lediglich durch den Trenchätzprozess selbst kontrolliert werden. Die auf diese Weise erzielbare unzulängliche Genauigkeit wurde in Punkt 1 bereits beschrieben.

Diese Erfindung beschreibt insbesondere eine Stencilmaske für Hochenergieimplantationen, bei der die Implantationsöffnungen durch anisotropes Ätzen von Silizium, z.B. in wässriger KOH-Lösung, erzeugt werden.

Bei diesem Verfahren entsteht die Anisotropie nicht durch den Ätzvorgang sondern durch den Ätzmechanismus an einkristallinem Silizium, der eine sehr starke Abhängigkeit der Ätzrate von der Kristallrichtung zeigt. In neueren Untersuchungen zu diesem Ätzmechanismus wird folgendes Ätzratenverhältnis angegeben: R₁₀₀ : R₁₁₀ : R₁₁₁ = 100 : 160 : 1. Hierbei beschreibt R₁₀₀ die Ätzrate in die [100]-Richtung des Einkristalls und R₁₁₀ sowie R₁₁₁ entsprechend in [110]- bzw. [111]-Richtung. In Siliziumwafern, deren Oberfläche von einer (110)-Ebene gebildet wird, existieren zwei Scharen von {111}-Ebenen, die senkrecht zur (110)-Oberfläche stehen. Zwei weitere {111}-Ebenen bilden mit der Oberfläche einen Winkel von 35,26°.

Aufgrund dieser Geometrie ist es möglich, Streifenstrukturen in das Silizium zu ätzen, deren Seitenwände einen Winkel von nahezu 90° zur Oberfläche bilden. Aus den angegebenen Ätzraten in die entsprechenden Kristallrichtungen ergibt sich die Anisotropie A, also das Verhältnis von vertikaler zu lateraler Ätzrate zu A = R₁₁₀/R₁₁₁ = 160. Der genaue Winkel der Seitenwände ergibt sich nach tan(α) = A somit zu α = 89,64°. Aufgrund der Kristallstruktur lassen sich keine rechteckigen Öffnungen ätzen, deren vier Seitenwände alle senkrecht zur Oberfläche sind.

Daher werden zur Erzeugung der Stencilmaske zwei Siliziumschichten, in die jeweils eine Streifenstruktur geätzt wurde, unter einem Winkel von 90° miteinander verbunden, so dass rechteckige Öffnungen für die Ionenimplantation entstehen. Die verbleibenden Einschränkungen für das laterale Layout der Stencilmaske können weiter reduziert werden, indem mehr als zwei solcher Siliziumschichten und Streifenöffnungen kombiniert werden.

Zum Aufbau der Stencilmaske werden zwei SOI-Wafer (Silicon on Insulator) verwendet, deren dünne einkristalline Schichten (110)-orientiert sind und mit KOH wie beschrieben strukturiert werden. Diese beiden Schichten müssen jeweils ca. 40 μm dick sein und werden durch einen Bondprozess (alternativ Klebetechnik) direkt miteinander verbunden. Die beiden dicken Substratschichten der SOI-Wafer werden anschließend entweder gleichzeitig durch einen nasschemischen Ätzprozess oder nacheinander durch einen Trockenätzprozess entfernt. Bei Verwendung eines Trockenätzprozesses kann auf einfache Weise ein stabiler Tragerahmen für die Stencilmaske erzeugt werden. Hierzu wird eine der Ätzungen maskiert durchgeführt und so der eine Substratwafer am Waferrand und zwischen den einzelnen Chips nicht geätzt. (Ist prinzipiell auch mit nasschemischem Prozess möglich).

Die Verwendung von SOI-Wafern beinhaltet folgende Vorteile:

• An der vergrabenen Isolatorschicht (Siliziumdioxid SiO₂) wird die Siliziumätzung gestoppt. Eine Einstellung der Ätztiefe über Ätzrate und Zeit ist daher nicht notwendig.
• Auch das Zurückätzen der Substratwafer stoppt an dieser Schicht. Auch Trockenätzprozesse für Silizium (z.B. der ASE-Prozess der Fa. STS) zeigen eine hohe Selektivität zu SiO₂.
• Die SiO₂-Schicht verbleibt auf der Stencilmaske und schließt die Ätzgräben hermetisch ab.

Die so erzeugte Stencilmaske kann direkt zur Hochenergieimplantation verwendet werden. Dazu wird die Maske auf den zu implantierenden Wafer aufgeklebt. Der direkte Kontakt ist notwendig, um einen guten thermischen Kontakt zu erzeugen, über den die bei der Implantation eingebrachte Wärme abgeführt werden kann. Da Maske und Wafer aus dem gleichen Material bestehen, entsteht keine Verschiebung der Strukturen aufgrund der thermischen Ausdehnung.

Die über den Ätzgräben liegende Oxidschicht stellt sicher, dass sich die Maske gut vom Wafer lösen lässt. Die hohe chemische Stabilität des SiO₂ ermöglicht außerdem eine zuverlässige Reinigung und damit die Wiederverwendbarkeit der Maske.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in der sicher reproduzierbaren Einstellung des Flankenwinkels bei der Erzeugung der Maskenöffnungen. Bei der verwendeten materialspezifischen und somit anisotropen nasschemischen Ätzung von Silizium hängen die Ätzraten nur von Materialparametern des Ausgangsmaterials und nicht von Prozessparametern bei der Ätzung ab. Schwankungen des Ätzwinkels über die Waferfläche oder von Wafer zu Wafer, wie sie z.B. durch Variation von Parametern innerhalb der Prozesskammer eines Trockenätzprozesses auftreten können, sind ausgeschlossen. Der Absolutwert des Winkels hängt von Parametern wie der Kristallqualität der SOI-Schicht, Verunreinigungen (z.B. O₂), Maskenhaftung oder mechanischen Spannungen ab, spielt aber eine untergeordnete Rolle. Die eingebrachte Implantationsdosis kann, wie beschrieben, an den reproduzierbaren und stabilen Winkel angepasst werden. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Stencilmaske ist die Abdeckung der Öffnungen durch eine SiO₂-Schicht. Diese Schicht hat mehrere Funktionen: Sie ist für chemische und mechanische Reinigungsschritte geeignet und er setzt das bei Masken für die Fotolithografie verwendete Pellicle. Hierbei handelt es sich um eine über eine Rahmenkonstruktion über der eigentlichen Maske angebrachte Schutzschicht, die ein Verschmutzen der Maske verhindern soll.

Außerdem bildet die SiO₂-Schicht während der Implantation die Verbindung zum Wafer. Sie verhindert, dass Klebematerial in die Öffnungen gepresst wird und diese auffüllt und dient wiederum als stabile Schicht für den Ablöse- und Reinigungsprozess.

Inhalt der Erfindung ist also insbesondere ein neuartiger Aufbau von Stencilmasken, bei dem die eigentliche Maskenstruktur durch Überlagerung von zwei oder mehr Streifenstrukturen erzeugt wird. Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Anwendung der anisotropen nasschemischen Ätzung von (110)-Silizium, mit der annähernd senkrechte Flankenwinkel reproduzierbar erzeugt werden können. Außerdem beinhaltet die Erfindung die Anwendung eines Bondverfahrens von zwei SOI-Wafern. Dadurch werden die geätzten Öffnungen von allen Seiten zuverlässig eingekapselt und sind vor Verunreinigungen oder Beschädigungen geschützt.

Für die geätzten Streifenstrukturen ist es insbesondere äußerst wichtig, dass die zur Ätzung verwendete Maske möglichst genau zur Orientierung des einkristallinen Silizium justiert wird. Eine Verdrehung der Maske zum Kristallgitter bewirkt eine Verbreiterung der Streifen, da die am weitesten außen liegenden (111)-Ebenen ätzbegrenzend wirken. Zur Reduktion dieses Effekts sollte vor der eigentlichen Ätzung eine wietere Ätzung stattfinden, die das Ziel hat, die tatsächliche Orientierung des Wafers wesentlich genauer zu bestimmen als es anhand des Flats möglich ist.

Zusätzlich können die langen Streifenstrukturen periodisch unterbrochen werden. Dadurch entstehen schmalere, daher aber leicht versetzte Streifenstrukturen. Wegen des großen Platzbedarfs der Unterbrechung (2,82-fache Ätztiefe in Streifenrichtung) wird dies für viele Layouts nur im Chiprahmen in Frage kommen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

1A–1C zeigen in schematischer Draufsicht zwei Zwischenstufen, welche bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine Maskenanordnung erreicht werden.

2A–2E zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht Zwischenstufen bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer erfindungsgemäßen Maskenanordnung, gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

2F zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maskenanordnung.

Die 1A bis 1C zeigen in schematischer Draufsicht Zwischenstufen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine erfindungsgemäße Maskenanordnung.
In einem ersten Zwischenschritt gemäß 1A werden ein erster Materialbereich 10 und ein zweiter Materialbereich 20 für ein erstes Maskenelement 1 und ein zweites Maskenelement 2 ausgebildet. Den Materialbereichen 10 und 20 für die Maskenelemente 1 und 2 werden mittels Ausnehmungen 11, 12, 13 bzw. 21, 22 über ein nasschemisches Ätzverfahren, welches strukturspezifisch wirkt, Maskenmuster oder Maskenstrukturen aufgeprägt. Die Ausnehmungen, 11, 12, 13 bzw. 21, 22 sind strei fenförmig mit einer bevorzugten Längsrichtung 14 bzw. 24 in den Materialbereichen 10 bzw. 20 ausgebildet. Die Ausnehmungen 11, 12, 13 bzw. 21, 22 besitzen Randbereiche oder Seitenwände 11c, 12c, 13c bzw. 21c, 22c, welche im Wesentlichen vertikal oder senkrecht zur lateralen Ausdehnung der Materialbereiche 10, 20 verlaufen, also insbesondere senkrecht zur Zeichenebene.
Im Übergang zur Zwischenstufe der 1B ist das zweite Maskenelement 2 gegenüber der Zwischenstufe der 1A gemäß der in 1A durch den Pfeil 30 angedeuteten Drehrichtung um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht angeordnet, so dass die neue Orientierung 24' des gedrehten zweiten Maskenelements 2 senkrecht auf der ursprünglichen Orientierung 24 dieses zweiten Maskenelements 2 und auch senkrecht auf der Orientierung 14 des ersten Maskenelements 1 in 1B ausgebildet ist. Die Ausnehmungen 21 und 22 des zweiten Maskenelements 2 sind gegenüber der Zwischenstufe der 1A in der Zwischenstufe der 1B ebenfalls um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und dort durch gestrichene Bezugszeichen 21' und 22' gekennzeichnet.
Im Übergang zum Zwischenzustand der 1C sind nun das erste Maskenelement 1 und das zweite Maskenelement 2 – das letztere in verdrehter Form – übereinander angeordnet und aneinander befestigt. Im Überlappungsbereich der Ausnehmungen oder Streifen 11, 12, 13 bzw. 21', 22' entstehen kommunizierende Vertiefungen oder Ausnehmungen 31, 32, 33, 34, 35 und 36, welche rechteckförmig ausgebildet sind, im Wesentlichen senkrecht verlaufende effektive Seitenwände aufweisen und welche die Kombinationsmaskenstruktur der so entstehenden erfindungsgemäßen Maskenanordnung 3 bilden.
Die 2A bis 2E zeigen Zwischenstufen bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer erfindungsgemäßen Maskenanordnung 3, wie sie gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erreicht werden.
Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens sind z.B. sogenannte SOI-Wafer, welche in an sich bekannter Art und Weise ausgebildet werden können. 2A zeigt einen derartigen SOI-Wafer in seitlicher Querschnittsansicht.
Auf einem grundlegenden Halbleitersubstrat 8, zum Beispiel Silizium mit beliebiger Orientierung, ist eine erste Zwischenschicht oder Haftschicht 7 und darauf aufbauend eine erste (110)-orientierte Siliziumeinkristallschicht mit einer Oberseite 1a und einer Unterseite 1b auf der Haftschicht 7 angeordnet. Die Haftschicht 7 kann hier zum Beispiel aus SiO₂ bestehen
Auf der freien Oberfläche 1a des (110)-orientierten Siliziums des SOI-Wafers wird eine Maskenschicht aufgebracht und als Ätzmaske 6 in bekannter Weise strukturiert, wie das in 2B gezeigt ist.
Im Übergang zum Zwischenzustand der linken Seite der 2C sind durch einen nasschemischen Ätzprozess strukturspezifisch im Material 10 des ersten Maskenelements 1 Ausnehmungen 11, 12 und 13 mit im Wesentlichen vertikal verlaufenden Seitenwänden 11c, 12c, 13c ausgebildet.
Auf der rechten Seite der 2C ist in Form eines zweiten SOI-Wafers ein zweites Maskenelement 2 gezeigt, welches auf einem entsprechenden Halbleitersubstrat 8' und einer entsprechenden Haftschicht 7' angeordnet ist und über eine entsprechende Maske 6' strukturiert wurde.
Im Übergang zur 2D wird dann der zweite SOI-Wafer der rechten Seite der 2C mit dem zweiten Maskenelement 2 auf den ersten SOI-Wafer der linken Seite der 2C geklappt und gleichzeitig um 90° in der Waferebene gedreht derart, dass die Maskenelemente 1 und 2 bzw. die Ätzmasken 6 und 6' flächig zur Anlage kommen und dass die Kristallorientierung des Materials 20 für das zweite Maskenelement 2 gegenüber derjenigen des Materials 10 des ersten Maskenelements 10 um 90° verdreht ist. Die Ausnehmungen 21, 22, 23 der zweiten Maske 2 sind hier nicht dargestellt.
Im Übergang zum Zustand der 2E wird dann die Maskenanordnung 3 auf den Substratschichten 8 und 8' herausgelöst, wobei gegebenenfalls ein Rahmenelement 8'' zur Stabilisierung bestehen bleibt.
2F zeigt eine ähnliche Maskenanordnung 3, wobei hier aber die Siliziumoberflächen 1a und 2a der Maskenelemente 1 und 2 direkt im Waferbondverfahren über Druck und/oder Hitze aneinander befestigt werden.
Erfindungsgemäß sind auch weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, bei denen die Verbindungsschichten zwischen den einzelnen Maskenelementen separat hergestellt werden. Hierzu wird die als Ätzmaske verwendete Schicht 6 bzw. 6' zunächst entfernt, um eine z.B. für das Waferbondverfahren geeignete Verbindungsschicht auf eines oder beide der zu verbindenden Maskenelemente aufzubringen. Hierbei kann beispielsweise Siliziumdioxid durch thermische Oxidation oder ein konformes Abscheideverfahren ausgebildet werden.

1: erstes Maskenelement
1a: Oberseite
1b: Unterseite
2: zweites Maskenelement
2a: Oberseite
2b: Unterseite
3: Maskenanordnung, Kombinationsmaske
5: obere, zweite Haft-, Schutzschicht
6, 6': Klebeschicht, Verbindungsbereich, Ätzmaske
7, 7': erste, untere Haft-, Schutzschicht
8, 8': erstes, unteres Substrat, Träger
8'': Rahmenelement
9: zweites, oberes Trägersubstrat
10: Materialbereich für erstes Maskenelement,
: 110-orientierte Siliziumschicht
11–13: Streifen, Ausnehmung
11c, 13c: Seitenwand
14: Orientierung
20, 20': Material für zweites Maskenelement,
: 110-orientierte Siliziumschicht
21, 21': Ausnehmung, Streifen
22, 22': Ausnehmung, Streifen
21c, 22c: Randbereich, Seitenwand
24: Längsrichtung, Orientierung
24': gedrehte Längsrichtung, Orientierung
30: Drehwinkel
31–36: Kombinationsmaskenmuster, Kombinationsmasken
: struktur, Ausnehmungen

Claims

Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess – mit einer Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2), welche jeweils ein Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) aufweisen, – wobei die Maskenelemente (1, 2) in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung und in direkter räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, – wobei dadurch die Maskenanordnung (3) mit einem Kombinationsmaskenmuster (31–36) durch Überlagern der Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) der Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2) ausgebildet ist, – wobei die Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) als Streifenmuster von Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet sind, – wobei im jeweiligen Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) zueinander in einer Längsrichtung parallel ausgerichtete Streifen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet sind und – wobei die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die Längsrichtung (14, 24) der Streifen (11, 12, 13, 21, 22) unter vorbestimmten Winkeln (30) gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung (3) derart angeordnet sind, – dass als Kombinationsmuster (31–36) eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen (31–36) ausgebildet ist.
Maskenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mehrzahl von Maskenelementen (1; 2) ein erstes Maskenelement (1) mit einem ersten Maskenmuster (11, 12, 13) und ein zweites Maskenelement (2) mit einem zweiten Maskenmuster (21, 22) vorgesehen sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf ihre geometrische Eigenschaften und Materialeigenschaften gleichartig ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in der Maskenanordnung (3) direkt miteinander verbunden ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in der Maskenanordnung (3) über einen Verbindungsbereich (6) miteinander verbunden ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) als eine Materialschicht mit einer Stärke unterhalb von 1 μm oder in einer Waferbondtechnik ausgebildet ist.
Maskenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht eine Klebeschicht, eine Halbleiterschicht und/oder eine Siliziumoxidschicht ist.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet sind, jeweils mit einer Oberseite (1a, 2a) und einer Unterseite (1b, 2b) in planarer Form mit konstanter Dicke im Bereich von 10 μm bis 100 μm.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) aus einem einkristallinen Material gebildet sind.
Maskenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die einkristalline Struktur des Materials (10, 20) mit einer vorgegebenen Orientierung ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) aus einem Halbleitermaterial, aus einem Siliziummaterial oder als einkristalline (110)-orientierte SOI-Schichten ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (11, 12, 13, 21, 22) mit einer Längsrichtung (14, 24) in einer vorbestimmten Orientierung zur Struktur des Materials (10, 20) des jeweiligen Maskenelements (1, 2) ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) zumindest entlang der jeweiligen Längsrichtung (14, 24) der Streifen (11, 12, 13, 21, 22) mit senkrecht verlaufenden Seitenwänden (11c–22c) ausgebildet sind.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) durch einen anisotropen oder strukturspezifischen Ätzprozess ausgebildet sind durch Verwendung eines basischen Ätzmediums.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die Orientierung der Kristallinitäten der Oberseiten (1a, 2a) oder Un terseiten (1b, 2b) unter vorbestimmten Winkeln (30) gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung (3) derart angeordnet sind, – dass als Kombinationsmuster (31–36) eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen (31–36) ausgebildet ist.
Maskenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Maskenelemente (1, 2) vorgesehen sind, bei welchen der Winkel (30) 90° beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer Maskenanordnung für einen Abbildungsprozess, – bei welchem eine Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2) mit jeweils einem Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) ausgebildet wird; – wobei die Maskenelemente (1, 2) in einer vorbestimmten räumlichen Beziehung und in direkter räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet werden, – wobei dadurch die Maskenanordnung (3) mit einem Kombinationsmaskenmuster (31–36) durch Überlagern der Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) der Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2) ausgebildet wird, – wobei die Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) als Streifenmuster von Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet werden, – wobei im jeweiligen Maskenmuster (11, 12, 13; 21, 22) zueinander in einer Längsrichtung parallel ausgerichtete Streifen (11, 12, 13, 21, 22) ausgebildet werden und – wobei die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die Längsrichtung (14, 24) der Streifen (11, 12, 13, 21, 22) unter vorbestimmten Winkeln (30) gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung (3) derart angeordnet werden, – dass als Kombinationsmuster (31–36) eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen (31–36) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mehrzahl von Maskenelementen (1, 2) ein erstes Maskenelement (1) mit einem ersten Maskenmuster (11, 12, 13) und ein zweites Maskenelement (2) mit einem zweiten Maskenmuster (21, 22) vorgesehen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf ihre geometrischen Eigenschaften und Materialeigenschaften gleichartig ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in der Maskenanordnung (3) direkt miteinander verbunden ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in der Maskenanordnung (3) über einen Verbindungsbereich (6) miteinander verbunden ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (6) als eine Materialschicht mit einer Stärke unterhalb von 1 μm oder mittels einer Waferbondtechnik ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht eine Klebeschicht, eine Halbleiterschicht und/oder eine Siliziumoxidschicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet werden, jeweils mit einer Oberseite (1a, 2a) und mit einer Unterseite (1b, 2b) in planarer Form mit konstanter Dicke im Bereich von 10 μm bis 100 μm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) aus einem einkristallinen Material gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die einkristalline Struktur des Materials (10, 20) mit einer vorgegebenen Orientierung ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskenelemente (1, 2) aus einem Halbleitermaterial, aus einem Siliziummaterial oder als einkristalline, (110)-orientierte SOI-Schichten ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (11, 12, 13, 21, 22) mit einer Längsrichtung (14, 24) in einer vorbestimmten Orientierung zur Struktur des Materials (10, 20) des jeweiligen Maskenelements (1, 2) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) zumindest entlang der jeweiligen Längsrichtung (14, 24) der Streifen (11, 12, 13, 21, 22) mit senkrecht verlaufenden Seitenwänden (11c, 12c, 13c, 21c, 22c) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11, 12, 13, 21, 22) durch einen anisotropen oder strukturspezifischen Ätzprozess ausgebildet werden durch Verwendung eines basischen Ätzmediums.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, – dass die Maskenelemente (1, 2) in Bezug auf die Orientierung der Kristallinitäten der Oberseiten (1a, 2a) oder Unterseiten (1b, 2b) unter vorbestimmten Winkeln (30) gegeneinander rotiert in der Maskenanordnung (3) derart angeordnet werden, – dass als Kombinationsmuster (31–36) eine Anordnung polygonaler, viereckiger oder rechteckiger Ausnehmungen (31–36) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Maskenelemente (1, 2) vorgesehen werden, bei welchen der Winkel (30) auf 90° eingestellt wird.
Verfahren zum optischen Abbilden einer Maskenanordnung auf oder in ein Halbleitersubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschaltungsanordnung, bei welchem über eine Maskenanordnung (3) strukturiert ein Dotierstoff in ein Halbleitersubstrat eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maskenanordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.