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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines kritischen
Layouts einer Ebene einer integrierten Schaltung auf ein Halbleitersubstrat, wobei
in dem Layout eine Anordnung von Spalten in einer Umgebung von auf
einer Maske opak oder semitransparent auszubildenden Gebieten vorgesehen ist
und die Spalte durch einen weiteren, seitlich von der Anordnung
vorgesehenen Spalt miteinander verbunden sind. Die Anordnung kann
insbesondere auch periodisch sein.
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Um
weitere Fortschritte bei der Miniaturisierung in der Halbleitertechnik,
insbesondere bei Halbleiterspeichern, erzielen zu können, muß der sogenannte
K1-Faktor immer weiter reduziert werden.
Dieser Faktor setzt die minimal in der Bildebene eines Projektionssystems
erreichbare Strukturbreite in Beziehung zu der jeweils eingesetzten
Lichtwellenlänge und
der Numerischen Apertur des Projektionssystems.
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Da
diese Größen für eine Abbildung
fest vorgegeben sind, – oder
im Falle der Numerischen Apertur limitiert sind – kann eine Verbesserung der
Auflösungsqualität nur durch
Anwendung sogenannter Resolution Enhancement Techniken (RET) erreicht werden.
Dazu zählen
beispielsweise die Verwendung verschiedener Typen von Phasenmasken, Off-Axis-Beleuchtung,
Optical Proximity-Correction (OPC), etc.
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Die
lithografisch besonders wirkungsvollen RET erfordern eine Aufgliederung
des jeweils auf Halbleitersubstrate zu übertragenden Layouts. Der Grund
liegt darin, daß die
RET oftmals Abhängigkeiten
von der Ausrichtung und/oder der Größe der auf den Masken gebildeten
Strukturen zeigen. Auf eine bestimmte Strukturanordnung innerhalb
des Layouts oder das entsprechend auf der Maske gebildete Muster
angepasste Techniken können
auf eine benachbarte Strukturanordnung in demselben Layout oder Muster
keine Wirkung oder sogar eine nachteilige Wirkung zeigen. Ein sich
insgesamt für
die Abbildung ergebendes strukturgemeinsames Prozessfenster kann
dadurch jedenfalls negativ beeinträchtigt werden.
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Somit
kam bisher eine Aufteilung auf zwei oder mehr Masken zur Abbildung
eines gemeinsamen Schaltungsebenenlayouts in Betracht. Die Belichtungen
wurden in sequentieller Weise (Doppelbelichtung) auf den Wafer übertragen.
Das hat aber wiederum einen dramatisch reduzierten Waferdurchsatz und
somit wesentlich höhere
Kosten im Bereich der Lithografie und somit für die Fertigung der elektronischen
Bauelemente zur Folge. Das gilt insbesondere auch für die lithografisch
anspruchvollsten Ebenen.
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Für Speicherschaltkreise,
die in der sogenannten Trench-Technologie
für die
Herstellung der Kondensatoren gefertigt werden, sind das die Ebenen
zur Bildung aktiver Gebiete (active areas), der Wortleitungen (gate
conductor), der Bitleitungen (metal 1 level) und der Kondensatorgräben (deep
trenches). Dabei werden typischerweise das Speicherzellenfeld (Array)
und die Peripheriestrukturen (Support) voneinander getrennt und
mittels jeweils zweier unterschiedlicher Masken sukzessive auf den
Wafer abgebildet.
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Um
die Fertigungskosten zu reduzieren, wird daher nach Lösungen gesucht,
solche Doppelbelichtungen durch Einfachbelichtungen zu ersetzen,
ohne Verluste oder auch nur tolerierbare Verluste an der lithografischen
Strukturierungsqualität
hinnehmen zu müssen.
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Es
wird gegenwärtig
eine Lösung
des Problems durch Anwendung spezieller auf das Layout zugeschnittener
Off-Axis-Techniken (Schräglichtbeleuchtung)
versucht. Das Problem besteht aber auch hier weiter darin, daß man einen
Kompromiß zwischen
einer entweder deutlich degradierten Abbildungscharakteristik des
Zellenfeldes oder einer deutlich degradierten Abbildung der Peripheriestrukturen hinnehmen
muß. Es
kann derzeit keine technische Lösung
gefunden werden, die nicht zu einem erhöhten Mask Error Enhancement
Factor (MEEF) für
die Zellenfeldstrukturen und letztendlich zu einem schlechteren
lithografischen Gesamtabbildungsverhalten führt. Der Mask Error Enhancement
Factor spiegelt ein nicht-lineares Verhalten bei der Übertragung
von auf der Maske vorhandenen Fehlern auf das Halbleitersubstrat
gerade im Bereich der Auflösungsgrenze
des eingesetzten Projektionssystems wider.
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In
der Druckschrift
DE
10129202 C1 wird eine Doppelbelichtung vorgeschlagen, um
den sogenannten T-Phasenkonflikt durch Nachbelichten zweier gegeneinander
phasenverschobener Spalte zu lösen.
Ein das Abbild der Spalte trennender unbelichteter Lacksteg ist
durch einen als Chromsteg ausgebildeten Schlitz verursacht. Der
Lacksteg wird mit Hilfe einer zweiten Trimmmaske nachbelichtet,
wobei an der entsprechenden Position dort ein transparenter Schlitz
in opaker Umgebung eingerichtet ist. Ein im Ursprungslayout durchlaufender,
zusammenhängender
Spalt wird somit getrennt, so dass auf beiden Seiten des Schlitzes
die Phasenverschiebung appliziert werden kann.
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Die
Druckschrift
DE 10119145
C1 beschreibt einen Trimm-Maskensatz zur Behebung von Phasenkonflikten.
Die Phasenkon flikte werden hier mittels Trimmstrukturen auf der
Trimm-Maske aufgelöst, ohne
dass die betreffenden Spalte auf der ersten Maske durch Schlitze
im Rahmen der Primärmaske aufgefüllt werden.
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Die
Druckschrift
DE 10260755
A1 zeigt einen Trimm-Maskensatz aus alternierender und Chrom-Maske,
bei welchen eine der Linien des auf der alternierenden Maske gebildeten
Linien-Spalte-Gitters
durch eine quadratische Öffnung
an einer entsprechenden Position auf der Trimm-Maske getrennt wird.
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Die
Druckschrift
DE 4113968
A1 zeigt eine Doppelbelichtung zur Herstellung mäanderförmiger Strukturen
auf einem Plättchen.
Dabei sind die Muster der Doppelbelichtung auf derselben Trägerplatte (Maske)
angeordnet. Die Doppelbelichtung wird durch ein Verschieben des
Substrattischs gegenüber der
Trägerplatte
bewerkstelligt. Um eine gegenseitige Phasenverschiebung der benachbarten
und durch opake Stege getrennten Mäandergeraden zu realisieren,
werden die die Geraden verbindenden Enden durch Verlängerung
der opaken Stege im ersten Muster getrennt eingerichtet. Durch Öffnungen,
die an den entsprechenden Positionen im zweiten Muster eingerichtet
sind, werden die entsprechend noch unbelichteten Bereiche nachbelichtet,
so dass die Enden der Mäandergeraden
auf dem zu belichtenden Plättchen
wieder miteinander verbunden sind. Auf diese Weise werden Phasenkonflikte
zwischen benachbarten Mäandergeraden
vermieden.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzubieten, mit dem
auflösungsverbessernde Techniken
(RET) auf die Übertragung
eines Layouts auf ein Halbleitersubstrat angewendet werden können, ohne
daß Einschränkungen
in bezug auf die Ab bildungscharakteristiken einzelner Strukturanteile bestehen
bleiben.
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Es
ist weiter eine Aufgabe der Erfindung, die Kosten und den Aufwand
für die
Projektion von Layouts von Schaltungsebenen integrierter Schaltungen auf
Halbleitersubstrate zu reduzieren, insbesondere die Durchführung von
Einfachbelichtungen für
Schaltungsebenen zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Übertragen
eines Layouts einer Ebene einer integrierten Schaltung auf ein Halbleitersubstrat
mit den Merkmalen gemäß den nebengeordneten
Ansprüchen
1 und 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu
entnehmen.
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Das
hier betrachtete Layout einer Ebene einer integrierten Schaltung
weist eine Anzahl von Spalten auf. Ein solches Layout liegt zunächst in elektronisch
gespeicherter Form vor. Linien und Spalten – und allgemeiner: Hell- und
Dunkelgebiete – werden
darin üblicherweise
jeweils durch unterschiedliche Farb-, Helligkeits- oder Transparenzwerte
repräsentiert.
Aus einem Layout werden in verschiedenen, dem kundigen Fachmann
bekannten Verfahrensschritten Steueranweisungen für Maskenschreibgeräte zum Bilden
der Muster in auf den Photomasken angeordneten photoempfindlichen
Schichten erstellt.
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Weiter
wird vorausgesetzt, daß die
Spalte einer solchen Anordnung durch einen weiteren Spalt verbunden
sind. Solche Muster finden sich z.B. oftmals dann in Layouts, wenn
durch die Linien auf dem Halbleitersubstrat fingerartig auslaufende
elektrisch leitfähige
Bahnen zu schaffen sind, die durch Isolationsgebiete begrenzt werden,
die mit Hilfe des z.B. seitlich der Anordnung verlaufenden Spaltes
gebildet sind.
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Liegt
nun eine solche Struktur vor, so kann eine RET-Technik implementiert
werden, indem auf die Anordnung das Prinzip der alternierenden Phasenmasken
angewendet wird. Opake oder im wesentlichen intransparente Linien
(Stege) werden alternierend von transparenten Spalten mit einem
um 180 Grad unterschiedlichen Phasenhubaufschlag begrenzt. Ein erster
Spalt der Anordnung besitzt z.B. einen Phasenhub von 0 Grad und
ein ihm benachbarter Spalt besitzt einen Phasenhub von 180 Grad.
Im Idealfall eines Verhältnisses
der Breiten von Linien zu derjenigen von Spalten von 1:1 erhält man bei
der Abbildung auf dem Wafer eine beträchtliche Kontrastverstärkung.
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Beim
Stand der Technik besteht grundsätzlich
das Problem, daß,
wenn die Linien, d.h. die auf der Maske opak oder semitransparent
auszubildenden Strukturen der periodischen Anordnung, auf mindestens
einer Seite der Anordnung begrenzt sind, sich notwendiger Weise
die transparenten Gebiete der Spalte mit unterschiedlichem Phasenhubaufschlag
auf gerade dieser Seite berühren
müssen.
An der Grenzlinie zwischen diesen Gebieten existiert eine Phasenkante,
die im Falle der projizierenden Abbildung auf ein Halbleitersubstrat
zu einer Abschattung und damit zu einer unerwünschten Strukturbildung an
diesen Positionen führt.
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Gemäß der Erfindung
wird, da der verbindende Spalt notwendiger Bestandteil des auf dem Halbleitersubstrat
zu bildenden Musters ist, die Bildung nicht miteinander verbundener
Spalte ermöglicht,
indem der Spalt in diesem Layout zwar entfernt wird, jedoch in einem
weiteren Layout vorzugsweise einer ohnehin abzubildenden weiteren
Ebene elektronisch funktionell wieder hinzugefügt wird. Dabei haben die jeweiligen
Formen nicht identisch zu sein, die Positionen sollten jedoch im
wesentlichen übereinstimmen,
um die gewünschte
Wirkung zu erzielen.
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Somit
ist es nun möglich,
die Linien-Spalten-Struktur nach dem Prinzip alternierender Phasenmasken
auf der dem ersten Layout entsprechenden Maske abzubilden. Da andere
Strukturen des Layouts auf der Maske beibehalten werden können, wird
erfindungsgemäß also die
Bildung einer Hybrid-Phasenmaske vorgeschlagen.
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Mit
der aus dem ersten Layout extrahierten und in das zweite Layout
eingefügten
Spaltstruktur werden auf dem Halbleiter substrat die noch für das insgesamt
auf dem Substrat zu erstellende Muster notwendigen Anpassungen vorgenommen.
In einem Beispiel sind durch die Spalte auf den Masken jeweils Gräben in dem
Substrat zu bilden, die mit isolierendem Material gefüllt werden.
Ein seitlich der periodischen Anordnung angeordneter und die Spalte
der Anordnung verbindender Spalt wird im ersten Layout durch opake
Flächen
ersetzt, und an gleicher Position in ein zweites Layout hinein plaziert.
Für das
zweite Layout gilt folgendes:
- – es werden
bei der Projektion von einer Maske Maskierungen eines auf dem Substrat
befindlichen Resist gebildet, mit denen wie bei der Anwendung des
ersten Layouts Gräben
im Substrat geätzt
werden können,
- – die
mit dem Layout hergestellte Maske wird auf den gleichen Flächenausschnitt
des Substrates angewendet, wie es bei der Anwendung des ersten Layouts
der Fall ist.
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Zweck
der Implementation des die Spalte der Anordnung verbindenden weiteren
Spaltes im zweiten Layout ist es, das Fehlen der durch ihn zu bildenden
elektrischen Eigenschaften in dem durch das erste Layout gebildeten
Muster auf dem Substrat auszugleichen. Insbesondere kann die mit
dem zweiten Layout versehene Maske im Zyklus der Bauelementeherstellung
auch vor derjenigen mit dem ersten Layout für eine Projektion auf das Substrat
vorgesehen sein. Zur Verdeutlichung soll ein Beispiel dienen:
Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, Eingriffe in das
Layout einer im Zyklus der Herstellung von Halbleiterspeichern einzusetzenden
Maske zur Bildung der Kondensatorgräben (Deep Trenches, im folgenden
DT-Maske) vorzunehmen.
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Dadurch
wird es bei einer nachfolgend einzusetzenden Maske zur Bildung aktiver
Gebiete (Active Areas, im folgenden: AA-Maske) ermöglicht, die dort vielfach vorhandenen
periodisch angeordneten Spalte nach dem Prinzip alternierender Phasenmaske auszubilden.
Der die Spalte der Anordnung verbindende weitere Spalt wird dazu
aus dem ersten Layout der AA-Maske entfernt, d.h. durch Dunkelstrukturen
zur Ausbildung opaker oder semitransparenter Flächen ersetzt. Die periodisch
angeordneten Spalte sind demnach vom Absorber, den Dunkelstrukturen umschlossen.
Im Rahmen der Maskenherstellung können diese nun beispielsweise
durch Quarzätzung mit
einem Phasenhub von etwa 180 Grad alternierend beaufschlagt werden.
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Da
die DT-Maske wie die AA-Maske auf die Strukturierung des gleichen
Siliziumsubstrates angewendet werden, und die Abfolgen von Schritten
der der Belichtung nachfolgenden Prozessierung jeweils die Abscheidung
isolierender Schichten vorsehen, kann der seitlich verlaufende Spalt
im zweiten Layout der DT-Maske
implementiert werden. Voraussetzung ist hier, daß das zweite Layout an der
betreffenden Position keine weiteren Strukturen aufweist.
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Es
ist somit nicht die Einrichtung einer weiteren, bisher in dem Zyklus
nicht vorgesehenen Maske mit dem zweiten Layout notwendig, wie dies
etwa bei der Doppel- oder Mehrfachbelichtung der Fall wäre. Die
Implementation des z.B. seitlich von der Anordnung von Spalten verlaufenden
weiteren Spaltes wird vielmehr in einer Maske des bestehenden Maskensatzes
zusammen mit anderen, der Bildung von Bauelementen der integrierten
Schaltung dienenden Strukturelementen kombiniert, hier beispielsweise den
Grabenkondensatorpaaren der DT-Maske. Es fällt daher kein Mehraufwand – sowohl
hinsichtlich Kosten als auch hinsichtlich der Produktions- und Gerätezeit – an.
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Mit
den nach dem Prinzip alternierender Phasenmasken konvertierten Strukturelementen
des Layouts wird eine gegenüber
anderen Maskentechniken wie Chrom- oder Halbtonphasenmasken deutlich verbesserte
Linienbreiten-Stabilität
(Critical Dimension) erreicht, weil das lithografische Prozeßfenster solcher
Strukturen deutlich vergrößert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren
wird überall
dort angewandt, wo mit nur aus Chrom- oder Halbtonphasenmaskenmaterial
bestehenden Maskenelementen kein ausreichendes Prozeßfenster
erzielt werden kann.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Übertragen
eines Layouts einer Ebene einer integrierten Schaltung auf ein Halbleitersubstrat,
wobei in dem Layout:
- a) eine Anordnung von
transparenten Spalten, die teilweise von auf einer ersten Maske
opak oder semitransparent auszubildenden Gebieten umgeben sind,
- b) die Spalte durch einen weiteren, vorzugsweise seitlich von
der Anordnung vorgesehenen transparenten Spalt miteinander verbunden
sind,
umfassend die Schritte:
– Bereitstellen des Layouts
zur Herstellung der ersten Maske,
– Zuordnen eines Phasenhubaufschlages
zu jedem zweiten der Spalte zur Bildung einer alternierenden Anordnung
von Spalten, so dass an dem oder innerhalb des verbindenden Spalt(es)
Phasengrenzen zwischen den mit dem Phasenhub beaufschlagten Spalten
und den nicht mit dem Phasenhub beaufschlagten Spalten entstehen,
– Bereitstellen
eines weiteren Layouts zur Herstellung einer zweiten Maske,
– Einrichten
wenigstens eines zusätzlichen
Spaltes in dem weiteren Layout, der von opak oder semitransparent
auszubildenden Gebieten umgeben ist und dessen Position und Fläche zumindest teilweise
mit derjenigen der in dem ersten Layout entstandenen Phasengrenzen übereinstimmt,
– Übertragen
des ersten Layouts auf die erste Maske und des zweiten Layouts auf
die zweite Maske,
– für die erste
und zweite Maske jeweils Durchführen
einer Schrittabfolge: Projizieren der Maske in eine photoempfindliche
Schicht auf dem Halbleitersubstrat zur Bildung eines Musters, Entwickeln und Übertragen
des Musters in eine unterliegende Schicht.
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Dieser
alternativen Ausführungsform
der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, im Vergleich zur ersten
Alternative abwandelnd den Schritt des Auffüllens des verbindenden Spaltes
mittels Dunkelgebieten auszulassen. Dadurch entstehen zwangsläufig Phasenkanten
im Bereich des verbindenden Spaltes, je nachdem, wie weit die Flächen der
phasenbeaufschlagten Spalte über
diese hinaus in den verbindenden Spalte hineinragen. Die Wirkung
der Phasenkanten ist eine ähnliche
wie im Fall des Auffüllens
mit Dunkelgebieten: bei der Abbildung auf das Halbleitersubstrat
werden z.B. Brücken
zwischen eigentlich voneinander isoliert auszubildenden Gebieten
hergestellt. Diese sind wie bei der ersten Ausführungsform durch ein zweites
Layout mit einem an der entsprechenden Position – hier: der Phasenkanten – vorgesehenen
zusätzlichen
Spalt im Rahmen einer weiteren Projektion zu trennen.
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Bei
dieser Projektion wird z.B. vor oder nach Übertragung der ersten Maske
einschließlich
anschließender
Prozessierung in analoger Weise ein als isolierend auszubildendes
Gebiet in eine unter der belichteten photoempfindlichen Schicht
liegende weitere Schicht auf einem Substrat geätzt. Mit einer unterliegenden
Schicht kann natürlich
auch das Substrat selbst bezeichnet sein.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer
Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen:
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1 einen
Ausschnitt überlagerter
Layouts der AA- und DT-Maskenebenen
eines Speicherbausteines in Grabenkondensator-Technologie nach dem Stand der Technik;
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2 überlagerte
Layouts wie in 1, wobei in der DT-Maskenebene ein weitere,
erfindungsgemäße Spaltstruktur
eingebracht ist, welche einen seitlich verlaufenden Spalt in der
AA-Maskenebene ersetzt;
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3 das
Layout der erfindungsgemäßen AA-Maskenebene
aus 2, bei dem weitere Chrom- Dunkelstrukturen und
Phasenschiebende Gebiete nach dem Prinzip alternierender Phasenmasken
eingebracht sind;
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4 das
Layout der AA-Maskenebene aus 3 mit ergänzenden
Sub-Resolution Phasen-Assiststrukturen;
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5 eine
erfindungsgemäße Abwandlung des
in Figur gezeigten Beispiels;
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6 ein
Flussdiagramm mit einem Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel;
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7 ein
Flussdiagramm mit einem Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung soll anhand einer zur Herstellung eines Speicherbausteins
verwendeten AA-Maskenebene erläutert
werden. Der Speicherbaustein wird in Grabenkondensator-Technolgie
ausgeführt.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines ersten 2 und eines mit diesem überlagerten
zweiten Layouts 4 vom Rande des Speicherzellenfeldes 6 (linke
Seite der 1) mit angrenzender Peripherie,
den sog. Supportstrukturen 8 (rechte Seite). Das erste
Layout 2 repräsentiert
das herkömmlich
mit einer AA-Maskenebene
auf dem Halbleitersubstrat abzubildende Muster aktiver Gebiete.
In den Figuren sind opak oder semitransparent – also mehr oder weniger lichtabschattend – auf der
Maske herzustellende Gebiete der AA-Maskenebene grau unterlegt,
während
die im wesentlichen transparenten Spalte weiß dargestellt sind.
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Das überlagerte
zweite Maskenlayout 4 repräsentiert die DT-Maskenebene. Sie
umfasst allein die Strukturelemente der Grabenkondensatorstrukturen
innerhalb des Speicherzellenfeldes 6. Die Strukturelemente
der DT-Maskenebene sind auf der Maske transparent zu bilden; 1 zeigt
diese der Übersichtlichkeit
halber toninvers zum ersten Layout 2 als schwarz unterlegte
Strukturen. D.h., opake Bereiche der DT-Maskenebene sind in den 1 und 2 farbstufenlos
(transparent) gekennzeichnet.
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1 beschreibt
elektronisch gespeicherte Maskenlayouts 2, 4 gemäß dem Stand
der Technik. Herkömmlich
wäre jedes
der beiden Layouts – so
wie in 1 gezeigt – auf
jeweils einer Maske abzubilden.
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Gemäß dem Verfahren
der Erfindung kann in dem bereitgestellten ersten Layout 2 der
AA-Maskenebene zunächst
nach Strukturanteilen gesucht werden, welche sich für isolierte
Ausbildung auf der Maske nach dem Prinzip alternierender Phasenmasken eignen,
um eine Verbesserung des Prozeßfensters für das Gesamtmuster
zu erhalten. Es wird dabei die im Peripheriebereich 8 vorhandene
periodische Anordnung 12 von Spalten 15a–15f,
etc. in einem Muster aus Linien 16a–16f, etc. ausgewählt.
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Die
als opak auf der Maske auszubildenden Linien 16a–16f,
etc. dienen bei der Projektion der Abschattung der Substratoberfläche, so
daß infolge
einer nach der Projektion durchgeführten Ätzung die entsprechenden Gebiete
auf dem Substrat bestehen bleiben. Diese werden z.B. nach Durchführung einer weiteren
Implantation zu Teilen elektrisch leitender Bahnen bzw. zu aktiven
Gebieten von Transistoren, welche von Leiterbahnen einer nächsthöheren Ebene
kontaktiert werden können.
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Ein
seitlich der periodischen Anordnung verlaufender Spalt 14 ist
mit den Spalten 15a–15f,
etc. verbunden, so daß die
auf dem Substrat jeweils auszubildenden aktiven Gebiete von weiteren
aktiven Gebieten isoliert werden, die aufgrund weiterer, rechts
in 1 gezeigter Dunkelstrukturen 19 entstehen.
Der Spalt 14 verhindert eine Implementation der alternierenden
Phasenmaskentechnik in der periodischen Anordnung 12, da
Gebiete unterschiedlichen Phasenhubaufschlages nicht aneinander
grenzen sollten.
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2 zeigt
das Ergebnis eines ersten Schrittes zur Überarbeitung des ersten Layouts 2,
aber auch des zweiten Layouts 4 mit dem Ziel, die Herstellung
einer erfindungsgemäßen Hybridmaske
zu ermöglichen.
Im ersten Layout der AA-Maskenebene wird der Spalt 14 extrahiert,
d.h. mit einem Dunkelgebiet 24 aufgefüllt. Das Dunkelgebiet 24 trennt
die Spalte 15a–15f,
etc. in der AA-Maskenebene voneinander, d.h. sie sind nicht mehr
miteinander verbunden.
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Es
wird nun ein weiteres Layout einer weiteren Maskenebene zum gleichen
Maskensatz ausgewählt,
mit welcher gerade isolierende Strukturen in der aktuellen Schichtebene,
hier der Substratoberfläche,
nach einer Projektion gebildet werden sollen. Es ist dies die DT-Maskenebene.
Zwar wird bei dem entsprechenden Nachprozessieren eine leitende
Füllung
in die durch die transparenten Strukturelemente 10 bewirkten
Gräben
abgeschieden. In dem hier interessierenden Bereich von Grabentiefen,
nämlich
den Tiefen einer typischen flachen Grabenisolation (STI, shallow
trench isolation), wird zudem meist zusätzlich eine Schicht zur Bildung
eines isolierenden Kollars, d.h. Isolationskragens, abgeschieden.
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Als
transparent definierte Strukturen in diesem weiteren, nun als zweitem
Layout ausgewählten Muster
werden demnach in zumindest in einem oberflächlichen Bereich isolierende
Strukturen auf dem Substrat nach einer Projektion überführt. Es
wird nun in dem nach diesen Gesichtspunkten ausgewählten zweiten
Layout ein transparentes Strukturelement, also ein Spalt 25 eingefügt. Dieser
besitzt eine Position und eine Fläche in dem zweiten Layout der DT-Maskenebene,
welche mit derjenigen des extrahierten Spaltes 14 in dem
ersten Layout der AA-Maskenebene
derart übereinstimmt,
daß die
gewünschte Isolati onseigenschaft
der durch die periodisch angeordneten aktiven Gebiete von den weiteren
Gebieten 19 erzielt wird.
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Erfindungsgemäß ist weiter
vorgesehen, die elektronischfunktionelle Isolation bei der Nachprozessierung
durch Verhinderung von Effekten der Ausdiffusion, z.B. buried-strap
Ausdiffusion, gerade im ausgedehnten, langgezogenen Grabenbereich, welcher
durch den eingefügten
Spalt 25 auf dem Substrat entsteht, zu verstärken. Die
lithografische Strukturierung kann durch den Einsatz kostengünstiger
lithografischer Techniken, z.B. mit i-Linien-Lithografie erfolgen.
Natürlich
sind Schritte wie eine Implantation und/oder Diffusion, der Lackentfernung
und Substratreinigung auch vorgesehen.
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In
einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alternierend
Spalte 15a, 15c, 15e, etc. mit einem
Phasenhub von 180 Grad gegenüber
den Spalten 15b, 15d, 15f, etc. beaufschlagt,
wie in 3 zu sehen ist. In 3 wird ausschnittweise
nur das erste Layout 2 der AA-Maskenebene gezeigt.
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Durch
das Einbringen des Phasenhubaufschlages werden die korrespondierenden
Anordnungen 12 vom Typ einer einfachen Chrommaske in diejenigen
einer alternierenden Phasenmaske umgewandelt. Die davon beeinflußten Strukturelemente 15, 16 erfahren
eine deutliche Steigerung ihres lithografischen Prozeßfensters
sowie eine deutliche Reduzierung des MEEF (mask error enhancement
factor). Dadurch werden diese Strukturelemente mit wesentlich höherer Linienbreitenstabilität auf dem
Wafer erzeugt. Infolgedessen steigt die Gutausbeute und die Kosten
zur Herstellung der betreffenden elektronischen Bauelemente sinken.
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Auf
der linken Seite von 3 ist zu sehen, daß in analogen
Schritten auch Strukturelementanordnungen 12' des Speicherzellenfeldes in dem
ersten Layout behandelt wurden. Ein betreffender Spalt wurde mit
dem gestrichelt gekennzeichneten Dunkelgebiet 24' verfüllt, und
alternierend die Spalte 21b, 21d, 21f,
etc. wurden mit einem Phasenhub von 180 Grad gegenüber den
Spalten 21a, 21c, 21e, etc. beaufschlagt.
Das zweite Layout 4 wird analog um einen entsprechenden
Spalt an der im wesentlichen übereinstimmenden
Position ergänzt.
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Indem
sowohl dicht gepackte, periodische Anordnungen 12' des Speicherzellenfeldes
als auch abbildungskritische, periodische Strukturanordnungen 12 im
Bereich der Supportelektronik nach dem Prinzip alternierender Phasenmasken
ausgeführt werden,
während
alle übrigen
Strukturen als Chrom- oder Halbtonphasenmaske ausgeführt werden,
wird das sogenannte überlappende
lithografische Prozeßfenster
dieser Strukturen gegenüber
dem Stand der Technik in einem solchen Maße verbessert, daß eine Einfachbelichtung
durchgeführt
und für
alle Strukturen ein hohes Maß an
Linienbreitenstabilität über das Bildfeld
des Belichtungssystems hinweg erzielt werden kann. Das führt zu einer
deutlichen Steigerung der Produktivität der Fertigung und mithin
zu einer merklichen Kostenreduzierung. Gegenüber den oben erwähnten alternativen
Verfahren wird ein signifikant größeres lithografisches Prozeßfenster
und in dessen Folge eine erhöhte
Gutausbeute erzielt, woraus ebenso deutlich reduzierte Kosten resultieren.
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4 zeigt
in Ergänzung
zu 3 die Kombination der periodischen Anordnung 12 mit
einer Anwendung von Sub-Resolution
Phasen-Assiststrukturen (SRAF), auch einfach Hilfsstrukturen genannt. Diese
Strukturen werden selbst nicht im Resist geprintet, verstärken aber
den Luftbildkontrast der benachbarten Hellstrukturen und verbessern
deren Linienbreitenstabilität.
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6 zeigt
in einem Flussdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel.
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5 zeigt
in Abwandlung zu 3 eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher der Spalt 14 im ersten Layout 2 nicht
mit Dunkelgebieten 24 aufgefüllt wird. Stattdessen entstehen dort
Phasenkanten 35, die durch Ausdehnen der transparenten,
phasenbeaufschlagten Spalte 15a, 15c, 15e innerhalb
des diese verbindenden Spaltes 14 zu liegen kommen. Im
zweiten Layout 4, dessen Spalte (31, 32)
in 5 durch mit Strichen umrandete Rechtecke gekennzeichnet
sind, werden genau an den Positionen der Phasenkanten 35 diese überdeckend
Spalte 32 eingerichtet.
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Im
Bereich des Zellenfeldes 6 können die Linien zwischen den
Spalten 21a–21f vom
Peripheriebereich 8 durch Spalte 31 getrennt werden,
die den Grabenkondensatorspalten 10 entsprechen. Es ist auch
möglich,
wie im Peripheriebereich 8 im Zellenfeld 6 die
phasenbeaufschlagten Spalte 21b, 21d, 21f in
einen verbindenden Spalt (in 5 nicht
gezeigt, jedoch analog zum Spalt 14 im Peripheriebereich)
hinein zu verlängern
und die entstehenden Phasenkanten durch weitere, genau über diesem Spalt
positionierte Spalte 31 im zweiten Layout 4 zu überlagern.
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7 zeigt
in einem Flussdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß der Abwandlung
ohne Auffüllung
des verbindenden Spaltes mit Dunkelstrukturen, jedoch mit weiteren
Spalten im zweiten Layout, die nur noch die Position der Phasenkanten
abdecken müssen
und nicht mehr den gesamten früheren
Spalt, um eine entsprechende Wirkung auf dem Substrat zu erzielen.
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Im
Ausführungsbeispiel
besteht diese Wirkung darin, am Ort des früheren Spaltes auf der Maske
eine Isolation zu erzielen, nachdem die belichteten Bereiche durch Ätzung in
das Substrat übertragen wurden.
Die nun auch auf dem Halbleitersubstrat durch Ätzung gebildeten Spalte werden
mit elektrisch isolierendem Material verfüllt. Dazu sind weitere Prozessierungsschritte
notwendig wie Abscheidung, Planarisierung, etc.
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Die
mit dem ersten Layout als Schattenstrukturen abgebildeten Phasenkanten
führen
auf dem Halbleitersubstrat zu elektrisch leitenden Brücken zwischen
aktiven Kontaktierungsgebieten, welches zu unterdrücken ist.
Nur an diesen Positionen muss daher gemäß dieser Abwandlung der Erfindung
im zweiten Layout durch Einrichtung eines oder abhängig von
der Zahl der Phasenkanten mehrerer weiterer Spalte eine vorherige
Bildung von Isolationsgebieten ermöglicht werden.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, alle Strukturen, die nicht mit einer
die Abbildung verstärkenden Phasenstruktur
versehen werden können,
als Halbtonphasenmaske auszuführen.
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- 2
- erstes
Layout, AA-Maskenebene
- 4
- zweites
Layout, DT-Maskenebene
- 6
- Speicherzellenfeld
- 8
- Peripheriestrukturen,
Supportbereich
- 10
- Strukturelemente
zur Bildung von Grabenkondensatoren
- 12
- periodische
Anordnung
- 14
- seitlich
angeordneter Spalt in AA-Maskenebene
- 15
- Spalte
in periodischer Anordnung (Supportbereich)
- 16
- Linien
in periodischer Anordnung
- 21
- Spalte
in periodischer Anordnung (Speicherzellenfeld)
- 24
- Dunkelgebiete
zum Auffüllen
des verbindenden Spaltes
- 25
- eingefügte Spalte
in DT-Maskenebene
- 31
- eingefügte Spalte
in DT-Maskenebene (Speicherzellenfeld:
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- Alternative)
- 32
- eingefügte Spalte
in DT-Maskenebene (Peripherie: Alter
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- native)
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- Phasenkanten