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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines Kontaktes in
einer Schicht auf einem Substrat und insbesondere eines Kontaktes
einer Logikschaltung in einem Halbleiterbauelement.
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Bei
integrierten Halbleiterschaltungen wird mit Kontakten eine leitende
Verbindung zwischen den aktiven Bauelementen und den Leiterbahnen, die
sich in unterschiedlichen Strukturebenen befinden, hergestellt.
Integrierte Halbleiterschaltungen werden dabei in der Regel mit
Hilfe der Planartechnik realisiert. Diese beinhaltet eine Abfolge
von jeweils ganzflächig
an der Oberfläche
der Halbleiterscheibe wirkenden Einzelprozesse, die über geeignete
Maskierungsschichten gezielt zu lokalen Veränderungen des Halbleitermaterials
führen.
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Die
Strukturierung der Halbleiterscheiben erfolgt dabei fast durchwegs
mit Hilfe der Lithographietechnik. Das wesentliche Merkmal dieser
Technik ist ein strahlungsempfindlicher Fotolack, der auf die Halbleiterscheibe
aufgebracht und in den gewünschten
Bereichen so bestrahlt wird, dass in einem geeigneten Entwickler
nur die bestrahlten bzw. unbestrahlten Bereiche entfernt werden.
Das so entstandene Fotolackmuster dient dann als Maske für einen
darauffolgenden Prozessschritt, z.B. eine Kontaktlochätzung. Anschließend wird
dann die Fotolackmaske wieder abgelöst.
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Wesentliche
Triebfeder bei der Entwicklung von integrierten Halbleiterschaltungen
ist die fortlaufende Miniaturisierung der Bauelemente und damit auch
der Kontaktstrukturen. Die minimale Ausdehnung der Kontakte ist
dabei von ausschlaggebender Bedeutung für die Flächeneffizienz einer integrierten Halbleiterschaltung.
Je kleiner der minimale Abstand zwischen den einzelnen Kontakten
ist, desto besser kann die vorhandene Fläche auf der Halbleiterscheibe
ausgenutzt werden. Um im Rahmen der fortschreitenden Miniaturisierung
immer kleiner werdende Strukturen und insbesondere auch Kontakte
erzeugen zu können,
besteht im Rahmen der Planartechnik die Möglichkeit, im Lithographieprozess
beim Belichten der Maske zum Übertragen
der gewünschten
Strukturen auf den auf der Halbleiterscheibe aufgebrachten Fotolack
zu kürzeren
Belichtungswellenlängen überzugehen.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist
es jedoch gleichzeitig wünschenswert,
die augenblicklich existierende Lithographieausrüstung möglichst lange zu nutzen, bevor,
um weitere Strukturverkleinerungen zu erreichen, die nächst kürzere Wellenlänge eingesetzt
wird.
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Um
auch bei vorgesehener Belichtungswellenlänge Strukturverkleinerungen
zu erzielen, werden deshalb zunehmend sogenannte Resolution Enhancement
Techniken (RET) zum Belichten eingesetzt. Zum Ausbilden kleinster
Kontaktstrukturen eignet sich vor allem die Schrägbelichtung (Off-Axis-Illumination).
Bei der Schrägbelichtung
wird die Lichtquelle der optischen Belichtungseinrichtung nicht mittig
auf die Objektöffnung
abgebildet, sondern schräg,
z.B. ringförmig
mit Hilfe einer Fliegenaugenlinse oder durch eine Quadrupollinse.
Durch diese Schrägbelichtung
gelangen höhere
Beugungsordnungen in die Objektivöffnungen, was die Auflösung erhöht.
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Bei
der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen insbesondere
Speicherschaltungen lassen sich RET-Verfahren zur Verbesserung der Auflösung von
Kontaktstrukturen in der Regel nur im Zellenfeldbereich, in dem
die Kontaktstrukturen ein regelmäßiges Muster
aufweisen und so z.B. mit Hilfe der Schrägbelichtung die Auflösung verbessernde Beugungsordnungen
erzielt werde, verwenden. Im Logikbereich sind die Kontaktstrukturen
meist jedoch nicht regelmäßig angeordnet,
sondern weisen eine hohe Komplexität mit teilweise isoliert stehenden Kontakten
einerseits und dicht gepackten Kontakten andererseits auf. Da sich
also im Logikbereich in der Regel keine RET-Verfahren zum Ausbilden
verkleinerter Struktur einsetzen lassen, ist im Logikbereich gegenüber dem
aktiven Bereich bei Halbleiterspeicherschaltungen ein größerer Abstand
zwischen den Kontakten einzuhalten, was zu einer Verschlechterung
der Flächennutzung
führt.
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Aus
der
DE 101 64 306
A1 ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Kontaktes in einer
Schicht auf einem Substrat bekannt, bei dem zuerst eine Hartmaskenschicht
auf dem Substrat ausgebildet und dann mit Hilfe einer Fotolackschicht,
die über
eine erste Maske belichtet wird ein erstes Muster der Kontaktstrukturen
ausgebildet anschließend
die Fotolackschicht mit einer zweiten Maske nochmals belichtet und
dann die Fotolackschicht entwickelt wird, um einen den Kontaktlochbereich
abdeckenden Fotolackblock auf der Maskenschicht auszubilden.
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Aus
der
US 6,326,300 B1 ist
weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem das Ätzverhalten von Maskenschichten
durch Ionen-Implantation
verändert
wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausbilden eines
Kontaktes in einer integrierten Schaltung insbesondere eines Kontaktes im
Logikbereich eines Halbleiterspeichers bereitzustellen, mit dem
auch quasi zufällig
angeordnete Kontakte ohne regelmäßige Überstruktur
mit RET-Techniken
abgebildet lassen und damit der kleinstmögliche Shrinkfaktor für eine vorgegebene Belichtungswellenlänge auch
im Logikbereich erzielt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zum Ausbilden eines Kontaktes in einer Schicht auf einem Substrat,
insbesondere eines Kontaktes einer Logikschaltung in einem Halbleiterbauteil,
wird die Maskenschicht zum Ätzen
der Kontaktlöcher
mit einer Fotolackschicht strukturiert, die mit zwei Masken belichtet
wird. Die erste Maske enthält
dabei ein regelmäßiges Muster
von Kontaktstrukturen mit einer Periode, die in der Größenordnung
der doppelten Kantenlänge
des Kontaktlochs entspricht, und die zweite Maske ein Muster mit
einer mindestens den Kontaktlochbereich umfassenden und diesen Bereich
abdeckenden Struktur.
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Nach
der Belichtung mit den beiden Masken wird dann die Fotolackschicht
entwickelt, um einen den Kontaktlochbereich abdeckenden Fotolackblock auf
der Maske auszubilden. Anschließend
wird die Maskenschicht mit Hilfe des Fotolackblocks auf der Maskenschicht
im Bereich um den Fotolackblock herum behandelt, um eine Veränderung
der Maskenschicht in diesem Bereich durchzuführen. Nach dem Entfernen des
Fotoblocks wird dann eine selektive Ätzung der Maskenschicht im
Bereich des Kontaktloches ausgeführt,
um die Substratschichtoberfläche freizulegen.
Mit der strukturierten Maskenschicht kann dann die Substratschicht
geätzt
und nach dem Entfernen der Maskenschicht das Kontaktloch mit dem
Kontaktschichtmaterial aufgeführt
werden, um den gewünschten
Kontakt auszuführen.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausführung der
Fotolithographie zwischen Fotolackstrukturierung mit zwei getrennten
Masken kann die erste Maske mit einer regelmäßigen Anordnung von Kontaktstrukturen
mit minimaler Periode ausgebildet werden, um beim Belichten RET-Verfahren,
insbesondere eine Off-Axis-Illumination
einsetzten zu können
und so es bei vorgegebener Belichtungswellenlänge Kontaktlöcher mit
dem maximalen Shrinkfaktor herzustellen. Mit der zweiten Maske,
die als Muster nur eine Struktur enthält, die das gewünschte Kontaktloch
abdeckt, können
dann die nicht benötigten
Kontaktstrukturen, die mit der ersten Maske in der Fotolackschicht
abgebildet wurden, wegbelichtet werden.
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Mit
dieser Vorgehensweise können
in der Fotolackschicht quasi zufällig
angeordnete Kontakte ohne regelmäßige Überstruktur
mit kleinstmöglicher Auflösung festgelegt
werden. Mit der Fotolackmaske kann dann eine darunter liegende Maskenschicht
so bewertet werden, dass in einer anschließenden Ätzung nach Entfernung der Fotolackmaske
die unter der Fotolackmaske stehenden Maskenschichtbereich geöffnet und
so eine Ton-Umkehr erzielt wird. Mit dieser strukturierten Hartmaske
kann dann wiederum die Schicht auf der Halbleiterscheibe, in der der
Kontakt hergestellt werden soll, freigeätzt und nach Entfernung der
Hartmaske mit Kontaktschichtmaterial aufgefüllt werden, um so den Kontakt
auszubilden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die erste Maske als Muster mindestens neun Kontaktstrukturen, mit
dem auszubildenden Kontaktloch als Mittelstruktur auf, und die zweite Maske
als Muster eine Struktur, mit der alle Kontaktlochstrukturen der
ersten Maske außer
der mittleren Kontaktstruktur belichtet werden. Diese Vorgehensweise
gewährleistet,
dass das Muster der ersten Maske hochregelmäßig ausgebildet ist, wobei
das auszubildende Kontaktloch mit gleich beabstandeten zusätzlichen Kontaktstrukturen
umgeben ist. Mit einer solchen Maske lassen sich bei Einsatz von
RET-Verfahren kleinste Kontaktstrukturabmessungen abbilden. Die zweite
Maske braucht dann nur noch das auszubildende Kontaktloch abzudecken
und gleichzeitig die wegzubelichtenden Kontaktstrukturen der ersten Maske
freizugeben. Das Muster der zweiten Maske kann dabei größer sein
als die wirkliche Fläche
des auszubildenden Kontaktlochs, da dieses ja bereits mit der ersten
Maske genau abgebildet wird, sodass die Herstellung dieser zweiten
Maske unkritisch bleibt. Erfindungsgemäß lassen sich so minimale isolierte
Kontakte auch im Logikbereich der Halbleiterspeicher ausbilden,
um eine maximale Flächeneffizienz
zu erzielen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausbildungsform sind die Masken dann, wenn
die Kontakte dichtgepackt, aber unregelmäßig angeordnet sind, so ausgebildet,
dass die erste Maske als Muster regelmäßig angeordnete Kontaktstrukturen
aufweist, die die auszubildenden Kontaktlöcher mit weiteren Kontaktstrukturen
einfasst und die zweite Maske als Muster eine Struktur aufweist,
mit der alle Kontaktstrukturen der ersten Maske außer den
Strukturen mit den auszubildenden Kontaktlöchern belichtet werden. Mit
dieser Ausführungsform
lassen sich auch dichtgepackte, quasi zufällig angeordnete Kontakte,
wie sie vor allem im Logikbereich von Halbleiterspeichern auftreten,
mit minimaler Auflösung
unter Einsatz von RET-Techniken abbilden.
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Zur
Erzielung einer effektiven Ton-Umkehr, d.h. zur inversen Ausbildung
der Hartmaske bezogen auf den nach dem Entwickeln der Fotolackschicht stehengebliebenen
Fotolackblock, wird in die Maskenschicht mit dem Fotolackblock als
Abdeckung ein Do tierstoff eingebracht, sodass nach Entfernung des Fotolackblockes
selektiv der undotierte Bereich der Maskenschicht im Bezug auf den
dotierten Bereich geätzt
und damit eine Lochstruktur in der Maske erzeugt werden kann. Bevorzugt
ist es als Maskenschicht dabei eine amorphen Polysiliziumschicht
und als Dotierstoff einen p-Dotierstoff, bevorzugt Bor oder Borfluorid,
einzusetzen. Die undotierte amorphen Polysiliziumschichtbereiche
werden dann vorzugsweise in einem alkalischen Medium selektiv geätzt.
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Bei
einer amorphen Polysiliziumschicht als Maskenschicht kann als Dotierstoff
jedoch auch ein n-Dotierstoff eingesetzt werden, wobei die Maskenschicht
nach dem Entfernen des Fotolackblockes oxidiert und anschließend als
selektive Ätzung
eine Oxidätzung
angewendet wird. Mit den vorstehenden Verfahren lassen sich hochgenau
der in der Fotolackschicht ausgebildete Fotolackblock auf die darunter liegende
Maskenschicht übertragen
und ein entsprechendes Kontaktloch öffnen.
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Die
Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen erfindungsgemäße Prozessfolge zum Ausbilden
eines Kontaktes in einer Schicht auf einem Substrat, insbesondere
eines Kontaktes einer Logikschaltung in einem Halbleiterbauelement, wobei
jeweils Querschnitte durch die Halbleiterscheibe nach aufeinanderfolgenden
Prozessschritten dargestellt sind;
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2 eine
Aufsicht auf ein mögliches
Kontaktlochmuster der ersten zur Fotobelichtung eingesetzten Maske;
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3 eine
Aufsicht auf ein mögliches
Maskenlayout der zweiten bei der Fotolackbelichtung eingesetzten
Maske; und
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4 eine
Aufsicht auf die Fotolackschicht nach dem Entwickeln, wobei die
Fotolackschicht mit den in 2 und 3 gezeigten
Masken belichtet wurde.
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Die
Erfindung wird am Beispiel der Ausbildung von Kontakten im Logikbereich
eines Halbleiterspeichers dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden von Kontakten lässt
sich jedoch bei beliebigen Schichten auf einem Substrat ausführen und
ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Kontakte quasi zufällig ohne
regelmäßige Struktur
in der Schicht verteilt sind. Die Kontakte werden dabei mit Hilfe
der Planartechnik realisiert, bei der über geeignete Maskierungsschichten
gezielt lokale Veränderungen
in einem Schichtmaterial ausgeführt
werden können.
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Zielsetzung
bei der Ausbildung von Kontakten ist es, minimale Strukturabmessungen
zu realisieren bzw. Kontakte in minimalem Abstand zueinander ausbilden
zu können,
um einen erhöhte
Flächeneffizienz
und damit auch eine höhere
Bauelementdichte realisieren zu können. Ein begrenzender Faktor
für die
Auflöseleistung
ist dabei die Lithographietechnik, mit der die Schichten im Rahmen
der Planartechnik strukturiert werden.
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Bei
der Lithographietechnik wird auf der zu strukturierenden Schicht
ein strahlungsempfindlicher Fotolack aufgebracht und in den gewünschten
Bereichen so bestrahlt, dass in einem geeigneten Entwickler nur
die bestrahlten bzw. unbestrahlten Bereiche entfernt werden. Das
so entstandene Fotolackmuster kann dann als Maske zur Bearbeitung
der darunter liegenden Schicht, z.B. für eine Ätzung oder eine Ionenimplantation
genutzt werden.
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Die
Größe der im
Fotolack ausgebildeten Strukturen und damit die minimale Ausdehnung
der mit der Fotolackschicht ausgebilderten Strukturen wird wesentlich
von dem Belichtungsverfahren und hierbei von der Belichtungswellenlänge bestimmt.
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Zielsetzung
bei der Auswahl des Belichtungsverfahrens ist aus wirtschaftlichen
Gründen
dabei möglichst
lange eine vorgegebene Belichtungswellenlänge zu nutzen und gleichzeitig
Strukturverkleinerungen durchzuführen.
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Ein
Verfahren, um bei vorgegebener Belichtungswellenlänge kleinere
Strukturen auszubilden, sind sogenannte Resolution-Enhancement-Techniken
(RET) und hierbei insbesondere die Schrägbeleuchtung (Off-Axis-Illumination).
Bei der Schrägbeleuchtung
wird die Lichtquelle schräg
auf der Objektivöffnung
abgebildet, sodass auch höhere
Beugungsordnungen in die Objektivöffnung gelangen, was zu einer
verbesserten Auflösung
führt.
Beim Einsatz solcher RET-Verfahren, insbesondere des Schrägbeleuchtungsverfahrens
ist es jedoch erforderlich, dass die abzubildenden Strukturen regelmäßig angeordnet
sind. Bei vielen hochintegrierten Halbleiterschaltungen insbesondere
Logikschaltungen in der Peripherie von Halbleiterspeicher sind die Kontaktlöcher zur
Ankontaktierung der Bauelemente jedoch ohne regelmäßige Überstruktur
quasi zufällig über die
Halbleiterscheibe verteilt.
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Um
RET-Verfahren, insbesondere die Schrägbeleuchtung auch zur Ausbildung
von unregelmäßig angeordneten,
isolierten oder dichtgepackten Kontakten, wie sie insbesondere bei
Logikschaltung auftreten, einsetzen zu können, wird erfindungsgemäß die Fotolackschicht,
die die Kontaktstruktur in der Entwurfsebene zur anschließenden Übertragung in
den Halbleiterschichtenaufbau enthält, mit zwei Masken belichtet,
wobei die erste Maske ein regelmäßiges Muster
aus Kontaktstrukturen mit einer Periode, die der doppelten Kantenlänge des
gewünschten
Kontaktes entspricht, aufweist. Bei der Belichtung des Fotolacks
mit dieser Maske besteht dann die Möglichkeit, RET-Verfahren, insbesondere
die Schrägbeleuchtung
beim Belichtungsvorgang einzusetzen. Mit einer zweiten Maske, die
nur den gewünschten
Kontakt bzw. die gewünschte
Kontaktanordnung bei der Belichtung abdeckt, jedoch die nicht benötigten,
bei der ersten Belichtung erzeugten Kontaktstrukturen freigibt, wird
die Fotolackschicht dann nochmals belichtet, um diese nicht benötigten Kontaktstrukturen
wegzubelichten.
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Mit
dieser Vorgehensweise können
in der Lackschicht sowohl dicht angeordnete als auch isoliert stehende
Lackstrukturen mit maximalem Shrinkfaktor bei einer vorgegebenen
Belichtungslänge
erzeugt werden. Die Lackmaske wird dann vorzugsweise dazu genutzt,
die darunterliegende Schicht als Hartmaske zu strukturieren, wobei
eine Ton-Umkehr erzeugt wird, d. h. in der Hartmaske die Bereiche,
die ursprünglich
von der Fotolackstruktur abgedeckt wurden, freigeätzt sind.
Mit dieser Hartmaske lässt
sich dann der Halbleiterschichtaufbau zur Ausbildung der Kontakte
strukturieren.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Prozessfolge,
wobei der Ausgangspunkt, wie in 1a dargestellt,
eine strukturierte Halbleiterscheibe 1 mit einer Schicht 2,
in der der Kontakt ausgebildet werden soll, ist. Die vorstrukturierte
Halbleiterscheibe 1 kann dabei eine Siliziumscheibe und
die Schicht, in der der Kontakt ausgebildet werden soll, eine Isolatorschicht
wie Siliziumdioxid sein. Auf diese Substratschicht 2 wird
dann großflächig eine
Hartmaskenschicht 3 abgeschieden. Als Hartmaskenschicht 3 wird
dabei vorzugsweise amorphes Polysilizium eingesetzt, das mit allen
bekannten Abscheideverfahren auf der Substratschicht 2 abgeschieden werden
kann. Ein Querschnitt durch die Halbleiterscheibe nach diesem Prozessschritt
ist in 1b gezeigt.
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Mit
einem Aufschleuderprozess werden dann vorzugsweise eine Antireflexionsschicht 4 und anschließend eine
lichtempfindliche Fotolackschicht 5 auf der Hartmaskenschicht 3 aufgebracht.
Die Antireflexionsschicht 4 kann dabei als Haftvermittler
dienen und die Belichtung durch Reduzierung unerwünschter
Interferenzeffekte verbessern. 1c zeigt
einen Querschnitt durch die Halbleiterscheibe nach dem Ausbringen
der Fotolackschicht 5.
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Die
Fotolackschicht 5 wird dann mit Hilfe einer ersten Maske 6,
wie in 1d gezeigt, die ein regelmäßiges Muster
aus Kontaktstrukturen 7 mit einer Periode, die der doppelten
Kantenlänge
des gewünschten
Kontaktloches entspricht, belichtet. Bei der Belichtung besteht
dabei die Möglichkeit,
wegen der regelmäßigen Anordnung
zusätzlich
zur Verbesserung der Auflösung
RET-Techniken wie Schrägbeleuchtung
einzusetzen.
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Nach
dieser ersten Belichtung, bei der, wie in 3d gezeigt,
mit der ersten Maske 6 drei regelmäßig angeordnete Kontaktstrukturen 8, 9, 10 durch
Belichtung in die Fotolackschicht übertragen werden, werden dann
mit Hilfe einer zweiten Maske 11, die nicht benötigten Kontaktstrukturen,
in der gezeigten Ausführungsform
die beiden seitlichen Kontaktstrukturen 8, 10 wegbelichtet.
Das Muster 12 dieser zweiten Trimmmaske 11 ist
dabei so ausgebildet, dass sie die Kontaktstruktur in der Fotolackschicht,
an der dann der Kontakt ausgebildet werden soll, vorzugsweise großflächig vor
einer Belichtung geschützt wird,
die beiden seitlichen Kontaktstrukturen, die nicht benötigt werden,
dagegen freibleiben. Die zweite Trimmmaske 11, bei der
Strukturgröße des Musters
unkritisch ist, da hier nur dafür
gesorgt werden muss, dass der mit der ersten Maske 6 nicht
belichtete Bereich, der der auszubidenden Kontaktstruktur entspricht,
vor einer Belichtung schützt,
kann kostengünstig
hergestellt werden.
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Nach
dieser zweiten Belichtung wird dann die Fotolackschicht in herkömmlicher
Weise entwickelt, wie in 1f gezeigt,
wobei sich die belichteten Bereich ablösen, der nicht belichtete Bereiches der
Kontaktstruktur dagegen stehen bleibt.
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Die
Fotolackmaske, bestehend aus dem Fotolackblock 9 wird dann
wiederum zur Bearbeitung der darunterliegenden Hartmaskenschicht 3 genutzt, um
die Hartmaske mit einer Ton-Umkehr in Bezug auf den stehengebliebenen
Fotolackblock auszubilden. Dies erfolgt dabei bevorzugt so, dass
dann, wenn die Hartmaskenschicht 3 eine amorphen Polysiliziumschicht
ist, diese mit einem Dotierstoff implantiert wird. Als Dotierstoff
kann dabei ein p-Dotierstoff, wie Bor oder Borfluorid verwendet
werden.
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Nach
der Dotierstoff-Implantation, wie in 1g gezeigt,
wird dann der verbleibenden Fotolackblock 9 z.B. mit einer
Plasmaveraschung entfernt und das nicht dotierte amorphe Polysilizium 31,
das nach dem Entfernen des Fotolackblocks freiliegt, selektiv zum
dotierten amorphen Polysilizium 32 geätzt, um die Maskenschicht im
Bereich des gewünschten Kontaktes
zu öffnen. 1h zeigt
einen Querschnitt durch die Halbleiterscheibe nach dem Entfernen
des Fotolackblocks und 1i nach
der Ton-Umkehr bei geöffnetem
Kontaktlochbereich 11 in der Polysiliziumhartmaske 3 nach
der selektiven Ätzung
des undotierten Polysiliziumbereiches 32. Die Polysiliziumätzung wird
dabei vorzugsweise in einem alkalischen Medium, z.B. NH4OH
ausgeführt.
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Alternativ
zu einer p-Dotierung des in 1g gezeigten
Verfahrens besteht auch die Möglichkeit, einen
n-Dotierstoff-Implantation
in die amorphe Polysiliziumschicht mit dem Fotolackblock als Maske
auszuführen.
Die weitere Prozessfolge ist dann bevorzugt so, dass nach dem Dotierstoff-Implantieren
der Fotolackblock, wie in 1h gezeigt,
abgelöst
wird und dann eine Oxidation der Polysiliziumschicht 3 zumindest
im Oberflächenbereich,
bevorzugt aber in der ganzen Schicht oxidiert wird. Die selektive Ätzung wird
dann als Oxidätzung
ausgeführt,
bei der das nicht dotierte Oxid entfernt wird, um in der Hartmaskenschicht 3 mit
einem Kontaktlochbereich 11 auszubilden.
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Mit
der 1i gezeigten, strukturierten Hartmaske 3 wird
dann in der Substratschicht 3 mit einem geeigneten Ätzprozess,
z. B. einer Plasma-Trockenätzung
ein Kontaktloch 12 strukturiert. Ein Querschnitt durch
die Halbleiterscheibe nach diesem Prozessschritt ist in 1j gezeigt.
Nach dem Strukturieren der Substratschicht 2 wird dann
die Hartmaske 3 durch ein geeignetes Verfahren entfernt
(vergl. 1k) und das Kontaktloch 12 gereinigt.
Anschließend
wird das Kontaktloch 12 mit dem Kontaktmaterial aufgefüllt, wie
in 1l dargestellt ist. Die Kontaktlochauffüllung 13 kann
dabei durch einen Abscheide- und Rückätzprozess erfolgen, um einen ebene
Oberfläche
zu erzielen.
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2 zeigt
ein Layout einer ersten Maske und 3 ein Layout
einer zweiten Maske, um isolierte und dichte Kontaktstrukturen,
wie sie in 4 dargestellt sind, auszubilden.
Masken für
die Fotolithographie sind in der Regel transparente Träger, die ein
Muster einer Entwurfsebenen als Chromschicht aufweisen. Die Chromschicht
ist lichtabsorbierend, sodass bei einer Belichtung die von der Chromschicht
verdeckten Bereiche des Fotolackes nicht belichtet werden und so
die Maskenstruktur auf dem Fotolack abgebildet wird. Alternativ
zu Chrom kann ein halbabsorbierendes phasenverschiebendes Material,
wie z.B. Molybdaen-Silizid verwendet werden. 2 zeigt
eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer ersten zum Einsatz von
RET-Belichtungsverfahren geeigneten Maske mit drei Maskenbereichen
A, B, C, die jeweils eine regelmäßige Anordnung
von Kontaktstrukturen aufweisen. Der Bereich A enthält dabei eine
3×3-Matrix
mit neun Kontaktstrukturen. Die Bereiche B, C weisen jeweils eine
4×5-Matrix
mit 20 Kontaktstrukturen auf. Die Periode zwischen den einzelnen
Kontaktstrukturen entspricht dabei die doppelte Kantenlänge der
Kontaktstruktur.
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3 zeigt
eine zweite Maske, mit der die nicht gewünschten Kontaktstrukturen im
Fotolack, an den Stellen, wo später
keine Kontaktlöcher
in der Halbleiterschicht ausgebildet werden sollen, wegbelichtet
werden. Die nicht gewünschten
Kontaktstrukturen der ersten Maske sind dabei als Kreise mit der zweiten
Maske angedeutet. Im Bereich A ist die Chromschicht der zweiten
Maske so ausgebildet, dass nur der zentrale Kontaktblock bei der
zweiten Belichtung geschützt
ist. Im Bereich 2 werden dagegen 2×2 Kontaktstrukturen mit einer
Chrom struktur bei der zweiten Belichtung geschützt. Der Bereich C schützt die
mittleren sechs Kontaktstrukturen bei der zweiten Belichtung.
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Die
Chromflecken der zweiten Maske zum Schutz der nicht belichteten
Kontaktstrukturen der ersten Maske sind dabei so ausgebildet, dass
sie mindestens die gewünschten
zu schützenden
Kontaktstrukturen abdecken, jedoch höchstens so groß sind,
dass die wegzubelichtenden Kontaktstrukturen der ersten Maske frei
bleiben. Die Abmessungen der Chrombereiche der zweiten Maske sind
deshalb unkritisch, sodass sich die Maske kostengünstig herstellen
lässt.
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4 zeigt
einen Ausschnitt einer Fotolackschicht, mit nach einer Doppelbelichtung
durch die erste und zweite Maske nicht belichteten Kontaktstrukturen,
die dann mit dem in 1 gezeigten Prozessablauf
zu Kontakten in der Substratschicht umgesetzt werden können.
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Mit
der Erfindung ist es also möglich,
durch eine Doppelbelichtung mit einer ersten Maske, die ein regelmäßiges Muster
aufweist und einer zweiten Maske, bei der die nicht gewünschten
Bereiche wegbelichtet werden, auch unregelmäßige Kontaktstrukturen mit
maximalem Shrinkfaktor durch Einsatz von RET-Verfahren bei der Belichtung auszubilden.