DE102006035668B4 - Verfahren zum Herstellen einer Ätzindikator- und Ätzstoppschicht zur Reduzierung von Ätzungleichförmigkeiten - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Ätzindikator- und Ätzstoppschicht zur Reduzierung von Ätzungleichförmigkeiten Download PDF

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Abstract

Verfahren mit: Implantieren eines Ätzindikatormaterials in eine Materialschicht eines Mikrostrukturbauelements, wodurch eine Solltiefe in der Materialschicht spezifiziert wird; Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials; Strukturieren der Materialschicht durch Ausführen eines Ätzprozesses; und Steuern des Ätzprozesses auf der Grundlage des Erkennens des implantierten Ätzindikatormaterials, das während des Ätzprozesses freigesetzt wird; und wobei Implantieren des Ätzindikatormaterials umfasst: Positionieren eines Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere moderne Ätzprozesse zum Strukturieren von im Wesentlichen homogenen Materialien bis zu einer Solltiefe, etwa moderne Grabenätzprozesse in der dualen Einlegetechnik, und dergleichen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In modernen integrierten Schaltungen haben die minimalen Strukturgrößen, etwa die Kanallänge von Feldeffekttransistoren, den Bereich deutlich unter 1 μm erreicht, wodurch das Leistungsverhalten dieser Schaltungen im Hinblick auf die Geschwindigkeit und die Leistungsaufnahme ständig verbessert wird. Wenn die Größe der einzelnen Schaltungselemente deutlich reduziert wird, wodurch beispielsweise die Schaltgeschwindigkeit der Transistorelemente verbessert wird, wird auch der verfügbare Raum für die diversen Komponenten, etwa die Drain- und Sourcegebiete, die Gateelektroden von Transistoren und Verbindungsleitungen, die die einzelnen Schaltungselemente elektrisch miteinander verbinden, ebenso reduziert. Folglich müssen die Abmessungen dieser Komponenten ebenso reduziert werden, um dem geringeren Anteil an verfügbarer Fläche und der erhöhten Anzahl an Schaltungselementen pro Chip Rechnung zu tragen. Ein wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht sind Metallleitungen und Kontaktdurchführungen, die in den Verdrahtungsebenen integrierter Schaltungen vorgesehen sind. In integrierten Schaltungen mit minimalen Abmessungen von ungefähr 0,35 μm und weniger ist ein begrenzender Faktor des Bauteilverhaltens die Signalausbreitungsverzögerung, die durch die Schaltgeschwindigkeit der beteiligten Transistorelemente hervorgerufen wird. Da die Kanallänge dieser Elemente nunmehr 0,18 μm und weniger erreicht hat, zeigt sich, dass die Signalausbreitungsverzögerung nicht mehr durch die Feldeffekttransistoren begrenzt ist, sondern auf Grund der erhöhten Schaltungsdichte durch den geringen Abstand der Metallleitungen in den Verdrahtungsebenen, da die Kapazität zwischen den Leitungen erhöht wird, wozu sich eine geringere Leitfähigkeit der Leitungen auf Grund einer reduzierten Querschnittsfläche gesellt. Die parasitäre RC-Zeitkonstante (Widerstand/Kapazität) erfordert das Einführen einer neuen Art eines dielektrischen Materials vorzugsweise in Verbindung mit einem gut leitenden Metall.
  • Üblicherweise werden Metallisierungsschichten mittels eines dielektrischen Schichtstapels gebildet, der beispielsweise Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid enthält, wobei Aluminium das typische Metall ist. Da Aluminium eine deutliche Elektromigration bei höheren Stromdichten aufweist, wird zunehmend in äußerst anspruchsvollen integrierten Schaltungen Aluminium durch Kupfer ersetzt, das einen deutlich geringeren elektrischen Widerstand und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Elektromigration zeigt. Des weiteren werden die gut etablierten und gut bekannten dielektrischen Materialien Siliziumdioxid (ε ungefähr 4,2) und Siliziumnitrid (ε größer 5) zunehmend durch Materialien mit kleinem ε ersetzt, um die parasitäre Kapazität zu verringern. Jedoch ist der Übergang von dem gut bekannten und gut etablierten Metallisierungsschichten mit Aluminium/Siliziumdioxid zu einer Metallisierungsschicht mit einem Dielektrikum mit kleinem ε und Kupfer mit einer Reihe von Problemen behaftet, die es zu lösen gilt.
  • Beispielsweise kann Kupfer nicht in größeren Mengen in effizienter Weise durch gut etablierte Abscheideverfahren, etwa die chemische und physikalische Dampfabscheidung, aufgebracht werden. Des weiteren kann Kupfer nicht in effizienter Weise durch gut etablierte anisotrope Ätzprozesse strukturiert werden. Folglich wird die sogenannte Einlegetechnik oder Damaszener-Technik bei der Herstellung von Metallisierungsschichten, die kupferenthaltende Leitungen aufweisen, eingesetzt. Typischerweise wird in der Damaszener-Technik die dielektrische Schicht abgeschieden und dann mit Gräben und Kontaktlöchern strukturiert, die nachfolgend mit einem Metall mittels Plattierverfahren, etwa Elektroplattieren oder stromlosem Plattieren, gefüllt werden. Zur Herstellung von Kontaktdurchführungen, die die elektrische Verbindung von einer darüber liegenden Metallleitung zu einer darunter liegenden Metallleitung einer tieferliegenden Metallisierungsschicht herstellen, können die Kontaktdurchführungen und die Gräben in einem einzelnen Prozess gefüllt werden, so dass die Kontaktdurchführungen und der Graben vor dem Einfüllen des Kupfers zu strukturieren sind. Eine entsprechende Technik, die auch als duale Damaszener-Technik bezeichnet wird, wird für einen konventionellen dielektrischen Schichtstapel ausgeführt, indem eine Siliziumdioxidschicht und eine Zwischenschicht aus Siliziumnitrid vorgesehen wird, die als eine Ätzstoppschicht für die Grabenätzung dient, und es wird eine zweite Siliziumdioxidschicht darauf gebildet. Vor oder nach dem Grabenätzprozess wird ein Kontaktloch in die tiefere Siliziumdioxidschicht geätzt, abhängig von der speziellen Prozessstrategie. In jedem Falle kann der Grabenätzprozess zuverlässig auf der Grundlage der dazwischenliegenden Ätzstoppschicht gesteuert werden.
  • Wenn das Material Siliziumdioxid mit großem ε durch ein Material mit kleinem ε ersetzt wird, ist die Situation bei der Herstellung der Kontaktlochöffnungen und des Grabens deutlich unterschiedlich, da das Vorsehen einer zwischenliegenden Ätzstoppschicht, etwa einer Siliziumnitridschicht mit einem hohen ε Wert in unerwünschter Weise die Permittivität des gesamten dielektrischen Schichtstapels vergrößern kann. Um eine minimale Permittivität zu erreichen, wird üblicherweise die dazwischenliegende Ätzstoppschicht weggelassen. Folglich kann der Grabenätzprozess nicht durch eine dazwischenliegende Ätzstoppschicht gestoppt werden, da typischerweise Materialien mit einer hohen Ätzselektivität in Bezug auf das betrachtete Dielektrikum mit kleinem ε nicht die gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf eine geringe Permittivität aufweisen.
  • Mit Bezug zu den 1a bis 1c wird die Situation eines Grabenätzprozesses, der in einer im Wesentlichen homogenen dielektrischen Schicht ausgeführt wird, nunmehr detaillierter beschrieben.
  • 1a zeigt schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements 100 mit einer Metallisierungsschicht 150 nach dem Grabenätzprozess. Das Halbleiterbauelement 100 umfasst ein Substrat 101, in und über dem Schaltungselemente (nicht gezeigt), etwa Transistoren, und dergleichen vorgesehen sind, die elektrisch durch eine oder mehrere der Metallisierungsschichten 150 verbunden werden. Das Substrat 101 umfasst ferner eine Ätzstoppschicht 102, die aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein kann, das die gewünschten Eigenschaften im Hinblick der Abdeckung vergrabener Gebiete, etwa Metallgebiete, und dergleichen zeigt und das als eine Ätzstoppschicht während eines Kontaktlochätzprozesses zur Herstellung eines Kontaktloches 151 in einer dielektrischen Materialschicht 152 der Metallisierungsschicht 150 dient. Die dielektrische Schicht 152 kann zumindest über eine ausgedehnte Höhe hinweg als ein im Wesentlichen homogenes Material vorgesehen sein, etwa als ein Material mit kleinem ε, um eine insgesamt geringe Gesamtpermittivität zu erhalten. Ferner ist ein Graben 153 in einem oberen Bereich der Schicht 152 ausgebildet, wobei der Graben 153 eine Tiefe 153d aufweist, die in Verbindung mit der entsprechenden Grabenbreite ein wichtiger Faktor zur Bestimmung der Eigenschaften der Metallisierungsschicht 150 in Bezug auf die Zuverlässigkeit darstellt. D. h., die Leitfähigkeit, das Elektromigrationsverhalten, und dergleichen werden durch die Dicke der entsprechenden Metallleitungen beeinflusst, die aus dem Graben 153 hergestellt werden. Somit repräsentiert die Tiefe 153d ein wichtiges Entwurfsmaß zum Einstellen des Funktionsverhaltens des Halbleiterbauelements 100.
  • Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Bauelements 100, wie es in 1a gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse umfassen. Nachdem Schaltungselemente in und über dem Substrat 101 hergestellt sind, wird die Ätzstoppschicht 102 mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens, etwa CVD (chemische Dampfabscheidung), Aufschleuderverfahren, und dergleichen abgeschieden. Danach wird die dielektrische Schicht 152 unter Anwendung von Fertigungstechniken gebildet, wie sie im Hinblick auf Material- und Prozesserfordernisse geeignet sind. Als nächstes werden Ätzprozesse ausgeführt, wobei abhängig von den Prozesserfordernissen das Kontaktloch 151 auf der Grundlage eines geeigneten Strukturierungsschemas zuerst gebildet wird. Danach kann der Graben 153 gebildet werden, wobei die Oberflächentopographie vor dem Ausführen eines entsprechenden Strukturierungsprozesses zur Herstellung einer Ätzmaske für den Graben 153 zunächst geeignet eingeebnet werden kann. Danach wird ein Ätzprozess auf der Grundlage eines spezifizierten Satzes an Prozessparametern durchgeführt. Auf Grund der homogenen Natur der Schicht 152 kann die Tiefe 153d durch Einstellen der Ätzzeit gesteuert werden. Bekanntlich werden in komplexen Fertigungsumgebungen eine Vielzahl von Ätzkammern für die diversen Ätzprozesse eingesetzt, wobei Prozessschwankungen auftreten können, die sich jedoch direkt als entsprechende Tiefenschwankungen während des Grabenätzprozesses auswirken. Selbst in einer einzelnen Ätzkammer kann die Ätzrate leicht variieren, selbst wenn die entsprechenden Prozessparameter auf ihren Sollwerten gehalten werden. Folglich können unerwünschte Tiefenschwankungen zwischen Substraten oder Losen aus Substraten nach dem Grabenätzprozess beobachtet werden.
  • 1b zeigt schematisch das Bauelement 100, das auf einem anderen Substrat hergestellt ist, wobei der entsprechende Graben 153 eine Tiefe 153a aufweist, die größer ist als der Sollwerte 153d.
  • 1c zeigt schematisch das Bauelement 100, das über einem noch weiteren Substrat gebildet ist. In diesem Falle ist der entsprechende Graben 153 mit einer Tiefe 153b versehen, die geringer ist als die Solltiefe 153d.
  • Folglich können die Bauelemente 100 gemäß den 1a, 1b und 1c zumindest deutlich unterschiedliche Funktionsverhalten aufweisen, wobei ein gewisses Maß an Fluktuation zu fehlerhaften Bauelementen führen kann.
  • Es wurde daher vorgeschlagen, ein Material in der Schicht 152 einzuführen, das unterschiedliche Eigenschaften während einer optischen Endpunkterkennung aufweist, während es nicht in unerwünschter Weise die Gesamtpermittivität der Schicht 152 beeinflusst. Da eine entsprechende Zwischenschicht während der Herstellung der Schicht 152 mit einem geringeren Maß an Prozessgleichförmigkeit im Vergleich zu den Ätzschwankungen, wie sie zuvor beschrieben sind, abgeschieden werden kann, wird dadurch im Prinzip eine verbesserte Erkennbarkeit des Ende des Grabenätzprozesses ermöglicht, was jedoch durch das hohe Maß an Ähnlichkeit des Ätzindikatormaterials im Vergleich zu dem eigentlichen Material der Schicht 152, was zur Beibehaltung der Gesamtpermittivität auf einem geringen Wert erforderlich ist, deutliche Schwierigkeiten beim Erkennen der zwischenliegenden Ätzindikatorschicht hervorruft, wenn die Ätzfront entsprechende Atomsorten in die Ätzumgebung einbringt. Somit ist das sich ergebende optische Endpunktsignal nicht sehr zuverlässig.
  • In der US 7 005 305 B2 wird ein Verfahren zur Steuerung der Ätztiefe eines Ätzvorganges auf der Grundlage von Signalschichten beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf Signalschichten, die auf einer Materialschicht gebildet werden, wobei das Ende eines Ätzvorganges in einer darüberliegenden Materialschicht durch Detektion des Signalschichtmaterials gesteuert wird. In einer Ausführungsform, in der eine auf der unteren Materialschicht angeordnete gemusterte Signalschicht gebildet wird, wird die Signalschicht durch Implantation von Strontium erzeugt.
  • In der US 5 937 301 A wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils gelehrt, in dem Ätzstoppschichten durch Implantation von Stickstoff in Abstandshalterschichten erzeugt werden. Beim nachfolgenden anisotropen Abstandshalterätzprozess wird der Ätzvorgang bei Erreichen der implantierten Schicht gestoppt.
  • In der EP 0 304 729 B1 wird ein Verfahren zum Planarisieren von Zwischendielektrikumsschichten beschrieben. In einer Ausführungsform wird auf einer einzuebnenden Dielektrikumsschicht eine Indikatorschicht gebildet und darauf eine weitere dielektrische Schicht abgeschieden. Bei einem nachfolgenden Rückätzprozess, der dem Einebnen der dielektrischen Schichten dient, kann die Indikatorschicht zum Stoppen des Rückätzprozesses an einer geeigneten Position genutzt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann eine diskrete Indikatorschicht durch Implantation von Stickstoff in einen dünnen Bereich auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht gebildet werden.
  • In der US 2003 0 211 738 A1 wird ein Verfahren zum Stoppen eines Ätzprozesses mit Hilfe ionenimplantierten BF2 beschrieben. In der US 2004 0 229 426 A1 wird ein Verfahren für die Ausbildung von Flachgrabenisolationsstrukturen mit Hilfe von ionenimplantierten dotierten Gebieten innerhalb eines Substrats beschrieben.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine Technik, die die Herstellung von Gräben in Materialien in zuverlässigerer Weise ermöglicht, während zumindest eines oder mehrere der zuvor genannten Probleme vermieden oder zumindest in ihrer Auswirkung reduziert werden.
  • Überblick über die Erfindung
  • Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik zum Strukturieren von Materialschichten während der Herstellung von Mikrostrukturbauelementen, etwa integrierten Schaltungen und dergleichen, wobei der Strukturierungsprozess in zuverlässigerer Weise gesteuert werden kann, indem ein geeignetes Ätzsteuermaterial (Ätzindikatormaterial) eingebaut wird, d. h. ein Material, das ein zuverlässiges Endpunkterkennungssignal ergibt und/oder eine reduzierte Ätzrate erzeugt, in die entsprechende Materialschicht nach deren Herstellung eingebaut wird. Das Einbringen des entsprechenden Ätzsteuermaterials nach dem Herstellen der betrachteten Materialschicht kann für eine verbesserte Prozessflexibilität und Steuerbarkeit sorgen, da die Zusammensetzung des Ätzsteuermaterials auf der Grundlage seiner Nachweisbarkeit in einem nachfolgenden Ätzprozess anstatt im Hinblick auf die Kompatibilität mit dem Fertigungsprozess zur Herstellung der betrachteten Materialschicht ausgewählt werden kann. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Implantationsprozess zum Einführen eines geeigneten Ätzsteuermaterials in die betrachtete Materialschicht an einer spezifizierten Tiefe angewendet, wobei das Maß an Einfluss auf die verbleibende Materialschicht auf einem geringen Niveau gehalten werden kann, indem beispielsweise das Ätzsteuermaterial in ein lateral beschränktes Gebiet der Materialschicht eingebracht wird, und/oder indem eine geringe Konzentration eingeführt wird, die dennoch ein deutliches Endpunkterkennungssignal erzeugt, da äußerst unterscheidbare Sorten durch den Implantationsprozess eingebaut werden können. Ferner kann der Implantationsprozess an sich eine erhöhte Prozessgleichförmigkeit in Bezug auf Substrat-zu-Substrat-Gleichförmigkeiten im Vergleich zu typischen Fluktuationen von Ätzprozessen aufweisen, so dass das entsprechende Ätzsteuermaterial mit einem deutlich geringeren Grad an Substrat-zu-Substrat-Ungleichförmigkeit im Vergleich zu Ätzprozessen positioniert werden kann, wodurch die Möglichkeit zur Erhöhung der Gesamtprozessgleichförmigkeit geschaffen wird. In anderen Aspekten kann ein geeignetes Ätzsteuermaterial an spezifizierten Positionen eingebaut werden, beispielsweise in Kontaktlochöffnungen, um das entsprechende Ätzsteuermaterial in einem nachfolgenden Strukturierungsprozess freizusetzen, wenn entsprechende Öffnungen oder Gräben um die Kontaktlochöffnungen herum gebildet werden. Da ein entsprechender Materialabscheideprozess auch mit einer reduzierten Substrat-zu-Substrat-Gleichförmigkeit ausgeführt werden kann, kann insgesamt die verbesserte Steuerbarkeit des sich ergebenden Ätzprozesses erreicht werden.
  • Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren die Schritte:
    Implantieren eines Ätzindikatormaterials in eine Materialschicht eines Mikrostrukturbauelements, wodurch eine Solltiefe in der Materialschicht spezifiziert wird;
    Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials;
    Strukturieren der Materialschicht durch Ausführen eines Ätzprozesses; und
    Steuern des Ätzprozesses auf der Grundlage des Erkennens des implantierten Ätzindikatormaterials, das während des Ätzprozesses freigesetzt wird; und wobei
    Implantieren des Ätzindikatormaterials umfasst: Positionieren eines Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe.
  • Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren die Schritte:
    Bilden einer Materialschicht über einem Substrat eines Mikrostrukturbauelements;
    Implantieren eines Ätzindikatormaterials in einem lateral beschränkten Bereich in der Materialschicht, wobei das Implantieren Positionieren eines Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe umfasst;
    Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials und;
    Ausführen eines Ätzprozesses zum Strukturieren der Materialschicht, wobei das Ätzindikatormaterials zum Steuern des Ätzprozesses verwendet wird, indem das während des Ätzprozesses freigesetzte Ätzindikatormaterial detektiert wird.
  • Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren die Schritte:
    Bereitstellen eines Substrats mit einer darauf ausgebildeten dielektrischen Schicht eines Mikrostrukturbauelements;
    Bilden eines Ätzindikatormaterials in der dielektrischen Schicht mittels Ionenimplantation, wobei das Ätzindikatormaterial zur Spezifizierung einer Solltiefe zum Strukturieren der dielektrischen Schicht mit einem Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe positioniert wird;
    Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials; und
    Ätzen der dielektrischen Schicht und Verwenden eines Endpunkterkennungssignals, das auf der Grundlage des Ätzindikatormaterials erhalten wird, um eine Ätztiefe gemäß der vorbestimmten Solltiefe zu steuern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wie sie mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
  • 1a bis 1c schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements zeigen, das darauf ausgebildet entsprechende Kontaktlochöffnungen und Gräben einer Metallisierungsschicht aufweist, die gemäß einer konventionellen Prozesstechnik in einem dualen Damaszener-Schema hergestellt werden;
  • 2a schematisch eine Querschnittsansicht eines Mikrostrukturbauelements zeigt, das ein Ätzsteuermaterial in einer zuvor hergestellten dielektrischen Schicht gemäß einem Beispiel, das nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, erhält;
  • 2b schematisch eine Konzentrationsverteilung des Ätzsteuermaterials zeigt, das in der dielektrischen Schicht des in 2a gezeigten Bauelements gebildet ist;
  • 2c und 2d schematisch Querschnittsansichten des Mikrostrukturbauelements in 2a in weiter fortgeschrittenen Fertigungsphasen gemäß Beispielen, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, zeigen;
  • 3a bis 3b schematisch ein Mikrostrukturbauelement während diverser Fertigungsphasen beim Strukturieren einer dielektrischen Schicht gemäß einem dualen Damaszener-Verfahren zeigen, wobei ein implantiertes Ätzsteuermaterial gemäß noch weiterer Beispiele, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, verwendet wird;
  • 4a und 4b schematisch ein Mikrostrukturbauelement während diverser Fertigungsphasen zum Strukturieren einer Materialschicht auf der Grundlage einer Ätzstoppschicht zeigen, die lokal in der Materialschicht gemäß anschaulicher Ausführungsformen gebildet ist;
  • 5a bis 5c schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während der Strukturierung einer dielektrischen Schicht einer Metallisierungsebene gemäß einem dualen Damaszener-Schema zeigen, wobei ein Ätzsteuermaterial in entsprechende Kontaktlochöffnungen vor dem Strukturieren entsprechender Gräben gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen eingeführt wird; und
  • 6a und 6b schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während der Strukturierung einer Halbleiterschicht zeigen, um darin entsprechende Vertiefungen benachbart zu einer Gateelektrode zu erhalten, darin ein verformtes Halbleitermaterial gemäß noch weiterer Beispiele, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, zu bilden.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Strukturieren von Materialschichten, die während der Fertigungssequenz zur Herstellung von Mikrostrukturen, etwa integrierte Schaltungen, und dergleichen, erforderlich ist. In einigen Fertigungsphasen für moderne Mikrostrukturen ist es notwendig, Materialschichten zu ätzen, etwa dielektrische Schichten, Halbleiterschichten, Metallschichten, und dergleichen, wobei der entsprechende Ätzprozess in der Materialschicht bei einer spezifizierten Solltiefe anzuhalten ist. Wie zuvor erläutert ist, sind komplexe Ätzprozesse von einer Vielzahl von Prozessparametern und anderen Umgebungsbedingungen abhängig, etwa dem Status der Prozesskammer, und dergleichen, so dass unterschiedliche Ätzraten angetroffen werden können, selbst wenn die Prozessparameter, etwa die Plasmaleitung, die Durchflussraten reaktiver Gase und Trägergase, der Druck, die Substrattemperatur, und dergleichen innerhalb präzise definierter Prozessgrenzen gehalten werden. Folglich können während der Bearbeitung in einer Vielzahl von Substraten entsprechende Tiefenfluktuationen auftreten, die in negativer Weise die weitere Bearbeitung des Bauelements und/oder das Funktionsverhalten davon beeinflussen können, wie dies zuvor erläutert ist. In vielen Fällen ist das Vorsehen einer dazwischenliegenden Ätzstoppschicht auf Grund einer deutlichen Wechselwirkung mit dem verbleibenden Material der betrachteten Schicht nicht akzeptabel, beispielsweise im Hinblick auf einen deutlichen Anstieg der relativen Permittivität. Das Vorsehen eines ähnlichen Materials, das möglicherweise während des Ätzprozesses auf der Grundlage einer freigesetzten Sorte erkannt werden kann, zeigt jedoch möglicherweise eine nicht zuverlässige Erkennbarkeit, oder kann ebenso eine deutliche Änderung der Gesamtmaterialeigenschaften hervorrufen, da eine merkliche Konzentration erforderlich sein kann. Folglich wird erfindungsgemäß eine Technik eingesetzt, mit der ein effizientes Ätzsteuermaterial nach dem Herstellen der betrachteten Materialschicht eingebaut wird, wobei ein geringes Maß an Einfluss auf die Gesamtmaterialeigenschaften beibehalten wird, während dennoch eine effiziente Steuerung des Ätzprozesses erreicht wird, wobei auch ein hohes Maß an Kompatibilität mit gut etablierten Prozessabläufen beibehalten wird, beispielsweise im Hinblick auf das Vermeiden zusätzlicher Photolithographieschritte, und dergleichen.
  • In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann ein geringes Maß an Einfluss auf die Materialeigenschaften der zu strukturierenden Schicht erreicht werden, indem ein Implantationsprozess zum Einbauen einer geeigneten Implantationssorte angewendet wird, die für ein ausgeprägtes unterscheidbares Endpunkterkennungssignal sorgt und/oder das sogar für ein gewisses Maß an Ätzstoppeigenschaften sorgt. Zu diesem Zweck wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen eine entsprechende Implantationssorte geringer Konzentration in die betrachtete Materialschicht eingebaut, um damit den Einfluss auf die Gesamtmaterialeigenschaften auf einem gewünschten geringen Niveau zu halten. In anderen Fällen wird die entsprechende Implantationssorte in einer lateral beschränkten Weise eingebaut, beispielsweise auf Grundlage einer Ätzmaske, die zum Strukturieren der betrachteten Materialschicht zu verwenden ist, wodurch das Einbauen größerer Konzentrationen möglich ist und eine verbesserte Zuverlässigkeit bei der Erzeugung eines entsprechenden Endpunkterkennungssignals ermöglicht wird und/oder eine lokal beschränkte Materialmodifizierung erreicht wird, um damit in geeigneter Weise die Ätzeigenschaften an einer vorbestimmten entsprechenden Tiefe zu ändern. In anderen Fällen wird ein geeignetes Ätzsteuermaterial in der betrachteten Materialschicht während einer Zwischenfertigungsphase während des Strukturierens der Materialschicht eingebaut, wobei der Prozess des Einbauens des entsprechenden Ätzsteuermaterials auf gut steuerbaren Prozessparametern mit einem reduzierten Maß an Prozessvariation von Substrat zu Substrat im Vergleich zu ätzbezogenen Ungleichförmigkeiten basiert, wie dies zuvor erläutert ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft im Zusammenhang mit der Strukturierung von dielektrischen Materialien, etwa dielektrischen Materialien mit kleinem ε in Metallisierungsschichten moderner Halbleiterbauelement ist, da hier Gräben auf der Grundlage einer im Wesentlichen homogenen dielektrischen Materialschicht herzustellen sind, deren Eigenschaften nicht wesentlich im Hinblick auf das Funktionsverhalten der entsprechenden Metallleitungen und Kontaktdurchführungen geändert werden soll. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf andere Situationen angewendet werden, in denen eine Öffnung in entsprechende Materialschichten bis hinab zu einer spezifizierten Solltiefe zu bilden ist, wobei die vorhergehende Ausbildung einer Ätzstoppschicht nicht kompatibel ist mit dem Prozessablauf und/oder den Materialeigenschaften. Beispielsweise wird in modernen Feldeffekttransistoren häufig ein verformtes Halbleitermaterial in entsprechende Transistorbereiche, etwa die Drain- und Sourcegebiete, eingebaut, um eine gewünschte hohe Verformung in dem Kanalgebiets des Bauelements bereitzustellen. Zu diesem Zweck wird in einigen Vorgehensweisen eine entsprechende Vertiefung in dem aktiven Gebiet gebildet, wobei die Tiefe und die Größe der Vertiefung in Kombination mit der Art des in den entsprechenden Vertiefungen epitaktisch aufgewachsenen Materials im Wesentlichen schließlich erreichte Verformung in dem Kanalgebiet bestimmen. Da konventioneller Weise der Ätzprozess zur Herstellung der Vertiefungen nicht durch eine Ätzstoppschicht gesteuert werden kann, basiert die Gleichförmigkeit von Substrat zu Substrat des entsprechenden Ätzprozesses auf der Gleichförmigkeit des Ätzprozesses und kann daher entsprechenden Fluktuationen unterliegen, wie dies zuvor erläutert ist. In diesem Falle kann ein entsprechendes Ätzsteuermaterial in effizienter Weise eingesetzt werden, um die Steuerbarkeit und damit die Gleichförmigkeit des entsprechenden Ätzprozesses für die Aussparungen zu verbessern.
  • Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr Beispiele, die nicht Bestandteil der Erfindung sind, aber dem Verständnis derselben dienen, und anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
  • 2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Mikrostrukturbauelements 200, das in einem Beispiel, das nicht Bestandteil der Erfindung ist, ein modernes Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl von Schaltungselementen (nicht gezeigt) repräsentieren kann, die kritische Abmessungen von 100 nm und deutlich weniger oder sogar 50 nm und weniger besitzen. Das Bauelement 200 umfasst ein Substrat 201, das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial repräsentieren kann, um darauf und darin entsprechende Strukturelemente, etwa Schaltungselemente, mikromechanische Bauelemente, optoelektronische Bauelemente, und dergleichen zu bilden. Der Einfachheit halber sind derartige Komponenten in 2a nicht gezeigt. In einigen anschaulichen Ausführungsformen repräsentiert das Substrat 201 ein Substrat für ein modernes Halbleiterbauelement und kann daher ein siliziumbasiertes Material, ein SOI-(Silizium-auf-Isolator)Substrat, und dergleichen repräsentieren. Das Bauelement 200 umfasst ferner eine Materialschicht 250, die über dem Substrat 201 ausgebildet ist, und die gemäß Prozess- und Bauteilerfordernissen zu strukturieren ist. In einem Beispiel repräsentiert die Materialschicht 250 in dieser Fertigungsphase das dielektrische Material einer Metallisierungsschicht eines modernen Halbleiterbauelements. In diesem Falle ist die Materialschicht 250 aus einem geeigneten dielektrischen Material aufgebaut, wobei in anspruchsvollen Anwendungen die Materialeigenschaften im Wesentlichen homogen über einen wesentlichen Teil der gesamten Dicke der Materialschicht 250 vorgesehen sind. Es sollte beachtet werden, dass die Materialschicht 250 einen Schichtstapel repräsentieren kann, der weitere Komponenten beinhaltet, etwa eine Ätzstoppschicht, eine Deckschicht, und dergleichen, wie dies für die weitere Bearbeitung bei der Einstellung von Bauteileigenschaften erforderlich ist. Der Einfachheit halber sind derartige zusätzliche Schichten in 2a nicht gezeigt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass zumindest ein großer Teil der Materialschicht 250 im Wesentlichen homogene Eigenschaften aufweist bis zu einem Solltiefenbereich bis zu welchem eine Öffnung in der Materialschicht 250 in einem nachfolgenden Strukturierungsprozess zu bilden ist.
  • Das Mikrostrukturbauelement 200, wie es in 2a gezeigt ist, kann auf der Grundlage einer geeigneten Prozesstechnik hergestellt werden, wie sie auch beispielsweise mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 beschrieben ist, wenn die Materialschicht 250 eine Metallisierungsschicht repräsentiert. In anderen Fällen können andere geeignete Prozessverfahren zur Herstellung entsprechender Mikrostrukturkomponenten in und über dem Substrat 201 eingesetzt werden, woran sich eine geeignete Abscheidetechnik zur Herstellung der Materialschicht 250 anschließt, die unterschiedliche Arten von Abscheideverfahren beinhalten kann, etwa CVD (chemische Dampfabscheidung), PVD (physikalische Dampfabscheidung), stromloses Plattieren, Elektroplattieren, Kombinationen davon, und dergleichen.
  • Ferner können auch anspruchsvolle Einebnungsverfahren eingesetzt werden, um bei Bedarf die Materialschicht 250 zu bilden. Danach wird gemäß einem Beispiel ein Implantationsprozess 260 durchgeführt, um eine geeignete Implantationssorte 261 an einer spezifizierten Tiefe 262 der Schicht 250 einzubauen. In einem Beispiel wird der Implantationsprozess 260 auf der Grundlage von Prozessparametern, etwa der Implantationsdosis so durchgeführt, dass eine moderat geringe Konzentration an der gewünschten Tiefe 262 geschaffen wird, um damit eine Wechselwirkung der implantierten Sorte 261 während und nach dem Implantationsprozess 260 mit dem Material der Schicht 250 auf einem geringen Niveau zu halten. Beispielsweise kann eine moderat geringe Implantationsdosis von ungefähr 1011 bis 1015 Ionen pro cm2 in Verbindung mit einer geeigneten Implantationsenergie angewendet werden, um die entsprechende Implantationssorte 261 an der gewünschten Tiefe 262 zu positionieren.
  • Bekanntlich kann eine große Anzahl von Ionensorten in verfügbaren Implantationsanlagen verarbeitet werden, beispielsweise auf der Grundlage geeigneter Vorstufenmaterialien, etwa gasförmiger Komponenten, die in geeigneter Weise ionisiert und beschleunigt werden, um einen geeigneten Ionenstrahl mit relativ hoher Gleichförmigkeit zu erzeugen. Beispielsweise kann die Implantationsenergie mit hoher Präzision auf der Grundlage einer Strahlenoptik mit Magneten und dergleichen gesteuert werden, so dass die zugeordnete Durchschnittseindringtiefe mit hoher Gleichförmigkeit für eine Vielzahl von Substraten eingestellt werden kann, solange die Materialeigenschaften der Schicht 260 für die Vielzahl von Substraten innerhalb entsprechender Prozesstoleranzen liegen. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass beispielsweise eine Schwankung von Substrat zu Substrat in Bezug auf die Schichtdicke der Materialschicht 250 im Vergleich zu Ätzungleichförmigkeiten weniger kritisch ist, da die entsprechende Eindringtiefe im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. D. h., die gemittelte Eindringtiefe 262 für Implantationssorte 261 bleibt im Wesentlichen gleich, so dass eine entsprechende Tiefe eines entsprechenden Grabens, der auf der Grundlage der Sorte 261 gebildet wird, im Wesentlichen unverändert bleibt. Folglich kann auf Grund der geringen Substrat-zu-Substrat-Ungleichförmigkeit des Implantationsprozesses 260 die Implantationssorte 261 an der vorbestimmten Tiefe 262 mit einer entsprechenden hohen Gleichförmigkeit für eine Vielzahl von Substraten positioniert werden, wodurch ein effizientes Mittel zur Erhaltung einer zuverlässigen Steuerinformation für einen nachfolgenden Ätzprozess bereitgestellt wird. Auf Grund der Verfügbarkeit einer großen Klasse an Implantationssorten können geeignete Materialien ausgesucht werden, die ein hohes unterscheidbares Endpunkerkennungssignal während eines nachfolgenden Ätzprozesses liefern. Somit können „exotische” Kandidaten ausgewählt werden, die ein gut detektierbares Signal liefern, selbst wenn diese mit einer geringen Konzentration vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Gesamtmaterialeigenschaften der Schicht 250 im Wesentlichen beibehalten werden, wobei dennoch ein hohes Maß an Steuerbarkeit erreicht wird. Beispielsweise können geeignete Atomsorten, die eine gut detektierbare, d. h. gut unterscheidbare Emissionswellenlänge aussenden, wenn sie in einer Plasmaumgebung einer Ätzatmosphäre ionisiert werden, als die Implantationssorte 261 ausgewählt werden. Auf diese Weise wird ein entsprechendes optisches Endpunkterkennungssystem auf die entsprechende Emissionswellenlänge eingestellt, ohne dass ein deutliches Rauschen oder eine Störung von anderen Komponenten auftritt, die ebenso während des entsprechenden Ätzprozesses freigesetzt werden oder vorhanden sind.
  • 2b zeigt schematisch eine typische Verteilung der Konzentration der Implantationssorte 261, die als eine Kurve 261c gezeigt ist, in Bezug auf die Tiefenrichtung, die als 263 für die Materialschicht 250 angegeben ist. Wie schematisch in 2b gezeigt ist, kann ein entsprechendes Maximum 261n der Kurve 261c an einer gewünschten Tiefe positioniert werden, in diesem Falle der Tiefe 262, wobei in einigen Beispielen die gewünschte Tiefe 262 eine Solltiefe einer Öffnung repräsentieren kann, die in der Schicht 250 zu bilden ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Tiefe 262 unter Umständen nicht die Solltiefe eines Grabens oder einer Öffnung repräsentiert, sondern nur eine Indikation dafür repräsentieren kann. Beispielsweise kann beim Erkennen eines geeigneten Punktes der Verteilung 262c, die in 2b gezeigt ist, beispielsweise der Maximalwert 261n, der entsprechende Ätzprozess nicht notwendigerweise gestoppt werden, sondern kann für eine vordefinierte Zeitdauer bei Bedarf fortgesetzt werden. Ferner kann, wie in 2b angegeben ist, die Verteilung 261c der Implantationssorte 261 um die gewünschte Tiefe 262 herum angeordnet sein, wobei die „Breite” der entsprechenden Verteilung 261c von den Materialeigenschaften der Schicht 250, der Implantationssorte, die einzubauen ist, der gewünschten Tiefe 262, und dergleichen abhängen kann. Obwohl eine geringe Breite der Verteilung wünschenswert ist im Hinblick auf die Steuereffizienz und auf eine geringe Wechselwirkung mit dem Material der Schicht 250, ermöglicht eine mehr oder weniger ausgedehnte Breite des Implantationsprofils dennoch eine präzise Erkennung eines entsprechenden Endpunkterkennungssignals, dort wo das ausgeprägte Maximum 261m vorhanden ist, da dann der Punkt der maximalen Intensität des entsprechenden Endpunkterkennungssignals als die eigentliche Steuerinformation für das Implantationsprofil, wie es in 2b gezeigt ist, verwendet werden kann.
  • 2c zeigt schematisch das Mikrostrukturbauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium, wobei eine Ätzmaske 264 über der Materialschicht 250 gebildet ist, die die lateralen Grenzen einer Öffnung definiert, die in der Materialschicht 250 bis zu einer gewünschten Solltiefe, etwa der Tiefe 262 zu bilden ist, wenn ein Ätzprozess 265 im Wesentlichen an der maximalen Konzentration 261m gestoppt wird, wie in 2b gezeigt ist. Die Ätzmaske 264 kann in Form eines beliebigen geeigneten Materials, etwa eines Lackmaterials, einer Hartmaske oder einer Kombination davon vorgesehen sein, wobei die Maske 264 auch ein geeignetes ARC-(antireflektierendes Beschichtungs-)Material bei Bedarf aufweisen kann, um die Maske 264 mittels moderner Lithographieverfahren zu strukturieren.
  • 2d zeigt schematisch das Mikrostrukturbauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen Stadium des Ätzprozesses 265, wobei eine Öffnung in dem oberen Bereich der Schicht 250 gebildet ist, und wobei die Ätzfront bereits die Implantationssorte berührt, wodurch zunehmend die entsprechende atomare oder molekulare Spezies 261r freigesetzt wird, was zur Aussendung einer entsprechenden Strahlung 266 führen kann, die wiederum durch ein entsprechendes optisches Endpunkterkennungssystem 267 detektiert wird. Das System 267 kann ausgebildet sein, eine maximale Intensität der entsprechenden Strahlung 266 zu erkennen, d. h. einen spezifizierten Wellenlängenbereich, um eine zuverlässige Angabe zur Steuerung des Ätzprozesses 265 bereitzustellen. Beispielsweise kann, wie zuvor erläutert ist, beim Erkennen einer maximalen Intensität der Strahlung 266 der Ätzprozess 265 angehalten werden oder kann für eine vordefinierte kurze Zeitdauer fortgesetzt werden. Da eine unterschiedliche Ätzrate während des Ätzprozesses 265 in unterschiedlichen Substraten auf Grund von Substrat-zu-Substrat-Schwankungen auftreten kann, können somit derartige ätzbezogene Ungleichförmigkeiten deutlich reduziert werden auf Grund des Vorsehens der Implantationssorte 261, da der Implantationsprozess 260 (siehe 2a) an sich eine erhöhte Substrat-zu-Substat-Gleichförmigkeit bietet, während das entsprechende Endpunkterkennungssignal, das beispielsweise durch die Strahlung 266 geliefert wird, mit hoher Präzision erkannt und bewertet werden kann, selbst wenn moderat geringe Konzentrationen eingebaut werden, um damit eine negative Beeinflussung der Materialschicht 250 durch die Implantationssorte 261 zu verringern. Da ferner moderat geringe Implantationskonzentrationen bereits ausreichend sind, um in effizienter Weise den Ätzprozess 265 zu steuern, können durch die Implantation hervorgerufene Schädigungen der Materialschicht 250, die möglicherweise die Materialeigenschaften des oberen Bereichs der Schicht 250 ändern, auf einem sehr geringen Niveau gehalten.
  • In einigen Beispielen wird der Ionenbeschuss während des Implantationsprozesses 260 bewusst auf ein spezifiziertes Niveau angehoben, um in positiver Weise die Materialeigenschaften zu ändern, beispielsweise im Hinblick auf das Erhöhen der Porosität und damit des Reduzierens der Permittivität, wodurch das Ausgasverhalten und dergleichen verbessert wird. Beispielsweise kann der Implantationsprozess 260 vor dem Ausführen einer entsprechenden Wärmebehandlung ausgeführt werden, um unerwünschte Komponenten aus der Schicht 250 zu entfernen, indem das Bauelement 200 einer Vakuumumgebung bei erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, um Stickstoffradikale, und dergleichen, zu entfernen, um damit beispielsweise Lackvergiftungseffekte und dergleichen zu verringern. In anderen Fällen wird ein moderat hoher Ionenbeschuss zur Verringerung der relativen Permittivität auf Grund der Ausbildung von Mikrorissen und dergleichen eingesetzt.
  • Folglich kann der Einbau der Implantationssorte 261 für eine verbesserte Steuerbarkeit des Strukturierens der Materialschicht 250 sorgen, wobei in einigen Beispielen dielektrische Materialien mit kleinem ε moderner Halbleiterbauelemente effizient mit verbesserter Steuerbarkeit für entsprechende Metallleitungsgräben strukturiert werden können, und wobei die Auswahl der Implantationssorte es ermöglicht, eine große Klasse an Ätzsteuermaterialien einzusetzen.
  • Mit Bezug zu den 3a und 3b werden nunmehr weitere Beispiele, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind, beschrieben, in denen eine geeignete Implantationssorte in lateral beschränkten Bereich eingebaut wird.
  • 3a zeigt schematisch ein Mikrostrukturbauelement 300, das ein Substrat 301 und eine Materialschicht 350 aufweist, die gemäß den Bauteilerfordernissen zu strukturieren ist. In Bezug auf das Mikrostrukturbauelement 300 und das Substrat 301 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu den Bauelementen 100 und 200 dargelegt sind. In dem gezeigten Beispiel kann das Mikrostrukturbauelement 300 ein Halbleiterbauelement repräsentieren, wobei in und auf dem Substrat 301 eine Vielzahl von Schaltungselementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, und dergleichen (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Die entsprechenden Schaltungselemente werden elektrisch mittels einer oder mehrerer Metallisierungsschichten verbunden, wobei die Materialschicht 350 eine dieser Metallisierungsschichten repräsentiert und daher ein dielektrisches Material 352 aufweist, das eine geeignete Materialzusammensetzung besitzt, um damit die gewünschten Eigenschaften bereitzustellen. Beispielsweise kann die Materialschicht 352 zumindest über einen wesentlichen Teil ihrer Dicke ein dielektrisches Material mit kleinem ε aufweisen. Des weiteren kann das dielektrische Material 352 auf einer Ätzstoppschicht oder Barrierenschicht 302 gebildet sein, die aus einem beliebigen geeigneten Ätzstopp- und Barrierenmaterial aufgebaut ist, etwa Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, stickstoffangereichertes Siliziumkarbid, und dergleichen. Des weiteren kann eine Kontaktlochöffnung 351 durch das dielektrische Material 352 bis zu der Ätzstoppschicht 302 hinab ausgebildet sein, wobei in dieser Fertigungsphase die Kontaktlochöffnung 351 mit einem geeigneten Füllmaterial 303 gefüllt sein kann, das in einigen Beispielen auch eine geeignete Schicht 303a bildet, die für eine im Wesentlichen ebene Oberflächentopographie und ebenso auch ARC-Eigenschaften zur Herstellung einer Maske 364 auf der Grundlage von Photolithographieverfahren sorgt. Beispielsweise kann das Füllmaterial 303 aus einem beliebigen geeigneten Polymermaterial, Lackmaterial, und dergleichen aufgebaut sein.
  • Das in 3a gezeigte Mikrostrukturbauelement 300 kann auf der Grundlage gut etablierter Verfahren hergestellt werden, wie sie zuvor beschrieben ist, wobei das dielektrische Material 352 der Metallisierungsschicht 350 auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Abscheidetechnik gebildet werden kann, woran sich gut etablierte Lithographieprozesse zum Definieren der Kontaktlochöffnung 351 in dem Material 352 anschließen, wobei ein entsprechender Ätzprozess zuverlässig auf der Grundlage der Ätzstoppschicht 302 gestoppt werden kann. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Kontaktlochöffnung 351 nicht notwendigerweise in dieser Fertigungsphase gebildet wird, und stattdessen nach dem Strukturieren eines entsprechenden Grabens in einem oberen Bereich des Materials 352 gemäß gut etablierter Lösungsansätze mit „Graben zuerst-Kontaktloch zuletzt” strukturiert werden kann. Danach wird das Füllmaterial 303 mittels einer geeigneten Abscheidetechnik, etwa Aufschleudern, CVD, und dergleichen, abhängig von der Art des abzuscheidenden Materials aufgebracht. Bei Bedarf können zusätzliche Einebnungsverfahren eingesetzt werden, um die Oberflächentopographie weiter zu verbessern und um die Schichtdicke des Materials 303a anzupassen. In einem typischen Verfahren mit „Graben zuerst-Kontaktloch zuletzt” kann die Schicht 303a ein geeignetes ARC- oder Hartmaskenmaterial repräsentieren, das für die nachfolgende Strukturierung des Materials 352 erforderlich ist. Als nächstes werden gut etablierte Lithographieverfahren eingesetzt, um ein Lackmaterial zur Bildung der Maske 364 zu strukturieren. In dem dargestellten Beispiel besitzt die Maske 364 eine Öffnung 364a, die im Wesentlichen die lateralen Abmessungen eines entsprechenden Grabens definiert, der in einem oberen Bereich des Materials 352 zu bilden ist. In dem gezeigten Beispielwird die Maske 364 zusätzlich als Implantationsmaske während eines Implantationsprozesses 360 zum Einführen einer geeigneten Implantationssorte 361 bis zu einer spezifizierten Tiefe 362 eingesetzt, wie dies zuvor in Bezug auf den Implantationsprozess 260 beschrieben ist. Folglich wird in diesem Falle die Implantationssorte 361 lateral im Wesentlichen auf einen Bereich beschränkt, an welchem ein entsprechender Graben ist, wodurch das verbleibende Material 352 im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Folglich kann die entsprechende Konzentration der Implantationssorte 361 im Hinblick auf die Zuverlässigkeit des Steuerns eines nachfolgenden Ätzprozesses ausgewählt werden, während die Wechselwirkung mit dem Material der Schicht 352 weniger kritisch ist. Beispielsweise kann die spezifizierte Tiefe 362, d. h. der Punkt der maximalen Konzentration, nicht exakt der Solltiefe des betrachteten Grabens entsprechen, sondern es kann eine geringe „Nachätzzeit” beim Erreichen der maximalen Konzentration erforderlich sein, wodurch ein wesentlicher Anteil der Implantationssorte 361 abgetragen wird. Somit kann eine Wechselwirkung mit dem Material der Schicht 352 weiter verringert werden. Folglich wird während des Implantationsprozesses 360 ein hohes Maß an Flexibilität bei der Auswahl der Art der Implantationssorte sowie bei der sich ergebenden Konzentration bereitgestellt.
  • Es sollte beachtet werden, dass typischerweise die ionenblockierenden Eigenschaften der Maske 364 im Wesentlichen das Eindringen in abgedeckte Bereiche der Schicht 352 verhindern. In anderen Beispielen wird der Implantationsprozess 360 in einer Zwischenphase des nachfolgenden Ätzprozesses ausgeführt, d. h. nach dem Öffnen der Schicht 303a, wodurch eine noch größere Ionenblockierwirkung der kombinierten Maske 364 und der strukturierten Schicht 303a erreicht wird, da die entsprechende Implantationsenergie und damit die mittlere Eindringtiefe im Vergleich zu der Implantation durch die Schicht 303 hindurch geringer gewählt werden kann. Folglich kann der Einbau der Implantationssorte 361 in laterale Bereiche der Schicht 352, die von der Maske 364 abgedeckt sind, in effizienter Weise unterdrückt oder zumindest deutlich reduziert werden. Zu beachten ist, dass ein unterschiedlicher Mechanismus zum Stoppen implantierter Ionen der Sorte 361 in dem Füllmaterial 303 im Vergleich zu dem Material 352 nicht wesentlich die Effizienz der Implantationssorte 361 beeinflusst, die an der gewünschten Tiefe 362 vorgesehen ist, um als ein Ätzsteuermaterial zu dienen. Wenn beispielsweise das Füllmaterial 303 eine erhöhte Stoppeffizienz bietet, kann die entsprechende Implantationssorte 361 um eine reduzierte Tiefe 362a herum positioniert werden, während in einem anderen Falle, wenn das Material 303 die eindringende Implantationssorte 361 weniger effizient stoppt, eine größere Tiefe 362b sich ergeben kann. Da der Anteil der Implantationssorte 361, der in der Kontaktlochöffnung 351 positioniert ist, d. h. innerhalb des Füllmaterials 303 deutlich geringer ist im Vergleich zu der Sorte 361, die an der gewünschten Tiefe 362 positioniert ist, kann die entsprechenden maximale Konzentration dennoch mit hoher Zuverlässigkeit detektiert werden. In anderen Fällen, wenn die entsprechende Kontaktlochöffnung 351 noch nicht gebildet ist, entsprechend dem „Graben zuerst-Kontaktloch zuletzt” Ansatz, kann eine im Wesentlichen gleichförmige Tiefe 362 während des Implantationsprozesses 360 erreicht werden.
  • 3b zeigt schematisch das Mikrostrukturbauelement 300, wenn dieses einen Ätzprozess 365 ausgesetzt ist, um eine entsprechende Öffnung 353 in dem oberen Bereich der Materialschicht 352 zu bilden. Wie zuvor erläutert ist, werden, wenn die Ätzfront des Prozesses 365 sich der Konzentrationsverteilung annähert, die um die spezifizierte Tiefe 362 herum angeordnet ist, zunehmend die atomare oder molekulare Sorte 361 in die Ätzatmosphäre freigesetzt und kann dann mit einer gut erkennbaren Emissionswellenlänge 366 strahlen, die dann zuverlässig erkannt werden kann, wie dies zuvor erläutert ist. Es sollte beachtet werden, dass in einigen Beispielen, wenn implantationsinduzierte Schäden der Maske 364, die durch den vorhergehenden Implantationsprozess 360 hervorgerufen wurden, nicht vernachlässigbar sind, eine geeignete Dosis und Implantationszeit verwendet werden können, um damit einerseits eine gewünschte hohe Konzentration der Sorte 361 zu erhalten, wobei dennoch sich der ergebende Implantationsschaden in der Ätzmaske 364 bei einem geeigneten Niveau einpendelt. In anderen Beispielen kann die Schicht 303a vor dem Implantationsprozess 360 strukturiert werden, um eine ausreichende Ätzselektivität während des Prozesses 365 bereitstellen, wobei die durch die Implantation hervorgerufenen Schäden in der strukturierten Schicht 303a im Wesentlichen in den Prozess 360 vermieden werden, wodurch eine gute Ätzformtreue während des Ätzprozesses 365 bereitgestellt wird, unabhängig von den Implantationsparametern des Prozesses 360.
  • Somit sorgt die zuvor beschriebene Prozessstrategie für ein hohes Maß an Flexibilität beim Auswählen einer geeigneten Implantationssorte sowie für deren Konzentration, wobei die Zuverlässigkeit der Ätzsteuerung weiter verbessert wird, während eine Wechselwirkung der Implantationssorte mit dem Basismaterial der Schicht 352 deutlich reduziert wird oder sogar vollständig vermieden werden kann.
  • Mit Bezug zu den 4a und 4b werden anschauliche Ausführungsformen nunmehr beschrieben, in denen eine moderat hohe Konzentration einer entsprechenden Implantationssorte in die zu strukturierende Materialschicht in lateral beschränkter Weise eingebaut wird, wie dies zuvor beschrieben ist, wobei zusätzlich die moderat hohe Konzentration benutzt wird, um deutlich die Materialeigenschaften zu ändern, um damit ein gewisses Maß an Ätzstoppwirkung zu erreichen.
  • 4a zeigt schematisch ein Mikrostrukturbauelement 400 mit einem Substrat 401, über dem eine Materialschicht 450 ausgebildet ist, die zu strukturieren ist. Ferner ist eine Maske 464 mit 450 gebildet, wobei, bei Bedarf, ein geeignetes ARC-Material oder ein Hartmaskenmaterial 403 vorgesehen ist, das zum Strukturieren der Schicht 450 eingesetzt wird, wenn durch Implantation hervorgerufene Schäden der Maske 464 ein Entfernen der Maske 464 vor dem eigentlichen Strukturierungsprozess erfordern. Beispielsweise kann die ARC-Schicht oder die Hartmaskenschicht 403 aus einem geeigneten Material aufgebaut sein, etwa Siliziumoxidnitrid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, sauerstoffangereichertem Siliziumkarbid, Kombinationen davon, und dergleichen. In Bezug auf die anderen Komponenten des Bauelements 400 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu den Bauelementen 100, 200 und 300 erläutert sind. Somit wird eine weitere Beschreibung dieser Komponenten sowie eines Prozessablaufes zur Herstellung dieser Komponenten weggelassen.
  • Des weiteren unterliegt das Bauelement 400 einem Ionenimplantationsprozess 460 zum Einführen einer Sorte 461 bis zu einer gewünschten Tiefe 462, wobei die Art und die Konzentration der entsprechenden Sorte 461 zusätzlich oder alternativ dazu, dass ein gut unterscheidbares Endpunkterkennungssignal geliefert wird, so gewählt wird, um in signifikanter Weise die Materialeigenschaften der Schicht 450 in der Solltiefe 462 zu ändern. Beispielsweise können Stickstoff, Kohlenstoff oder andere Komponenten mit moderat hoher Konzentration eingeführt werden, um in deutlicher Weise die Ätzrate während eines nachfolgenden Ätzprozesses zu beeinflussen. Beispielsweise kann eine moderat hohe Stickstoffkonzentration, beispielsweise im Bereich von 1019 bis 1022 Atomen pro cm3 auf der Grundlage des Implantationsprozesses 460 eingeführt werden. Auf Grund der moderat hohen Implantationsdosiswerte, die zum Erhalten der Konzentration erforderlich sind, können zusätzlich entsprechende, durch die Implantation hervorgerufene Schäden in den oberen Bereich der Schicht 450 bis hinab zu der spezialisierten Tiefe 462 erzeugt werden, wodurch ebenso die Ätzrate in dem nachfolgenden Ätzprozess beeinflusst wird. Somit kann auf Grund des Ionenbeschusses die Ätzrate in dem oberen Bereich erhöht werden, wobei auf Grund der Sorte 461 ein deutlicher Ätzstoppeffekt an der Solltiefe 462 erhalten werden kann. Wenn die durch die Implantation hervorgerufenen Schäden in der Lackmaske 464 ebenso zu einer entsprechenden Korrosion des Lackmaterials führen, kann in einigen anschaulichen Ausführungsformen das Lackmaterial 464 vor dem eigentlichen Strukturierungsprozess entfernt werden, der dann auf der Grundlage der Maske 403 ausgeführt wird.
  • 4b zeigt schematisch das Bauelement 400 während eines Strukturierungsprozesses 465, wobei das Lackmaterial 464 entfernt ist, wie dies zuvor erläutert ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Prozess 465 auch auf der Grundlage der Lackmaske 464 ausgeführt. Wenn sich folglich die Ätzfront der spezifizierten Tiefe 462 annähert, wird die Ätzrate zunehmend geringer, wodurch sich die Ätzrate über das gesamte Substrat 401 hinweg ausgleicht. Ferner kann die Sorte 461 zunehmend in die Ätzatmosphäre freigesetzt werden und kann dann auf der Grundlage optischer Endpunkterkennungssysteme detektiert werden, wie dies zuvor erläutert ist. Es sollte beachtet werden, dass in einigen anschaulichen Ausführungsformen ein zusätzliches „Indikator”-Material beispielsweise in einer moderat geringen Konzentration zum Erreichen einer geringen Prozessdauer in einem weiteren Implantationsprozess, eingeführt werden kann, wenn die „Ätzstopp”-Sorte nicht eine gewünschte unterscheidbare Wellenlänge während des Ätzprozesses bereitstellt. Somit kann auf Grund der deutlich reduzierten Ätzrate an der spezifizierten Tiefe 462 die Substrat-zu-Substrat-Gleichförmigkeit deutlich erhöht werden, wie dies in den vorhergehenden Ausführungsformen der Fall ist, wobei zusätzlich eine verbesserte substratüberspannende Gleichförmigkeit erreicht werden kann auf Grund der Ätzstoppwirkung der implantierten Sorte 461. Auf Grund der lateralen Beschränkung der Implantationssorte 461 werden die Gesamtmaterialeigenschaften der Schicht 450 nicht wesentlich beeinflusst.
  • Mit Bezug zu den 5a bis 5b werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei ein Ätzstoppmaterial oder ein „Indikatormaterial” in einer Kontaktlochöffnung vor dem Strukturieren eines Grabens vorgesehen wird, wobei das Indikatormaterial ein effizientes Endpunkterkennungssignal liefert.
  • 5a zeigt schematisch ein Mikrostrukturbauelement 500 mit einem Substrat 501, über welchem eine Materialschicht 550 gebildet ist, die zum Erhalten einer Kontaktlochöffnung und eines Grabens gemäß einem typischen Ansatz mit „Kontaktloch zuerst-Graben zuletzt” in einem dualen Damaszener-Schema zu strukturieren ist. Ferner ist eine Ätzstoppschicht 502 zwischen dem Substrat 501 und der Schicht 550 vorgesehen. In Bezug auf diese Komponenten geltend die gleichen Kriterien, wie sie zuvor erläutet sind. Ferner kann in dieser Fertigungsphase die Schicht 550 eine Kontaktlochöffnung 551 aufweisen, die darin ausgebildet ein Indikatormaterial oder Ätzsteuermaterial 561 aufweist, das bis zu einer Höhe aufgefüllt ist, so dass eine Tiefe 562 spezifiziert ist. Das Material 561 kann ein beliebiges geeignetes Material repräsentieren, das in einer geeigneten Weise abgeschieden werden kann, um damit das teilweise Auffüllen der Kontaktlochöffnung 551 zu ermöglichen, wie dies gezeigt ist. Des weiteren kann das Material 561 eine spezifizierte Komponente oder Sorte, etwa ein Metall, und dergleichen aufweisen, das eine zuverlässige Erkennung während eines nachfolgenden Prozesses ermöglicht, wenn das Material in die Ätzumgebung freigesetzt wird. In anderen Fällen weist das Material 561 eine entsprechende Komponente nicht auf und diese Komponente kann einem weiteren Material zugesetzt werden, das über dem Material 561 gebildet wird, wie dies mit Bezug zu 5b beschrieben ist.
  • Das Material 561 kann auf der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik, etwa einem Aufschleuderprozess, vorgesehen werden, wobei eine definierte Menge des Materials abgeschieden und über das Substrat 501 hinweg verteilt wird, wobei auf Grund des Zustands mit geringer Viskosität ein zuverlässiges Füllen der Kontaktlochöffnung 551 erreicht wird. In einigen Fällen werden zusätzliche Behandlungen ausgeführt, beispielsweise Aufheizen des Substrats 501, um damit ein zuverlässiges Füllen des unteren Teils der Kontaktlochöffnung 551 zu gewährleisten. Danach kann das Material 561 ausgehärtet werden, und ein Oberflächenreinigungsprozess kann ausgeführt werden, um Reste des Materials 561 von freiliegenden Oberflächenbereichen der Schicht 550 zu entfernen. Danach kann ein weiteres Füllmaterial vorgesehen werden, das komplementär zu dem Material 561 in Bezug auf ein entsprechendes Ätzsteuermaterial ist, wie zuvor erläutert ist. D. h., wenn das Material 561 eine entsprechende Komponente aufweist, die eine unterscheidbare Emissionswellenlänge aufsendet, weist das nachfolgende Füllmaterial eine derartiges Material nicht auf, und umgekehrt.
  • 5b zeigt schematisch das Bauelement 500 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Ein zweites Füllmaterial 503 ist in einem oberen Bereich der Kontaktlochöffnung 551 ausgebildet und kann ebenso eine entsprechende Schicht 503a zum Bereitstellen einer im Wesentlichen ebenen Oberflächentopographie definieren. Wie zuvor erläutert ist, kann das Material 503 zusätzlich für die gewünschte ARC-Wirkung sorgen. Des weiteren ist eine Lackmaske 564 über der Schicht 503a ausgebildet und kann eine entsprechende Öffnung 564a aufweisen, die im Wesentlichen die lateralen Abmessungen eines in dem oberen Bereich der Schicht 550 zu bildenden Grabens definiert. Das Material 503 und die Schicht 503a können auf der Grundlage gut etablierter Verfahren hergestellt werden, etwa durch Abscheiden mittels Aufschleudern und dergleichen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Des weiteren wird die Lackmaske 564 auf der Grundlage gut etablierter Photolithographieverfahren hergestellt. Das Bauelement 500 unterliegt einem anisotropen Ätzprozess 565, wobei gut etablierte Ätzrezepte eingesetzt werden. Während des Voranschreitens der entsprechenden Ätzfront führt eine Grenzfläche 561s zwischen dem Material 503 und dem Material 561 zu einer entsprechenden Änderung der Zusammensetzung der Gasumgebung auf Grund eines zunehmenden Freisetzens eines Indikatormaterials oder auf Grund eines abrupten Stoppens des Freisetzens eines Indikatormaterials, abhängig davon, ob das entsprechende Material in dem Material 503 oder 561 vorgesehen ist. Es sollte beachtet werden, dass der effektive Bereich der Grenzfläche 561s relativ klein ist im Vergleich zu dem Gesamtbereich, der während des Prozesses 561 zu ätzen ist, d. h. die entsprechende Grabenunterseitenfläche ist deutlich größer als entsprechende Kontaktlöcher, die in dem entsprechenden Graben zu bilden sind, die jedoch dennoch für ein zuverlässiges Endpunkterkennungssignal sorgen, da eine entsprechende exotische Komponente mit einer ausreichend hohen Konzentration vorgesehen werden kann.
  • Da die Ätzrate in dem Material 503 nicht notwendigerweise die gleiche ist wie die Ätzrate in dem Material der Schicht 550, kann die entsprechende Tiefe 562 so ausgewählt sein, dass eine entsprechende Korrelation zwischen den unterschiedlichen Ätzraten berücksichtigt wird. Wenn beispielsweise die Ätzrate in dem Material 503 größer ist im Vergleich zu der Ätzrate in der Schicht 550, kann die entsprechend Tiefe 562 größer gewählt werden als eine Solltiefe des entsprechenden Grabens, der in dem oberen Bereich des Materials 550 zu ätzen ist. Wenn in ähnlicher Weise die Ätzrate geringer ist, kann die entsprechende spezifizierte Tiefe 562 kleiner gewählt werden im Vergleich zur eigentlichen Solltiefe des zu bildenden Grabens. Dieser zuletzt genannte Fall ist schematisch in 5b gezeigt, wobei die spezifizierte Tiefe 562 geringer ist als die Solltiefe 562a, die in dem Material der Schicht 550 erforderlich ist.
  • 5c zeigt schematisch das Bauelement 500 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Hier hat die Ätzfront in dem Material 561 die Grenzfläche 561s erreicht, wodurch die entsprechende Sorte in die Ätzumgebung freigesetzt wird oder wobei ein Freisetzen des Ätzsteuermaterials beendet wird, wie dies in dem Material 503 vorgesehen ist, wobei dies zuverlässig erkannt werden kann, selbst wenn die Gesamtfläche der Grenzfläche 561s lediglich einen kleinen Anteil der gesamten geätzten Fläche repräsentiert. Für das zuvor beschriebene Beispiel, d. h. einer höheren Ätzrate des Materials 550, kann die Ätzfront die gewünschte Solltiefe 562a in der Schicht 550 erreichen, wenn die Grenzfläche 561 erreicht wird. Es sollte beachtet werden, dass eine entsprechende Korrelation zwischen den entsprechenden Ätzraten in den Materialien 503 und 550 effizient im Voraus auf der Grundlage entsprechender Untersuchungen, und dergleichen ermittelt werden kann.
  • Folglich kann ein hohes Maß an Ätzsteuerbarkeit erreicht werden, wobei gleichzeitig ein hohes Maß an Kompatibilität mit konventionellen Vorgehensweisen mit „Kontaktloch zuerst-Graben zuletzt” erreicht wird. Des weiteren kann eine negative Wechselwirkung des Ätzsteuermaterials mit der Schicht 550 vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden.
  • Mit Bezug zu den 6a und 6b werden weitere Beispiele beschrieben, die nicht Bestandteil de Erfindung sind, in denen eine verbesserte Ätzsteuerung für einen Ätzprozess erreicht wird, um ein Halbleitergebiet zu vertiefen.
  • Ein Halbleiterbauelement 600 umfasst ein Substrat 601, über welchem eine Halbleiterschicht 605 gebildet ist, die beispielsweise ein siliziumbasiertes Material repräsentieren kann. Des weiteren ist über der Halbleiterschicht 605 ein Schaltungselement, etwa ein Feldeffekttransistor 610 in einer frühen Fertigungsphase vorgesehen. In dieser Phase kann das Schaltungselement 610 eine Gateelektrode 611 aufweisen, die über der Halbleiterschicht 605 ausgebildet und davon durch eine Gateisolationsschicht 612 getrennt ist. Des weiteren ist die Gateelektrode 611 von einer Deckschicht 613 und einem entsprechenden Seitenwandabstandshalter 614 umschlossen. Beispielsweise sind der Abstandshalter 614 und die Deckschicht 613 aus einem beliebigen geeigneten dielektrischen Material, etwa Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, und dergleichen hergestellt, das als ein effizientes Ätz- und Epitaxiewachstumsmaskenmaterial während der nachfolgenden Beareitung des Bauelements 600 dienen kann. Bekanntlich kann eine Verformung in einem Kanalgebiet 615 des Feldeffekttransistors 610 effizient die Ladungsträgerbeweglichkeit modifizieren, wodurch ein effizientes Mittel zum Verbessern des Gesamtleistungsverhaltens von Feldeffekttransistoren bereitgestellt ist. In einigen Vorgehensweisen wird daher ein verformtes Halbleitermaterial benachbart zu dem Kanalgebiet 615 gebildet, indem eine entsprechende Vertiefung oder Aussparung hergestellt wird und darin ein verformtes Halbleitermaterial epitaktisch aufgewachsen wird, etwa Silizium/Germanium, Silizium/Kohlenstoff, und dergleichen, abhängig von der Art der in dem Kanalgebiet 615 gewünschten Verformung. Während des entsprechenden Ätzprozesses zur Herstellung der Vertiefung kann daher eine verbesserte Steuerbarkeit deutlich die Gesamtprozessgleichförmigkeit und damit die Gleichförmigkeit des entsprechenden Leistungszuwachses des Bauelements 610 verbessern. Folglich wird ein Implantationsprozess 660 ausgeführt, um damit eine spezifizierte Implantationssorte 661 an einer spezifizierten Tiefe 662 einzubauen. Im Hinblick auf die Eigenschaften des Implantationsprozesses 660 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor erläutert sind.
  • 6b zeigt schematisch das Bauelement 660 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, wobei das Bauelement 660 einen Ätzprozess 665 zur Herstellung entsprechender Aussparungen 667 benachbart zu dem Kanalgebiet 615 unterzogen wird. Während des Ätzprozesses 665 bewegt sich die Ätzfront in Richtung auf das Ätzsteuermaterial 661, wovon Komponenten in die Ätzatmosphäre freigesetzt werden und mittels eines entsprechenden optischen Endpunkterkennungssystems erfasst werden, wie dies zuvor verläutert ist. Folglich kann die Gleichförmigkeit von Substrat zu Substrat effizient verbessert werden, wie dies zuvor beschrieben ist.
  • In anderen Beispielen ist die Implantationssorte 661 so ausgewählt, dass das Ätzverhalten der Halbleiterschicht 605 lokal deutlich geändert wird, um damit ein gewisses Maß an Ätzstoppverhalten bereitzustellen. Beispielsweise kann während des Implantationsprozesses 660 Sauerstoff in die Halbleiterschicht 605 eingebaut werden, wenn diese beispielsweise einen merklichen Anteil an Silizium aufweist. Danach kann eine Wärmebehandlung ausgeführt werden, um lokal Siliziumdioxid an der spezifizierten Tiefe 662 zu bilden, das als eine effiziente Ätzindikatorschicht und/oder Ätzstoppschicht während des Prozesses 665 dienen kann. Folglich kann sogar eine verbesserte Substrat interne Gleichförmigkeit des Ätzprozesses 665 auf Grund der Ätzstoppeigenschaften der Sorte 661 erreicht werden. Es sollte beachtet werden, dass entsprechende Implantationsprozesse zum Einführen einer hohen Konzentration an Sauerstoff im Stand der Technik etabliert sind und für den Prozess 660 eingesetzt werden können.
  • Es gilt also: Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Einbauen eines Ätzsteuermaterials in Materialschichten, die zu strukturieren sind, nach dem Herstellen der Schicht, wobei eine Wechselwirkung des Ätzsteuermaterials mit der Materialschicht auf geringem Niveau gehalten werden kann, oder im Wesentlichen vollständig vermieden werden kann, wobei dennoch ein ausgeprägtes Endpunkterkennungssignal bereitgestellt wird. In einigen Beispielen wird das entsprechende Ätzsteuermaterial in lateral beschränkter Weise eingebaut, wodurch eine Wechselwirkung mit dem verbleibenden Material noch weiter reduziert wird. In einigen Beispielen wird das Ätzsteuermaterial durch Ionenimplantation eingebaut, wodurch ein hohes Maß an Prozessgleichförmigkeit und Flexibilität bei der Auswahl des Ätzsteuermaterials geboten wird, da eine breite Klasse an Materialien in aktuell verfügbaren Implantationsanlagen verarbeitet werden kann, wodurch sogar die Auswahl sehr „exotischer” Kandidaten möglich ist.
  • Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims (15)

  1. Verfahren mit: Implantieren eines Ätzindikatormaterials in eine Materialschicht eines Mikrostrukturbauelements, wodurch eine Solltiefe in der Materialschicht spezifiziert wird; Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials; Strukturieren der Materialschicht durch Ausführen eines Ätzprozesses; und Steuern des Ätzprozesses auf der Grundlage des Erkennens des implantierten Ätzindikatormaterials, das während des Ätzprozesses freigesetzt wird; und wobei Implantieren des Ätzindikatormaterials umfasst: Positionieren eines Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Materialschicht eine dielektrische Schicht mit kleinem ε einer Metallisierungsschicht des Mikrostrukturbauelements repräsentiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Strukturieren der Materialschicht umfasst: Bilden eines Grabens in einem oberen Bereich der dielektrischen Schicht mit kleinem ε.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des Ätzprozesses umfasst: Erkennen eines Freisetzens mindestens einer Komponente des Ätzindikatormaterials durch optische spektrale Analyse.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bilden einer Ätzmaske über der Materialschicht und Strukturieren der Materialschicht auf der Grundlage der Ätzmaske.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ätzindikatormaterial vor dem Bilden der Ätzmaske implantiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ätzindikatormaterial nach dem Bilden der Ätzmaske implantiert wird, wobei die Ätzmaske als eine Implantationsmaske dient.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ätzindikatormaterial an der Solltiefe vorgesehen wird, um eine Ätzstoppschicht innerhalb eines Bereichs, der durch die Implantationsmaske definiert ist, zu bilden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Materialschicht ein Halbleitermaterial repräsentiert, das einen Graben erhält, um ein verformtes Halbleitermaterial in dem Graben zu bilden.
  10. Verfahren mit: Bilden einer Materialschicht über einem Substrat eines Mikrostrukturbauelements; Implantieren eines Ätzindikatormaterials in einem lateral beschränkten Bereich in der Materialschicht, wobei das Implantieren Positionieren eines Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe umfasst; Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials und; Ausführen eines Ätzprozesses zum Strukturieren der Materialschicht, wobei das Ätzindikatormaterials zum Steuern des Ätzprozesses verwendet wird, indem das während des Ätzprozesses freigesetzte Ätzindikatormaterial detektiert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Bilden des Ätzindikatormaterials Bilden einer Maske umfasst, um den lateral beschränkten Bereich zu definieren.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Implantationssorte ausgewählt wird, um ein unterscheidbares Signal in einem optischen spektralen Analyseverfahren bereitzustellen.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst: Bilden der Maske, um eine erste Öffnung zu bilden, und Einführen des Ätzindikatormaterials in die erste Öffnung, um den Ätzprozess zur Bildung einer zweiten Öffnung, die die erste Öffnung umschließt, zu steuern.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei Einführen des Ätzindikatormaterials umfasst: teilweise Füllen der ersten Öffnung mit einem ersten Füllmaterial und Füllen eines verbleibenden Bereichs der ersten Öffnung mit einem zweiten Füllmaterial, wobei das erste und das zweite Füllmaterial eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen.
  15. Verfahren mit: Bereitstellen eines Substrats mit einer darauf ausgebildeten dielektrischen Schicht eines Mikrostrukturbauelements; Bilden eines Ätzindikatormaterials in der dielektrischen Schicht mittels Ionenimplantation, wobei das Ätzindikatormaterial zur Spezifizierung einer Solltiefe zum Strukturieren der dielektrischen Schicht mit einem Konzentrationsmaximums des Ätzindikatormaterials an der Solltiefe positioniert wird; Bilden einer Ätzstoppschicht auf der Grundlage des implantierten Ätzindikatormaterials; und Ätzen der dielektrischen Schicht und Verwenden eines Endpunkterkennungssignals, das auf der Grundlage des Ätzindikatormaterials erhalten wird, um eine Ätztiefe gemäß der vorbestimmten Solltiefe zu steuern.
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