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Diese
Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer integrierten
Schaltung. Zudem betrifft die Beschreibung eine integrierte Schaltung, die
beispielsweise als Speichervorrichtung verwendet werden kann.
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Integrierte
Schaltungen wie Speichervorrichtungen weisen gewöhnlich Leiterbahnen auf, z.
B. Bitleitungen oder Wortleitungen, welche auf regelmäßige Weise
angeordnet sind und ein Array aus Leiterbahnen ausbilden. Mit abnehmenden
Strukturgrößen nimmt
der Abstand der Leiterbahnen weiter ab. Folglich werden Kontakte,
welche diese Leiterbahnen und beispielsweise das Substrat kontaktieren,
mit sehr kleinem Abstand angeordnet. Darüber hinaus ist eine geeignete
Ausrichtung der Kontakte zu den Leiterbahnen manchmal schwierig
zu erzielen.
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Die
begleitenden Abbildungen dienen dem weiteren Verständnis von
Ausführungsformen
der Erfindung. Die Abbildungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung von Prinzipien. Weitere Ausführungsformen
der Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile werden mit Bezug
auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser ersichtlicht.
Die Elemente der Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
zueinander dargestellt. Übereinstimmende
Bezugskennzeichen kennzeichnen entsprechende übereinstimmende Teile.
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1 zeigt
eine beispielhafte Draufsicht auf eine integrierte Schaltung.
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2 zeigt
eine beispielhafte Querschnittsansicht einer Speichervorrichtung.
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3 zeigt
eine beispielhafte Draufsicht auf ein Array mit Leiterbahnen einschließlich Kontakten.
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4 zeigt
ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens
gemäß einer
Ausführungsform.
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5A bis 5C zeigen
beispielhafte Masken zum Durchführen
des Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform.
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6A bis 6C zeigen
weitere beispielhafte Masken zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform.
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7A und 7B zeigen
weitere Ausführungsformen
einer beispielhaften Maske, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform
verwendet werden kann.
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8A bis 8D zeigen
eine Querschnittsansicht eines Substrats beim Durchführen des
Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform.
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9A und 9B zeigen
eine Querschnittsansicht eines Substrats beim Durchführen des
Verfahrens gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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9C bis 9D zeigen
Querschnittsansichten eines Substrats beim Durchführen des
Verfahrens gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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10 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Substrats mit zwei strukturierten
Hartmaskenschichten, die aus dem in 9A–9D gezeigten
Verfahren herrühren.
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11 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht eines nicht-flüchtigen
NAND-Speicherzellen-Arrays mit Floating-Gate-Speicherzellen und einer
Zwischenverbindungsanordnung.
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12A–12F zeigen planare Ansichten und entsprechende
Querschnittsansichten eines ersten und eines zweiten Abschnitts
eines Substrats, die eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum
Herstellen einer Kontaktanordnung nach dem Bereitstellen einer Zwischenschicht
zeigen.
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13A–13F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, die eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–12F nach dem Ätzen
eines Kontaktgrabens darstellen.
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14A–14F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, die eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–13F nach dem Bereitstellen eines Sourceleitungs-Kurzschlusses
darstellen.
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15A–15F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, die eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–14F nach dem Bereitstellen einer vergrabenen Maskenschicht
zeigen.
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16A–16F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, die eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–15F nach dem Strukturieren der vergrabenen Maskenschicht
zeigen.
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17A–17F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, welche eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–16F nach dem Bereitstellen eines Füllmaterials
zeigen.
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18A–18F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, welche eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–17F nach dem Bereitstellen der oberen Maske zeigen.
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19A–19F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, welche eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–18F nach dem Ätzen
von Kontaktgräben
zeigen.
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20A–20F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
eines ersten und zweiten Abschnitts eines Substrats, welche eine beispielhafte
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Kontaktanordnung von 12A–19F nach dem Bereitstellen von Kontakten zeigen.
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21A–21F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
einer weiteren Ausführungsform
von zwei Abschnitten einer integrierten Schaltung.
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22A–22F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
zweier Abschnitte eines Substrats, welche eine beispielhafte Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen einer Zwischenverbindungsanordnung
nach dem Bereitstellen einer oberen Maske zeigen.
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23A–23F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
zweier Abschnitte eines Substrats einer integrierten Schaltung, welche
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Zwischenverbindungsanordnung
von 22A–22F nach
dem Bereitstellen einer Formschicht zeigen.
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24–24F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
zweier Abschnitte eines Substrats, welche eine beispielhafte Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Zwischenverbindungsanordnung
von 22A–23F nach
dem Ätzen
von Leitungs-(Bahn-) und Kontaktgräben zeigen.
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25A–25F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
zweier Abschnitte eines Substrats, welche eine beispielhafte Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen der Zwischenverbindungsanordnung
von 22A–24F nach
dem Ausbilden von Zwischenverbindungsleitungen und Kontakten zeigen.
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26A–26F zeigen Draufsichten und entsprechende Querschnittsansichten
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zweier Abschnitte einer
integrierten Schaltung.
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In
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die
begleitenden Abbildungen genommen, welche beispielhaft Ausführungsformen der
Erfindung zeigen. In diesem Zusammenhang wird eine richtungsbezogene
Terminologie unter Verwendung von Begriffen wie „oben", „unten", usw. verwendet,
welche sich auf die Ausrichtung der in den Figuren gezeigten Komponenten
beziehen. Da die Komponenten von Ausführungsformen der Erfindung auf
vielfältige
Weise ausgerichtet sein können,
dient die richtungsbezogene Terminologie lediglich dem Zwecke der
Veranschaulichung der dargestellten Ausführungsformen und ist keinesfalls
beschränkend.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf eine beispielhafte integrierte Schaltung 100 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die integrierte Schaltung 100 kann als Speichervorrichtung 120 ausgeführt sein
oder eine Speichervorrichtung 120 beinhalten. Die Speichervorrichtung 120 kann
ein Speicherzellen-Array 110 und einen Unterstützungsbereich 31 enthalten.
Beispielsweise kann ein derartiges Speicherzellen-Array 110 einzelne
Blöcke
(nicht gezeigt) enthalten, in denen die einzelnen Speicherzellen
angeordnet sind. Darüber
hinaus kann ein solches Speicherzellen-Array 110 eine Mehrzahl
von Leiterbahnen (nicht gezeigt) beinhalten, welche der Programmierung
der einzelnen Speicherzellen, der Steuerung eines Ausleseprozesses
und der Übertragung
entsprechender Signale dienen. Beispielsweise kann die in den Speicherzellen
zu speichernde Information über
entsprechende Leiterbahnen übermittelt werden.
Darüber
hinaus können
Steuersignale, welche zur Aktivierung vorgegebener Speicherzellen verwendet
werden, ebenso über
entsprechende Leiterbahnen übermittelt
werden. Wie in den 2 und 3 gezeigt
wird, können
diese Leiterbahnen der Speicherzellen-Arrays 110 ein dichtes Muster
ausbilden, das sich in der X- oder
der Y-Richtung erstreckt. Abhängig
von der Art des Speicherzellen-Arrays kann ein Fan-Out-Gebiet 130 benachbart
zum Speicherzellen-Array 110 angeordnet werden. Beispielsweise
kann ein derartiges Fan-Out-Gebiet 130 zur Kontaktierung
der einzelnen Leiterbahnen verwendet werden. Gewöhnlich werden die Leiterbahnen
im Speicherzellen-Array mit sehr kleinem Abstand positioniert. Dadurch
wird versucht, die Anforderung hinsichtlich der Breite der im Fan-Out-Gebiet
vorhandenen Kontakte zu lockern. Beispielsweise werden Anstrengungen
unternommen, um einen geringeren Kontaktwiderstand zu erzielen und
die Überlagerungsanforderungen
von Kontakten und Leiterbahnen zu lockern. Der Unterstützungsbereich 31 weist zudem
den umgebenden Bereich und den Kernbereich auf, in denen bestimmte
Elemente angeordnet sind, die zum Betrieb einer Speichervorrich tung
benötigt
werden. Beispielsweise werden im Unterstützungsbereich 31 beliebige
Arten von Wortleitungstreibern, Leseverstärkern und weiteren Elementen angeordnet.
Im Kontext dieser Beschreibung bezieht sich der Unterstützungsbereich
auf den Bereich einer Speichervorrichtung, der außerhalb
des Speicherzellen-Arrays liegt. Somit betrifft im Kontext dieser
Erfindung der Ausdruck „Unterstützungsbereich" ebenso das Fan-Out-Gebiet 130.
Im Unterstützungsbereich können beispielsweise
Transistoren und weitere Halbleitervorrichtungen angeordnet werden.
Ebenso betrifft der Ausdruck „Array-Kontakt" in dieser Beschreibung
dichte Kontakt-Arrays, wobei beispielsweise optische Proximity-Effekte
zur Erzielung von Kontaktabständen
unterhalb der nominellen Lithografieauflösung bei der jeweiligen Belichtungswellenlänge verwendet
werden können.
Typischerweise werden Array-Kontakte in einem regelmäßigen Muster
angeordnet, z. B. einem Gitter oder einer Matrix, mit Zeilen und
Spalten. Der Ausdruck „isolierter
Kontakt" betrifft
beliebig angeordnete Kontakte, die mit einem Abstand positioniert
sind, der größer als
die nominelle Lithografieauflösung
ist. Typischerweise unterscheiden sich die Belichtungsbedingungen
zur Ausbildung des Arrays und der isolierten Kontakte wesentlich
voneinander.
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Die
Speicherzellen, welche im Speicherzellen-Array 10 positioniert
sind, können
auf beliebige Weise realisiert sein. Beispielsweise können sie Speicherzellen
eines nicht-flüchtigen
Speichers wie eines Speichertransistors mit einer Ladungsspeicherschicht
wie einen Floating-Gate-Transistor darstellen. Dennoch können beliebige
andere Arten von Speicherzellen im Speicherzellen-Array 110 positioniert
sein. Weitere Beispiele umfassen beliebige Arten nicht-flüchtiger
Speicherzellen, wie NROM, SONGS, SANGS, TANGS und weitere Speicherzellen
und zusätzlich
DRAM-Zellen, MRAM-Zellen, PCRAM-Zellen, FeRAM-Zellen, Floating-Body
Transistor-Speicherzellen und weitere. Mit ande ren Worten können die
Speicherzellen beliebige Informationsspeichervorrichtungen darstellen,
die auf beliebige Weise angeordnet sein können.
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2 zeigt
schematisch dargestellt eine beispielhafte Querschnittsansicht einer
Speichervorrichtung 120. In der dargestellten Ausführungsform
können
die Speicherzellen als Speichertransistoren 23 ausgeführt sein.
Jeder der Speichertransistoren 23 weist dotierte Bereiche 41 auf.
Ein Kanal 45 ist zwischen jedem der dotierten Bereiche 41 ausgebildet. Die
Leitfähigkeit
des Kanals 45 wird über
eine entsprechende Gateelektrode 42 gesteuert. Die Gateelektrode 42 ist
als Gatestapel 25 bereitgestellt. In der dargestellten
Ausführungsform
kann der Gatestapel 25 eine Gatespeicherschicht 26 beinhalten,
die aus Polysilizium gebildet sein kann. Ein Steuergatebereich 27 ist
von der Ladungsspeicherschicht 26 über einen Barrierenschichtstapel 28 isoliert,
der beispielsweise eine Siliziumoxidschicht, gefolgt von einer Siliziumnitridschicht,
gefolgt von einer Siliziumoxidschicht aufweisen kann. Wie der 2 entnommen
werden kann, sind eine Mehrzahl von Speichertransistoren 23 seriell
verschaltet, wodurch ein so genannter NAND-String 40 ausgebildet
wird. Ein ausgewählter
NAND-String kann durch Ansteuern einer gemeinsamen Sourceleitung 22,
Aktivieren entsprechender erster und zweiter Auswahltransistoren, 221, 222 und
Auslesen des Signals über
einen Bitleitungskontakt 24 angesteuert werden. Genauer
gesagt, kann der erste Auswahltransistor 221 über ein erstes
Auswahlgate 43 angesteuert werden und der zweite Auswahltransistor 222 kann über ein
zweites Auswahlgate 44 angesteuert werden. Die gemeinsame
Sourceleitung 22 kann direkt benachbart zur Substratoberfläche 10 des
Substrats 1 positioniert sein. Somit kann die gemeinsame
Sourceleitung 22 in physikalischem Kontakt mit der Oberfläche 10 sein.
Die gemeinsame Sourceleitung 22 kann über einen gemeinsamen Sourceleitungskontakt
mit höheren
Metalli sierungsebenen verbunden sein. Das Signal wird über den
Bitleitungskontakt 24 zu einer entsprechenden Bitleitung 21 übertragen,
die in der M0-Metallisierungsschicht positioniert sein kann, z.
B. der ersten Metallisierungsschicht der Vorrichtung. Zusätzlich können in
dieser Metallisierungsschicht weitere Verbindungsleitungen angeordnet
sein. Der rechte Bereich von 2 zeigt
einen Array-Bereich I mit den Speicherzellen und der linke Bereich
von 2 zeigt einen Unterstützungsbereich II, der beispielsweise das
Fan-Out-Gebiet 130 gemäß 1 darstellen kann.
Im Unterstützungsbereich
II sind isolierte Kontakte 30 zur Verbindung der Bitleitungen 21 mit
leitfähigen
Strukturen im Substrat 1 vorgesehen, z. B. Source/Draingebiete
von Unterstützungstransistoren.
Die isolierten Kontakte 30 können zur unmittelbaren Kontaktierung
des Substrats 1 ausgebildet sein. Darüber hinaus können diese
ebenso eine weitere leitfähige
Schicht 32 kontaktieren, die auf oder über dem Substrat 1 angeordnet
ist.
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Der
Array-Bereich I enthält
ein Array mit Bitleitungskontakten 24. Gemäß weiterer
Ausführungsformen
können
einzelne Sourcekontakte die gemeinsame Sourceleitung 22 ersetzen.
Wie zudem der 2 entnommen werden kann, sind
die Bitleitungen 21 mit den Bitleitungskontakten 24 als
auch mit den isolierten Kontakten 30 verbunden. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, können
die Bitleitungskontakte 24 als auch die isolierten Kontakte 30 auf
selbstjustierte Weise positioniert sein, so dass die Positionen
des Arrays und der isolierten Kontakte miteinander verknüpft sind
und ein Versatz der isolierten Kontakte zu einem entsprechenden
Versatz der Array-Kontakte und umgekehrt führt. Obwohl ein NAND-Typ-Speicher
als Beispiel gezeigt ist, gilt zu berücksichtigen, dass Ausführungsformen
der Erfindung auch Speichervorrichtungen betreffen, die eine beliebige
Architektur aufweisen, z. B. ein Ausleseschema vom NOR-Typ.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf eine integrierte Schaltung 100 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie dargestellt ist, weist eine integrierte Schaltung 100 Array-Kontakte 20 auf,
die in elektrischem Kontakt mit den leitfähigen Strukturen in oder über einem
Halbleiterträger
sind, sowie isolierte Kontakte 30, die in elektrischem
Kontakt mit weiteren leitfähigen
Strukturen in oder über
dem Halbleiterträger sind,
wobei die Array-Kontakte 20 und die isolierten Kontakte 30 auf
selbstjustierte Weise zueinander positioniert sind. Wie im Kontext
dieser Beschreibung verwendet, können
die Ausdrücke „Träger", „Substrat" oder „Halbleitersubstrat" beliebige Halbleiter-basierte
Strukturen aufweisen, die eine Halbleiteroberfläche enthalten. Diese Ausdrücke umfassen
Silizium, Silizium-auf-Isolator (SOI, Silicon-on-Insulator), Silizium-auf-Saphir (SOS,
Silicon-on-Sapphire), dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische
Schichten von Silizium, die von einem Grundhalbleiter unterstützt werden,
und weitere Halbleiterstrukturen. Der Halbleiter muss nicht notwendigerweise
auf Silizium basieren. Der Halbleiter könnte ebenso Silizium-Germanium, Germanium
oder Galliumarsenid entsprechen. Obwohl im Kontext detailliert mit
Array und isolierten Kontakten beschrieben, können die Ausführungsformen
zudem die Ausbildung von Transistoren, Sensoren, Gräben oder
weiteren Strukturen mit Dimensionen bei oder unterhalb der nominellen Lithografieauflösungsgrenze
betreffen, welche in unterschiedlichen Dichten in unterschiedlichen
Bereichen einer integrierten Schaltung angeordnet sind.
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Gemäß 3 stehen
die Array-Kontakte 20 in elektrischem Kontakt mit leitfähigen Strukturen
in oder überhalb
des Halbleiterträgers.
Die Array-Kontakte 20 können
als dichtes regelmäßiges Muster
positioniert sein, z. B. einer Matrix mit Zeilen und Spalten, und
diese können
Teil des Array-Bereichs I der integrierten Schaltung 100 ausbilden.
Die Array-Kontakte 20 können
beispielsweise mit einem konstanten Abstand PC positioniert sein
und diese können
einen konstanten Abstand zueinander einnehmen. Der Abstand (Pitch)
PC der Array-Kontakte 20 kann einer minimalen Strukturgröße entsprechen,
die mit der verwendeten Technologie erzielt werden kann. Der Abstand
PC der Array-Kontakte 20 kann ebenso größer als die minimale Strukturgröße F sein,
die mit der verwendeten Technologie erzielt werden kann. Die isolierten
Kontakte 30 können
auf beliebige Weise zueinander angeordnet sein, um einen einfachen Herstellungsprozess
zu ermöglichen.
Die isolierten Kontakte 30 können einen gegenseitigen Abstand einnehmen,
der erheblich größer ist
als der minimale Abstand zwischen den Array-Kontakten 20.
Die isolierten Kontakte 30 können einen Abstand einnehmen,
der größer ist
als die minimale Strukturgröße, die
mit der verwendeten Technologie erzielt werden kann. Die isolierten
Kontakte 30 können
im Unterstützungsbereich
II oder im Array-Bereich I positioniert sein. Wie nachfolgend erläutert wird,
werden die Array-Kontakte 20 und die isolierten Kontakte 30 auf selbstjustierte
Weise zueinander angeordnet. Beispielsweise stehen die Positionen
der Array-Kontakte 20 und der isolierten Kontakte 30 bei
Ausführen gemeinsamer
(gemeinsam benutzter) Prozessschritte in vorgegebenem Zusammenhang.
Beispielsweise kann durch Ausführen
von Fotolithografieprozessen unter Einsatz einer Fotomaske, die
ein Muster zur Definition der Array-Kontakte 20 als auch
ein Muster zur Definition der isolierten Kontakte 30 aufweist,
dieser vorgegebene Zusammenhang erzielt werden. Die Größe der Array-Kontakte 20 und
der isolierten Kontakte 30 kann übereinstimmend oder unterschiedlich sein.
Beispielsweise können
unter Berücksichtigung der
gelockerten örtlichen
Zusammenhänge
im Unterstützungsbereich
II, der beispielsweise ein dem Array-Bereich I zugeordnetes Fan-Out-Gebiet
beinhaltet, die isolierten Kontakte 30 eine Länge und
eine Breite aufweisen, die größer sind
als die der Array-Kontakte 20. Die integrierte Schaltung 120 kann eine beliebige
Art einer integrierten Schaltung sein, z. B. ein Sensor oder eine
Logikschaltung. Die integrierte Schaltung 100 kann zudem
eine Zwischenverbindung 292 aufweisen, die der Verbindung
der Array-Kontakte 20 und der isolierten Kontakte 30 dient. Beispielsweise
kann die Zwischenverbindung 292 Leiterbahnen 29 aufweisen,
die etwa Bitleitungen darstellen. Da die Array-Kontakte 20 und
die isolierten Kontakte 30 auf selbstjustierte Weise zueinander positioniert
sind, werden die Überlagerungsanforderungen
hinsichtlich der Ausrichtung der Leiterbahnen 29 und der
entsprechenden Kontakte 20, 30 abgeschwächt. Aufgrund
dieser Ausrichtung der isolierten Kontakte 30 zu den Array-Kontakten 20 werden
die Leiterbahnen 29 zu den isolierten Kontakten 30 ausgerichtet,
falls diese zu den Array-Kontakten 20 ausgerichtet sind
und umgekehrt. Beispielsweise kann ein Abstand PL der Zwischenverbindungsleitungen 29 dem
Abstand PC der Array-Kontakte 20 entsprechen. Die integrierte
Schaltung 100 kann wie die in 2 gezeigte
Speichervorrichtung 120 ausgeführt sein, wobei die Leiterbahnen 29 den
Bitleitungen 21 und die Array-Kontakte 20 den
Bitleitungskontakten 24 entsprechen.
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Die
integrierte Schaltung kann durch Ausbilden von Array-Kontakten und
Ausbilden von isolierten Kontakten ausgebildet werden, wobei die
Array-Kontakte und die isolierten Kontakte über Lithografieverfahren definiert
werden unter Verwendung von wenigstens einer ersten und einer zweiten
Fotomaske. Wenigstens eine der ersten und zweiten Fotomasken dient
der Übertragung
eines Musters mit Öffnungen
zur Unterstützung
der Definition der Array-Kontakte sowie Öffnungen zur Unterstützung der Definition
der isolierten Kontakte. Da wenigstens eine der ersten und zweiten
Fotomasken sowohl die Öffnungen
zum Definieren der Array-Kontakte und die Öffnungen zum Definieren der
isolierten Kontakte angibt, können
die isolierten Kontakte selbstjustiert in Bezug auf die Array-Kontakte
und umgekehrt ausgebildet werden. Beispielsweise können die
Array-Kontakte und
die isolierten Kontakte an Positionen ausgebildet werden, welche
den Musteröffnungen
entsprechen, die über
die ersten und zweiten Fotomasken übertragen wurden. Somit können beide
Typen von Kontakten durch eine Überlagerung
der ersten und zweiten Fotomasken ausgebildet werden.
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Wie
in dem schematischen Ablaufdiagramm in 4 gezeigt
ist, können
in einem ersten Fotolithografie-Belichtungsprozess eine erste Fotomaske (S10)
und in einem zweiten Fotolithografie-Belichtungsprozess (S11) eine zweite
Fotomaske verwendet werden. Die Array-Kontakte als auch die isolierten
Kontakte werden durch „Überlagerung" der beiden Fotomasken
ausgebildet. In jeder der beiden Fotolithografiebelichtungen werden
die Array-Kontakte als
auch die isolierten Kontakte über
gemeinsame (gemeinsam benutzte) Lithografieprozesse verarbeitet.
Beispielsweise kann jede der Fotolithografiebelichtungen eine entsprechende
Hartmaskenschicht strukturieren, wobei die Hartmaskenschichten übereinander
positioniert sind.
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Zudem
kann eine Zwischenverbindung zum Verbinden der Array-Kontakte und der
isolierten Kontakte (S12) angegeben werden, z. B. nach dem Ausbilden
der Array- und der isolierten Kontakte. Die Zwischenverbindung 292 kann
die Leiterbahnen 29 umfassen, welche oben mit Bezug auf
die 3 erläutert
wurden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform, können dicht
angeordnete Array-Kontakte und weniger dicht angeordnete Kontakte
in direktem elektrischen Kontakt mit einem Halbleiterträger ausgebildet werden,
so dass die Array-Kontakte und die isolierten Kontakte selbstjustiert
zueinander sind. Beispielsweise können diese Kontakte selbstjustiert
zueinander ausgebildet werden durch Ausführen fotolithografischer Prozesse
unter Verwendung derselben Fotomasken zum Strukturieren von sowohl
den Array-Kontakten
als auch den isolierten Kontakten.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
Erfindung durch Beschreiben von Fotomasken erläutert, welche zum Definieren
entsprechender Muster verwendet werden. Jede Fotomaske kann eine
beliebige Fotomaske darstellen, die gewöhnlich verwendet wird. Obwohl
ein Verfahren unter Verwendung eines positiven Fotolacks beschrieben
wird, gilt zu berücksichtigen,
dass ebenso negative Fotolacke verwendet werden können als
auch eine entsprechend modifizierte Fotomaske. Darüber hinaus
können
die beiden fotolithografischen Belichtungsverfahren zum entsprechenden
Strukturieren verschiedener Hartmaskenschichten verwendet werden.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann die Abfolge oder Sequenz verschiedener Belichtungsverfahren
unter Verwendung verschiedenartiger Fotomasken auch zum Belichten
einer einzelnen Fotolackschicht verwendet werden. Darüber hinaus
können die
verschiedenen Belichtungsverfahren unter Verwendung verschiedener
Fotomasken in beliebiger Sequenz oder Abfolge durchgeführt werden,
um ein Muster in einer Musterschicht auszubilden. Das Muster führt zu einer „Überlagerung" der Muster mehrerer Fotomasken,
die für
fotolithografische Prozesse verwendet werden.
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In
den nachfolgenden Abbildungen werden verschiedene Muster erläutert, die über entsprechende
Fotomasken übertragen
werden können.
Gemäß einer
einfachen Ausführung
kann eine solche Fotomaske eine Fotomaske mit transparenten Bereichen und
undurchlässigen
Bereichen sein. Somit werden die Musteröffnungen entsprechend den Maskenöffnungen übertragen,
z. B. den transparenten Bereichen der Fotomaske. Die verbleibenden
Bereiche der Muster, z. B. die undurchlässigen Bereiche, können den
nicht belichteten Bereichen des Fotolackmaterials entsprechen. Beispielsweise
können
die undurchlässigen
Bereiche aus einem undurchlässigen Material
wie Chrom ausgebildet sein, das an entsprechenden Positionen der
Fotomaske vorhanden ist. Falls das Muster in ein negatives Fotolackmaterial übertragen
werden soll, sind die Positionen der transparenten und undurchlässigen Bereiche
auszutauschen. Gemäß weiterer
Ausführungsformen
können die
Fotomasken Halbton-Masken, Dreiton-Masken, Halbton-Phasenschiebermasken
oder weitere Masken sein. Darüber
hinaus können
diese nicht-druckende sub-aufgelöste
Hilfsmittel (non-printing sub-resolution
assist features) einschließen.
Somit kann der genaue Aufbau der entsprechenden Fotomasken auf verschiedene
Weisen erzielt werden. Gemäß weiteren
Ausführungsformen
sind die Fotomasken reflektierende Masken mit einem Absorber, der
beispielsweise auf einem Multischichtspiegel angeordnet ist. Nachfolgend
werden die Muster, welche über
die entsprechenden Fotomasken übertragen werden,
erläutert.
Es gilt zu berücksichtigen,
dass Ausführungsformen
der Erfindung die Verwendung beliebiger Masken umfassen, welche
entsprechende Muster übertragen
können.
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5A zeigt
schematisch dargestellt ein erstes Muster 51, welches über eine
erste Fotomaske übertragen
werden kann, die zum Durchführen des
Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung Verwendung findet. Das erste Muster 51 kann
erste Musteröffnungen 521 in
einem Array-Gebiet 511 und erste Musteröffnungen 522 in einem
Unterstützungsgebiet 512 aufweisen,
wobei die Musteröffnungen 521, 522 belichteten
Bereichen eines positiven Fotolacks entsprechen. Die verbleibenden
Gebiete des ersten Musters 51 können nicht-belichteten Bereichen
des positiven Fotolacks entsprechen. Darüber hinaus konnte ein ähnliches
Muster ausgebildet werden, in dem ein negativer Fotolack belichtet
wird, in dem die belichteten und nicht-belichteten Bereiche entsprechend
ausgetauscht werden. Das erste Muster 51 weist ein Array-Gebiet 511 mit
den Musteröffnungen 521 als
auch ein Unterstützungsgebiet 512 mit
den weiteren Musteröffnungen 522 auf.
Die Musteröffnungen 521, 522 sind
in einem dichten Array angeordnet, wobei die Musteröffnungen 521 im
Array-Gebiet 511 auf dieselbe Weise angeordnet sind, z.
B. zum selben Gitter aufgerichtet sind, wie die Musteröffnungen 522 im
Unterstützungsgebiet 512. Somit
entspricht der Bereich des ersten Musters 51, das im Array-Gebiet 511 definiert
ist, welches einem Array-Bereich einer integrierten Schaltung mit
den Array-Kontakten zugeordnet ist, dem Bereich des ersten Musters 51,
das im Unterstützungsgebiet
entsprechend einem Unterstützungsbereich
mit isolierten Kontakten ausgebildet ist. Nach dem Belichten eines
Fotolacks gemäß dem ersten
Muster 51, wird ein zweites Fotolithografieverfahren durchgeführt. Die detaillierte
Beschreibung der entsprechenden Strukturierungsverfahren gemäß einer
Ausführungsform wird
nachfolgend mit Bezug auf 8 erläutert.
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Wie
in 5B gezeigt ist, weist ein zweites Muster 53,
das über
eine zweite Fotomaske übertragen
wird, ein Array-Mustergebiet 531 auf, das dem Array-Bereich
I des ersten Musters 51 entspricht und eine Array-Öffnung 541 einschließt, als
auch ein isoliertes Kontaktmustergebiet 532, das dem isolierten Kontaktgebiet 512 des
ersten Musters 51 entspricht und zweite Musteröffnungen 542 einschließt. Die
Array-Öffnung 541 ist
derart gestaltet, dass im Wesentlichen der gesamte Array-Bereich freigelegt
ist. In dem isolierten Kontaktmustergebiet 532 öffnen die zweiten
Musteröffnungen 542 ein
entsprechendes Fotolackmaterial lediglich an isolierten vorgegebenen
Positionen. Somit können
durch Bestimmen der Position der zweiten Fotolackmusteröffnungen 524 die
Positionen der auszubildenden isolierten Kontakte bestimmt werden.
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5C zeigt
das Ergebnis der Überlagerung der
zwei Muster 51, 53. Im Array-Bereich I ist ein dichtes
Array von Array-Kontakten 543 ausgebildet. Im
Unterstützungsbereich
II sind isolierte Unterstützungskontakte 544 definiert.
Die Array-Kontakte 543 weisen eine Länge l und eine Breite d auf,
die im Wesentlichen der Länge
l und der Breite d der isolierten Unterstützungskontakte 544 entsprechen.
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Im
Kontext dieser Beschreibung kommt dem Ausdruck „Überlagerung" die Bedeutung zu, dass die Kontakte
ausschließlich
in denjenigen Gebieten bereitgestellt werden, welche über sowohl
einen ersten fotolithografischen Schritt unter Verwendung der ersten
Fotomaske und einen zweiten fotolithografischen Schritt unter Verwendung
der zweiten Fotomaske belichtet werden.
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6A bis 6D betreffen eine weitere Anordnung von
Fotomasken, die zur Definition von Array-Kontakten sowie isolierten
Kontakten über
gemeinsame (gemeinsam benutzte) Prozessschritte verwendet werden.
Ein erstes Muster 55, das über eine erste Fotomaske übertragen
wird, kann erste Musteröffnungen 561 in
einem Array-Gebiet 551 aufweisen und zudem erste Musteröffnungen 562 in
einem Unterstützungsgebiet 552,
wodurch durchgängige
Bahnen oder Bahnsegmente ausgebildet werden. Jede der Bahnen weist
eine Breite d auf. Somit weist das erste Muster 55 ein
Bahn-1/Lückenmuster
auf. Die ersten Musteröffnungen 561 im
Array-Gebiet 551 und die ersten Musteröffnungen 562 im Unterstützungsgebiet 552 werden
auf dieselbe Weise ausgebildet. Somit weist das erste Muster 55 ein
Muster dichter Bahnen auf, wobei kein Unterschied zwischen dem isolierten
Kontaktgebiet (Unterstützungsgebiet) 552 und
dem Array-Gebiet 551 beobachtet werden kann.
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6B zeigt
eine beispielhafte Draufsicht auf ein zweites Muster 57,
das über
eine zweite Fotomaske übertragen
werden kann. Das zweite Muster 57 weist ein Array-Gebiet 571 einschließlich zweiter
Musteröffnungen 581 für den Array-Bereich
auf, wobei die zweiten Musteröffnungen 581 als
Bahnen ausge bildet sind, die sich in einer Richtung erstrecken,
welche z. B. senkrecht zur Richtung der Bahnen 561, 562 ist.
Die Breite der zweiten Musteröffnungen 581 entspricht
beispielsweise der Länge
l der auszubildenden Array-Kontakte. Der Abstand zwischen den zweiten
Musteröffnungen 581 entspricht dem
Abstand zwischen den Spalten der im Array-Bereich auszubildenden
Array-Kontakte. Darüber
hinaus weist das zweite Muster 57 ein isoliertes Kontaktgebiet 572 einschließlich isolierter
Musteröffnungen 582 zum
Definieren der im Unterstützungsbereich auszubildenden
isolierten Kontakte auf. Die isolierten Musteröffnungen 582 können eine
beliebige Form einnehmen, z. B. eine rechteckige Form. Die Länge l1 der
isolierten Musteröffnungen 582 kann
größer als die
Länge l1
der zweiten Musteröffnungen 581 sein. Darüber hinaus
kann die Breite d1 der isolierten Musteröffnungen 582 größer als
die Bahnbreite d der ersten Musteröffnung 561 sein.
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6C zeigt
eine Draufsicht auf ein Kontaktmuster, das durch Überlagerung
der Muster 55, 57, welche in 6A und 6B gezeigt
sind, erzielt werden kann. Wie dargestellt ist, weist das Muster der
Kontakte einen Array-Bereich I auf, in dem die Array-Kontakte 583 in
einem dichten Array mit Kontakten angeordnet sind. Die Array-Kontakte 583 weisen eine
Länge l
und eine Breite d auf, welche über
die Breiten der ersten und zweiten Musteröffnungen 561, 581 der
Muster 55 und 57 festgelegt sind. Die isolierten
Kontakte 589 können
eine Breite d und eine Länge
l1 aufweisen, die verschieden sein können von der Länge l. Die
isolierten Kontakte 584 sind an vorgegebenen Positionen
angeordnet, welche den Positionen der in 6B gezeigten
Musteröffnungen 582 entsprechen.
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Gemäß einer
weiteren Abänderung
der in 6A bis 6B gezeigten
Gruppe mit Mustern, kann ein wie in 7A gezeigtes
erstes Muster 59 über
eine entsprechende Fotomaske übertragen werden.
Wie dargestellt ist, weist das erste Muster 59 ein Array-Gebiet 593 einschließlich Musteröffnungen 591 auf,
die in einem regelmäßigen Bahn-/Lückenmuster
angeordnet sind, ähnlich
zu dem Muster, das auf der rechten Seite von 6A gezeigt
ist. Darüber hinaus
weist das erste Muster 59 zudem ein isoliertes Kontaktgebiet 594 einschließlich isolierter
Musteröffnungen 592 auf,
die eine beliebige Form einnehmen. Die isolierten Musteröffnungen 592 können beispielsweise
eine rechteckige Form, eine ovale Form oder eine rechteckige Form
mit abgerundeten Ecken einnehmen. Die zweite Fotomaske, die zur
Definition des Kontaktmusters der integrierten Schaltung verwendet
wird, kann ein Muster umfassen, das ähnlich dem in 6B gezeigten
Muster 57 ist und ein Array-Gebiet 571 mit Musteröffnungen 581 aufweist, welche
als Bahnen ausgebildet sind, sowie isolierte Kontaktgebiete 572 einschließlich isolierter
Musteröffnungen 582.
Aufgrund der beträchtlichen
Größe der Musteröffnungen 592,
können
die Belichtungsbedingungen zum Durchführen eines fotolithografischen
Prozesses auf einfachere Weise an die unterschiedlichen Strukturen 591 und 592 angepasst
werden.
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In 7B kann
gemäß einer
weiteren Abänderung
des in 6A gezeigten Musters 55 ein Bahn-/Lückenmuster 60 übertragen
werden, wobei in dem isolierten Kontaktgebiet 604 erste
Musteröffnungen 602 lokal
aufgeweitet sind, um eine größere Breite
d der resultierenden Kontakte zu erzielen. Somit erfolgt ein erster
Belichtungsschritt zur Übertragung des
Bahn-/Lückenmusters 60 als
erstes Muster in ein Fotolackmaterial. Das Bahn-/Lückenmuster 60 weist ein
isoliertes Kontaktgebiet 604 einschließlich erster Musteröffnungen 601 für den Unterstützungsbereich auf,
wobei die ersten Musteröffnungen 601 in
einem regelmäßigen Bahn-/Lückenmuster
angeordnet sind. In dem isolierten Kontaktgebiet 604 sind
die ersten Musteröffnungen 602 zur
Definition der isolierten Kontakte an vorgegebenen Positionen aufgeweitet. Das
erste Muster 60 weist zudem ein regelmäßiges Bahn-/Lückenmuster
in einem Array-Gebiet 603 auf. Unter Verwendung einer Fotomaske
zum Übertragen des
in 7B gezeigten ersten Musters 60, erfolgt der
erste fotolithografische Schritt, gefolgt von einem zweiten fotolithografischen
Schritt unter Verwendung der Maske mit z. B. dem in 6B gezeigten
Muster. Wird beispielsweise das in 6B gezeigte
Muster 57 verwendet, kann die Breite d1 der Öffnungen 582 größer sein
als die Breite der Bahnen d, um eine größere Abmessung des isolierten
Kontakts zu erzielen. Folglich kann ein erniedrigter Kontaktwiderstand
der auszubildenden Kontakte erreicht werden.
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Vorhergehend
wurden verschiedene Gruppen von mittels entsprechender Fotomasken
zu übertragenden
Mustern erläutert,
welche ein gleichzeitiges Verarbeiten von isolierten Kontakten und
Array-Kontakten ermöglichen.
Aufgrund des speziellen Aufbaus der Muster, welche jeweils mit Bezug
auf 5 bis 7 beschrieben
wurden, ist es möglich, gleichzeitig
Array-Kontakte zu prozessieren, welche in einem dichten Array angeordnet
sind, als auch isolierte Kontakte, welche an isolierten Stellen
positioniert sind. Herkömmlich
waren verschiedenartige Belichtungsbedingungen und Fotolithografiebedingungen
erforderlich, um derartige Array-Kontakte und isolierte Kontakte
zu verarbeiten. Jedoch wird es gemäß Ausführungsformen der Erfindung
möglich,
Array-Kontakte über
gemeinsame oder gleichzeitige Prozessschritte auszubilden.
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Wie
oben erläutert
wurde, können
die gemeinsamen Lithografieprozesse zum gleichzeitigen Definieren
von Array-Kontakten und isolierten Kontakten mehrere fotolithografische
Belichtungsverfahren unter Verwendung mehrerer Fotomasken einschließen. Somit
werden die Array-Kontakte als auch die isolierten Kontakte durch
eine „Überlagerung" der mittels verschiedener Fotomasken übertragenen Muster
ausgebildet. Dieses Prinzip kann auf verschiedene Weisen realisiert
werden. Beispielsweise können
die mehreren Fotomasken zum Belichten eines einzelnen Fotolackmaterials
verwendet werden. Darüber
hinaus können
die mehreren Fotomasken zum Strukturieren mehrerer Hartmaskenschichten verwendet
werden, welche übereinander
angeordnet sind.
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8A bis 8C zeigen
eine beispielhafte Prozessabfolge zum Definieren von Kontakten unter Verwendung
eines Hartmaskenschichtstapels. Wie in 8A gezeigt
ist, kann auf der Oberfläche 10 eines Halbleitersubstrats 1 oder
eines Halbleiterträgers 61 eine
isolierende Schicht 62 angeordnet sein. Es gilt zu berücksichtigen,
dass mehrere Metallisierungsschichten ausgebildet werden können, die
sich über die
isolierende Schicht 62 und in das Halbleitersubstrat 1 erstrecken.
Darüber
hinaus können
Vorrichtungsstrukturen in der isolierenden Schicht 62 ausgebildet
werden. Anstelle der isolierenden Schicht kann eine geeignete Trägerschicht,
die z. B. aus einem leitfähigen
oder einem Halbleitermaterial besteht, bereitgestellt werden. Auf
dem isolierenden Material 62 kann ein Hartmaskenschichtstapel
positioniert sein. In dieser Ausführungsform sind drei Hartmaskenschichten
gezeigt. Dennoch gilt zu berücksichtigen, dass
eine beliebige Anzahl von Hartmaskenschichten vorliegen kann. Beispielsweise
kann der Hartmaskenschichtstapel zwei oder mehr als drei Hartmaskenschichten
umfassen. Die entsprechenden Materialien der Hartmaskenschichten
können
beliebig gewählt
sein. Beispiele für
die Materialien der Hartmaskenschichten umfassen etwa Siliziumoxid,
z. B. SiO2, Siliziumnitrid, z. B. Si3N4, amorphes Silizium, Polysilizium,
Kohlenstoff, z. B. eine Kohlenstoffschicht, die aus elementarem
Kohlenstoff, der in keiner chemischen Verbindung vorliegt, besteht,
SiON und weiteren Materialien. Die Dicken der entsprechenden Schichten
können
auf geeignete Weise in Abstimmung auf die Prozessanforderungen gewählt werden.
Beispielsweise kann die Schicht 62 eine Dicke von näherungsweise
300 bis 1000 nm aufweisen. Auf der isolierenden Schicht 62 kann
eine dritte Hartmaskenschicht 65 angeordnet sein. In dieser
Ausführungsform
kann die Schicht 65 aus Kohlenstoff bestehen und eine Dicke
von mehreren 100 nm aufweisen, z. B. 200 bis 400 nm. Eine zweite
Hartmaskenschicht 64, die aus amorphem Silizium bestehen
kann, kann auf der dritten Hartmaskenschicht 65 angeordnet sein.
Die Dicke der zweiten Hartmaskenschicht 64 kann beispielsweise
mehr als 20 nm und weniger als 50 nm betragen und auf der zweiten
Hartmaskenschicht 64 kann eine erste Hartmaskenschicht 63,
die aus SiON besteht, angeordnet sein. Beispielsweise kann die Dicke
der ersten Hartmaskenschicht 63 mehr als 20 nm und weniger
als 50 nm betragen. Darüber
hinaus können
weitere Hartmaskenschichten auf der ersten Hartmaskenschicht angeordnet sein.
Darüber
hinaus kann die dritte Hartmaskenschicht 65 auch weggelassen
werden. In der in 8A gezeigten Ausführungsform
wird die erste Hartmaskenschicht 63 auf der zweiten Hartmaskenschicht 64,
die nicht strukturiert wurde, angeordnet.
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Wie
in 8A gezeigt ist, kann eine geeignete Fotolackschicht 66 auf
der ersten Hartmaskenschicht 63 angeordnet werden. Die
Fotolackschicht 66 wird unter Verwendung einer ersten Fotomaske 661 zur
Ausbildung von Öffnungen
im Fotolackmaterial 66 strukturiert. Die erste Fotomaske 661 kann beispielsweise
zur Übertragung
beliebiger der in einer der 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B gezeigten
Muster dienen. Darüber
hinaus kann die erste Fotomaske 661 ebenso ein weiteres
geeignetes Muster übertragen.
Die erste Hartmaskenschicht 63 wird an Positionen der ersten
Musteröffnungen 662 geätzt. Danach
wird das erste Fotolackmaterial 66 entfernt und ein zweites
Fotolackmaterial 67 aufgetragen.
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Gemäß 8B erfolgt
ein weiterer Belichtungsschritt unter Verwendung einer zweiten Fotomaske 671.
Die zweite Fotomaske 671 kann beispielsweise der Übertragung
einer der in den 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B gezeigten
Muster dienen. Darüber
hinaus kann die zweite Fotomaske 671 ebenso ein beliebiges
weiteres Muster übertragen.
Aufgrund dieses Belichtungsschrittes werden die zweiten Musteröffnungen 672 in
dem zweiten Fotolackmaterial 67 ausgebildet. Die zweite
Hartmaskenschicht 64 wird an Positionen geätzt, an
denen die ersten und zweiten Öffnung 662, 672 vorliegen.
Somit wird die zweite Hartmaskenschicht 64 strukturiert,
nachdem die erste Hartmaskenschicht 63 strukturiert wurde.
Darüber hinaus
wird die zweite Hartmaskenschicht 64 lediglich an denjenigen
Positionen geöffnet,
an denen die Öffnungen
entsprechend dem über
die erste Hartmaskenschicht 63 zu übertragenden Muster ausgebildet
werden.
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Unter
Heranziehen der strukturierten Hartmaskenschichten 64, 63 als Ätzmaske,
erfolgt ein weiterer Ätzschritt
zur Definition von Öffnungen 68, wie
in 8C gezeigt ist. Beispielsweise wird zunächst die
dritte Hartmaskenschicht 65 strukturiert und die strukturierte
dritte Hartmaskenschicht 65 wird als Ätzmaske zum Ätzen des
isolierenden Materials 62 verwendet. Während dieser Ätzschritte
können Teile
der Hartmaskenschichten 63, 64 und 65 verbraucht
werden. Die Öffnung 68 kann
sich zur Substratoberfläche 10 erstrecken.
Dennoch können
beliebige Stoppschichten über
der Substratoberfläche 10 angeordnet
werden, so dass die Öffnungen 68 sich lediglich
bis in eine vorgegebene Tiefe erstrecken. Beispielsweise kann eine
beliebige Art leitfähiger Schicht
oder leitfähiger
Bahnen/Leitungen über
der Substratoberfläche 10 vorhanden
sein, und die Öffnung 68 kann
sich bis zu dieser leitfähigen
Schicht oder den leitfähigen
Bahnen erstrecken.
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In 8D können optional
nach dem Ausbilden der entsprechenden Öffnungen die verbleibenden
Bereiche der Hartmaskenschichten entfernt werden, gefolgt von dem
Abscheiden einer geeigneten leitfähigen Füllung. Dennoch gilt zu berücksichtigen, dass
die Hartmaskenschichten ebenso nach dem Bereitstellen der leitfähigen Füllung zum
Definieren der Kontakte entfernt werden können. Die leitfähige Füllung kann
ein beliebiges leitfähiges
Material umfassen, einschließlich
Metallen, Metallverbindungen, Halbleitermaterial, Halbleiterverbindungen
und weiteren Materialien. Die Leiterbahnen können etwa ebenso aus demselben
leitfähigen
Material ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine leitfähige Schicht
abgeschieden werden, um die Öffnungen 68 zu
füllen,
gefolgt von einem Strukturieren der leitfähigen Schicht, um die Leiterbahnen
auszubilden. Dennoch können
die Leiterbahnen und die Füllungen
der Kontaktöffnungen über getrennte
Prozessschritte bereitgestellt werden. Gewöhnlich sind die Leiterbahnen
in Bezug auf die Kontakte auszurichten. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung werden im Falle von zu den Array-Kontakten ausgerichteten
Leiterbahnen aufgrund der Selbstjustierung der Array-Kontakte und
der isolierten Kontakte die Array-Kontakte von Natur aus zu den
isolierten Kontakten ausgerichtet und umgekehrt. 8D zeigt
eine Querschnittsansicht eines Substrats 1 nach dem Bereitstellen
eines leitfähigen
Materials 69 zur Ausbildung eines Arrays oder eines isolierten
Kontaktes 691 als auch eine entsprechende Leiterbahn 70.
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Das
Verfahren zum Ausbilden einer integrierten Schaltung gemäß Ausführungsformen
der Erfindung kann auf beliebige Weise realisiert werden. Beispielsweise
kann eine Kombination zweier Fotomasken, wie oben erläutert, auch
zum Strukturieren einer einzelnen Fotolackschicht herangezogen werden, wie
nachfolgend beschrieben wird.
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Wie
in 9A gezeigt ist, kann eine isolierende Schicht 62 auf
einer Oberfläche 10 eines
Halbleitersubstrats 1 oder eines Trägers 61 bereitgestellt werden.
Die Schicht 62 kann aus einem wie oben erläuterten
Material bestehen und zudem strukturierte Strukturen, Leiterbahnen
und weitere Elemente aufweisen, wie ebenso oben erläutert wurde.
Optional kann eine Hartmaskenschicht 64 auf der isolierenden Schicht 62 bereitgestellt
werden. Dennoch kann die Hartmaskenschicht 64 ebenso weggelassen
werden. Ein Fotolackmaterial 66 wird auf der isolierenden Schicht 62 angeordnet.
Unter Verwendung einer ersten Fotomaske 661, die ein beliebiges
der ersten oder zweiten wie oben erläuterten Muster übertragen kann,
erfolgt ein Belichtungsschritt. Die erste Fotomaske 661 kann
ebenso ein weiteres geeignetes Muster übertragen. Während dieses
Belichtungsschritts wird die Belichtungsdosis so angepasst, dass das
Fotolackmaterial 66 lediglich halb belichtet wird. Somit
ist die Belichtungsdosis, die während
dieses Belichtungsschrittes eingebracht wird, nicht ausreichend,
um das Fotolackmaterial 66 vollständig zu belichten, so dass
dieses in einem geeigneten Entwickler, der während eines nachfolgenden Entwicklungsschrittes
zum Einsatz kommen kann, vollständig
gelöst
wird. Die halb belichteten Bereiche 663a, 663b werden
entsprechend des von der ersten Fotomaske 661 zu übertragenden
Musters ausgebildet.
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Danach
erfolgt, wie in 9B gezeigt ist, ein zweiter
Belichtungsschritt unter Verwendung der zweiten Fotomaske 671,
welche ebenso der Übertragung
eines der in den 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B gezeigten
Muster dienen kann. Zudem kann die zweite Fotomaske 671 ebenso
ein beliebiges weiteres Muster übertragen. Ebenso
wird die Belichtungsdosis während
dieses Belichtungsschrittes derart angepasst, dass die Fotolackschicht 66 lediglich
halb belichtet wird. Aufgrund des Hinzufügens der Belichtungsdosen,
mit denen während
der ersten und zweiten Belichtungsschritte belichtet wurde, wird
das Fotolackmaterial an denjenigen Stellen löslich, an denen Musteröffnungen
sowohl in den ersten und zweiten Mustern vorliegen. Nach einem geeigneten
Entwicklungsschritt wird eine Fotolacköffnung 664 ausgebildet,
wobei halb-belichtete Bereiche 663b ebenso im Fotolackmaterial 66 verbleiben.
Beispielsweise kann die Hartmaskenschicht 64 unter Heranziehen
der strukturierten Fotolackmaske als Ätzmaske strukturiert werden. Dennoch
kann ebenso die strukturierte Fotolackmaske 66 selbst als Ätzmaske
zum Ätzen
einer Öffnung in
der isolierenden Schicht 62 auf ähnliche wie mit Bezug auf 8A bis 8D erläuterte Weise
herangezogen werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
eine erste Hartmaskenschicht unter Verwendung einer ersten Fotomaske
strukturiert werden und danach wird eine zweite Hartmaskenschicht über der strukturierten
ersten Hartmaskenschicht angeordnet. Dann wird die zweite Hartmaskenschicht
unter Verwendung einer zweiten Fotomaske strukturiert.
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Wie
beispielsweise in 9C gezeigt ist, kann eine erste
Hartmaskenschicht 63 über
einer isolierenden Schicht 62 bereitgestellt werden. Die
isolierende Schicht 62 als auch das Substrat 1 oder
der Träger 61 können der
oben erläuterten
isolierenden Schicht und dem Substrat ähneln. Unter Verwendung einer
ersten Fotomaske 661 wird ein Fotolackmaterial 66,
das über
der ersten Hartmaskenschicht 63 angeordnet ist, strukturiert,
um erste Öffnungen 662 auszubilden.
Die erste Fotomaske 661 kann beispielsweise zur Übertragung
der in einer der 5A, 5B, 6B, 6B, 7A und 7B gezeigten
Muster dienen. Zudem kann die erste Fotomaske 661 ebenso
ein weiteres geeignetes Muster übertragen.
Die erste Hartmaskenschicht 63 wird geätzt, wobei die strukturierte
Fotolackschicht 66 als Ätzmaske
herangezogen wird.
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In 9D werden
die verbleibenden Bereiche des ersten Fotolackmaterials 66 entfernt.
Dann kann zunächst
eine geeignete Planarisierungsschicht 621 bereitgestellt
werden, um die in der ersten Hartmaskenschicht 63 ausgebildeten Öffnungen zu
füllen.
Danach wird eine zweite Hartmaskenschicht 64 bereitgestellt.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann die zweite Hartmaskenschicht 64 direkt in Kontakt
mit der ersten Hartmaskenschicht 63 ausgebildet werden.
Optional können
Planarisierungsschritte erfolgen. Dann wird ein zweites Fotolackmaterial 67 über der
zweiten Hartmaskenschicht 64 bereitgestellt. Unter Verwendung
einer zweiten Fotomaske 671 wird ein weiterer Belichtungsschritt durchgeführt. Die
zweite Fotomaske 671 kann beispielsweise der Übertragung
einer der in den 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B gezeigten
Muster dienen. Das Muster der zweiten Fotomaske 671 kann
ein beliebiges weiteres Muster übertragen.
Durch diesen Belichtungsschritt werden Öffnungen 672 in dem
zweiten Fotolackmaterial 67 ausgebildet. Unter Heranziehen
des strukturierten Fotolackmaterials 67 als Ätzmaske,
werden die Öffnungen 672 in
die zweite Hartmaskenschicht 64 übertragen, wie in 9D gezeigt
ist. In 10 können optional die verbleibenden
Bereiche des zweiten Fotolackmaterials 67 entfernt und
ein weiterer Ätzschritt
durchgeführt
werden, um optional die Planarisierungsschicht 621 und
die isolierende Schicht zu Ätzen,
wobei die erste Hartmaskenschicht 63 nicht wesentlich geätzt wird.
Falls keine Planarisierungsschicht 621 vorliegt, darf beim Ätzen der Schicht 64 die
Schicht 63 nicht wesentlich geätzt werden. Somit wird in einem
nachfolgenden Schritt zum Ätzen
der isolierenden Schicht 62 eine Überlagerung der in den ersten
und zweiten Hartmaskenschichten 63, 64 erzeugten
Muster als Ätzmaske
herangezogen. Folglich werden Öffnungen 68 in
der isolierenden Schicht 62 ausgebildet. Die integrierte
Schaltung kann zusätzlich
auf dieselbe Weise prozessiert werden, wie dies oben mit Bezug auf 8A bis 8D erläutert wurde.
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11 zeigt
schematisch dargestellt einen Abschnitt einer NAND-Typ Flash-Speichervorrichtung
mit Floating-Gate-Speicherzellen. Jede Speicherzelle weist einen
Gatestapel 1120 und ein aktives Gebiet, das in einem Substrat 1100 ausgebildet ist,
auf. Eine Barrierenschicht 1110 trennt jeweils den Gatestapel 1120 und
das Substrat 1100. Jeder Gatestapel 1120 weist
zudem eine isolierte Speicherschicht 1112 auf, die das
Floating-Gate bildet und beispielsweise eine Polysiliziumschicht
ist. Die Speicherschicht 1112 ist zwischen Barrierenschicht 1110 und
ein Barrierensystem eingelegt, wobei das Barrierensystem einen zwischen
zwei Siliziumoxid-Linern 1113, 1115 eingelegten
Nitrid-Liner umfassen kann. Gemäß weiteren
Ausführungsformen
kann das Barrierensystem 1113, 1114, 1115 einen
einzelnen Liner oder eine Zusammenstellung weiterer Liner-Materialien
umfassen. Eine Gateschicht 1116, die eine Polysiliziumschicht
sein kann, kann auf dem Barrierensystem 1113, 1114, 1115 angeordnet
werden. Der Gatestapel 1120 kann zudem eine Metallschicht 1117 umfassen,
die eine Wolframschicht sein kann, sowie weitere Barrieren- und
Haftschichten zwischen der Metallschicht 1117 und der Gateschicht 1116.
Eine isolierende Abdeckungsschicht 1118, die eine Siliziumnitridschicht
sein kann, kann auf der Metallschicht 1117 angeordnet sein.
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Gruppen
von Speicherzellen sind entlang einer Bitleitungsrichtung angeordnet
und bilden jeweils einen NAND-String 1180. Ein Ätzstopp-Liner 1160 kann
die NAND-Strings 1180 bedecken. Erste Auswahltransistoren 1151 verbinden
die NAND-Strings 1180 mit einer vergrabenen Sourceleitung
im Substrat 1100. Ein Sourceleitungs-Kurzschluss 1142 kann auf
der vergrabenen Sourceleitung angeordnet sein. Der Sourceleitungs-Kurzschluss 1142 ist
zwischen Gatestapeln der ersten Auswahltransistoren 1151 von
benachbarten NAND-Strings 1180 angeordnet, welche entlang
einer Bitleitungsrichtung positioniert sind.
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Sourceleitungs-Vias 1144 können den
Sourceleitungs-Kurzschluss 1142 mit einer Verbindungsleitung 1146 verbinden,
welche in einer Verbindungsebene des NAND-Typ Flash-Speichers ausgebildet sein
kann. Der Sourceleitungs-Kurzschluss 1142 ist an eine Mehrzahl
benachbarter NAND-Strings 1180 angeschlossen. Ein zweiter
Auswahltransistor 1152 verbindet den NAND-String 1180 mit
einem entsprechenden Bitleitungskontakt 1170. Die Bitleitungskontakte 1170 benachbarter
NAND-Strings 1180 sind an Bitleitungen 1130 angeschlossen,
welche in derselben Verbindungsebene wie die Verbindungsleitungen 1146 ausgebildet
sein können.
Sowohl die Verbindungs- und Bitleitungen 1146, 1130 können entlang
der Bitleitungsrichtung verlaufen. Die Bitleitungskontakte 1170 können eine
Breite und eine Länge
aufweisen, die jeweils einer minimalen Lithografiegröße „F" für gleichmäßig beabstandete
Bahnen entsprechen. Da die Bitleitungskontakte 1170 keine äquivalenten
benachbarten Strukturen in der Bitleitungsrichtung aufweisen, ist
es schwierig, Auflösungsverbesserungstechniken
anzuwenden. Die Anforderungen hinsichtlich der Ausbildung der Bitleitungskontakte 1170,
des Sourceleitungs-Kurzschlüsse 1142 und
der Sourceleitungs-Vias 1144 können voneinander abweichen.
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12A bis 20F betreffen
ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktanordnung mit dichten Kontaktketten
als auch eines isolierten Kontakts. Die Kontaktkette kann beispielsweise
eine Zeile von Bitleitungskontakten darstellen und der isolierte
Kontakt kann ein Sourcekontakt eines Speicherzellen-Arrays sein.
Das Speicherzellen-Array kann beispielsweise eine Flash-Speichervorrichtung
vom NAND-Typ sein.
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Die
unten erläuterten
Figuren, welche mit „F" bezeichnet sind,
betreffen im jeweiligen Falle eine Draufsicht auf einen ersten Abschnitt
eines Substrats 1200 und die mit „E" kennzeichneten Figuren betreffen im
jeweiligen Falle eine Draufsicht auf einen zweiten Abschnitt des
Substrats 1200. Der erste Abschnitt kann die ersten Gebiete 1201 beinhalten,
welche entlang des Querschnitts B-B angeordnet sind. Die ersten
Gebiete 1201 können
Fremdstoffgebiete sein, welche die Bitleitungsanschlüsse eines
NAND-String ausbilden und diese können von Isolatorstrukturen 1204 getrennt
werden. Der zweite Abschnitt kann ein zweites Gebiet 1202 umfassen.
Das zweite Gebiet 1202 kann ein weiteres Fremdstoffgebiet
sein, das Sourceleitungsanschlüsse
eines NAND-Strings ausbildet. Die mit „A", „B", „C" und „D" gekennzeichneten Abbildungen
stellen die Querschnitte entlang der Bahnen A-A, B-B, C-C, D-D dar,
wie in den Figuren mit „E" und „F" gekennzeichnet ist.
Die Querschnittsansichten C-C und D-D verlaufen entlang einer ersten
Richtung, welche einer Bitleitungsrichtung eines NAND-Flash-Speichers
entsprechen kann und die Querschnitte A-A und B-B verlaufen entlang
einer hierzu senkrechten Richtung. Obwohl 12A–12F bis 20A–20F im Kontext eines Verfahrens zum Herstellen
einer Kontaktanordnung beschrieben wurden, können diese ebenso Teil eines
Verfahrens zum Herstellen einer Verbindungsanordnung sein. Obwohl 12A–12F bis 20A–20F im Kontext einer NAND-Flash-Speichervorrichtung beschrieben
wurden, ist das mit Bezug auf diese Abbildungen beschriebene Verfahren
ebenso auf weitere Halbleitervorrichtungen mit dichten Kontaktketten
und isolierten Kontakten anwendbar.
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In 12A bis 12F ist
ein Substrat 1200 bereitgestellt. Das Substrat 1200 kann
ein einkristallines Halbleitersubstrat sein, z. B. eine Siliziumscheibe,
und weitere Schichten umfassen, welche vorab hergestellt wurden.
Das Substrat kann dotierte und undotierte Abschnitte, von einem
Grundhalbleiter oder einem Isolator unterstützte epitaktische Halbleiterschichten
als auch weitere Halbleiter- und Isolatorstrukturen umfassen. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
können
die Gatestapel 1250 der NAND-Typ Speicherzellen und Auswahl transistoren über dem
Substrat 1200 bereitgestellt werden. Die Gatestapel 1250 können eine
Speicherschicht 1224 umfassen, welche eine Polysiliziumschicht
sein kann. Eine Gateschicht 1230, die eine Polysiliziumschicht
sein kann, kann im Falle von Auswahltransistoren wenigstens teilweise
in Kontakt mit der Speicherschicht 1224 sein. Aufgrund
der Maskenüberlagerungstoleranzen,
können
die Gatestapel 1250 der Auswahltransistoren Bereiche eines
Barrierensystems 1226 umfassen, das die Gateschicht 1230 und die
Speicherschicht 1224 in den Gatestapeln der NAND-Typ Speicherzellen
isoliert. Eine Barrierenschicht 1210, z. B. eine Siliziumoxidschicht,
kann zwischen das Substrat 1200 und den Gatestapel 1250 eingelegt
sein. Isolierende Seitenwandabstandshalter 1245, die Siliziumoxidabstandshalter sein
können,
können
sich entlang vertikaler Seitenwände
der Gatestapel 1250 erstrecken. Ein Ätzstopp-Liner 1260,
der beispielsweise ein Siliziumnitrid- oder Siliziumoxynitrid-Liner
sein kann und der eine Dicke von 1 bis 15 nm einnehmen kann, kann die
Gatestapel 1250 und Abschnitte des Substrats 1200 zwischen
den Gatestapeln 1250 bedecken. Das Substrat 1200 enthält erste
Gebiete 1201, die entlang einer ersten Achse entlang der
Querschnittsebene B-B im ersten Abschnitt angeordnet sind und wenigstens
ein zweites Gebiet 1202, das sich entlang der ersten Achse
im zweiten Abschnitt erstreckt. Die ersten Gebiete 1201 können gleichmäßig mit
einem Abstand von 2F beabstandet sein. Eine Zwischenschicht 1300 kann
die Lücken
zwischen den Gatestapeln 1250 füllen und die Gatestapel 1250 bedecken,
um eine ebene Oberfläche
anzugeben. Die erste Achse wird in den nachfolgenden Abbildungen
als Zeilenachse bezeichnet.
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In 13A–13F kann eine Fotolackschicht auf die Zwischenschicht 1300 abgeschieden und
mittels lithografischer Verfahren strukturiert werden, um eine Streifenfotolackmaske 1310 mit
einer Streifenöffnung über dem
zweiten Gebiet 1202 auszubilden.
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Unter
Verwendung der Steifenfotolackmaske 1310 als Ätzmaske,
kann ein Ätzprozess
erfolgen, der die Zwischenschicht 1300 selektiv gegenüber dem Ätzstoff-Liner 1260 und
der Streifenfotolackmaske 1310 ätzt. Eine anisotrope Ätzung eines
Abschnitts des Ätzstopp-Liners 1260,
der das zweite Gebiet 1202 bedeckt, kann folgen, um eine
Streifenöffnung 1312 in
der Zwischenschicht 1300 auszubilden, wobei die Streifenöffnung 1312 das
zweite Gebiet 1202 freilegt und sich zwischen benachbarten Source-Auswahltransistoren
zweier NAND-Strings, welche eine gemeinsame Sourceleitung teilen,
erstreckt.
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Gemäß 14A–14F kann die Streifenöffnung 1312 mit einem
leitfähigen
Material wie Wolfram gefüllt
werden, um einen Sourceleitungs-Kurzschluss 1314 in der
Streifenöffnung 1312 anzugeben. Ein
Titannitrid-Liner, der die streifenförmige Öffnung 1312 bedeckt,
kann vor der Wolframfüllung
bereitgestellt werden.
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Wie
in 15A–15F gezeigt ist, kann eine Abstandshalterschicht 1316,
z. B. eine Siliziumoxidschicht, bereitgestellt werden, welche die
Zwischenschicht 1300 und den Sourceleitungs-Kurzschluss 1314 bedeckt.
Eine Maskenschicht 1400 wird über der Zwischenschicht 1300 und
dem Sourceleitungs-Kurzschluss 1314 abgeschieden,
z. B. auf der Abstandshalterschicht 1316. Die Maskenschicht 1400 entspricht
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
einer Siliziumnitridschicht.
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In 16A–16F kann eine weitere Fotolackschicht abgeschieden
und mittels fotolithografischer Verfahren strukturiert werden, um
eine Abgleich-Fotolackmaske 1410 auszubilden. Unter Verwendung
der Abgleich-Fotolackmaske 1410 als Ätzmaske, kann eine erste Abgleichöffnung 1412 über den
ersten Gebieten 1201 ausgebildet werden und die zweiten
Abgleichöffnungen 1414 können über dem
Sourceleitungs-Kurzschluss 1314 in derselben Maskenschicht 1400 zur
Ausbildung einer vergrabenen Maske 1405 aus der Maskenschicht 1400 ausgebildet
werden.
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Wie
in 16E gezeigt ist, werden die zweiten Abgleichöffnungen 1414 über der
Sourceleitungsleiste 1314 ausgebildet. In 16F erstreckt sich die erste Abgleichöffnung 1412 über den
ersten Gebieten 1201 entlang der Zeilenachse. Die Breite der
ersten Abgleichöffnung 1412 kann
F entsprechen. Entweder Breite oder Länge der isolierten zweiten
Abgleichöffnung 1414 oder
sowohl Breite und Länge
können
F übersteigen.
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Wie
in 17A–17F gezeigt ist, wird die Abgleich-Fotolackmaske 1410 entfernt
und es wird ein Füllmaterial 1416 abgeschieden,
das die ersten und zweiten Öffnungen 1412, 1414 auffüllt und
das die vergrabene Maske 1405 bedecken kann. Das Füllmaterial 1416 entspricht
beispielsweise demjenigen der Zwischenschicht 1300, z.
B. Siliziumoxid, und kann eine planare Oberfläche bereitstellen.
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In 18–18F wird eine obere Maskenschicht, die eine amorphe
Kohlenstoffschicht sein kann, auf dem Füllmaterial 1416 bereitgestellt.
Eine Hilfsschicht, z. B. eine Siliziumnitridschicht, kann auf der
oberen Maskenschicht angeordnet und mittels fotolithografischer
Verfahren strukturiert werden. Das Muster kann in die obere Maskenschicht
zur Ausbildung einer oberen Maske 1500 mit ersten Vorlageöffnungen 1512 und
wenigstens einer zweiten Vorlageöffnung 1514 übertragen
werden. Eine Schutzschicht 1502, z. B. eine Siliziumoxynitridschicht,
kann die obere Maske 1500 bedecken.
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Wie
in 18E gezeigt ist, erstrecken sich die zweiten Vorlageöffnungen 1514 entlang
einer zweiten Achse, die die Zeilenachse senkrecht schneiden und
die zweite Vorlageöffnung 1414 über dem
Sourceleitungs-Kurzschluss 1314 kreuzen kann. Die ersten
Vorlageöffnungen 1512 können sich ebenso
entlang der zweiten Achse erstrecken und jeweils eine der ersten Öffnungen 1201 über der
ersten Vorlageöffnung 1412 kreuzen.
Da die ersten Vorlageöffnungen 1512 mit
minimalem Abstand, der bei einer nominellen minimalen Lithografieauflösung F erzielt werden
kann, angeordnet sein können,
z. B. mit einem Abstand von 2F, und da die ersten Vorlageöffnungen 1512 zudem
keine geeigneten benachbarten Strukturen aufweisen, entspricht die
Länge der
Vorlageöffnungen 1512 typischerweise
ungefähr
4 bis 5 Mal der Breite.
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In 19A–19F kann das Füllmaterial 1416,
die Abstandshalterschicht 1316 und die Zwischenschicht 1300 Schritt-um-Schritt oder in einem einzelnen
Schritt geätzt
werden. Während
der Ätzung
kann die obere Maske 1500 wenigstens teilweise aufgebraucht
werden. Verbleibende Bereiche der oberen Maske 1500 können nach
der Ätzung
entfernt werden. In dem zweiten Abschnitt des Substrats 1200 können Kontaktgräben 1524 ausgebildet
werden, die sich zwischen der oberen Kante des Füllmaterials 1416 und
der oberen Kante des Sourceleitungs-Kurzschlusses 1314 erstrecken.
Die zweite Vorlageöffnung 1514 kann
entlang der Zeilenachse eine Breite W2 eines unteren Bereichs 1524a eines zweiten
Kontaktgrabens 1524 unterhalb der vergrabenen Maske 1405 definieren.
Entlang der zweiten Achse kann die zweite Abgleichöffnung 1414 eine Länge L2 des
unteren Bereichs 1524a definieren.
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In 19B, 19D und 19F werden die Länge L1 und die Breite W1 unterer
Bereiche 1522a der ersten Kontaktgräben 1522 unterhalb
der vergrabenen Maske 1405 über die Breite der ersten Ab gleichöffnung 1412 entlang
der zweiten Achse und über
die Breite der Vorlageöffnungen 1512 entlang der
Zeilenachse definiert.
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Die
vergrabene Maske 1405 steuert die Ätzung der unteren Bereiche 1522a, 1524a der
Kontaktgräben 1522, 1524 und
kann die an die ersten Gebiete 1201 und das zweite Gebiet 1202 angrenzenden
Strukturen schützen,
z. B. die Gatestrukturen 1250. Die vergrabene Maske definiert
die Abmessung des unteren Bereichs 1522a. Der Abstand zwischen
benachbarten Gatestrukturen kann deshalb im Wesentlichen der Breite
der ersten Abgleichöffnung (Abgleichbreite)
entsprechen, welche erheblich kleiner ist als eine minimale Länge der
Vorlageöffnungen 1512.
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In 20A–20F kann ein Titan- oder Titannitrid-Liner zur
Abdeckung der ersten und zweiten Kontaktgräben 1522, 1524 abgeschieden
werden. Ein leitfähiges
Material wie Wolfram kann zur Füllung der
Kontaktgräben 1522, 1524 abgeschieden
werden, wobei die ersten und zweiten Kontakte in den entsprechenden
Kontaktgräben 1522, 1524 ausgebildet
werden. Die ersten Kontakte können
Bitleitungskontakte 1532 sein und die zweiten Kontakte können Sourceleitungskontakte 1534 sein.
Ein chemisch-mechanischer Polierschritt kann durchgeführt werden,
um abgeschiedenes Wolfram von der Oberfläche des Füllmaterials 1416 zu
entfernen. Der Sourceleitungs-Kurzschluss kann einen Spannungsabfall der
Sourcespannung zwischen benachbarten NAND-Strings minimieren.
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21A–21F zeigen eine Kontaktanordnung einer integrierten
Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
Erste Gebiete 1801 und zweite Gebiete 1802 sind
in einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt eines entsprechenden
Substrats 1800 angeordnet. Die ersten Gebiete 1801 sind entlang
einer Zeilenachse, welche parallel zur Querschnittslinie B-B liegt,
ange ordnet und können
durch Isolatorstrukturen 1804 getrennt sein. Das Substrat 1800 kann
ein p-dotiertes einkristallines Siliziumsubstrat sein. Die ersten
und zweiten Gebiete 1801, 1802 können aktive
Gebiete sein, z. B. n-dotierte Fremdstoffgebiete, die Source/Draingebiete
der Transistoren ausbilden oder leitfähige Anschlussstrukturen sein
können.
Die ersten Gebiete 1801 können mit einem Abstand von
2F gleichmäßig beabstandet
sein, wobei F einer minimalen Strukturgröße entspricht, die für gleichmäßig beabstandete
Bahnen mit Auflösungs-Verbesserungstechniken
erzielt werden kann. Die ersten und zweiten Gebiete 1801 und 1802 können an
eine Substratoberfläche
des Substrats 1800 anschließen.
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Die
Kontaktanordnung kann zudem einen Kontakt 1823 umfassen,
z. B. einen Sourceleitungs-Kurzschluss, der in Kontakt mit dem zweiten Gebiet 1802 ist.
Der Sourceleitungs-Kurzschluss kann einen Spannungsabfall der Sourcespannung zwischen
benachbarten NAND-Strings minimieren. Eine Zwischenschicht 1810 ist über dem
Substrat 1800 positioniert. Die obere Kante der Zwischenschicht 1810 kann
mit einer oberen Kante des Kontakts 1823 bündig abschließen. Die
Zwischenschicht 1810 kann eine dielektrische Schicht sein,
z. B. eine Siliziumoxidschicht. Eine vergrabene Maske 1840 ist über dem
Kontakt 1823 und der Zwischenschicht 1810 angeordnet.
Die vergrabene Maske 1814 weist eine erste Abgleichöffnung 1818 und
eine zweite Abgleichöffnung 1820 auf.
Die erste Abgleichöffnung 1818 erstreckt
sich über
den ersten Gebieten 1801 entlang der Zeilenachse. Die zweite
Abgleichöffnung 1820 ist über dem
Kontakt 1823 ausgebildet. Die vergrabene Maske 1814 kann
aus einem dielektrischen Material gebildet sein, gegen welches das
dielektrische Material der Zwischenschicht mit hoher Selektivität geätzt werden
kann. Die vergrabene Maske 1814 kann eine Siliziumnitridmaske
oder eine Siliziumoxynitridmaske sein. Ein Füllmaterial 1816 füllt die ersten
und zweiten Abgleichöffnungen 1818, 1820 teilweise
auf. Weitere Bereiche des Füllmaterials 1816 können eine
Füllmaterialschicht
ausbilden, welche die vergrabene Maske bedeckt.
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Die
Kontaktanordnung weist zudem erste Kontakte 1821 auf. Jeder
erste Kontakt 1821 weist einen unteren Bereich 1821a auf,
der sich von der oberen Kante der vergrabenen Maske 1814 zur
Substratoberfläche
des Substrats 1800 erstreckt, wobei jeder erste Kontakt 1821 in
Kontakt mit einem der ersten Gebiete 1801 ist.
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Die
vergrabene Maske 1814 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten entlang
der ersten Achse in Kontakt mit jedem der ersten Kontakte. Entlang
einer zweiten Achse, die senkrecht zur ersten Achse ist, trennen
Bereiche des Füllmaterials 1816 die
ersten Kontakte 1821 voneinander. Die erste Achse kann, wie
in 21C–21D gezeigt ist, senkrecht zur Zeilenachse sein.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist die erste Achse parallel zur Zeilenachse.
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Ein
oberer Bereich 1821b der ersten Kontakte 1821 kann
sich über
der vergrabenen Maske 1814 erstrecken und in Bereichen
auf der vergrabenen Maske 1814 aufliegen. Die oberen Bereiche 1821b der
ersten Kontakte 1821 können
die Zeilenachse schneiden, z. B. senkrecht. Eine Länge der
oberen Bereiche 1821b kann 4 bis 5 Mal deren Breite entsprechen.
Der Abstand der ersten Kontakte 1821 entspricht dem Abstand
der ersten Gebiete 1801. Die oberen Abmessungen der ersten
Kontakte 1821 sind bezogen auf die Abmessungen der ersten
Gebiete vergrößert und
Anforderungen an weitere Strukturen, welche die ersten Kontakte 1821 von
einer weiteren Verbindungsebene aus kontaktieren, sind gelockert.
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Somit
weist jeder zweite Kontakt 1822 wenigstens einen unteren
Bereich 1822a auf, der sich zwischen der oberen Kante der
vergrabenen Maske 1814 und der oberen Kante des Kontakts 1823 erstreckt.
Der untere Bereich 1822a ist an zwei Seiten entlang einer
ersten Achse in Kontakt mit der vergrabenen Maske 1814,
wobei die erste Achse senkrecht zur Zeilenachse sein kann. Entlang
einer zur ersten Achse senkrechten Achse, z. B. der Zeilenachse, trennen
Bereiche des Füllmaterials 1816 den
zweiten Kontakt 1822 und die vergrabene Maske 1814.
Ein oberer Bereich 1822b des zweiten Kontakts 1822 kann
teilweise auf dem unteren Bereich 1822a und der vergrabenen
Maske 1814 aufliegen.
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Die
integrierte Schaltung kann zudem Gateelektrodenstrukturen 1830 umfassen,
die sich an gegenüberliegenden
Seiten entlang der Kontaktzeilen erstrecken. Die Gateelektrodenstrukturen 1830 können beispielsweise
Auswahltransistoren von NAND-Strings
zugeordnet sein. Ein Ätzstopp-Liner 1804 kann
die Gateelektrodenstrukturen 1830 bedecken und eine Barrierenschicht 1801 kann
die Gateelektrodenstrukturen 1830 und das Substrat 1800 trennen.
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Die
Abgleichöffnungen 1818, 1820 richten die Ätzung der
Kontaktgräben
zwischen den Gateelektrodenstrukturen 1830, welche von
der vergrabenen Maske 1814 abgeschirmt sind. Somit kann
beispielsweise der Abstand zwischen benachbarten NAND-Strings auf die minimale
Strukturgröße F zur Einsparung
von Substratfläche
reduziert werden. Die vergrabene Maske 1814, welche eine
Siliziumnitridmaske sein kann, kann beispielsweise ein Floating-Gate-
oder Haftschicht-Speicherzellen gegen UV-Strahlung abschirmen, welche
von Plasma-unterstützen
Prozessen herrühren,
die im Rahmen weiterer Verarbeitungen der integrierten Schaltung
hervorgerufen werden. Die UV-Strahlung kann Ladungsträger generieren,
welche die Floating-Gates oder die Haftschichten vorladen und die
anfängliche
Schwellspannung der Speicherzellen zu größeren Werten hin verschieben.
Das Material der ersten und zweiten Kontakte 1821, 1822 kann
ein beliebiges leitfähiges Material
wie stark dotiertes Polysilizium oder ein Metallschichtsystem sein.
Beispielsweise können
die Kontakte 1821, 1822 einen Titannitrid-Liner
umfassen, der die Seitenwände
der Kontakte 1821, 1822 und Wolfram im übrigen Bereich
bedeckt.
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22A–25F zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer
Zwischenverbindungsanordnung. Eine Zwischenschicht 1416,
welche die ersten Gebiete 1201 in einem ersten Abschnitt
eines Substrats 1200 bedeckt, ist wie in 22A–22F gezeigt bereitgestellt. Über einem zweiten Gebiet 1202 in
einem zweiten Abschnitt des Substrats 1200, kann eine Kontaktstruktur 1314,
welche ein Sourceleitungs-Kurzschluss eines NAND-Speicherzellen-Arrays
sein kann, bereitgestellt werden. Es wird eine vergrabene Maske 1405 bereitgestellt,
die eine erste Abgleichöffnung 1412,
welche die ersten Gebiete 1201 von oben kreuzt, sowie zweite
Abgleichöffnungen 1414 über der
Kontaktstruktur 1314 aufweist. Die vergrabene Maske 1405 ist
mit einem Füllmaterial 1416 gefüllt. Oberhalb
des Füllmaterials 1416,
das eine Füllmaterialschicht über der
vergrabenen Maske 1405 ausbilden kann, kann eine vergrabene
Vorlagemaske 1605 bereitgestellt werden. Die vergrabene Vorlagemaske 1605 kann
unter Verwendung einer Vorlagefotolackmaske 1610 bereitgestellt
werden, welche mittels fotolithografischer Verfahren strukturiert
wird. Unter Verwendung der Vorlagefotomaske 1610 als Ätzmaske
werden erste und zweite Vorlageöffnungen 1612, 1614 in
der vergrabenen Vorlagemaske 1605 ausgebildet. Die verbleibenden
Bereiche der Vorlagefotolackmaske 1610 werden entfernt. In
weiteren Ausführungsformen
ist die vergrabene Vorlagemaske 1605 weggelassen.
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In 23A bis 23F wird
eine Formschicht 1616 über
der vergrabenen Vorlagemaske 1605 abgeschieden, wobei die
Vorlageöffnungen 1612, 1614 mit
dem Material der Formschicht 1616 gefüllt werden. Die Vorlagemaske 1605 kann
aus demselben Material wie die vergrabene Maske 1405 bereitgestellt
werden, z. B. Siliziumnitrid. Das Material der Formschicht 1616 kann
dem Material der Zwischenschicht 1300 und dem Füllmaterial 1416 oder einem ähnlichen
Material, z. B. Siliziumoxid, entsprechen. Gemäß weiterer Ausführungsformen
kann die Formschicht 1616 auf der vergrabenen Maske 1405 angeordnet
werden.
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Eine
Bahnmaske 1705 wird über
der Formschicht 1616 bereitgestellt, wie in 24A bis 24F gezeigt
ist. Das Muster der Bahnmaske 1705 kann im Wesentlichen
einem Bahn-/Lückenmuster
entsprechen, z. B. dem Muster der Verbindungsbahnen, welche erste
Bahnen aufweisen können,
die mit den ersten Gebieten 1201 zu verbinden sind, sowie
wenigstens eine zweite Bahn, die mit dem zweiten Gebiet 1202 zu
verbinden ist. Die ersten Bahnen können beispielsweise Bitleitungen
eines NAND-Speicherzellen-Arrays sein und die zweiten Bahnen können beispielsweise
einer Sourceleitung entsprechen.
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In 24A sind Bahngräben 1713 in der Formschicht 1616 ausgebildet,
welche auf der vergrabenen Vorlagemaske 1605 enden. Im
zweiten Abschnitt wird wenigstens eine Damaszen-Ätzung durch
die Formschicht 1616, das Füllmaterial 1416 und
die Zwischenschicht 1300 geätzt, wobei ein Damaszen-Graben 1714 ausgebildet
wird, der durch die vergrabene Vorlagemaske 1605 und die
vergrabene Maske 1405 tritt. Die zweite Vorlageöffnung 1614 bestimmt
die Ausdehnung des Damaszen-Grabens 1714 entlang einer
ersten Achse. Die zweite Abgleichöffnung 1414 bestimmt
die Abmessung des Damaszen-Grabens 1714 entlang einer zweiten
Achse, die senkrecht zur ersten Achse ist. Der Damas zen-Graben 1714 im
zweiten Abschnitt des Substrats 1200 legt den Kontakt 1314 frei.
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Somit
können
im ersten Abschnitt des Substrats Dreifach-Damaszen-Gräben 1712 ausgebildet werden,
die zwischen der oberen Kante der Formschicht 1616 und
der oberen Kante des Substrats 1200 verlaufen, wobei im
jeweiligen Falle eines der Gebiete 1201 freigelegt wird. Über der
Vorlagemaske 1605 werden Bahngräben 1713 ausgebildet,
welche auf der vergrabenen Vorlagemaske 1605 enden. Ein unterer
Bereich der Dreifach-Damaszen-Gräben 1712 ist
zwischen der oberen Kante der vergrabenen Maske 1405 und
der oberen Kante des Substrats 1200 ausgebildet. Im unteren
Bereich werden die Abmessungen der Dreifach-Damaszen-Gräben entlang der
ersten Achse über
die Breite der ersten Vorlageöffnungen 1612 und
entlang einer zweiten Achse über
die Breite der ersten Abgleichöffnung 1412 festgelegt.
Die erste Achse kann der Zeilenachse entsprechen und die zweite
Achse kann der Bitleitungsachse entsprechen.
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24C und 24D zeigen
Querschnittsansichten entlang des Doppel-Damaszen-Grabens 1714 im
zweiten Abschnitt des Dreifach-Damaszen-Grabens 1712 im
ersten Abschnitt. Die gepunkteten Linien entsprechen den Profilen
der Formschicht 1616 und der Bahnmaske 1705, welche
die kreuzenden Damaszen-Gräben 1712, 1714 in
einer zur Querschnittsebene parallelen Ebene einschließen.
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In 25A–25F werden die ersten und zweiten Damaszen-Gräben 1712 und 1714 mit
leitfähigem
Material zur Ausbildung der Verbindungsleitungen 1723,
der ersten Kontakte 1722 und der zweiten Kontakte 1724 gefüllt. Ein
chemisch-mechanisches Polieren (CMP) kann zur Entfernung von Bereichen
des leitfähigen
Materials, das außerhalb
der Gräben 1712–1714 abge schieden
wurde, durchgeführt
werden. Verbleibende Bereiche der Bahnmaske 1705 können entfernt
werden.
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Oberhalb
der vergrabenen Vorlagemaske 1605 können Verbindungsleitungen 1723 in
der Formschicht 1616 ausgebildet werden. Die Verbindungsleitungen 1723 können sich
entlang der zweiten Achse erstrecken und Source- und Bitleitungen
in einer Metallisierungsebene eines NAND-Speicherzellen-Arrays ausbilden. Über der
Kontaktstruktur 1314 wird ein weiterer Kontaktabschnitt 1724 zwischen
entsprechenden Verbindungsleitungen 1723 und dem Kontaktabschnitt 1314 ausgebildet.
Eine erste Abmessung des zweiten Kontaktabschnitts 1724 entlang
einer ersten Achse wird von der zweiten Vorlageöffnung 1514 in der
vergrabenen Vorlagemaske 1605 festgelegt. Eine zweite Abmessung
entlang einer zweiten Achse, die senkrecht zur ersten Achse ist,
wird von der zweiten Abgleichöffnung 1414 in
der vergrabenen Maske 1405 festgelegt.
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Somit
sind im ersten Abschnitt des Substrats erste Kontakte 1722 zwischen
entsprechenden Verbindungsleitungen 1723 und ersten Gebieten 1201 ausgebildet.
Eine erste Abmessung des ersten Kontakts 1722 entlang einer
ersten Achse wird von der vergrabenen Vorlagemaske 1605 definiert
und eine zweite Abmessung entlang einer zweiten Achse, die senkrecht
zur ersten Achse ist, wird von den zweiten Abgleichöffnungen 1414 der
vergrabenen Maske 1405 definiert. Die erste Richtung kann
der Zeilenachse entsprechen und die zweite Richtung kann der Bitleitungsachse
entsprechen.
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26A bis 26F zeigen
eine Verbindungsanordnung einer integrierten Schaltung, die von
oben erläutertem
Verfahren herrührt,
wobei die Ausbildung der vergrabenen Vorlagemaske weggelassen wird.
Ein Substrat 1900 weist in einem ersten Abschnitt erste
Gebiete 1901 und in einem zweiten Abschnitt zweite Gebiete 1902 auf.
Die ersten Gebiete 1901 sind entlang einer Zeilenachse
angeordnet, welche parallel zur Querschnittslinie B-B verläuft. Das
Substrat 1900 kann ein p-dotiertes einkristallines Siliziumsubstrat
sein. Die ersten und zweiten Gebiete 1901, 1902 können aktive
Gebiete sein, z. B. n-dotierte Fremdstoffgebiete zur Ausbildung
von Source/Draingebieten von Transistoren oder leitfähigen Anschlussstrukturen.
Die ersten Gebiete 1901 können durch Isolatorstrukturen 1904 getrennt
sein, welche beispielsweise Siliziumoxidstrukturen sein können. Die
ersten Gebiete 1901 können
mit einem Abstand von 2F gleichmäßig beabstandet
sein, wobei F einer minimalen Lithografiegröße gleichmäßig beabstandeter Bahnen entspricht.
Die Verbindungsanordnung kann zudem eine Kontaktstruktur 1923 aufweisen,
die über
dem zweiten Gebiet 1902 angeordnet ist. Gatestrukturen 1930 von
Transistoren, welche Floating-Gate-Speicherzellen oder Auswahltransistoren
sein können,
können über dem
Substrat 1900 angeordnet sein. Eine Zwischenschicht 1910 ist über dem
Substrat 1900 angeordnet und kann die Gatestrukturen 1930 eingraben.
Die Zwischenschicht 1910 ist eine dielektrische Schicht,
z. B. eine Siliziumoxidschicht. Eine vergrabene Maske 1940 ist über der
Kontaktstruktur 1923 und der Zwischenschicht 1910 bereitgestellt.
Die vergrabene Maske 1914 weist eine erste Abgleichöffnung 1918 auf
und kann eine zweite Abgleichöffnung 1920 umfassen.
Die erste Abgleichöffnung 1918 erstreckt
sich über
den ersten Gebieten 1901 entlang der Zeilenachse. Die zweite
Abgleichöffnung 1920 ist über der
Kontaktstruktur 1923 ausgebildet. Die vergrabene Maske 1914 kann
aus einem dielektrischen Material gebildet sein, gegen das das Material
der Zwischenschicht mit hoher Selektivität geätzt werden kann. Beispielsweise
entspricht die vergrabene Maske 1914 einer Siliziumnitridmaske
oder einer Siliziumoxynitridmaske.
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Die
Verbindungsanordnung weist zudem erste Verbindungsstrukturen 1921 auf
und diese kann zudem weitere Verbindungsstrukturen 1922 umfassen.
Jede erste Verbindungsstruktur 1921 weist einen unteren
Bereich 1921a auf, der sich zwischen der oberen Kante der
vergrabenen Maske 1914 und dem Substrat 1900 erstreckt,
wobei jeder untere Bereich 1921a in Kontakt mit einem der
ersten Gebiete 1901 ist. Ein Bahnbereich (Leitungsbereich) 1921b der
Verbindungsstruktur 1921 ist innerhalb einer Formschicht 1934 ausgebildet
und liegt in Abschnitten auf der vergrabenen Maske 1932 und
dem unteren Bereich 1921a auf. Auf ähnliche Weise weist die zweite
Verbindungsstruktur 1922 einen Bahnbereich 1922b und
einen unteren Bereich 1922a auf, wobei der untere Bereich 1922a sich
im Wesentlichen zwischen der oberen Kante der vergrabenen Maske 1914 und
der oberen Kante der Kontaktstruktur 1923 erstreckt. Weitere
Bereiche der Formschicht 1934 können die ersten und zweiten
Abgleichöffnungen 1918, 1920 teilweise
füllen.
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Die
vergrabene Maske 1914 ist auf jeweils zwei gegenüberliegenden
Seiten entlang einer ersten Achse in Kontakt mit jeder der ersten
Verbindungsstrukturen 1921. Entlang einer zweiten Achse, die
senkrecht zur ersten Achse ist, trennen Bereiche der Formschicht 1934 die
ersten Verbindungsstrukturen 1921 voneinander. Die erste
Achse kann senkrecht zur in 26A bis 26D gezeigten Zeilenachse sein. Das Material der
ersten und zweiten Verbindungsstrukturen 1921, 1922 kann
ein beliebiges leitfähiges
Material wie stark dotiertes Polysilizium oder ein Metallschichtsystem
sein. Beispielsweise können
die Verbindungsstrukturen 1921, 1922 einen Titannitrid-Liner
umfassen, der die Seitenwände
der Verbindungsstrukturen 1921, 1922 als auch
Wolfram in den übrigen
Bereichen bedeckt.