-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung
gemäß Patentanspruch 1 und eine Anordnung mit
einem Träger gemäß Patentanspruch 11.
-
Im
Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Herstellen einer
Anordnung mit wenigstens einer Elektrodenschicht bekannt. Beispielsweise ist
es aus dem
US-Patent
US 7,067,385 B2 bekannt, einen Kondensator für
eine Halbleiterschaltung herzustellen, in dem eine dielektrische
Struktur hergestellt wird, die eine Bodenplatte des Kondensators während
der Prozessierung des Wafers unterstützt. Die Stützstruktur
wird verwendet zur Unterstützung der Bodenplatte während
des Entfernens einer dielektrischen Basisschicht, um die Außenseite
der Bodenplatte freizulegen. Die Stützstruktur stützt
die Bodenplatte während der weiteren Prozessierung.
-
Ein ähnliches
Verfahren ist weiterhin aus
DE 10 2004 021 399 B3 bekannt, das ein Herstellungsverfahren
für ein Stapelkondensatorfeld mit einer regelmäßigen
Anordnung einer Mehrzahl von Stapelkondensatoren beschreibt. Bei
diesem Verfahren werden Hohlzylinder für einen Stapelkondensator hergestellt,
wobei zur Stützung der Hohlzylinder zwischen den Kondensatoren
eine Isolatorschicht ausgebildet wird, die zur Stützung
der Hohlzylinder dient.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung
mit wenigstens einer ersten Elektrodenschicht, bzw. ein Verfahren
zur Herstellung derselben bereitzustellen.
-
Die
Aufgaben der Erfindung werden gemäß Patentanspruch
1 und gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
-
Weitere
Ausführungsformen des Verfahrens und der Anordnung sind
in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Das
Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Anordnungen
gemäß Patentanspruch 11 haben den Vorteil, dass
die erste Elektrodenschicht besser gestützt wird und somit
robuster gegenüber Beschädigungen ist. Dieser
Vorteil wird dadurch erreicht, dass eine erste und eine zweite Stützschicht
vorgesehen sind, die in verschiedenen Höhen die erste Elektrodenschicht
stützen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform sind die erste und die zweite
Stützschicht mit der gleichen Flächenstruktur
ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die Herstellung der zwei
Stützschichten einfach ausgeführt werden kann,
da die gleichen Prozesse und/oder die gleichen Masken verwendet
werden können.
-
In
einer weiteren Ausführung des Verfahrens weisen die ersten
Ausnehmungen einen größeren Querschnitt als die
zweiten Ausnehmungen in einer Ebene parallel zur ersten und zur
zweiten Stützschicht auf. Auf diese Weise wird erreicht,
dass die ersten Elektrodenschichten nur teilweise an einer ersten
und einer zweiten Stützschicht angrenzen. Dadurch wird
zum Einen die mechanische Stabilität der ersten Elektrodenschichten
erhöht und zum Anderen ausreichend Freiraum geschaffen,
um die Opferschichten zu entfernen bzw. eine dielektrische Schicht
auf einer Außenseite der Elektrodenschicht aufbringen zu
können.
-
In
einer weiteren Ausführungsform wird beim Auffüllen
der ersten Ausnehmungen mit dem Opfermaterial die zweite Stützschicht überfüllt
und eine dritte Opferschicht auf der zweiten Stützschicht
ausgebildet. Zudem kann auf die dritte Opferschicht eine dritte
Stützschicht aufgebracht werden. Auf diese Weise wird eine
zusätzliche Unterstützung der Elektrodenschicht
ermöglicht.
-
Abhängig
von der gewählten Ausführungsform kann die erste
Stützschicht mit einer individuellen Form von Ausnehmungen
und zeitlich vor der zweiten Stützschicht strukturiert
werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform werden die erste und die
zweite Stützschicht in einem Strukturierungsverfahren gemeinsam
strukturiert.
-
In
einer weiteren Ausführung wird die erste Stützschicht
im mittleren Drittel der Höhe d. h. zwischen 1/3 und 2/3
der Höhe der ersten Elektrode angeordnet.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 einen
Querschnitt durch einen Stapel von Schichten,
-
2 einen
Querschnitt durch einen Stapel von Schichten mit einer strukturierten
ersten Stützschicht und einer strukturierten zweiten Stützschicht,
-
3 eine
weitere Ausführungsform einer Schichtanordnung mit einer
strukturierten ersten Stützschicht,
-
4 einen
Stapel mit einer Schichtanordnung mit einer strukturierten ersten
Stützschicht und einer darauf angeordneten zweiten Opferschicht,
-
5 eine
Schichtanordnung mit einer zweiten Opferschicht und einer darauf
angeordneten unstrukturierten Stützschicht,
-
6 eine
Schichtanordnung mit einer ersten und einer zweiten strukturierten
Stützschicht,
-
7 eine
Ansicht von oben auf die erste strukturierten Stützschicht,
-
8 eine
Schichtanordnung mit einer dritten Opferschicht und einer strukturierten
dritten Stützschicht,
-
9 eine
Schichtanordnung mit zweiten Ausnehmungen,
-
10 eine
Ansicht von oben auf die Öffnungen der zweiten Ausnehmungen
in der Ebene der dritten Stützschicht,
-
11 einen
horizontalen Schnitt durch die erste Stützschicht,
-
12 eine
Schichtanordnung mit einer abgeschiedenen ersten Elektrodenschicht,
die mit einem Opfermaterial überfüllt ist,
-
13 eine
Schichtanordnung mit elektrisch getrennten ersten Elektroden, die
mit einem Opfermaterial gefüllt sind,
-
14 eine
Schichtanordnung mit ersten Elektroden, die freigelegt sind,
-
15 eine
Schichtanordnung mit ersten Elektroden, die mit einer dielektrischen
Schicht bedeckt sind und mit einer zweiten Elektrode.
-
1 zeigt
einen Träger, der in Form eines Substrates 1 ausgebildet
sein kann, auf dem eine erste Isolationsschicht 2 aufgebracht
ist, in der elektrische Kontakte 3 eingebracht sind. Das
Substrat kann beispielsweise aus Silizium hergestellt sein. Weiterhin
kann die erste Isolationsschicht 2 beispielsweise aus Siliziumoxid
hergestellt sein. Die Kontakte 3 können aus Polysilizium
bestehen. Auf der ersten Isolationsschicht 2 kann eine
zweite Isolationsschicht 4 aufgebracht sein. Die zweite
Isolationsschicht 4 kann beispiels weise aus Siliziumnitrid (Si3N4) ausgebildet
sein. Auf der zweiten Isolationsschicht 4 oder direkt auf
der ersten Isolationsschicht 2 ist eine erste Opferschicht 5 angeordnet.
Die erste Opferschicht 5 kann beispielsweise aus Siliziumoxid gebildet
sein. Auf der ersten Opferschicht 5 ist eine erste Stützschicht 6 angeordnet.
Die erste Stützschicht 6 kann beispielsweise aus
Siliziumnitrid gebildet sein. Auf der ersten Stützschicht 6 ist
eine zweite Opferschicht 7 angeordnet. Die zweite Opferschicht 7 kann
beispielsweise aus Siliziumoxid gebildet sein. Auf der zweiten Opferschicht 7 ist
eine zweite Stützschicht 8 angeordnet. Die zweite
Stützschicht 8 kann ebenfalls aus Siliziumnitrid
gebildet sein.
-
In
einem folgenden Verfahrensschritt, der in 2 dargestellt
ist, werden von oben erste Ausnehmungen 9 in die zweite
Stützschicht 8, die zweite Opferschicht 7 und
die erste Stützschicht 6 eingebracht. Zum Einbringen
der Ausnehmungen 9 können beispielsweise lithographische
Verfahren und Trockenätzmethoden angewendet werden, um
die erste und die zweite Stützschicht 8, 6 und
die zweite Opferschicht 7 in den entsprechenden Bereichen
zu entfernen. Dazu kann beispielsweise eine Hartmaske auf die zweite
Stützschicht 8 aufgebracht werden, anschließend über
Trockenätzverfahren unter Verwendung der Hartmaske die
ersten Ausnehmungen 9 in die erste und die zweite Stützschicht 6, 8 und
in die zweite Opferschicht 7 eingebracht werden.
-
Die 3 bis 6 zeigen
einen zweiten Verfahrensablauf, mit dem eine Schichtanordnung gemäß 2 erhalten
werden kann. Dabei wird, wie in 3 dargestellt,
von einer Schichtanordnung ausgegangen, bei der auf ein Substrat 1 eine
erste Isolationsschicht 2 mit Kontakten 3 aufgebracht
ist. Auf der ersten Isolationsschicht 2 und den Kontakten 3 ist
eine zweite Isolationsschicht 4 angeordnet. Auf der zweiten
Isolationsschicht 4 ist eine erste Opferschicht 5 angeordnet.
Auf der ersten Opferschicht 5 wird eine erste Stützschicht 6 aufgebracht.
Die erste Stützschicht 6 wird in vorgegebenen ersten
Bereichen 10 wieder entfernt, sodass eine strukturierte erste
Stützschicht 6 erhalten wird. Damit werden in den
ersten Bereichen 10 erste weitere Ausnehmungen 11 erzeugt.
Anschließend wird, wie in 4 dargestellt
ist, ein Opfermaterial auf die erste Stützschicht 6 und
in die ersten weiteren Ausnehmungen 11 aufgebracht und
eine zweite Opferschicht 7 ausgebildet. In dieser Ausführungsform
werden auch die ersten weiteren Ausnehmungen 11 mit dem
Opfermaterial aufgefüllt. Als Opfermaterial wird beispielsweise
Siliziumoxid verwendet. Die Materialien für das Substrat 1,
die erste Isolationsschicht 2, die elektrischen Kontakte 3,
die zweite Isolationsschicht 4, die erste Opferschicht 5,
die erste Stützschicht 6 und die zweite Opferschicht 7 entsprechen
den Materialien der entsprechenden Schichten der Schichtanordnung
der 2.
-
In
einem folgenden Verfahrensschritt, der in 5 dargestellt
ist, wird eine zweite Stützschicht 8 auf die zweite
Opferschicht 7 aufgebracht. Anschließend werden
erste Ausnehmungen 9 in die zweite Stützschicht 8 eingebracht.
Auf diese Weise werden strukturierte erste und zweite Stützschichten 6, 8 erhalten,
die gemäß der gewählten Ausführungsform eine
identische Struktur aufweisen und in 6 dargestellt
sind. Bei einer weiteren Ausführungsform können
die erste und die zweite Stützschicht 6, 8 auch
unterschiedlich ausgebildet sein, insbesondere können die
Schichtdicken, die Schichtmaterialien, die Anzahl der ersten und
der weiteren ersten Ausnehmungen 9, 11 variieren.
Zudem können auch die Formen und Größen
der ersten und der weiteren ersten Ausnehmungen 9, 11 variieren.
-
Die
Größe der ersten Ausnehmungen 9 ist in der
Weise festgelegt, dass die Ätzprozesse und die Abscheideprozesse
effizient ausgegführt werden können.
-
7 zeigt
eine Draufsicht auf eine strukturierte erste Stützschicht 6,
in der die ersten Ausnehmungen 9 eingebracht sind. Die
zweite strukturierte Stützschicht 8 ist identisch
ausgebildet. Die ersten Ausnehmungen 9 der ersten und zweiten
Stützschicht 6, 8 weisen im Querschnitt
parallel zur ersten bzw. zur zweiten Stützschicht 6, 8 eine
abgerundete Rechteckform, insbesondere eine Ellipsenform auf.
-
Die
ersten Ausnehmungen 9 sind in der Weise angeordnet, dass
eine erste Ausnehmung 9 oberhalb eines Zwischenbereiches
angeordnet ist, der zwischen zwei benachbarten elektrischen Kontakten 3 ausgebildet
ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform
sind die Grundflächen der ersten Ausnehmungen 9 auf
diese Weise gewählt und angeordnet, dass eine Ausnehmung 9 mit
der Grundfläche wenigstens teilweise oberhalb von zwei
benachbarten Kontakten 3 angeordnet ist.
-
8 zeigt
einen weiteren Verfahrensschritt, der an den Verfahrensschritt gemäß 2 oder
an den Verfahrensschritt gemäß 6 sich
anschließt. Dabei werden die Ausnehmungen 9 mit
einem Opfermaterial aufgefüllt und zudem eine dritte Opferschicht 12 auf
der zweiten Stützschicht 8 ausgebildet. Als Opfermaterial
kann beispielsweise Siliziumoxid verwendet werden. Die dritte Opferschicht 12 kann somit
beispielsweise aus Siliziumoxid gebildet sein. Dabei werden die
Ausnehmungen 9 vollständig aufgefüllt.
Auf der dritten Opferschicht 12 wird eine Hartmaskenschicht 13 ausgebildet.
Die Hartmaskenschicht 13 wird strukturiert, sodass eine
Hartmaske erhalten wird. Die strukturierte Hartmaskenschicht 13 weist
zweite Ausnehmungen 14 auf, die als Angriffsfläche
für ein Abtrageverfahren, ein Ätzverfahren dienen.
Dieser Verfahrensstand ist in 8 dargestellt.
-
Bei
einem weiteren Verfahrensschritt wird unter Verwendung der strukturierten
Hartmaskenschicht 13 über die zweiten Ausnehmungen 14 dritte Ausnehmungen 15 in
die dritte Opferschicht 12, die zweite Stützschicht 8,
die zweite Opferschicht 7, die erste Opferschicht 6,
die erste Stützschicht 6, die erste Opferschicht 5 und
in die zweite Isolations schicht 4 eingebracht. Dieser Verfahrensstand
ist in 9 dargestellt. Die dritten Ausnehmungen ragen
somit bis zu den elektrischen Kontakten 3 und der ersten Isolationsschicht 2.
Aufgrund der verwendeten Ätzverfahren können die
dritten Ausnehmungen 15 eine nach unten leicht konisch
zulaufende Form im Querschnitt haben.
-
10 zeigt
eine Draufsicht auf die strukturierte Hartmaskenschicht 13 mit
den dritten Ausnehmungen 15.
-
11 zeigt
einen Querschnitt durch die erste Stützschicht 6,
wobei deutlich die ersten Bereiche 10 dargestellt sind,
die mit dem Opfermaterial der dritten Opferschicht 12 gefüllt
sind. Die dritten Ausnehmungen 15 sind in der Weise angeordnet,
dass die dritten Ausnehmungen 15 teilweise in der ersten Stützschicht 6 und
teilweise in dem ersten Bereich 10 der Stützschicht 6 angeordnet
sind.
-
In
entsprechender Weise sieht auch der Querschnitt durch die zweite
Stützschicht 8 aus, die ebenfalls erste Bereiche 10 aufweist,
in denen Opfermaterial der dritten Opferschicht 12 angeordnet
ist. Die ersten Bereiche 10 der ersten Stützschicht 6 können
genauso groß wie die ersten Bereiche 10 der zweiten
Stützschicht 8 sein. In der gewählten
Ausführung grenzt jede Ausnehmung 15 mindestens
teilweise an die erste und die zweite Stützschicht 16, 8.
Damit grenzen auch die in den Ausnehmungen 15 zu erstellenden
ersten Elektroden an die erste und die zweite Stützschicht 6, 8.
-
In
einem weiteren Verfahrensschritt wird auf die Anordnung der 9 eine
erste Elektrodenschicht 16 aufgebracht. Die erste Elektrodenschicht 16 wird
dabei auf die Seitenwände der dritten Ausnehmungen 15,
auf die Böden der dritten Ausnehmungen 15 und
auf die strukturierte Hartmaskenschicht 13 aufgebracht.
Die Dicke der ersten Elektrodenschicht 16 ist so gering,
dass weiterhin ein Teil der dritten Ausnehmungen 15 nicht
gefüllt ist. Anschließend wird ein Opfermaterial
in die noch offenen Bereiche der dritten Ausnehmung 15 eingebracht und
die Struktur überfüllt, wie in 12 dargestellt ist.
Somit wird eine vierte Opferschicht 17 aufgebracht. Als
Opfermaterial kann beispielsweise Siliziumoxid verwendet werden.
-
In
einem folgenden Verfahrensschritt wird die vierte Opferschicht 17 mit
einem CMP Prozess soweit abgetragen, dass die strukturierte Hartmaskenschicht 13 ebenfalls
freigelegt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt kann die strukturierte
Hartmaskenschicht 13 in den Bereichen entfernt, in denen
die strukturierte Hartmaskenschicht 13 auf der zweiten
Stützschicht 8 angeordnet ist.
-
Dieser
Verfahrensstand ist in 13 dargestellt.
-
In
einem weiteren Verfahrensschritt wird mit Hilfe von isotropen, z.
B. nasschemischen Ätzverfahren die dritte Opferschicht 12,
die zweite Opferschicht 7 und die erste Opferschicht 5 entfernt.
Der Zugriff des Ätzmediums zu den unteren Opferschichten 5, 7 und
deren Entfernung erfolgt hierbei durch die ersten und weiteren Ausnehmungen 9, 11 der
Stützschichten 6, 8 hindurch. Somit verbleibt
eine Anordnung mit topfförmigen ersten Elektroden 18,
die über die erste und die zweiten Stützschicht 6, 8 und
die Hartmaskenschicht 13 miteinander verbunden sind. Dieser Verfahrensstand
ist in 13 dargestellt. Abhängig von
der gewählten Ausführungsform kann auch auf die
Hartmaskenschicht 13 verzichtet werden, sodass die ersten
Elektroden 18 nur über die erste und die zweite
Stützschicht 6, 8 miteinander verbunden
sind. Anschließend wird eine dielektrische Schicht 19 auf die
ersten Elektroden 18 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 19 wird
beispielsweise mit einem ALD-Verfahren (atomic-layer-deposition
Verfahren) abgeschieden, sodass die Innen- und Außenseiten der
Elektroden 18 mit der dielektrische Schicht bedeckt werden.
Dabei werden auch die freien Flächen der ersten und zweiten
Stützschicht 6, 8 und der Hartmaske 13 mit
der dielektrischen Schicht bedeckt. Zudem werden auch die freien
Flächen der zweiten Isolationsschicht 4 mit der
dielektrischen Schicht 19 abgedeckt. Als dielektrisches
Material können Materialien mit einem hohem K-Wert verwendet
werden.
-
In
einem weiteren Verfahrensschritt wird anschließend auf
die dielektrische Schicht 19 eine zweite Elektrodenschicht 20 abgeschieden.
Als Material für die erste und die zweite Elektrodenschicht 16, 20 können
verschiedene Metalle, beispielsweise Wolfram, Titannitrid oder Titan
oder Mischungen und/oder Schichtsysteme aus Wolfram, Titannitrid
und Titan verwendet werden.
-
Auf
die Elektrodenschicht 20 kann eine gemeinsame Elektrodenschicht
aufgebracht werden und die Struktur aufgefüllt werden,
wie in 15 dargestellt ist. In 15 ist
die zweite Elektrodenschicht 20 in der Weise ausgebildet,
dass die gesamte Struktur überfüllt ist.
-
Auf
diese Weise wird eine Anordnung mit Kondensatoren erhaltne, die
in Form von topfförmigen Elementen ausgebildet sind, die über
eine erste und eine zweite Stützschicht 6, 8 wenigstens
teilweise miteinander verbunden sind.
-
Die
erste Elektrodenschicht kann eine Dicke im Bereich von 5 bis 20
nm, insbesondere 10 nm aufweisen. Die erste und die zweite Stützschicht
können eine Dicke im Bereich von 30 bis 120 nm aufweisen.
-
In 15 ist
eine Höhe H der ersten Elektroden 18 eingezeichnet.
In einer Ausführungsform wird die erste Stützschicht 6 im
mittleren Drittel MD der Höhe H angeordnet. Auf diese Weise
wird eine gute Stabilisierung der ersten Elektroden 18 erreicht.
Die erste und die zweite Opferschicht 5, 7 können
beispielsweise auch aus Kohlenstoff, Si-Ge oder dotierten SiO2 bestehen.
Die Stützschichten 6, 8 können aus
verschiedenen Materialien hergestellt sein, wobei die Stütz schichten
aus elektrisch isolierendem Material hergestellt werden können,
damit die Opferschichten selektiv zu den Stützschichten
geätzt werden können.
-
- 1.
- Substrat
- 2.
- 1.
Isolationsschicht
- 3.
- Kontakte
- 4.
- 2.
Isolationsschicht
- 5.
- 1.
Opferschicht
- 6.
- 1.
Stützschicht
- 7.
- 2.
Opferschicht
- 8.
- 2.
Stützschicht
- 9.
- 1.
Ausnehmung
- 10.
- 1.
Bereich
- 11.
- 1.
weitere Ausnehmung
- 12.
- 3.
Opferschicht
- 13.
- Hartmaske
- 14.
- 2.
Ausnehmung
- 15.
- 3.
Ausnehmung
- 16.
- 1.
Elektrodenschicht
- 17.
- 4.
Opferschicht
- 18.
- 1.
Elektroden
- 19.
- dielektrische
Schicht
- 20.
- zweite
Elektrodenschicht
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 7067385
B2 [0002]
- - DE 102004021399 B3 [0003]