DE102009039571A1 - Maske und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben - Google Patents

Maske und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben Download PDF

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Abstract

Eine Maske zum Ausbilden einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben minimieren einen Ausrichtungsfehler. Die Maske umfasst ein erstes Maskengebiet mit einem Dunkelton zum Abschatten von Licht, ein innerhalb des ersten Maskengebiets gelegenes zweites Maskengebiet mit einem Halbton zum Ausbilden der Metallleitung und ein innerhalb des zweiten Maskengebiets gelegenes drittes Maskengebiet mit einem Hellton zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts.

Description

  • Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der (am 2. September 2008 eingereichten) koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0086370 , die hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen werden zwei Masken zum Ausbilden einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts in einem Halbleiterbauelement verwendet, wie in 1A und 1B dargestellt ist. 1A zeigt eine Phasenschiebemaske (PSM) mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 6% zum Ausbilden der Metallleitung nach einer verwandten Technik. 1B zeigt eine PSM mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 6% zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts nach einer verwandten Technik.
  • 2A und 2B sind Querschnittsansichten, welche die Prozesse zum Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts nach einer verwandten Technik darstellen. Wie in 2A dargestellt, wird eine aus Aluminium oder Kupfer gebildete Metallschicht 20 über einem Wafer 10 aufgedampft. Eine erste Positivfotolackschicht wird über der Metallschicht 20 aufgebracht. Danach werden das Belichten und Entwickeln unter Verwendung der PSM von 1A ausgeführt, wodurch die erste Fotolackschicht strukturiert wird. Auf diese Weise kann eine erste Fotolackstruktur 30 über der Stelle zum Ausbilden einer Metallleitung ausgebildet werden.
  • Wie in 2B dargestellt, wird die Metallschicht 20 unter Verwendung der ersten Fotolackstruktur 30 über der Metallschicht 20 als Maske geätzt. Dementsprechend wird eine Metallleitung 20a über dem Werfer 10 ausgebildet. Dann wird die erste Fotolackstruktur entfernt. In 2C wird danach eine Isolierschicht 40 wie beispielsweise Tetraethylorthosilikat (TEOS) über der gesamten Oberfläche des Werfers 10 aufgedampft.
  • In 2D wird danach eine zweite Positivfotolackschicht über der Isolierschicht 40 aufgebracht. Die zweite Fotolackschicht wird durch Ausführen von Belichten und Entwickeln unter Verwendung der PSM von 1B strukturiert, wodurch eine zweite Fotolackstruktur über der Stelle zum Ausbilden eines Durchgangslochs ausgebildet wird. Danach wird die Isolierschicht 40 unter Verwendung der zweiten Fotolackstruktur über der Isolierschicht 40 als Maske geätzt, wodurch ein Durchgangsloch 50 ausgebildet wird. Dann wird die zweite Fotolackstruktur entfernt. In 2E wird danach ein Durchgangs-Kontakt 60 durch Einbetten von Metall wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer in das Durchgangsloch 50 ausgebildet.
  • Wie oben beschrieben, werden verschiedene PSM beim Ausbilden der Metallleitung 20a beziehungsweise des Durchgangslochs 50 verwendet, was zu einem Ausrichtungsfehler zwischen der Metallleitung 20a und dem Durchgangsloch 50 führen kann, wie in einem Ausschnitt A von 2D dargestellt ist. Ein solcher Ausrichtungsfehler kann die Widerstandseigenschaften des Bauelements beeinträchtigen. Wenn die Designregel keinen Spielraum zwischen der Metallleitung 20a und dem Durchgangsloch 50 berücksichtigt, können sich die Widerstandseigenschaften ernsthaft verschlechtern. Doch ist die Möglichkeit des Ausrichtungsfehlers gemäß dem Verfahren nach der verwandten Technik, die verschiedene Masken für die Metallleitung 20a und das Durchgangsloch 50 verwendet, nicht zu vermeiden, und dementsprechend wurde eine Lösung für dieses Problem erforderlich.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen beziehen sich auf eine Halbleitertechnologie und spezieller auf eine Maske, die sich zum gleichzeitigen Herstellen einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts eignet, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben. Ausführungsformen beziehen sich auf eine Maske, die geeignet ist, die Möglichkeit eines Ausrichtungsfehlers zwischen einer Metallleitung und einem Durchgangs-Kontakt auszuschließen, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf eine Maske für ein Halbleiterbauelement, die ein erstes Maskengebiet zum Abschatten von Licht, ein innerhalb des ersten Maskengebiets gelegenes zweites Maskengebiet zum Ausbilden einer Metallleitung und ein innerhalb des zweiten Maskengebiets gelegenes drittes Maskengebiet zum Ausbilden eines Durchgangs-Kontakts umfassen kann.
  • Das erste Maskengebiet kann ein Dunkeltongebiet sein, das zweite Maskengebiet kann ein Halbtongebiet sein und das dritte Maskengebiet kann ein Helltongebiet sein. Die ersten und zweiten Maskengebiete können aus Cr ausgebildet sein. Das zweite Maskengebiet kann einen Transmissionsgrad von ungefähr 20–30% aufweisen. Das zweite Maskengebiet kann eine Phasenschiebemaske (PSM) sein.
  • Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, welches ein Ausbilden einer Metallschicht über einem Wafer, ein Aufbringen einer Fotolackschicht über der Metallschicht, ein Ausbilden einer Fotolackstruktur zum Ausbilden einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts durch Strukturieren der Fotolackschicht unter Verwendung eines ersten Maskengebiets zum Abschatten von Licht, eines innerhalb des ersten Maskengebiets gelegenen zweiten Maskengebiets zum Ausbilden der Metallleitung und eines innerhalb des zweiten Maskengebiets gelegenen dritten Maskengebiets zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts und ein gleichzeitiges Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts durch Strukturieren der Metallschicht unter Verwendung der Fotolackstruktur umfassen kann.
  • Ein Negativfotolackmaterial kann über der Metallschicht aufgebracht werden, wodurch die Fotolackschicht ausgebildet wird. Das erste Maskengebiet kann ein Dunkeltongebiet sein.
  • ZEICHNUNGEN
  • 1A zeigt eine Phasenschiebemaske (PSM) zum Ausbilden einer Metallleitung nach einer verwandten Technik.
  • 1B zeigt eine PSM zum Ausbilden eines Durchgangs-Kontakts nach der verwandten Technik.
  • 2A bis 2E sind Querschnittsansichten, die einen Prozess zum Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts nach einer verwandten Technik darstellen.
  • Das Beispiel von 3A und das Beispiel von 3B zeigen eine Maske zum gleichzeitigen Ausbilden einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts gemäß Ausführungsformen.
  • Die Beispiele von 4A bis 4C sind Querschnittsansichten, welche die Prozesse zum Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts gemäß Ausführungsformen darstellen.
  • BESCHREIBUNG
  • Nachstehend werden eine Maske und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung derselben mit Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In einem Ausführungsformen gemäßen Halbleiterbauelement können eine Metallleitung und ein Durchgangs-Kontakt unter Verwendung einer einzigen Maske ausgebildet werden, wie es in den Beispielen der 3A und 3B dargestellt ist. Das heißt, dass die Beispiele der 3A und 3B die Maske zum gleichzeitigen Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts zeigen. Im Einzelnen zeigt das Beispiel von 3A die Grundstruktur der Maske, während das Beispiel von 3B die Maske zeigt, die tatsächlich bei den Prozessen der Beispiele von 4A bis 4C zur Anwendung kommt.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 3A kann die Maske drei Gebiete mit unterschiedlichen Transmissionsgraden umfassen. Ein erstes Maskengebiet 120 kann einen Dunkelton zum Abschatten von Licht mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 0% haben. Ein zweites Maskengebiet 110 kann einen Halbton mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 20–30% haben. Ein drittes Maskengebiet 100 kann einen Hellton mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 100% haben.
  • Die im Beispiel von 3B dargestellte Maske umfasst ebenfalls drei Maskengebiete. Ein erstes Maskengebiet 120a kann einen Dunkelton zum Abschatten von Licht mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 0% haben. Ein zweites Maskengebiet 110a kann einen Halbton mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 20–30% zum Ausbilden einer Metallleitung haben. Ein drittes Maskengebiet 100 kann einen Hellton mit einem Transmissionsgrad von ungefähr 100% zum Ausbilden eines Durchgangs-Kontakts haben.
  • Hier können die zweiten Maskengebiete 110 und 110a innerhalb der ersten Maskengebiete 120 beziehungsweise 120a liegen. Die dritten Maskengebiete 100 und 100a können innerhalb der zweiten Maskengebiete 110 beziehungsweise 110a liegen.
  • Chrom (Cr) kann für sowohl die ersten Maskengebiete 120 und 120a als auch die zweiten Maskengebiete 110 und 110a verwendet werden. Doch sind die ersten Maskengebiete 120 und 120a so ausgebildet, dass sie das Licht vollkommen abschatten, während die zweiten Maskengebiete 110 und 110a so ausgebildet sind, dass sie einen Transmissionsgrad von ungefähr 20–30% haben. Des Weiteren können die zweiten Maskengebiete 110 und 110a Eigenschaften einer Phasenschiebemaske (PSM) aufweisen.
  • Die im Beispiel von 3A oder im Beispiel von 3B gezeigte einzelne Maske hat eine Gestalt, bei der die zwei in 1A und 1B gezeigten Masken überlappt sind. Daher lässt eine einzelne Maske das gleichzeitige Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts zu. Insbesondere kann es überflüssig sein, einen separaten dedizierten Prozess zum Ausbilden eines Durchgangslochs zu verwenden. Wenn die im Beispiel von 3A oder im Beispiel von 3B gezeigte Maske verwendet wird, kann die Intensität des durch die Maske transmittierenden Lichts an der Stelle zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts und an der Stelle zum Ausbilden der Metallleitung wegen eines Unterschieds in der Lichttransmission verschieden sein.
  • Die Beispiele von 4A bis 4C sind Querschnittsansichten, welche die Prozesse zum Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts gemäß Ausführungsformen veranschaulichen. Mit Bezug auf das Beispiel von 4A kann eine Metallschicht 210 wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer über einem Wafer 200 aufgedampft werden. Eine Negativfotolackschicht 220 kann über der Metallschicht 210 aufgebracht werden. Hier kann die Metallschicht 210 ausreichend dick ausgeführt werden, um die Dicke von sowohl der Metallleitung als auch des Durchgangs-Kontakts bereitzustellen.
  • Danach kann die Fotolackschicht 220 durch Ausführen von Belichten und Entwickeln unter Verwendung der Maske des Beispiels von 3B strukturiert werden. Dementsprechend wird eine Fotolackstruktur 220a so ausgebildet, dass sie zwischen der Stelle zum Ausbilden der Metallleitung und der Stelle zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts abgestuft ist. Wenn die Maske verwendet wird, kann die Intensität des die Maske durchquerenden Lichts an der Stelle für den Durchgangs-Kontakt größer als an der Stelle für die Metallleitung sein. Die Fotolackstruktur 220 kann negativ arbeiten. In Einklang mit dem Transmissionsverhältnis kann daher beim Strukturieren der Fotolackschicht 220 die Stelle für die Metallleitung stärker als die Stelle für den Durchgangs-Kontakt geätzt werden.
  • Mit Bezug auf das Beispiel von 4C kann danach die Metallschicht 210 unter Verwendung der Fotolackstruktur 220a als Maske geätzt werden, wodurch die Metallleitung und der Durchgangs-Kontakt gleichzeitig ausgebildet werden. Danach kann die verwendete Fotolackstruktur 220a entfernt werden. Ein mittlerer Teil im Beispiel von 4C, der dicker als der andere Teil ist, entspricht dem Durchgangs-Kontakt, während ein dünnerer Teil um den Durchgangs-Kontakt der Metallleitung entspricht. Danach kann eine Isolierschicht wie beispielsweise Tetraethylorthosilikat (TEOS) über der gesamten Oberfläche des Wafers 200, der die Metallleitung und den Durchgangs-Kontakt umfasst, aufgedampft werden.
  • Wie oben beschrieben, kann eine dicke Metallschicht 210 unter Verwendung einer einzigen Maske geätzt werden. Dementsprechend können die Profile für sowohl die Metallleitung als auch den Durchgangs-Kontakt gleichzeitig erhalten werden. Während das Verfahren nach der verwandten Technik einen Planarisierungsprozess nach dem Einbetten von Metall in das Durchgangsloch erfordert, ist dies bei Ausführungsformen nicht der Fall, da ein Metalleinbettungsprozess entfällt.
  • Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können entsprechend einer Maske und einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Maske gemäß Ausführungsformen eine Metallleitung und ein Durchgangs-Kontakt gleichzeitig unter Verwendung einer einzigen Maske ausgebildet werden. Infolgedessen kann man einen Ausrichtungsfehler zwischen der Metallleitung und dem Durchgangs-Kontakt vermeiden und folglich die Widerstandseigenschaften des Bauelements verbessern. Des Weiteren kann durch das Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts durch einen einzigen Prozess der gesamte Prozess vereinfacht werden und die Kosten können gesenkt werden.
  • Für Fachleute wird es naheliegend und offenkundig sein, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können. Daher ist es beabsichtigt, dass die offenbarten Ausführungsformen die naheliegenden und offenkundigen Abwandlungen und Änderungen abdecken, sofern sie unter den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
  • 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
    • - KR 10-2008-0086370 [0001]

Claims (15)

  1. Vorrichtung, umfassend: ein erstes Maskengebiet zum Abschatten von Licht; ein innerhalb des ersten Maskengebiets liegendes zweites Maskengebiet zum Ausbilden einer Metallleitung; und ein innerhalb des zweiten Maskengebiets liegendes drittes Maskengebiet zum Ausbilden eines Durchgangs-Kontakts.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Maskengebiet ein Dunkeltongebiet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite Maskengebiet ein Halbtongebiet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das dritte Maskengebiet ein Helltongebiet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die ersten und die zweiten Maskengebiete Cr umfassen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das zweite Maskengebiet einen Lichttransmissionsgrad von ungefähr 20–30% aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das zweite Maskengebiet eine Phasenschiebemaske ist.
  8. Verfahren, umfassend: Ausbilden einer Metallschicht über einem Halbleiterwafer; Aufbringen einer Fotolackschicht über der Metallschicht; Ausbilden einer Fotolackstruktur zum Ausbilden einer Metallleitung und eines Durchgangs-Kontakts durch Strukturieren der Fotolackschicht unter Verwendung eines ersten Maskengebiets zum Abschatten von Licht, eines innerhalb des ersten Maskengebiets gelegenen zweiten Maskengebiets zum Ausbilden der Metallleitung und eines innerhalb des zweiten Maskengebiets gelegenen dritten Maskengebiets zum Ausbilden des Durchgangs-Kontakts; und gleichzeitiges Ausbilden der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts durch Strukturieren der Metallschicht unter Verwendung der Fotolackstruktur.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Aufbringen einer Fotolackschicht über der Metallschicht das Aufbringen eines Negativfotolackmaterials über der Metallschicht umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das erste Maskengebiet ein Dunkeltongebiet ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das zweite Maskengebiet ein Halbtongebiet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das dritte Maskengebiet ein Helltongebiet ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, umfassend ein Aufdampfen einer Isolierschicht über der Ausbildung der Metallleitung und des Durchgangs-Kontakts.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Isolierschicht unter Verwendung eines Tetraethylorthosilikats ausgebildet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem das zweite Maskengebiet einen Lichttransmissionsgrad von ungefähr 20–30% aufweist.
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