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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Generell betrifft die vorliegende Erfindung integrierte Schaltungen und betrifft insbesondere SOI-Halbleiterbauelemente mit Substratdioden, die in dem kristallinen Material des Substrats ausgebildet sind.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die Herstellung integrierter Schaltungen macht es notwendig, eine grolle Anzahl an Schaltungselementen, etwa Transistoren und dergleichen auf einer vorgegebenen Chipfläche gemäß einem spezifizierten Schaltungsaufbau herzustellen. Generell wird eine Vielzahl an Prozesstechnologien aktuell eingesetzt, wobei für komplexe Schaltungen, etwa Mikroprozessoren, Speicherchips, ASICS (anwendungsspezifische IC's) und dergleichen, die CMOS-Technologie eine der vielversprechendsten Vorgehensweisen ist auf Grund der guten Eigenschaften im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme und/oder Kosteneffizienz. Während der Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Anwendung der CMOS-Technologie werden Millionen komplementärer Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren und p-Kanaltransistoren, auf einem Substrat hergestellt, das eine kristalline Halbleiterschicht aufweist. Ein MOS-Transistor enthält, unabhängig davon, ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, sogenannte pn-Übergänge, die durch eine Grenzfläche aus stark dotierten Drain- und Sourcegebieten und einem invers oder schwach dotierten Kanalgebiet gebildet sind, das zwischen dem Draingebiet und dem Sourcegebiete angeordnet ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets, d. h. der Durchlassstrom des leitenden Kanals, ist durch eine Gateelektrode gesteuert, die über dem Kanalgebiet ausgebildet und davon durch eine dünne isolierende Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals auf Grund des Anlegens einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode hängt u. a. von dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet ab, der auch als Kanallänge bezeichnet wird. Daher ist das Verringern der Strukturgrößen und insbesondere der Gatelänge der Feldeffekttransistoren ein wichtiges Entwurfskriterium.
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Im Hinblick auf eine weitere Leistungssteigerung von Transistoren wird, zusätzlich zu anderen Vorteilen, die SOI-(Halbleiter- oder Silizium-auf-Isolator-)Architektur zunehmend als wichtig für die Herstellung von MOS-Transistoren auf Grund ihrer Eigenschaften einer geringeren parasitären Kapazität der pn-Übergänge erachtet, wodurch höhere Schaltgeschwindigkeiten im Vergleich zu Vollsubstrattransistoren erreicht werden. In SOI-Transistoren ist das Halbleitergebiet, in welchem die Drain- und Sourcegebiete sowie das Kanalgebiet angeordnet sind, und das auch als Körper bezeichnet wird, elektrischisolierend umschlossen. Diese Konfiguration liefert deutliche Vorteile, gibt aber auch Anlass zu einer Vielzahl von Problemen.
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Beispielsweise müssen Halbleiterelemente, etwa Dioden und dergleichen, in dem Substratmaterial auf Grund gewisser Bauteilerfordernisse eingerichtet werden. wodurch es notwendig ist, geeignete Bereiche herzustellen, in denen das Substratmaterial freigelegt ist. Beispielsweise ist ein wichtiger Aspekt in Hochleistungsbauelementen, etwa Mikroprozessoren und dergleichen, eine effiziente bauteilinterne Bauteiltemperaturverwaltung einzurichten auf Grund der ausgeprägten Wärmeerzeugung der Transistoren. Auf Grund des geringeren Warmeableitvermögens von SOI-Bauelementen, das durch die vergrabene isolierende Schicht hervorgerufen wird, ist die entsprechende Erfassung der aktuellen Temperatur in SOI-Bauelementen von besonderer Bedeutung. Typischerweise werden für thermische Detektionsanwendungen geeignete Diodenstrukturen verwendet, wobei die Charakteristik der Diode das Ermitteln von Information über die thermischen Bedingungen in der Nähe der Diodenstruktur zulässt. Die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der entsprechenden Messdaten, die auf der Grundlage der Diodenstruktur erhalten werden, hängt wesentlich von der Diodencharakteristik ab, d. h. von der Strom/Spannungscharakteristik der Diode ab, die wiederum von der Temperatur und anderen Parametern beeinflusst ist. Für thermische Detektionsanwendungen ist es daher typischerweise wünschenswert, eine im Wesentlichen „ideale” Diodencharakteristik vorzusehen, um damit eine genaue Abschätzung der Temperaturbedingungen in dem Halbleiterbauelement zu ermöglichen. In SOI-Bauelementen wird eine entsprechende Diodenstruktur, d. h. der entsprechende pn-Übergang, häufig in einem Substratfesterbereich hergestellt, d. h. in dem Substratmaterial, das unter der vergrabenen isolierenden Schicht angeordnet ist, über der „aktive” Halbleiterschicht ausgebildet ist, die zur Herstellung der Transistoren in Verbindung mit anderen Diodenstrukturen, die für Überwachungszwecke und dergleichen verwendet werden, hergestellt werden. Somit sind zumindest einige zusätzliche Prozessschritte erforderlich, beispielsweise zum Ätzen durch die Halbleiterschicht oder durch einen entsprechenden Grabenisolationsbereich und durch die vergrabene isolierende Schicht, um damit das kristalline Substratmaterial freizulegen.
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Andererseits ist der Prozessablauf zur Herstellung der Substratdiode typischerweise so gestaltet, dass dieser einen hohen Grad an Kompatibilität zu der Prozesssequenz aufweist, mit der die eigentlichen Schaltungselemente, etwa die Transistorstrukturen, hergestellt werden.
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Obwohl das Bereitstellen von Substratdioden in komplexen SOI-Halbleiterbauelementen ein vielversprechender Ansatz ist, um zuverlässige Temperaturdaten während des Betriebs des Bauelements zu gewinnen, führen konventionelle Vorgehensweisen zur Herstellung von Substratdioden zu ausgeprägten Ausbeuteverlusten und somit zu einer Leistungseinbuße in dem jeweiligen Substratfenster auf Grund der stetigen Verringerung der Größe von Bauteilstrukturen, etwa von Transistoren, Leitungen und dergleichen. Beispielsweise hat in komplexen Halbleiterbauelementen, die Feldeffekttransistoren enthalten, die Gatelänge einen Wert von ungefähr 40 nm und weniger erreicht, wodurch die Packungsdichte erhöht und wodurch auch ein besseres Leistungsverhalten der einzelnen Transistoren erreicht wird. In ähnlicher Weise muss das Verdrahtungsnetzwerk, d. h. das Metallisierungssystem in Verbindung mit einer geeigneten Kontaktebene, in geeigneter Weise an die größere Packungsdichte in der Bauteilebene komplexer Halbleiterbauelemente angepasst werden, wodurch Kontaktelemente und Metallstrukturelemente mit reduzierten lateralen Abmessungen erforderlich sind. Gleichzeitig wird auch die Dicke oder die Höhe der diversen Metallisierungsebenen verringert, um damit den reduzierten lateralen Abmessungen Rechnung zu tragen. Während der Herstellung von Kontaktebenen, d. h. der Herstellung des dielektrischen Materials und der entsprechenden Kontaktelemente, die darin ausgebildet sind und die eine Verbindung zu den Kontaktbereichen der halbleiterbasierten Schaltungselemente herstellen, und während der Herstellung der Metallisierungsschichten des komplexen Metallisierungssystems sind mehrere sehr komplexe Prozesse, etwa Lithographieprozesse, Abscheide- und Strukturierungsprozesse anzuwenden, die einen Einfluss auf die Eigenschaften der Substratdiode ausüben.
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Insbesondere das Metallsilizid, das in den dotierten Gebieten der Substratdioden herzustellen ist, übt einen wesentlichen Einfluss auf die schließlich erhaltenen Diodeneigenschaften aus, wie dies nachfolgend detallierter mit Bezug zu 1 beschrieben ist.
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1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100, in welchem eine Substratdiode 150b in dem kristallinen Substratmaterial 101b eines Substrats 101 ausgebildet ist. Ferner sind Transistoren 150a in und über einer Halbleiterschicht 103 hergestellt, die wiederum auf einer vergrabenen isolierenden Materialschicht 102 gebildet ist. Somit kann das Halbleiterbauelement 100 oder zumindest der in 1 gezeigte Bereich als ein SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Bauteil betrachtet werden. Es ist sollte beachtet werden, dass die Halbleiterschicht 103 in der in 1 gezeigten Fertigungsphase eine Materialschicht darstellt, in der eine Vielzahl an „aktiven” Gebieten oder Halbleitergebieten 103a ausgebildet sind, in und über denen die Transistoren 150a hergestellt sind. Die aktiven Gebiete, etwa Gebiet 103a, sind lateral voneinander durch entsprechende geeignete Isolationsgebiete 193c getrennt, die beispielsweise aus Siliziumdioxid aufgebaut sind. Die Transistoren 150a besitzen einen geeigneten Aufbau entsprechend en gesamten Bauteilerfordernissen und werden typischerweise in Form von Feldeffekttransistoren mit Gateelektrodenstrukturen 160 bereitgestellt, die wiederum ein Gatedielektrikumsmaterial 162 und ein Elektrodenmaterial 161 möglicherweise in Verbindung mit einer Seitenwandabstandshalterstruktur 163 aufweisen. Wie zuvor erläutert ist, beträgt in komplexen Anwendungen eine Gatelänge der Gateelektrodenstrukturen 160 50 nm oder weniger, wodurch auch der Zwischenraum zwischen benachbarten Gateelektroden auf eine laterale Abmessung beschränkt wird, der in der gleichen Größenordnung liegt. Ferner umfassen die Transistoren 150a Drain- und Sourcegebiete 151a, die als stark dotierte Bereiche in dem aktiven Gebiet 103a zu verstellen sind, so dass ein pn-Übergang geschaffen wird, wobei das laterale und vertikale Profil von den Fertigungsprozessen abhängt, die zur Herstellung der Dain- und Sourcegebiete 151a angewendet wurden. Ferner ist ein Metallsilizid 153 typischerweise in den Drain- und Sourcegebieten 151a ausgebildet, um den gesamten Kontaktwiderstand zu verringern. Beispielsweise wird Nickelsilizid, möglicherweise in Verbindung mit Platin und dergleichen, in komplexen Anwendungen vorgesehen. in ähnlicher Weise umfasst die Substratdiode 150b ein stark dotiertes Gebiet 151b, das ein pn-Übergang 151p mit dem umgebenden kristallinen Substratmaterial 101b, das darin eingebaut eine geeignete Dotierstoffkonzentration aufweist. Wie nachfolgend detaillierter erläutert ist, ist häufig das stark dotierte Gebiet 151b im Wesentlichen das gleiche laterale und vertikale Konzentrationsprofil wie zumindest tiefe Drain- und Sourcebereiche der Drain- und Sourcegebiete 151a der Transistoren 150a, da die Gebiete 151a, die tieferen Bereiche davon und die Gebiete 151b häufig auf der Grundlage eines gemeinsamen Ionenimplantationsprozesses erzeugt werden. Auch ist in den Gebieten 151b das Metallsilizid 153 eingebaut.
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In der gezeigten Fertigungsphase ist ferner eine Kontaktebene 120 in einem Zwischenfertigungsstadium vorgesehen, in welchem geeignete dielektrische Materialien, etwa eine Ätzstoppschicht 121 die etwa in Form eines Siliziumnitridmaterials vorgesehen ist, in Verbindung mit dem eigentlichen dielektrischen Zwischenschichtmaterial 122, beispielsweise in Form von Siliziumdioxid und dergleichen, über den Transistoren 150a und über den Substratdioden 150b und somit auch innerhalb entsprechender Substratöffnungen oder Fenster 101o ausgebildet sind, wobei dieses sich durch die Halbleiterschicht 103 und die vergrabene isolierende Schicht 102 erstreckt. Wie gezeigt, sind Kontaktöffnungen 123a so vorgesehen, dass diese sich durch das dielektrische Zwischenschichtmaterial 122 erstrecken, wobei diese zu den Drain- und Sourcegebieten 151a abhängig von dem erforderlichen Kontaktschema ausgerichtet sind, während andere Kontaktöffnungen 123g, die typischerweise in anderen Breitenrichtungen, d. h. einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 1a, vorgesehen sind und sich zu den Gateelektrodenstrukturen 160 erstrecken. In ähnlicher Weise sind Kontaktöffnungen 123b so vorgesehen, dass diese sich in die Substratöffnungen 101o erstrecken. Es sollte beachtet werden, dass in der gezeigten Fertigungsphase die Öffnungen 123a, 123b, 123g noch von darunter liegenden leitenden Bereichen durch zumindest einen Teil der Ätzstoppschicht 121 getrennt sind.
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Das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement 100 kann auf der Grundlage der folgenden Prozessstrategie hergestellt werden. Nach der Herstellung der Isolationsgebiete 103c zur lateralen Begrenzung der aktiven Gebiete, etwa des Halbleitergebiets 103a in der Halbleiterschicht 103, wird die grundlegende Dotierung beispielsweise auf der Grundlage von Ionenimplantation und dergleichen festgelegt. Dazu werden geeignete Implantations- und Maskierungsschemata eingesetzt. Daraufhin werden die Gateelektrodenstrukturen 160, d. h. zumindest das Elektrodenmaterial 161 hergestellt, indem geeignete Materialien vorgesehen werden und diese auf der Grundlage komplexer Lithographie- und Ätzstechniken strukturiert werden, um damit die gewünschten lateralen Abmessungen entsprechend den gesamten Entwurfsregeln zu erreichen. Zusätzliche Dotierstoffsorten werden in das aktive Gebiet 103a eingebaut, um beispielsweise Drain- und Sourceerweiterungsgebiete (nicht gezeigt), gegendotierte Gebiete, d. h. Gebiete mit einer erhöhten Wannendotierstoffkonzentration und dergleichen, zu erzeugen, wie dies zum Einrichten des komplexen Dotierstoffprofils insbesondere in der Nähe von Kanalgebieten 152 erforderlich ist, die zwischen den Drain- und Sourcegebieten angeordnet sind. In einer geeigneten Fertigungsphase werden die Substratöffnungen 101o, die sich von der Seitenwand 101s zu der gegenüberliegenden Seitenwand erstrecken, hergestellt durch Anwenden geeigneter Ätztechniken, wobei vor der nach der Herstellung der Öffnungen 101o oder in einer Zwischenphase eine geeignete Grunddotierung bei Bedarf in das kristalline Substratmaterial 101b eingeführt wird. Es sollte beachtet werden, dass typischerweise die lateralen Abmessungen der Öffnungen 101o deutlich größer sind im Vergleich zu dem Zwischenraum zwischen den dicht liegenden Gateelektrodenstrukturen 160, um damit geeignete dimensionierte pn-Übergänge der Dioden 150b und auch um einen besseren Anschluss an Kontaktelemente zu erreichen, die noch in den Kontaktöffnungen 123b zu erzeugen sind. Während einer geeigneten Phase werden in einigen konventionellen Vorgehensweisen die Drain- und Sourcedotierstoffe für die tiefen Drain- und Sourcebereiche der Transistoren 150a auf der Grundlage eines Ionenimplantationsprozesses eingebaut, wobei gleichzeitig die stark dotierten Gebiete 151b hergestellt werden, wodurch zusätzliche Maskierungs- und Implantationsschritte zur Erzeugung der Gebiete 151b vermieden werden. Nach jeglichen Ausheizprozessen zum Aktivieren der Dotierstoffsorten und zum Rekristallisieren der durch Implantation hervorgerufenen Schäden wird das Bauelement 100 für die Herstellung der Metallsilizidgebiete 153 vorbereitet.
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Es sollte jedoch beachtet werden, dass nach dem Einbau der Dotierstoffsorte für die Drain- und Sourcegebiete 141a und die dotierten Gebiete 151b mehrere Reinigungsprozesse anzuwenden sind, beispielsweise zum Entfernen von Lackmaterial, zur Entfernung von Kontaminationsstoffen und dergleichen, wie dies typischerweise in komplexen Fertigungsprozessen zur Erzeugung komplexer Halbleiterbauelemente erforderlich ist. Insbesondere während derartiger Prozesse tritt ein gewisser Grad an Materialerosion in der Öffnung 101o auf, die im Wesentlichen aus Siliziumdioxid zumindest innerhalb der vergrabenen Materialschicht 102 hergestellt ist, wodurch zunehmend die Öffnung 101 „verbreitet” wird, wie dies durch 101r angegeben ist. Folglich sind die Seitenwände 101s nach dem Einbau der Dotierstoffsorte für die Gebiete 151 und vor dem eigentlichen Herstellen des Metallsilizids 153 „verschoben”. Wenn folglich der Silizidierungsprozess angewendet wird, ist der laterale Abstand zwischen den pn-Übergang 151p und dem Metallsilizid 153 kleiner auf Grund der Materialerosion, die zu den „zurückgezogenen” Seitenwänden 101s führte. Diese kleinere laterale Abstand führt ausgeprägten Änderungen der schließlich erreichten Diodeneigenschaften insbesondere während der weiteren Bearbeitung, wenn die Kontaktöffnungen 123a, 123g, 123b hergestellt und die endgültige Querschnittsform eingestellt wird. Ferner kann der kleinere Abstand des Metallsilizids 153 zu dem pn-Übergang 151p zusätzlich zu einer größeren Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Kurzschlüssen und somit von Leckstrompfaden führen, wodurch ebenfalls zu einem geringeren Leistungsvermögen der resultierenden Substratdioden 150b beigetragen wird.
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Nach der Herstellung des Metallsilizids 153, was auf der Grundlage gut etablierter Silizidierungstechniken bewerkstelligt wird, wird das Material oder das Materialsystem der Kontaktebene 120 hergestellt, beispielsweise durch Abscheiden der Ätzstoppschicht 121 unter Anwendung von etwa plasmaunterstützter CVD (chemische Dampfabscheidung), woran sich das Abscheiden des Materials 122 beispielsweise durch CVD, durch Aufschleudertechniken und dergleichen anschließt. Bei Bedarf wird eine Einebnung ausgeführt, um das Bauelement für den nachfolgenden komplexen Strukturierungsprozess zur Herstellung der Kontaktöffnungen 123a, 123g und 123b vorzubereiten. Während des Strukturierungsprozesses wird durch das Material 122 geätzt, wobei die Schicht 121 als ein effizientes Ätzstoppmaterial verwendet wird.
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Wie zuvor erläutert ist, müssen auf Grund der insgesamt kleineren Abmessungen in den komplexen Halbleiterbauelementen auch die Kontaktöffnungen 123a, 123g mit angepassten Abmessungen vorgesehen werden, was zu Öffnungen insbesondere bei den Öffnungen 123a führt. Im Hinblick auf das Bereitstellen verbesserter Bedingungen für das nachfolgende Einfüllen eines Kontaktmaterials, etwa von Wolfram, in Verbindung mit geeigneten Barrierenmaterialien ist eine gewisse Verrundung der oberen Bereiche der Kontaktöffnungen 123a, 123g erforderlich, so dass sich verjüngende oder abgerundete obere Bereiche 123u geschaffen werden. Dazu wird vorzugsweise die Ätzmaske, die typischerweise ein Lackmaterial ist, möglicherweise in Verbindung mit einem ARC-(antireflektierenden Beschichtungs-)Material nach dem Ätzen durch die Schicht 122 abgetragen und es wird ein zusätzlicher spezielle Materialabtragungsprozess angewendet, beispielsweise in Form eines anisotropen Ätzprozesses, eines Ionensputter-Prozesses, und dergleichen. Wie zuvor erläutert ist, besitzen typischerweise die Kontaktöffnungen 123b eine deutlich größere laterale Abmessung, so dass eine größere Abtragsrate an der Unterseite der Öffnung 101o beobachtet wird, wodurch sogar ggf. durch die Schicht 121 „geätzt” wird. Das Metallsilizid 153 wird somit freigelegt oder es wird zumindest die Ätzstoppbeschichtung deutlich in der Dicke verringert, wodurch sich ebenfalls eine unerwünschte Freilegung des Materials 153 während der weiteren Bearbeitung ergeben kann, d. h. während der Öffnung der Ätzstoppschicht 121. Als Folge der vorzeitigen Freilegung des Materials 153 werden die Diodencharakteristiken wesentlich beeinflusst, beispielsweise auf Grund des geringeren lateralen Abstandes des Materials 153 von dem pn-Übergang 151p, wie dies auch zuvor erläutert ist.
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In einigen konventionellen Vorgehensweisen wird eine bessere Integrität der Diodeneigenschaften erreicht, indem der Prozessablauf zur Herstellung der Drain- und Sourcegebiete 151a und der dotierten Gebiete 151b geändert wird. D. h., es wird ein spezieller Implantationsprozess für die Herstellung der dotierten Gebiete 151b mit geeignet angepassten Implantationsparametern ausgeführt, um eine größere laterale Verteilung der eingebauten Dotierstoffsorte zu erreichen. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit der negativen Beeinflussung der Diodencharakteristik deutlich verringert, selbst bei einem Prozessablauf, in welchem verrundete obere Bereiche 123u vorzusehen sind. Andererseits sind zusätzliche Lithographieschritte in Verbindung mit Lackabtragungsprozessen erforderlich, um in separater Weise die Drain- und Sourcegebiete 151 einerseits und die dotierten Gebiete 151b einerseits einzurichten. Somit steigt die Gesamtkomplexität des Fertigungsprozesses deutlich an.
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Im Hinblick auf die zuvor beschriebene Situation betrifft die vorliegende Erfindung Fertigungstechniken und Halbleiterbauelemente, in denen Substratdioden mit verbesserter Integrität der Diodeneigenschaften bereitgestellt werden, wobei eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung reduziert werden.
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Überblick über die Erfindung
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Generell stellt die vorliegende Erfindung Fertigungstechniken und Halbleiterbauelemente bereit, in denen eine bessere Integrität von pn-Übergängen von Substratdioden erreicht wird, indem der laterale Abstand zwischen einem Metallsilizid und einem pn-Übergang vergrößert wird, ohne dass zu einer größeren Prozesskomplexität kommt und/oder indem die Integrität des Metallsilizids bei der Herstellung von Kontaktöffnungen bewahrt wird. Dazu werden geeignete Opferfüllmaterialien in einer geeigneten Fertigungsphase aufgebracht, beispielsweise für die Herstellung eines Abstandshalterelements in der Substratöffnung nach dem Einbau der Dotierstoffsorte und vor dem Bilden des Metalisilizids, während in anderen anschaulichen hierin offenbarten Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ zu der zuvor genannten Strategie insbesondere der kritische Schritt der Ecken- bzw. Kantenverrundung in den Kontaktöffnungen bei Bedarf in Anwesenheit eines Opferfüllmaterials ausgeführt wird, das zuverlässig die Unterseite der Kontaktöffnungen und damit das Metallsilizid in den Substratdioden schützt.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bilden einer Öffnung durch ein Gebiet einer Halbleiterschicht und durch eine vergrabene isolierende Schicht eines SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Bauelements, um einen Bereich eines kristallinen Substratmaterials des SOI-Bauelements freizulegen. Das Verfahren umfasst ferner das Ausführen eines Implantationsprozesses derart, dass ein dotiertes Gebiet in dem freiliegenden Bereich des kristallinen Substratmaterials erzeugt wird, und derart das Drain- und Sourcegebiete eines Transistors gebildet werden, der in und über einem Halbleitergebiet der Halbleiterschicht hergestellt wird. Des weiteren umfasst das Verfahren das Bilden einer Beschichtung in der Öffnung und über dem Transistor und das Bilden eines Opferfüllmaterials selektiv in der Öffnung. Ferner umfasst das Verfahren das Entfernen der Beschichtung außerhalb der Öffnung unter Anwendung des Opferfüllmaterials als eine Ätzmaske. Ferner wird ein Metallsilizid in den dotierten Gebiet und in den Drain- und Sourcegebieten hergestellt.
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Ein weiteres anschauliches hierin offenbares Verfahren umfasst das Bilden eines dielektrischen Zwischenschichtmaterials in und über einer Substratöffnung und einem Transistor, wobei die Substratöffnung in einer Halbleiterschicht und einer vergrabenen isolierenden Schicht eines SOI-Bauelements ausgebildet ist und mit einem kristallinen Substratmaterial in Verbindung steht. Der Transistor ist in und über einem Halbleitergebiet in der Halbleiterschicht ausgebildet. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer ersten Kontaktöffnung und einer zweiten Kontaktöffnung in dem dielektrischen Zwischenschichtmaterial, wobei sich die erste Kontaktöffnung indem die Substratöffnung erstreckt, ohne in Metallsilizidgebiet freizulegen, das in dem kristallinen Substratmaterial gebildet ist. Die zweite Kontaktöffnung ist zu dem Draingebiet oder dem Sourcegebiet ausgerichtet. Ferner wird ein Opferfüllmaterial in der ersten und der zweiten Kontaktöffnung gebildet und es wird ein Materialsabtragungsprozesse so durchgeführt, dass ein oberer Bereich der ersten und der zweiten Kontaktöffnung in Anwesenheit des Opferfüllmaterials verrundet wird.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Halbleiterbauelement umfasst eine Substratöffnung, die sich durch eine Halbleiterschicht und eine vergrabene isolierende Schicht erstreckt. Das Bauteil umfasst ferner ein dotiertes Gebiet einer Substratdiode, das einen pn-Übergang mit einem kristallinen Substratmaterial bildet. Ferner ist ein Abstandshalter an Seitenwänden der Substratöffnung ausgebildet, wobei der Abstandshalter auf einem Bereich des dotierten Gebiete ausgebildet ist. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement ein Metallsilzid, das in dem dotierten Gebiet ausgebildet ist und einen lateralen Abstand zu dem pn-Übergang besitzt, der im Wesentlichen einer Breite des Abstandshalters entspricht. Des weiteren umfasst das Bauelement einen Transistor, der in und über einem Halbleitergebiet ausgebildet ist, das wiederum in der Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei der Transistor Drain- und Sourcegebiete aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines komplexen Halbleiterbauelements in einer Fertigungsphase zeigt, um sich verjüngende Kontaktöffnungen zu bilden, wobei die Eigenschaften einer Substratdiode wesentlich zumindest durch die Bildung der Kontaktöffnungen gemäß konventioneller Strategien beeinflusst werden;
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2a bis 2g schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während diverser Fertigungsphasen zeigen, wenn Drain- und Sourcegebiete, d. h. tiefe Bereiche davon, und ein dotiertes Gebiet einer Substratdiode in einem gemeinsamen Implantationsprozess hergestellt werden, während ein größerer lateraler Abstand für ein Metallsilizid auf der Grundlage eines Abstandshalterelements erreicht wird, das hergestellt wird, ohne dass zusätzliche Lithographieschritte gemäß anschaulicher Ausführungsformen erforderlich sind; und
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2h bis 2l schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigen, in denen zusätzlich oder alternativ zur Anwendung der mit Bezug zu den 2a bis 2g beschriebenen Prozessstrategie bessere Diodencharakteristiken erreicht werden, indem ein Kantenverrundungsprozess für Kontaktöffnungen auf der Grundlage eines Opferfüllmaterials ausgeführt wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in der Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
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Gemäß den hierin offenbarten Prinzipien werden Substratdioden in SOI-Bauelementen mit besseren Diodeneigenschaften bereitgestellt, was erreicht wird, indem eine bessere Integrität der Metallsilizidgebiete sichergestellt wird, die in dem dotierten Halbleitergebiet der Substratdiode zu erzeugen sind. Die besseren Diodencharakteristiken können erreicht werden, ohne dass zusätzliche Lithographieschritte erforderlich sind, wodurch eine höhere Prozesskomplexität vermieden oder wodurch sogar die Gesamtprozesskomplexität im Vergleich zu konventionellen Prozessstrategien verringert wird. Dazu wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen der laterale Abstand eines Metallsilizidgebiets zu dem pn-Übergang in der Substratdiode eingestellt, indem ein Seitenwandabstandshalter an Seitenwänden der Substratöffnung oder dem Substratfenster nach dem Einbau der Dotierstoffsorte und vor dem Ausführen des Silizidierungsprozesses vorgesehen wird. Der Abstandshalter kann auf der Grundlage eines geeigneten Prozessschemas eingebaut werden, wobei ein Opferfüllmaterial verwendet wird, ohne dass ein zusätzlicher Lithographieprozess erforderlich ist. Selbst kritische Prozessschritte, etwa die Herstellung komplexer Kontaktöffnungen, können folglich mit besseren Prozessergebnissen bewerkstelligt werden, selbst wenn ein kritischer Kantenverrundungsprozess für die Kontaktöffnungen anzuwenden ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Vorgang für das Herstellen von Kontaktöffnungen mit verrundetem oder einem sich verjüngenden oberen Bereich auf der Grundlage eines geeigneten Opferfüllmaterials ausgeführt, ohne dass ein Lithographieschritt auf der Grundlage einer entsprechenden Lithographiemaske ausgeführt wird, wodurch die Integrität einer unteren Ätzstoppschicht und somit des Metalsilizids beim Ausführen des Kantenverrundungsprozesses bewahrt wird.
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In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird das Metallsilizid mit den größeren lateralen Abständen zu dem pn-Übergang in der Subtratdiode vorgesehen, wie dies zuvor beschrieben ist, während zusätzlich komplexe Kontaktöffnungen auf der Grundlage eines Kantenverrundungsprozesses hergestellt werden, der auf einem Opferfüllmaterial beruht. Auf diese Weise können die gesamten Diodencharakteristiken verbessert werden.
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Mit Bezug zu den 2a bis 2l werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben, wobei auch bei Bedarf auf die 1 verwiesen wird.
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2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 200, das ein SOI-Bauelement zumindest in gewissen Bauteilbereichen darstellt und das somit ein Substrat 201 aufweist, in welchem ein kristallines Substratmaterial 201b vorgesehen ist, woran sich eine vergrabene isolierende Schicht 202 und eine Halbleiterschicht 203 anschließen. Im Hinblick auf diese Komponenten gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 erläutert sind. In der gezeigten Fertigungsphase ist eine Substratöffnung oder ein Substratfenster 201o so ausgebildet, dass diese sich durch die Halbleiterschicht 203 und die vergrabene isolierende Schicht 202 erstreckt, um einen Bereich 201w des kristallinen Substratmaterials 201b freizulegen, in welchem ein dotiertes Gebiet einer Substratdiode 250b vorzusehen ist. Wie gezeigt erstreckt sich die Öffnung 201o durch die Halbleiterschicht 203 in einem speziellen Halbleitergebiet 203b oder in einem Isolationsgebiet 203c, das auch ein aktives Gebiet 203a, das in der Halbleiterschicht 203 gebildet ist, lateral abtrennt oder begrenzt. Beispielsweise sind ein oder mehrere Transistoren 250a in und über dem Halbleitergebiet 203a ausgebildet und besitzen einen geeigneten Aufbau. Beispielsweise enthält in dieser Phase der Transistor 250a eine Gatelektrodenstruktur 260 mit einer Gatedielektrikumsschicht 263, einer Abstandshaltersstruktur 262 und einem Elektrodenmaterial 261. Es sollte beachtet werden, dass die Gateelektrodenstrukturen 260 einen beliebigen Aufbau im Hinblick auf laterale Abmessungen, Materialzusammensetzung der darin vorgesehenen Materialien und dergleichen besitzen. Beispielsweise enthält das Gatedielektrikumsmaterial 263 ein dielektrisches Material mit großem ε und das Elektrodenmaterial 261 enthält ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial möglicherweise in Verbindung mit einem halbleiterbasierten Elektrodenmaterial und dergleichen. In ähnlicher Weise besitzt die Abstandshalterstruktur 262 einen geeigneten Aufbau, beispielsweise in Form von zwei oder mehr einzelnen Abstandshalterelementen in Verbindung mit Ätzstoppbeschichtungen (nicht gezeigt), die darin vorgesehen sein können.
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Wie zuvor erläutert ist, besitzen die Gateelektrodenstrukturen 260 laterale Abmessungen, d. h. eine Gatelänge, d. h. in 2a die horizontale Erstreckung des Elektrodenmaterials 261, von 50 nm und weniger, wodurch auch kleinere Abstände zwischen benachbarten Gateelektrodenstrukturen 260 insbesondere in dicht gepackten Bauteilbereichen erforderlich sind, wie dies auch zuvor erläutert ist. In der gezeigten Fertigungsphase sind Drian- und Sourceerweiterungsgebiete 251e in dem aktiven Gebiet 203 bei Bedarf ausgebildet.
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Das in 2a gezeigte Halbleiterbauelement 200 kann auf der Grundlage einer geeigneten Prozessstrategie hergestellt werden, wie sie beispielsweise zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben ist, d. h. nach der Herstellung der Gateelektrodenstrukturen 260 wird in einer geeigneten Phase die Substratöffnung 201o auf der Grundlage gut etablierter Lithographie- und Ätztechniken hergestellt.
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2b zeigt schematisch das Bauelement 200 während eines Ionenimplantationsprozesses 204, in welchem eine geeignete Dotierstoffsorte in den freiliegenden Bereich 201w der Substratdiode 250 durch die Öffnung 201o eingebaut wird, während gleichzeitig Drain- und Sourcegebiete 251a hergestellt werden, d. h. entsprechende tiefe Bereiche davon, wenn zuvor die Erweiterungsgebiete 251e hergestellt wurden. Folglich besitzen die Drain- und Sourcegebiete 251a, mit Ausnahme der Erweiterungsgebiete 251e, falls diese vorgesehen sind, im Wesentlichen das gleiche vertikale Dotierstoffkonzentrationsprofil wie das dotierte Gebiet 251b zumindest in einer Dicke, die der Dicke der Halbleiterschicht 203 und somit dem aktiven Gebiet 203a entspricht, da abhängig von den Parametern des Prozesses 204 eine gewisse Menge an Dotierstoffen auch in die vergrabene isolierende Schicht 202 unterhalb der Drain- und Sourcegebiete 251a zumindest an einer Oberfläche hinab bis zu einer Tiefe eindringen können, die einer Tiefe des aktiven Gebiets 203a entspricht. Nach dem Implantationsprozess 204 werden weitere Prozesse ausgeübt, die beispielsweise das Anwenden nasschemischer Ätzchemien erfordern, wie dies auch zuvor erläutert ist, was zu einem gewissen Materialabtrag an Seitenwänden 201s der Öffnung 201 führt, wie dies auch zuvor erläutert ist. Ferner können jegliche Ausheizprozesse ausgeführt werden, um das endgültige laterale und vertikale Dotierstoffprofil der Gebiete 251a, 251b einzustellen.
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2c zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Prozessphase. Wie gezeigt, ist eine Beschichtung oder eine Abstandshalterschicht 254 in der Öffnung 201o und über und zwischen den Gateelektrodenstrukturen 260 ausgebildet. Beispielsweise wird die Schicht 254 in Form eines Siliziumdioxidmaterials, eines Silizium nitridmaterials und dergleichen vorgesehen, wobei dies von der Materialzusammensetzung der Gateelektrodenstrukturen 260 abhängt. Das Material 254 wird in einer im Wesentlichen konformen Weise mit Ausnahme in den schmalen Abständen zwischen den dicht gepackten Gateelektrodenstrukturen 260 vorgesehen und besitzt eine Dicke von ungefähr 5 bis 30 nm, wobei auch andere Werte in Abhängigkeit der gesamten Bauteilgeometrie anwendbar sind. In dem in 2c gezeigten Beispiel führt die Dicke des Materials 250 zu einem im Wesentlichen vollständigen Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den Gateelektrodenstrukturen 260, was jedoch die weitere Bearbeitung nicht negativ beeinflusst. Das Material 254 wird auf der Grundlage gut etablierter Abscheidetechniken, etwa plasmaunterstützter CVD und dergleichen vorgesehen. Als nächstes wird das Bauelement 200 der Einwirkung einer reaktiven Ätzatmosphäre 205 eines plasmaunterstützten Ätzprozesses ausgesetzt, um einen wesentlichen Teil der Schicht 254 zu entfernen. Zu diesem Zweck können gut etablierte Ätzrezepte angewendet werden, beispielsweise unter Anwendung selektiver Ätzchemien zum Entfernen von Siliziumdioxid selektiv in Bezug auf Silizium, Siliziumnitrid und dergleichen. Folglich wird das Material der Beschichtung 254 vorzugsweise von horizontalen Bauteilbereichen abgetragen, während Abstandshalterstrukturen an im Wesentlichen vertikalen Bauteilbereichen, etwa in der Substratöffnung 201o erzeugt werden, wie dies in 2d gezeigt ist.
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2d zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, sind Abstandshalter 254s als Reste der Schicht 254 (siehe 2c) an nicht-horizontalen Bauteilbereichen, etwa den Seitenwänden 201s der Öffnung 201o und auf einem Bereich der Absandshalterstruktur 263 ausgebildet. Ferner kann auch ein Bereich 254m in den schmalen Abständen zwischen den Gateelektrodenstrukturen 260 vorhanden sein. in einigen anschaulichen Ausführungsformen führt der zuvor ausgeführte Ätzprozess 204 (siehe 2c) nicht zu einem im Wesentlichen vollständigen Entfernen des Beschichtungsmaterials an der Unterseite der Öffnung 201o, so dass eine Schicht mit geringerer Dicke 254r weiterhin in der Öffnung 201o vorhanden ist. Folglich kann ein entsprechender „Nachätzschritt” bei der Herstellung der Abstandshalter 254s vermieden werden oder wird mit einer kleineren Prozesszeit ausgeführt, so dass aktive Halbleiterbereiche, etwa die Drain- und Sourcegebiete 251a nicht unnötig der Einwirkung der reaktiven Ätzatmosphäre ausgesetzt werden.
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Ferner ist eine Schicht aus Opfermaterial 206 in und über der Öffnung 201o und über den Transistoren 250a gebildet. In einigen anschaulichen Ausführungsformen ist das Material 206 ein Material, das in einem Zustand geringer Viskosität aufgebracht werden kann, so dass sich eine im Wesentlichen ebene Oberflächentopographie nach dem Aufbringen des Materials 206 ergibt. In anderen Fällen besitzt das Material eine andere Materialzusammensetzung, solange die Materialeigenschaften mit der weiteren Bearbeitung verträglich sind, d. h. mit einem nicht-maskierten Abtragen eines überschüssigen Bereich, während zumindest ein wesentlicher Teil des Materials 206 innerhalb der Substratöffnung 201o beibehalten wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird das Material 206 der Einwirkung von Strahlung 207 ausgesetzt, um damit eine photochemische Reaktion zumindest in oberen Bereichen des Materials 206 in Gang zu setzen, so dass ein nachfolgendes Entfernen mit besserer Effizienz möglich ist, wobei dennoch das Material 206 in der Öffnung 201o oder zumindest in einem wesentlichen Teil davon beibehalten wird. Beispielsweise wird das Material 206 als ein Lackmaterial, d. h. ein photoempfindliches Material, vorgesehen, das belichtet wird, ohne dass eine Lithographiemaske erforderlich ist. Es sollte beachtet werden, dass im Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Lithographieprozess oder Lithographieschritt” als ein Lithographieprozess zu verstehen ist, in welchem eine spezielle Lithographiemaske erforderlich ist, um damit eine laterale Strukturierung in dem photoempfindlichen Material zu erreichen. Andererseits ist die „nicht-maskierte” oder ganzflächige Belichtung durch die Strahlung 207 als ein sehr unkritischer Prozess mit hohem Durchsatz zu verstehen, im Gegensatz zu tatsächlichen Lithographieprozessen.
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2e zeigt schematisch das Bauelement 200, wenn es der Einwirkung einer Ätzatmosphäre unterworfen wird, die geeignet gestaltet ist, um einen überschüssigen Bereich des Materials 206 zu entfernen, während ein Bereich 206r innerhalb der Öffnung 201o beibehalten wird. Dazu können gut etablierte Prozessabtragungschemien angewendet werden. Ferner kann auch, wie zuvor beschrieben ist, die „ganzflächige” Belichtung des Materials 206 zu einer höheren Abtragsrate führen, während der verbleibende Bereich 206r eine deutlich geringere Belichtungsdosis erhalten hat, wodurch eine moderat hohe Ätzwiderstandsfähigkeit verbleibt. In einigen anschaulichen Ausführungsformen repräsentiert der Prozess 208 eine Sequenz zum Abtragen von überschüssigen Bereichen des Materials 206 und zum nachfolgenden Abtragen von freiliegenden Materialresten des zuvor hergestellten Beschichtungsmaterials 254, d. h. von Resten 254s, die auf den Gateelektrodenstrukturen 260 gebildet sind, und dem Rest 254m (siehe 2d). Dazu können gut etablierte nasschemische Ätzrezepte angewendet werden, beispielsweise auf der Grundlage von Flusssäure (HF) und dergleichen, wobei dies von der Materialzusammensetzung des Materials 264 abhängt. Andererseits wird der Abstandshalter 254s in der Öffnung 201o auf Grund der Anwesenheit des Materials 206r im Wesentlichen beibehalten.
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Daraufhin wird die Bearbeitung fortgesetzt, indem das Material 206r abgetragen wird, was auf der Grundlage geeigneter nasschemischer Ätzrezepte bewerkstelligt wird, und daraufhin wird das Bauelement 200 für die Herstellung eines Metallsilizids vorbereitet, wozu entsprechende Reinigungsprozesse gehören, wie dies auch zuvor erläutert ist. Beim Entfernen des Opferfüllmaterials 206r aus der Öffnung 201o wird somit das Beschichtungsmaterial 254r mit der geringeren Dicke freigelegt und wird schließlich während des entsprechenden Reinigungsprozesses entfernt, wobei auch ein gewisser Anteil an Materialerosion in dem Abstandshalter 254s auftreten kann, wobei jedoch eine gewünschte Breite des Abstandshalters 254s weiterhin bewahrt wird.
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2f zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, wird ein Metallsilizid 253 in den Drain- und Sourcegebieten 251a und in dem dotierten Gebiet 251b nach dem Entfernen der dünnen Beschichtung 254r hergestellt, wobei somit ein lateraler Abstand des Materials 253 von dem pn-Übergang 251p der Substratdiode 250b im Wesentlichen durch den Abstandshalter 254s bestimmt ist. Wie zuvor erläutert ist, kann eine gewünschte endgültige Breite des Abstandshalters 254s und somit eine gewünschte Vergrößerung des lateralen Abstandes zwischen dem Material 253 und dem pn-Übergang 251p effizient eingestellt werden, indem eine geeignete Anfangsdicke des Beschichtungsmaterials 254 (siehe 2c) eingestellt wird. Somit können gut etablierte Silizidierungsprozesstechniken angewendet werden, beispielsweise auch unter Ausbildung eines Metallsilizids 264 in den Gateelektrodenstrukturen 260, während die gewünschte Eigenschaften der Substratdiode 250b bewahrt werden.
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2g zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase gemäß anschaulicher Ausführungsformen, in denen eine Breite der Abstandshalterstrukutur 263 verringert wird, beispielsweise durch Anwenden nasschemischer Ätzrezepte, plasmaunterstützter Ätzrezepte und dergleichen, um damit eine günstigere Oberflächentopographie für das nachfolgende Abscheiden einer oder mehrerer dielektrischer Schichten einer Kontaktebene zu schaffen, die noch herzustellen ist.
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Folglich kann die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden, indem ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial abgeschieden wird und darin Kontaktelemente erzeugt werden, wobei der Vorgang des Erzeugens des Kontaktelementes weniger kritisch ist im Hinblick auf eine Beeinträchtigung des Metallsilizids 253 in der Substratdiode 250b auf Grund des größeren lateralen Abstandes, der auf der Grundlage des Abstandshalters 254s eingestellt ist.
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Mit Bezug zu den 2h bis 2l werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben, in denen zusätzlich oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Prozesssequenz eine weitere Verbesserung der Metallsilizidintegrität und somit der Diodeneigenschaften erreicht wird, wenn ein Kontaktstrukturierungsprozess ausgeführt wird, der das Vorsehen verrundeter oder sich verjüngender oberer Bereiche der Kontaktöffnungen erfordert.
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2h zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer fortgeschrittenen Fertigungsphase, beispielsweise nach Anwendung der zuvor mit Bezug zu den 2a bis 2g beschriebenen Prozesssequenz, während in anderen Fällen andere Prozessstrategien angewendet werden. Wie gezeigt, umfasst eine Kontaktebene 220 eine Ätzstoppschicht 221, beispielsweise in Form eines Siliziumnitridmaterials möglicherweise in einem stark verspannten Zustand, woran sich ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial 222, etwa ein Siliziumdioxidmaterial und dergleichen anschießt. Ferner ist eine Kontaktöffnung 223b so ausgebildet, dass diese sich durch das Material 222 und zu oder leicht in die Ätzstoppmaterialschicht 221 erstreckt. In ähnlicher Weise ist eine Kontaktöffnung 223a so vorgesehen, dass diese sich durch das Material 222 und zu oder leicht in das Ätzstoppmaterial 221 über dem Draingebiet oder Sourcegebiet 251 des Transistors 250 erstreckt. In ähnlicher Weise sind Kontaktöffnungen 223g in dem Material 222 ausgebildet und sind zu den Gateelektrodenstrukturen 260 ausgerichtet, wir dies auch zuvor mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 erläutert ist.
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Das Halbleiterbauelement 200 kann auf der Grundlage von Prozesstechniken hergestellt werden, wie sie zuvor beschrieben sind oder auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozessstrategie zur Herstellung der Transistoren 250a und der Substratdiode 250b, die das Metallsilizid 253 in dem dotierten Gebiet 251b und entsprechend in den Drain- und Sourcegebieten 251a aufweist. Daraufhin wird das Material 221 aufgebracht, beispielsweise durch plasmaunterstützte CVD, möglicherweise in einem stark verspannten Zustand, wenn der entsprechende Verspannungspegel vorteilhaft ist, um das Leistungsvermögen der Transistoren 250a zu verbessern. Dazu können gut etablierte Abscheiderezepte angewendet werden. Daraufhin wird das Material 222 aufgebracht und möglicherweise eingeebnet, woran sich ein Strukturierungsprozess anschließt, der auf der Grundlage geeigneter Lithographie- und Ätztechniken ausgeführt wird. Auf diese Weise werden die Öffnungen 223a, 223b und 223g so erzeugt, dass diese sich zu und in die Ätzstoppschicht 221 erstrecken.
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2i zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, ist eine Schicht aus Opferfüllmaterial 216 in den Kontaktöffnungen 223a, 223g und 223b gebildet, was beispielsweise durch Abscheiden des Materials 216 in einem Zustand geringer Viskosität auf der Grundlage von Aufschleudertechniken und dergleichen gelingt, woran sich eine geeignete Materialbehandlung, etwa eine Wärmebehandlung, eine Strahlungsbehandlung und dergleichen anschließen kann. Daraufhin wird ein überschüssiger Bereich des Materials 216 abgetragen, beispielsweise durch einen geeigneten nasschemischen oder plasmaunterstützten Ätzprozess, um die oberen Bereiche der Kontaktöffnungen 223a, 223b freizulegen, die dann einer weiteren Behandlung unterzogen werden, um damit eine gewünschte sich verjüngende oder verrundete Konfiguration zu schaffen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird das Material 216 auf der Grundlage eines Entwicklungsprozesses abgetragen, wie er typischerweise für photoempfindliche Materialien angewendet wird, wobei bei Bedarf eine zusätzliche ganzflächige Belichtung angewendet werden kann, in der insbesondere das Material in den Öffnungen 223a, 223b und 223g eine andere Belichtungsdosis im Vergleich zu dem überschüssigen Bereich des Materials 216 erhält, der über der Schicht 222 gebildet ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird ein anderes geeignetes Füllmaterial verwendet, das in einer späteren Fertigungsphase entfernt werden kann, ohne dass darunter liegende Materialien wesentlich beeinflusst werden. In weiteren Fallen wird der überschüssige Bereich des Materials 216 verdampft”, indem beispielweise ein Laserstrahl über die Oberfläche des Materials 200 geführt wird, wobei der Grad an Belichtung mit dem Grad an Materialabtragung in Beziehung steht und somit mit der Dicke eines verbleibenden Materialbereichs innerhalb der Kontaktöffnungen 223a, 223b korreliert ist.
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2j zeigt schematisch das Bauelement 200 während einer abschließenden Phase eines entsprechenden Ätz- oder Materialabtragungsprozesses 217, in welchem ein überschüssiger Bereich des Materials 216 entfernt wird, wobei dennoch untere Bereiche der Kontaktöffnungen 223a, 223b beibehalten und somit zuverlässig geschützt werden. Folglich bleiben diese Kontaktöffnungen mit einem Opferfüllmaterial 216r gefüllt, d. h. dem verbleibenden Bereich des zuvor aufgebrachten Materials 216 (siehe 2i), wodurch die Integrität des Ätzstoppmaterials 221 insbesondere in Kontaktöffnung 223b zuverlässig bewahrt wird, die typischerweise deutlich größere laterale Abmessungen im Vergleich zu den Kontaktöffnungen 223a besitzt.
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2k zeigt schematisch das Halbleiterbauelement in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der ein Materialabtragungsprozess 215 in Anwesenheit des Opferfüllmaterials 216r ausgeführt wird, um damit verjüngte oder abgerundete obere Bereiche 223u der Kontaktöffnungen 223a, 223g und 223b zu schaffen. Auf diese Weise werden insbesondere die Füllbedingungen für die kritischen Kontaktöffnungen 223a und 223g im Hinblick auf das nachfolgende Abscheiden eines geeigneten Kontaktmaterials verbessert. Somit bleiben insbesondere die Ätzstoppschicht 221 und somit das Metallsilizidgebiet 253 im Wesentlichen durch den Abtragungsprozess 215 auf Grund der Anwesenheit des Materials 216r unbeeinflusst. Daraufhin wird das Material 216r durch eine nasschemische Ätzchemie, durch Plasmaprozesse und dergleichen entfernt, so dass das Material 221 freigelegt wird, ohne dass jedoch das darunter liegende Material 253 unnötig beeinflusst wird.
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2l zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200, wenn es einem weiteren Ätzprozess 214 unterliegt, der geeignet so gestaltet ist, dass durch die Ätzstoppschicht 221 geätzt wird, wodurch schließlich ein Bereich des Metallsilizids 253 in der Substratdiode 250b und in den Transistoren 250a freigelegt wird. Auf Grund der besseren Integrität des Materials 221 werden sehr gleichmäßige Prozessbedingungen während des Prozesses 214 angetroffen, wodurch das Ätzen des Materials 221 in einer gut gesteuerten Weise möglich ist, ohne dass längere Nachätzzeiten erforderlich sind. Folglich können die Metallsilizidmaterialien 253 mit besserer Prozessgleichmäßigkeit freigelegt werden, da eine unerwünschte Einwirkung durch reaktive Prozessatmosphären während des vorhergehenden Fertigungsablaufs vermieden wird. Daher wird auch eine bessere Integrität eines kritischen Bereichs 251d in der Substratdiode 250b erreicht.
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Daraufhin geht die weitere Bearbeitung weiter, indem ein Kontaktmaterial, etwa Wolfram in Verbindung mit anderen geeigneten Barrierenmaterialien oder ein anderes geeignetes Kontaktmaterial abgeschieden werden, wobei die sich verjüngende Querschnittsform der Kontaktöffnungen 223a und 223g für eine bessere Einfülleffizienz und Gleichmäßigkeit sorgt.
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Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Fertigungstechniken und Halbleiterbauelemente bereit, in denen bessere Substratdiodencharakteristiken erreicht werden, indem ein größerer lateraler Abstand zwischen einem Metallsilizid und einem pn-Übergang vorgesehen wird und/oder indem die Integrität des Metallsilizidmaterials während der Strukturierung von Kontaktöffnungen bewahrt wird, insbesondere wenn ein abgeschrägter oberer Bereich vorzusehen ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Prozesssequenz zur Herstellung eines Seitenwandabstandshalterelements in der Substratöffnung vorteilhaft mit der Anwendung eines Opferfüllmaterials beim Strukturieren der Kontaktöffnungen kombiniert, wodurch eine noch höhere Prozessrobustheit erreicht wird, ohne dass die Gesamtprozesskomplexität unnötig anwächst. Insbesondere kann jede der zuvor beschriebenen Prozessstrategien eingerichtet werden, ohne dass zusätzliche Lithographieschritte auf der Grundlage spezieller Lithographiemasken auszuführen sind.
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Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher dient diese Beschreibung lediglich anschaulichen Zwecken und soll dem Fachmann die allgemeine Art und Weise dese Ausführens der vorliegenden Erfindung vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.
