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Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Verarbeiten eines Dies, ein Verfahren zum Verarbeiten eines Wafers und ein Verfahren zum Herstellen eines Chips.
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Im Allgemeinen entsteht der Bedarf an der Verarbeitung einer angestrebten Anordnung von Strukturelementen durch die Herstellung von integrierten Schaltungen, Dies oder Chips. Bei der Verwendung standardmäßiger lithographischer Prozesse und anschließender Ätzprozesse gibt es üblicherweise Probleme bei der Verarbeitung von Anordnungen symmetrisch angeordneter Strukturen, da die Ränder symmetrisch angeordneter Strukturen aufgrund der sogenannten Mikrobelastung nicht in ausreichend hoher Qualität verarbeitet werden können. Die Mikrobelastung bezieht sich auf einen Effekt, aufgrund dessen Strukturelemente, die sich an Rändern einer symmetrischen Anordnung befinden, während eines Ätzprozesses anderen Bedingungen unterzogen werden als Strukturelemente innerhalb der symmetrischen Anordnung.
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Es wurden verschiedene Versuche unternommen, diesen Effekt zu mindern, unter anderem beispielsweise durch Platzhalterstrukturen oder zusätzliche Prozessschritte während der Herstellung. Allerdings können dabei andere Effekte entstehen. Zum Beispiel können die Platzhalterstrukturen einen erhöhten Platzbedarf aufweisen, zusätzliche Prozessschritte können mit höheren Kosten verbunden sein und eine geringe Reproduzierbarkeit zusätzlicher Prozessschritte insbesondere für kleine Strukturelemente aufgrund von Überlagerungsfehlern kann vorliegen.
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Wenn die verwendeten Strukturelemente klein, z. B. FinFET (FinFET steht für Fin-based, Multigate Field Effect Transistor – Finnen-basierter Feldeffektttransistor mit mehreren Gates) sind, können Schäden sowie Veränderungen an Form oder Größe eines Strukturelements aufgrund von Mikrobelastung verschiedene Auswirkungen haben, die zur Unterdrückung der Funktionalität dieser kleinen Strukturelemente führen können. Diese Situationen können in Übergangsabschnitten zwischen dichten Strukturen, z. B. Line-Arrays (Linien-Arrays) und isotropen Strukturen, z. B. peripheren Strukturen auftreten. Ferner können sich die erwähnten Auswirkungen verschlimmern, wenn nicht nur die Strukturelemente klein sind, sondern auch die Größe der Anordnungen reduziert wird, da das Verhältnis zwischen der Gesamtmenge von Strukturen und Strukturen, die sich an Rändern befinden und daher aufgrund der Mikrobelastung durch eine Inhomogenität von Form und Größe gekennzeichnet sind, zunehmen würde.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Dies bereitgestellt. Das Verfahren kann das Bilden einer periodischen Struktur mindestens entweder über oder in einem Träger, wobei die periodische Struktur mehrere Strukturelemente aufweist; das Abscheiden von Maskierungsmaterial über der periodischen Struktur; das teilweise Entfernen von Maskierungsmaterial, um mindestens ein Strukturelement, jedoch nicht alle Strukturelemente zu exponieren (anders ausgedrückt freizulegen); und das Entfernen des exponierten mindestens eines Strukturelements beinhalten.
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In einer Ausgestaltung kann die periodische Struktur mit einem Abstand zwischen zwei benachbarten Strukturelementen im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 10 μm gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung können die mehreren Strukturelemente mindestens eine von mehreren Finnen, Quadern und Kugeln aufweisen, die über dem Träger gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung können die mehreren Strukturelemente mehrere Löcher aufweisen, die in dem Träger gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Maskierungsmaterial ein Hartmaskenmaterial, Kohlenstoff oder ein organisches Maskierungsmaterial aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das exponierte mindestens eine Strukturelement mittels eines Ätzprozesses entfernt werden. In noch einer Ausgestaltung kann der Ätzprozess zum Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements einen isotropen Ätzprozess aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Bilden einer Aussparung in dem Träger unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Entfernungsmaske. In noch einer Ausgestaltung kann die Aussparung in dem Träger mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Ätzmaske gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Abscheiden eines Materials in den Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial, in dem das mindestens eine Strukturelement entfernt wurde. In noch einer Ausgestaltung kann das abgeschiedene Material ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen nach dem Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements das Entfernen des restlichen Maskierungsmaterials, um die anderen Strukturelemente zu exponieren. In noch einer Ausgestaltung kann das teilweise Entfernen des Maskierungsmaterials zum Exponieren mindestens eines Strukturelements Folgendes aufweisen: einen ersten Entfernungsprozess, um das mindestens eine Strukturelement zu exponieren, um eine erste Entfernungsstruktur in dem Maskierungsmaterial mit einer ersten Breite zu bilden; einen zweiten Entfernungsprozess, um die erste Entfernungsstruktur zu weiten, um eine zweite Entfernungsstruktur mit einer zweiten Breite zu bilden, die größer als die erste Breite ist. In noch einer Ausgestaltung kann der erste Entfernungsprozess einen anisotropen Ätzprozess aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann der zweite Entfernungsprozess einen isotropen Ätzprozess aufweisen.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers, der mehrere Dies aufweist, bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden einer periodischen Struktur mindestens entweder über oder in dem Wafer, wobei die periodische Struktur mehrere Strukturelemente aufweist, die in einer periodischen Struktur entlang einer Hauptverarbeitungsoberfläche des Wafers angeordnet sind; Abdecken der periodischen Struktur mit mindestens einem Maskierungsmaterial; Exponieren mindestens eines Strukturelements, während mindestens ein anderes Strukturelement von dem Maskierungsmaterial abgedeckt bleibt; und Entfernen des freigelegten, mindestens einen Strukturelements.
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In einer Ausgestaltung kann die periodische Struktur mit einem Abstand zwischen zwei benachbarten Strukturelementen im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 10 μm gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung können die mehreren Strukturelemente mehrere Finnen, Quader oder Kugeln aufweisen, die über dem Wafer gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung können die mehreren Strukturelemente mehrere Löcher aufweisen, die in dem Wafer gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Bilden einer Aussparung in dem Wafer unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Entfernungsmaske. die Aussparung in dem Träger mittels eines Ätzprozesses unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Ätzmaske gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Abscheiden eines Materials in den Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial, in dem das mindestens eine Strukturelement entfernt wurde. In noch einer Ausgestaltung kann das Exponieren des mindestens einen Strukturelements Folgendes aufweisen: einen ersten Entfernungsprozess, um das mindestens eine Strukturelement zu exponieren, um eine erste Entfernungsstruktur in dem Maskierungsmaterial mit einer ersten Breite zu formen; einen zweiten Entfernungsprozess, um die erste Entfernungsstruktur zu weiten, um eine zweite Entfernungsstruktur mit einer zweiten Breite zu formen, die größer als die erste Breite ist. In noch einer Ausgestaltung kann der erste Entfernungsprozess einen anisotropen Ätzprozess aufweisen; und der zweite Entfernungsprozess kann einen isotropen Ätzprozess aufweisen.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Chips bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden einer Struktur mindestens entweder über oder in einem Chipträger, wobei die Struktur mehrere Strukturelemente aufweist, die entlang der Oberfläche des Chipträgers in einem periodischen Muster angeordnet sind; Abscheiden von Material über der Struktur, um die mehreren Strukturelemente vollständig abzudecken; teilweise Entfernen des abgeschiedenen Materials, um mindestens ein Strukturelement, jedoch nicht alle Strukturelemente zu exponieren; und Entfernen des exponierten, mindestens einen Strukturelements.
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In den Zeichnungen beziehen sich in den verschiedenen Ansichten ähnliche Bezugszeichen im Allgemeinen auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei der Schwerpunkt stattdessen im Allgemeinen auf der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung liegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Verfahren zur Verarbeitung eines Dies in einem Flussdiagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2A schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer anfänglichen Bearbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2B schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer ersten Bearbeitungsstufe, wobei eine periodische Struktur über dem Träger gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2B schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer zweiten Bearbeitungsstufe, wobei ein Maskierungsmaterial abgeschieden ist, das die periodische Struktur abdeckt, die über dem Träger gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2D schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials entfernt ist und mindestens ein Strukturelement, jedoch nicht alle Strukturelemente exponiert sind, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2E schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer vierten Bearbeitungsstufe, wobei das exponierte mindestens eine Strukturelement entfernt ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2F schematisch einen Querschnitt eines Träger in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei eine Aussparung in dem Träger unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Entfernungsmaske gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2G schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei das restliche Maskierungsmaterial entfernt ist und alle Strukturelemente exponiert sind, nachdem die Aussparung gebildet wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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2H schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei ein Material in einen Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial gebildet ist, wobei das mindestens eine Strukturelement entfernt wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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3A schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer anfänglichen Bearbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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3B schematisch einen Querschnitt des Trägers in einer ersten Bearbeitungsstufe, wobei eine periodische Struktur in dem Träger gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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4A schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials entfernt ist und ein Strukturelement exponiert ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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4B schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer vierten Bearbeitungsstufe, wobei das exponierte, genau eine Strukturelement entfernt ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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4C schematisch einen Querschnitt eines Träger in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei eine Aussparung in dem Träger unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials als eine Entfernungsmaske gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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4D schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei das restliche Maskierungsmaterial entfernt ist und alle Strukturelemente exponiert sind, nachdem die Aussparung gebildet wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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4E schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer weiteren Bearbeitungsstufe, wobei ein Material in einem Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial gebildet wird, wobei das genau eine Strukturelement entfernt wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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5A und 5B schematisch einen Querschnitt eines Trägers während einer jeweiligen erweiterten dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials entfernt und mindestens ein Strukturelement exponiert ist, das eine erste Entfernungsstruktur und eine zweite Entfernungsstruktur aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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5C und 5D schematisch einen Querschnitt eines Trägers während einer jeweiligen erweiterten dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials entfernt und genau ein Strukturelement exponiert ist, das eine erste Entfernungsstruktur und eine zweite Entfernungsstruktur aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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6 ein Verfahren zur Bearbeitung eines Wafers, der mehrere Dies aufweist, in einem Flussdiagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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7 ein Verfahren zur Herstellung eines Chips in einem Flussdiagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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8 schematisch eine Draufsicht eines Trägers, der mehrere periodisch ausgerichtete Strukturelemente aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug, die beispielhaft spezifische Details und Ausführungsformen darstellen, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
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Wie hier verwendet, bezieht sich das Wort „beispielhaft” auf „als ein Beispiel, Fall oder eine Erläuterung dienend”. Eine hierin als „beispielhaft” beschriebene Ausführungsform oder Gestaltung ist nicht unbedingt als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen bevorzugt oder vorteilhaft zu verstehen.
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Wie hier verwendet, kann sich das Wort „über”, wenn es in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über” einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, darauf beziehen, dass das abgeschiedene Material „direkt auf”, z. B. direkt in Kontakt mit der jeweiligen Seite oder Oberfläche gebildet werden kann. Wie hier verwendet, kann sieh das Wort „über”, wenn es in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, das „über” einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, darauf beziehen, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf der jeweiligen Seite oder Oberfläche gebildet werden kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der jeweiligen Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind. Wie hier verwendet, kann sich das Wort „Entfernen”, wenn es in Bezug auf das „Entfernen” eines Strukturelements verwendet wird, darauf beziehen, dass, wenn die Strukturelemente Löcher aufweisen, die Form und die Größe des Strukturelements verändert werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optimierter Prozess zum Herstellen einer Anordnung symmetrisch ausgerichteter Strukturelemente bereitgestellt.
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1 stellt ein Verfahren 100 zur Bearbeitung eines Dies in einem Flussdiagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Das Verfahren 100 kann in einem ersten Prozess 102 das Bilden einer periodischen Struktur mindestens entweder über oder in einem Träger beinhalten. Auf diese Weise kann eine Ausgangsstruktur gebildet werden. Die periodische Struktur kann mehrere Strukturelemente beinhalten. Das Verfahren kann ferner in einem zweiten Prozess 104 das Abscheiden von Maskierungsmaterial über der periodischen Struktur, in einem dritten Prozess 106 das teilweise Entfernen von Maskierungsmaterial, so dass mindestens ein Strukturelement, jedoch nicht alle Strukturelemente exponiert werden, und in einem vierten Prozess 108 das Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements beinhalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das restliche Maskierungsmaterial für weitere Prozesse verwendet werden, z. B. zum Bilden mindestens eines isolierenden Grabens oder Bilden mindestens eines elektrischen Kontakts. Dementsprechend können Anordnungen mit Strukturelementen gebildet werden, die sogar an den Rändern der gebildeten Anordnung die gleiche Form und Größe und daher gleichförmige elektrische Eigenschaften aufweisen.
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2A stellt schematisch einen Querschnitt eines Trägers 202 in einer anfänglichen Bearbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger (z. B. ein Substrat oder Wafersubstrat) aus Halbleitermaterialien verschiedener Typen hergestellt sein, einschließlich Silizium, Germanium, Gruppe III bis Gruppe V oder anderer Typen, einschließlich zum Beispiel Polymeren, wenngleich in einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch andere geeignete Materialien verwendet werden können. In einer Ausführungsform ist das Substrat aus Silizium (dotiert oder undotiert) hergestellt, in einer anderen Ausführungsform ist das Substrat ein Silizium-auf-Isolator-(SOI)-Wafer. Als Alternative können beliebige andere geeignete Halbleitermaterialien für das Substrat verwendet werden, zum Beispiel ein Halbleiterverbindungsmaterial wie Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), aber auch ein beliebiges geeignetes ternäres Halbleiterverbindungsmaterial oder quartäres Halbleiterverbindungsmaterial wie Indiumgalliumarsenid (InGaAs). Wenngleich der Träger 202 in 2A schematisch als eine einzige Schicht dargestellt ist, wird man verstehen, dass in einigen Ausführungsformen mindestens ein Teil des Trägers 202 eine oder mehrere Teilschichten, -strukturen und/oder -elemente aufweisen kann.
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Wie oben in Bezug auf das Verfahren 100 beschrieben, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine periodische Struktur über mindestens entweder über oder in einem Träger in einem ersten Prozess 102 gebildet werden. Die periodische Struktur kann mehrere Strukturelemente aufweisen. 2B stellt schematisch einen Querschnitt eines Trägers 202 in einer ersten Bearbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar, wobei eine periodische Struktur 206, die mehrere Strukturelemente 204 aufweist, über dem Träger 202 gebildet ist. Das Bilden der periodischen Struktur 206 kann die Anwendung eines gebräuchlichen Prozesses wie zum Beispiel eines Abscheidungsprozesses, lithographischen Prozesses und/oder Ätzprozesses beinhalten. Ein Strukturelement 204 kann die Form einer Finne, eines Quaders oder einer Kugel oder gegebenenfalls eine beliebige andere geeignete Form aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente Strukturelemente 204, die alle die gleiche Form haben, oder Strukturelemente 204 mit unterschiedlichen Formen aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Strukturelemente 204 aus mindestens einem Material aus der folgenden Gruppe von Materialien gebildet sein: polykristallinem Silizium, einkristallinem Silizium, einem Metall, einem Isolator oder anderen Materialien, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden, wie Galliumarsenid, Siliziumgermanium, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Indiumphosphid oder Metallen, da das beschriebene Verfahren 100 nicht auf ein spezifisches Material oder eine Kombination von Materialien im Allgemeinen eingeschränkt ist. Ferner können die Strukturelemente 204 gemäß einer Ausführungsform aus dem gleichen Material wie der Träger 202 gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die periodische Struktur 206 mit einem Abstand zwischen zwei benachbarten Strukturelementen gebildet sein, z. B. einem ersten Strukturelement 204' und einem zweiten Strukturelement 204'' (das unmittelbar benachbart zu dem ersten Strukturelement 204' ist) in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 10 μm gebildet sein. Darüber hinaus können die mehreren Strukturelemente 204 auch mehrere Löcher (z. B. Gräben) aufweisen, die in dem Träger 202 ausgebildet sind. Genauer gibt es bei der Anwendung des Verfahrens 100 weder eine allgemeine Beschränkung hinsichtlich der Form der Strukturelemente, noch eine allgemeine Beschränkung hinsichtlich des Verfahrens, das zur Herstellung der periodischen Struktur benutzt werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen können die Strukturelemente der periodischen Struktur 206 eine Höhe (z. B. eine Finnenhöhe) im Bereich von etwas 10 nm bis etwa 10 μm aufweisen.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 204 durch Abscheiden einer Schicht auf oder über dem (z. B. der gesamten Oberfläche des) Träger(s) 202 gebildet werden, wobei die Strukturelemente 204 durch die Schicht nach Strukturieren derselben gebildet werden. Nach Abscheiden der Schicht können eine oder mehrere Masken gebildet werden, einschließlich einer oder mehrerer Hartmasken (z. B. aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid) und/oder eine oder mehrere (fotoempfindliche) Resist-Strukturen, die mittels einer oder mehrerer lithographischer Masken strukturiert werden. Nach dem Strukturieren der einen oder mehreren Masken kann ein Entfernungsprozess (z. B. ein Ätzprozess wie ein Nassätz- oder ein Trockenätzprozess) durchgeführt werden, um Material der Schicht zu entfernen und dadurch die periodische Struktur 206 zu bilden.
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Wie oben in Bezug auf das Verfahren 100 beschrieben, kann ein zweiter Prozess 104 das Abscheiden von Maskierungsmaterial über der periodischen Struktur beinhalten. 2C stellt gemäß verschiedenen Ausführungsformen schematisch einen Querschnitt des Trägers 202 in einer zweiten Bearbeitungsstufe dar, wobei das Maskierungsmaterial 208 über der periodischen Struktur 206 abgeschieden wird, die die Strukturelemente 204 aufweist. Das Maskierungsmaterial 208 kann anhand eines gebräuchlichen Prozesses basierend auf einem chemischen Dampfphasenabscheidungsprozess (CVD-Prozess), z. B. einer Niederdruck-CVD oder Ultrahochvakuum-CVD oder basierend auf einem physikalischen Abscheidungsprozess (PVD-Prozess), z. B. Sputtern oder basierend auf einem Spinnbeschichtungsprozess abgeschieden werden. Durch die Anwendung des Abscheidungsprozesses kann zum Beispiel eine ausreichende Katenabdeckung erzielt werden, so dass das Maskierungsmaterial 208 die Strukturelemente 204 vollständig abdeckt (d. h. beide Seitenwände sowie die obere Oberfläche der Strukturelemente 204). Allerdings kann es in verschiedenen Ausführungsformen sein, dass das Maskierungsmaterial 208 die Strukturelemente 204 nicht vollständig abdeckt. In diesem Fall kann dafür gesorgt werden, dass das Maskierungsmaterial 208 die Strukturelemente 204 mindestens teilweise vollständig voneinander trennt, da anderenfalls Probleme hinsichtlich der Exposition des mindestens einen Strukturelements 204 in den folgenden Prozessen auftreten können. Das Maskierungsmaterial 208 kann ein Hartmaskenmaterial, z. B. mindestens eines der folgenden Materialien enthalten: ein Oxid, ein Nitrid oder Kohlenstoff. Von diesen Materialien kann zum Beispiel Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid (SiOxNy) oder Titannitrid verwendet werden. Darüber hinaus kann auch ein organisches Material als ein Maskierungsmaterial verwendet werden, wobei das organische Material ein (z. B. fotoempfindliches) Resistmaterial, z. B. Fotolack enthalten kann, einschließlich eines oder mehrerer positiver Fotolacke und/oder eines oder mehrerer negativer Fotolacke.
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Wie ebenfalls oben in Bezug auf das Verfahren 100 beschrieben, kann ein dritter Prozess 106 das teilweise Entfernen von Maskierungsmaterial beinhalten, so dass mindestens ein Strukturelement 204, jedoch nicht alle Strukturelemente 204 exponiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das teilweise Entfernen von Maskierungsmaterial zuerst einen zusätzlichen Prozess beinhalten, der Bereiche definiert, an denen das Maskierungsmaterial 208 später entfernt werden kann. Der zusätzliche Prozess kann ein üblicher Musterprozess unter Verwendung eines zusätzlichen Maskierungsmaterials sein, wobei z. B. ein zusätzliches Hartmaskenmaterial (z. B. Titannitrid oder Siliziumnitrid) über dem Maskierungsmaterial 208 abgeschieden wird, und ein zusätzlicher lithographischer Prozess, z. B. unter Verwendung eines Fotolacks, und ein zusätzlicher Ätzprozess, z. B. ein anisotroper Ätzprozess wie zum Beispiel das Trockenätzen, um die Hartmaske zu öffnen, die das Muter definiert, um das Maskierungsmaterial 208 anschließend teilweise zu entfernen. 2D zeigt schematisch einen Querschnitt eines Trägers 202 in einer dritten Bearbeitungsstufe, wobei gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Teil des Maskierungsmaterials 208 entfernt ist, sodass mindestens ein Strukturelement, jedoch nicht alle Strukturelemente 214, 216, 224 exponiert wird. Wie in 2D dargestellt, kann das Entfernen eines Teils des Maskierungsmaterials ein drittes Strukturelement 224 vollständig exponieren und ein viertes Strukturelement 214 und ein fünftes Strukturelement 216 teilweise exponieren, Wenn ein Strukturelement 214, 216 teilweise exponiert ist, kann mindestens eine Seite oder Oberfläche davon vollständig exponiert werden, da anderenfalls Probleme bei der Entfernung des Strukturelements in den folgenden Prozessen auftreten können.
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Wie oben in Bezug auf das Verfahren 100 beschrieben, kann ein vierter Prozess 108 das Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements beinhalten. 2E stellt schematisch einen Querschnitt eines Trägers in einer vierten Bearbeitungsstufe dar, wobei das exponierte mindestens eine Strukturelement (214, 216, 224, vgl. 2D) gemäß verschiedenen Ausführungsformen entfernt wird, so dass ein Hohlraum 218 gebildet wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann das exponierte mindestens eine Strukturelement 214, 216, 224 mittels eines Ätzprozesses entfernt werden. Der Ätzprozess zum Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements kann unter Verwendung eines Nassätzprozesses oder eines Trockenätzprozesses ausgeführt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements einen isotropen Ätzprozess beinhalten.
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Falls ein Ätzprozess, der auch das Material des Trägers 202 betrifft, ausgeführt werden kann, kann der Träger 202 auch entfernt werden (so dass zum Beispiel ein entfernter Trägerabschnitt 220 gebildet wird), wie in 2E dargestellt.
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Nach dem Entfernen des mindestens einen Strukturelements kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Aussparung 230 in dem Träger 202 unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials 208 als Entfernungsmaske gebildet werden, wie in 2F dargestellt. Die strukturelle Breite der Entfernungsmaske wird mit dem Abstand zwischen zwei benachbarten Strukturelementen 204 und auch mit der Außenabmessung eines Strukturelements 204 korreliert, die daher mit der Breite der Aussparung 230 korreliert wird, die gebildet werden kann. Das Bilden der Aussparung 230 in dem Träger 202 kann einen Ätzprozess beinhalten, bei dem das restliche Maskierungsmaterial 208 als eine Ätzmaske verwendet wird. Zum Beispiel kann das Bilden der Aussparung 230 in dem Träger 202 unter Verwendung eines Ätzprozesses ferner einen Trockenätzprozess sowie einen Nassätzprozess beinhalten. Wenn die Form der Aussparung 230 anisotrop (vgl. 2F) sein soll, z. B. zum Bilden eines Isoliergrabens, kann der Ätzprozess zum Bilden der Aussparung 230 in dem Träger 202 in verschiedenen Ausführungsformen zumeinen anisotropen Prozess beinhalten.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann nach dem Entfernen des mindestens einen Strukturelements 214, 216, 224 das restliche Maskierungsmaterial 208 in ähnlicher Weise entfernt werden, um andere Strukturelemente 204 zu exponieren, was die Exposition aller Strukturelemente 204 beinhaltet.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Maskierungsmaterial 208 entfernt werden, nachdem das exponierte, mindestens eine Strukturelement 214, 216, 224 entfernt wurde, jedoch bevor die Aussparung 230 gebildet wird. Darüber hinaus kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen nach dem Bilden der Aussparung 230 in dem Träger 202 das restliche Maskierungsmaterial 208 in ähnlicher Weise entfernt werden, um andere Strukturelemente zu exponieren, wie beispielhaft in 2G dargestellt.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 100 wie in 1 und 2A bis 2G beschrieben zum Bilden getrennter Anordnungen verwendet werden, die periodisch ausgerichtete Strukturelemente 204 aufweisen, z. B. FinFET, die eine gleiche Form und Größe und daher einheitliche elektrische Eigenschaften haben, da das restliche Maskierungsmaterial 208 als Entfernungsmaske verwendet werden kann, die Strukturen bildet, einschließlich zum Beispiel Isoliergräben in der anfänglichen periodischen Struktur 206. Auf diese Weise können gemäß verschiedenen Ausführungsformen anhand der Verfahren 100, 600, 700 selbstorganisierende Strukturen geschaffen werden. Wie beispielhaft in 8 dargestellt, können separate Anordnungen 806 mit periodisch ausgerichteten Strukturelementen 804 über oder in einem Träger 802 gebildet werden. Die Breite 808 der getrennten Anordnungen 806, z. B. der Anordnungen 806, die periodisch ausgerichtete Strukturelemente 804 wie zum Beispiel FinFET aufweisen, kann als ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands zwischen zwei benachbarten Elementen variiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Strukturelemente 804, die selbstorganisierende getrennte Anordnungen 806 formen, und darüber hinaus Strukturelemente 804 gebildet werden, die sogar an den Rändern der gebildeten Anordnung 806 die gleiche Form und Größe und daher einheitliche elektrische Eigenschaften haben.
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Darüber hinaus kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Aussparung 230 oder der Isoliergraben in der anfänglichen periodischen Struktur selbstausgerichtet sein, wenn die Entfernungsmaske durch Entfernen mindestens eines Strukturelements 204 geschaffen wird, so dass die Anfälligkeit des beschriebenen Verfahrens 100 für Überlagerungsfehler verringert wird und die Ausbeute während eines Herstellungsprozesses erhöht wird. Die Ausrichtung getrennter Anordnungen kann ohne die Verwendung von Platzhalterstrukturen und somit ohne die Notwendigkeit für zusätzlichen Raum auf dem Träger 202 realisiert werden. Darüber hinaus kann die Tiefe der Aussparung 230, die in dem Träger 202 geschaffen werden kann, z. B. um einen Isoliergraben 230 zu schaffen, unabhängig von anderen Prozessparametern, z. B. der Außenabmessung der Strukturelemente variiert werden. Daneben kann die Aussparung 230 oder der Isoliergraben 230 ohne das Bilden von Erhebungen oder Stufen, die in anderen üblichen Prozessen auftreten, realisiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann nach dem Entfernen des mindestens einen Strukturelements 204 ein Material 240 in dem Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial gebildet werden, in dem das mindestens eine Strukturelement entfernt wurde, wie beispielhaft in 2H dargestellt. Das Material 240 kann mittels eines üblichen Prozesses basierend auf einem chemischen Dampfphasenabscheidungs-(CVD)-Prozess, z. B. Niederdruck-CVD oder Ultrahochvakuum-CVD oder basierend auf einem physikalischen Dampfphasenabscheidungs-(PVD)-Prozess, z. B. Sputtern oder basierend auf einem Atomlagenabscheidungs-(ALD)-Prozess gebildet werden. Das Material 240, das in einem Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial 208 gebildet wird, kann zum Beispiel als ein elektrischer Kontakt dienen. Daher kann das abgeschiedene Material ein elektrisch leitfähiges Material wie Polysilizium enthalten. Darüber hinaus können ein oder mehrere metallisch leitfähige Materialien verwendet werden. Das bzw. die metallisch leitfähigen Material(ien) können mindestens ein Metall aus einer Gruppe enthalten, die aus Folgendem besteht: Wolfram, Titan, Gold, Silber, Tantal oder Palladium. Außerdem kann die Oberfläche nach der Abscheidung des Materials 240 mittels eines üblichen Prozesses wie z. B. eines chemisch-mechanischen Polier-(CMP)-Prozesses planarisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Bilden einer periodischen Struktur mindestens entweder über oder in einem Träger auch das Bilden einer periodischen Struktur über und in dem Träger beinhalten. Darüber hinaus können die periodisch angeordneten Strukturelemente unterschiedliche Typen von Strukturelementen wie zum Beispiel Finnen und Quader aufweisen. Diesbezüglich kann die hierin beschriebene Struktur durch die Kombination individueller Strukturen mit einer bestimmten Periodizität erzeugt werden.
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Wenngleich die Ausführungsformen in vereinfachter, zweidimensionaler Ansicht beschrieben sind, die einen Querschnitt in verschiedenen Bearbeitungsstufen darstellen, um die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ist das Verfahren als ein dreidimensionaler Prozess zu verstehen. Durch Entfernen symmetrischer Strukturelemente entlang einer Linie kann eine Linienstruktur, z. B. ein Isoliergraben oder ein elektrischer Linienkontakt gebildet werden, wohingegen das Entfernen eines symmetrischen Strukturelements zur Formung einer punktartigen Struktur, z. B. eines Lochs oder eines elektrischen Punktkontakts gemäß der Form des entfernten Strukturelements führen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind Modifikationen des beschriebenen Verfahrens 100, wie in 1 dargestellt und in 2A bis 2H beispielhaft dargestellt, in der folgenden Beschreibung erläutert.
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Wie in 3A und 3B dargestellt, kann die gemäß verschiedenen Ausführungsformen periodische Struktur in dem Träger 302 gebildet werden. 3A stellt schematisch einen Querschnitt eines Trägers 302 in einer anfänglichen Bearbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Ferner stellt 3B schematisch einen Querschnitt des Trägers 302 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer ersten Bearbeitungsstufe dar, wobei eine periodische Struktur 306 in dem Träger 302 gebildet ist. Mit anderen Worten kann die periodische Struktur 306 aus dem gleichen Rohmaterial wie der Träger 302 gebildet werden. Wie in 3B dargestellt, können mehrere Strukturelemente 304 in dem Träger 302 erzeugt werden, die die periodische Struktur 306 bilden.
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Diesbezüglich kann die periodische Struktur 306 durch Entfernen von Material von dem Träger 302 gebildet werden und somit die Strukturelemente 304 in dem Träger 302 erzeugt werden. Das Entfernen des Materials von dem Träger 302 kann geläufige Prozesse wie lithographische Prozesse und Ätzprozesse beinhalten. Die weiteren Prozesse im Zusammenhang mit dem Verfahren 100, die bereits beschrieben wurden und im Folgenden weiter beschrieben werden, können ohne Weiteres auch auf die periodische Struktur 306 in dem Träger 302 angewendet werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 304 durch Entfernen von Material von dem Träger 302 unter Verwendung einer oder mehrerer Masken gebildet werden, die eine oder mehrere Hartmasken (die z. B. aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gefertigt sind) und/oder eine oder mehrere (fotoempfindliche) Resiststukturen einschließen, die unter Verwendung einer oder mehrerer lithographischer Masken gemustert sind. Nach dem Strukturieren der einen oder mehreren Masken kann ein Entfernungsprozess (z. B. ein Ätzprozess wie ein Nassätz- oder ein Trockenätzprozess) durchgeführt werden, um Material der Schicht zu entfernen und dadurch die periodische Struktur 306 zu bilden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in Bezug auf das Verfahren 100 die minimale Merkmalsgröße der Entfernungsmaske durch ausschließliches Entfernen eines Strukturelements erzielt werden, das daher auch die minimale Breite einer Aussparung oder elektrischen Kontakts definiert, der in den weiteren Prozessen gebildet werden kann. Wie beispielhaft in 4A dargestellt, kann das Entfernen des Maskierungsmaterials 208 das vollständige Exponieren der Oberfläche genau eines Strukturelements 404 beinhalten, das entfernt werden soll. Diesbezüglich kann auch das Entfernen eines Teils der Maskierungsmaske berücksichtigt sein, um nur einen Teil der Oberfläche oder einen Teil der Oberfläche und eine Seite des einen Strukturelements 404 zu exponieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die in 4A bis 4E dargestellte Weiterverarbeitung des exponierten genau einen Strukturelements 404 wie bereits in 1 beschrieben und in 2D bis 2H beispielhaft dargestellt erzielt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Weiterverarbeitung das Entfernen des exponierten genau einen Strukturelements 404 und dadurch Bilden eines Hohlraums 418, wie in 4B (vgl. 2E) dargestellt, das Bilden einer Aussparung 430 in dem Träger 202 unter Verwendung des restlichen Maskierungsmaterials 208 als Entfernungsmaske, wie in 4C (vgl. 2F) dargestellt, das Entfernen des restlichen Maskierungsmaterials 208, sodass alle Strukturelemente 204 exponiert werden, nachdem die Aussparung 430 gebildet wurde, wie in 4D (vgl. 2G) dargestellt, beinhalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Weiterverarbeitung auch das Bilden von Material in einem Bereich zwischen dem restlichen Maskierungsmaterial 208, in dem das genau eine Strukturelement 404 entfernt wurde, beinhalten, was das Abscheiden von Material 440 in dem Hohlraum 418 beinhalten kann, wie in 4E (vgl. 2H) dargestellt.
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In Bezug auf das Verfahren 100 kann in verschiedenen Ausführungsformen das teilweise Entfernen von Maskierungsmaterial, so dass mindestens ein Strukturelement exponiert wird, einen ersten Entfernungsprozess, bei dem das mindestens eine Strukturelement 404 exponiert wird, das eine erste Entfernungsstruktur in dem Maskierungsmaterial 208 mit einer ersten Breite formt, und einen zweiten Entfernungsprozess beinhalten, um die erste Entfernungsstruktur zu weiten, so dass eine zweite Entfernungsstruktur gebildet wird, die eine zweite Breite aufweist, die größer als die erste Breite ist. Der erste Entfernungsprozess und der zweite Entfernungsprozess können analog zu dem bereits beschriebenen Verfahren 100 angewendet werden, wie in 1 dargestellt und in 2A bis 2H, 3A und 3B beispielhaft dargestellt. Dementsprechend kann der erste Entfernungsprozess mindestens einen ersten Ätzprozess beinhalten, z. B. einen anisotropen Ätzprozess, wie zum Beispiel einen Trockenätzprozess, und der zweite Entfernungsprozess kann mindestens einen zweiten Ätzprozess beinhalten, z. B. einen isotropen Ätzprozess, zum Beispiel einen Nassätzprozess. Dementsprechend zeigen 5A und 5B gemäß verschiedenen Ausführungsformen jeweils schematisch einen Querschnitt eines Trägers 202 während einer jeweiligen erweiterten dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials 208 entfernt und mindestens ein Strukturelement exponiert ist, das eine erste Entfernungsstruktur und eine zweite Entfernungsstruktur 502 und eine zweite Entfernungsstruktur 504 aufweist. Analog dazu zeigen 5C und 5D gemäß verschiedenen Ausführungsformen schematisch einen Querschnitt eines Trägers 202 während einer jeweiligen erweiterten dritten Bearbeitungsstufe, wobei ein Teil des Maskierungsmaterials 208 entfernt und genau ein Strukturelement exponiert ist, das eine erste Entfernungsstruktur 506 und eine zweite Entfernungsstruktur 508 aufweist, Dadurch weist die erste Entfernungsstruktur 502, 506 eine jeweilige erste Breite 510, 514 und eine zweite Entfernungsstruktur 504, 508 eine jeweilige zweite Breite 512, 516 auf, die größer als die erste Breite 510, 514 ist.
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Das Weiten der ersten Entfernungsstruktur 502, 506 unter Verwendung zum Beispiel eines isotropen zweiten Ätzprozesses kann Probleme lösen, die aufgrund von Überlagerungsfehlern auftreten, da die erste Breite 510, 514 der ersten Entfernungsstruktur 502, 506 kleiner als die zweite Breite 512, 516 der zweiten Entfernungsstruktur 504, 508 ist, so dass Überlagerungsfehler, die den ersten Entfernungsprozess in der Tat beeinträchtigen, durch das Weiten der ersten Entfernungsstruktur 502, 506 während des zweiten Entfernungsprozesses ausgeglichen werden können. Dabei können Überlagerungsfehler, die kleiner als die Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Strukturelementen 204 sind, effektiv ausgeglichen werden, da die Formation der Entfernungsstruktur 502, 504, 506, 508 durch die Strukturelemente 204 der periodischen Struktur unterstützt wird. Es sei erwähnt, dass sogar in dem Fall, dass Überlagerungsfehler den ersten Entfernungsprozess beeinträchtigen, wie oben beschrieben, das restliche Maskierungsmaterial 208 schließlich eine Entfernungsmaske bildet, die in der anfänglichen periodischen Struktur 206, die durch die Strukturelemente 204 gebildet ist, symmetrisch ausgerichtet sein kann. Es sei ebenfalls erwähnt, dass das Exponieren aller Strukturelemente 204 während des Prozesses des Exponierens mindestens eines Strukturelements 204 im Hinblick auf den Anwendungsbereich des vorliegenden Verfahrens kontraproduktiv sein kann.
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6 stellt ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zum Verarbeiten eines Wafers dar, der mehrere Dies aufweist. Das Verfahren 600 kann in Prozess 602 das Bilden einer periodischen Struktur mindestens entweder über oder in dem Wafer, wobei die periodische Struktur mehrere Strukturelemente aufweisen kann, die in einer periodischen Struktur entlang einer Hauptverarbeitungsoberfläche des Wafers angeordnet sind, und in Prozess 604 das Abdecken der periodischen Struktur mit mindestens einem Maskierungsmaterial beinhalten. Das Verfahren kann ferner in Prozess 606 das Exponieren mindestens eines Strukturelements, während mindestens ein andere Strukturelement von dem Maskierungsmaterial abgedeckt gehalten wird, und in Prozess 608 das Entfernen des exponierten mindestens eine Strukturelements beinhalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das restliche Maskierungsmaterial für weitere Prozesse verwendet werden, z. B. zum Bilden mindestens eines isolierenden Grabens oder Bilden mindestens eines elektrischen Kontakts. Dementsprechend können Anordnungen mit Strukturelementen gebildet werden, die sogar an den Rändern oder Kanten der gebildeten Anordnung die gleiche Form und Größe und daher einheitliche elektrische Eigenschaften aufweisen.
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7 stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Chips gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Das Verfahren 700 kann in Prozess 702 das Formen einer Struktur mindestens entweder über oder in einem Chipträger, wobei die Struktur mehrere Strukturelemente umfasst, die entlang der Oberfläche des Chipträgers in einem periodischen Muster angeordnet sind, und in Prozess 704 das Abscheiden von Material über der Struktur beinhalten, um die mehreren Strukturelemente vollständig abzudecken. Das Verfahren kann ferner in Prozess 706 das teilweise Entfernen des abgeschiedenen Materials zum Exponieren mindestens eines Strukturelements, jedoch nicht aller Strukturelemente und in Prozess 708 das Entfernen des exponierten mindestens einen Strukturelements beinhalten Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das restliche Maskierungsmaterial für weitere Prozesse verwendet werden, z. B. zum Formen mindestens eines isolierenden Grabens oder Formen mindestens eines elektrischen Kontakts. Dementsprechend können Anordnungen mit Strukturelementen gebildet werden, die sogar an den Rändern oder Kanten der gebildeten Anordnung (vgl. 8) die gleiche Form und Größe und daher einheitliche elektrische Eigenschaften aufweisen.
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Wenngleich die Erfindung insbesondere in Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird ein Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert abzuweichen. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher durch die beiliegenden Ansprüche angegeben, wobei sämtliche Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, eingeschlossen sein sollen.
