DE102015102225A1 - Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht und Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren (S100a) zur Verarbeitung einer Schicht kann aufweisen: Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht über einer Schicht oder über einem Träger (S110a); und Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht oder in den Träger (S120a).

Description

  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung.
  • Im Allgemeinen können verschiedene Halbleiterprozesse zur Dotierung eines Trägers oder eines Wafers verwendet werden. Ein Verfahren zur Dotierung eines Trägers kann die Ionenimplantation sein, bei der Ionen in das Trägermaterial aufgrund ihrer hohen kinetischen Energie implantiert werden. Ferner kann eine Maske aufgebracht werden, um spezifische Bereich gegen die Implantation von Ionen zu schützen, und um eine Ionenimplantation in anderen Bereichen zu gestatten, z. B. um dotierte Bereiche im Trägermaterial zu bilden. Die Herstellung von elektronischen Vorrichtungen oder integrierten Schaltungen kann allgemein einen oder mehrere Ionenimplantationsprozesse umfassen, z. B. um die gewünschten dotierten Bereiche im Träger oder in einer Schicht über dem Träger zu generieren. Allgemein kann das Vornehmen einer Ionenimplantation das Schützen eines oder mehrerer Bereiche einer Schicht oder eines Trägers dagegen erfordern, von den Ionen durchdrungen zu werden, und daher kann die jeweils verwendete Maskenschicht in der jeweiligen Dicke angepasst werden, wobei die Maskenschicht eine größere Dicke zum Überschatten von Ionen mit einer höheren Energie haben kann.
  • Ein Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht kann umfassen: Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht über einer Schicht; und Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht. In einer Ausgestaltung kann das Bereitstellen der strukturierten Kohlenstoffschicht ein Bilden einer Kohlenstoffschicht über der Schicht und dann ein Strukturieren der Kohlenstoffschicht aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht ein Bilden einer strukturierten Hartmaskenschicht über der Kohlenstoffschicht und dann ein Vornehmen eines anisotropen Ätzprozesses aufweisen, um die Kohlenstoffschicht teilweise zu entfernen. In noch einer Ausgestaltung kann das Bilden der strukturierten Hartmaske ein Bilden einer Hartmaskenschicht, die amorphes Silicium umfasst, und dann ein Strukturieren der Hartmaskenschicht aus amorphem Silicium aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht eine Dicke gleich oder größer als 3 μm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht wenigstens eine Vertiefung mit einem Seitenverhältnis gleich oder größer als 4 aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht amorphen Kohlenstoff aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht hydrierten Kohlenstoff aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Entfernen der strukturierten Kohlenstoffschicht über eine Veraschung, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde, In noch einer Ausgestaltung kann die Veraschung eine Trockenveraschung über Sauerstoffplasma aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Durchführen einer Ausheilung, um die Kohlenstoffschicht zu kondensieren, bevor die Ionenimplantation durchgeführt wird. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren aufweisen ein Durchführen einer Ausheilung, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde. Noch einer Ausgestaltung können die Ionen während der Ionenimplantation beschleunigt werden, so dass sie eine kinetische Energie gleich oder größer als 1 MeV aufweisen.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer Kohlenstoffschicht über einer Schicht; Strukturieren der Kohlenstoffschicht durch ein teilweises Entfernen der Kohlenstoffschicht; und Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht.
  • In einer Ausgestaltung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht eine oder mehrere Vertiefungen mit einer lateralen Ausdehnung gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 4 μm aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Bilden der Kohlenstoffschicht das Anwenden wenigstens einer von einer physikalischen Dampfabscheidung und chemischen Dampfabscheidung aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht aufweisen ein Bilden einer Hartmasken-Materialschicht über der Kohlenstoffschicht; ein Strukturieren der Hartmasken-Materialschicht, um zu entfernende Bereiche in der Kohlenstoffschicht zu definieren; und ein Entfernen der Bereiche in der Kohlenstoffschicht, die von der strukturierten Hartmasken-Materialschicht definiert werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Strukturieren der Hartmasken-Materialschicht aufweisen ein Bilden einer Resistschicht über der Hartmasken-Materialschicht; ein Strukturieren der Resistschicht, um zu entfernende Bereiche in der Hartmasken-Materialschicht zu definieren; und ein Entfernen der Bereiche in der Hartmasken-Materialschicht, die von der strukturierten Resistschicht definiert werden.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren bereitgestellt, aufweisend: Bereitstellen eines oder mehrerer Strukturelemente über einem Träger, wobei das eine oder die mehreren Strukturelemente Kohlenstoff umfassen, und das eine oder die mehreren Strukturelemente eine Maskierungsstruktur für einen Ionenimplantationsprozess vorsehen; Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses, um den Träger teilweise zu dotieren, wobei das eine oder die mehreren Strukturelemente einen oder mehrere Bereiche im Träger dagegen schützen, dotiert zu werden.
  • In einer Ausgestaltung kann die Maskierungsstruktur eine Mehrzahl von Vertiefungen mit einer lateralen Ausdehnung gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 4 μm aufweisen.
  • In den Zeichnungen beziehen sich ähnliche Bezugszeichen allgemein auf die gleichen Teile in allen unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabgetreu, wobei stattdessen das Augenmerk allgemein auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt wird. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1A ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verarbeitung einer Schicht oder eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
  • 1B ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
  • 1C ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
  • 2A bis 2I jeweils eine schematische Seitenansicht oder Schnittansicht einer Schicht oder eines Trägers während der Verarbeitung oder während der Herstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigen;
  • 3 eine schematische Seitenansicht oder Schnittansicht einer Schicht oder eines Trägers während der Verarbeitung oder während der Herstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
  • 4 eine schematische Seitenansicht oder Schnittansicht einer Schicht oder eines Trägers während der Verarbeitung oder während der Herstellung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
  • 5 ein Elektronenmikroskopiebild einer üblicherweise verwendeten Resistmaksenschicht zeigt, nachdem ein Ionenimplantationsprozess durchgeführt wurde; und
  • 6 ein Elektronenmikroskopiebild einer strukturierten Kohlenstoff-Maskenschicht während oder nach der hier beschriebenen Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt.
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigeschlossenen Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
  • Das hier verwendete Wort „beispielhaft” bedeutet „als Beispiel, Fall oder Veranschaulichung dienend”. Jede Ausführungsform oder Ausbildung, die hier als „beispielhaft” beschrieben wird, ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Ausbildungen auszulegen.
  • Das Wort „über”, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, welches „über” einer Seite oder Fläche gebildet ist, kann hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das abgeschiedene Material „direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit, der implizierten Seite oder Fläche gebildet sein kann. Das Wort „über”, das in Bezug auf ein abgeschiedenes Material verwendet wird, welches „über” einer Seite oder Fläche gebildet ist, kann hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das abgeschiedene Material „indirekt auf” der implizierten Seite oder Fläche gebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der implizierten Seite oder Fläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind.
  • Der Ausdruck „lateral”, der in Bezug auf die „laterale” Ausdehnung einer Struktur (oder eines Trägers) oder „lateral” umgebend verwendet wird, kann hier verwendet werden, um eine Ausdehnung entlang einer Richtung parallel zu einer Fläche eines Trägers zu bedeuten. Das heißt, dass eine Fläche eines Trägers (z. B. eine Fläche eines Substrats oder eine Fläche eines Wafers) als Referenz dienen kann, die üblicherweise als Hauptverarbeitungsfläche eines Wafers (oder als Hauptverarbeitungsfläche eines anderen Trägertyps) bezeichnet wird. Ferner kann der Ausdruck „Breite”, der in Bezug auf eine „Breite” einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier verwendet werden, um die laterale Ausdehnung einer Struktur zu bedeuten. Ferner kann der Ausdruck „Höhe”, der in Bezug auf eine Höhe einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier verwendet werden, um eine Ausdehnung einer Struktur entlang einer Richtung rechtwinklig zur Fläche eines Trägers (z. B. rechtwinklig zur Hauptbearbeitungsfläche eines Trägers) zu bedeuten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausdruck Schicht hier verwendet werden, um eine Schicht, einen Film, einen Dünnfilm, eine Deckschicht, eine Sperrschicht und dgl. zu bedeuten, und ferner kann der Ausdruck Schicht hier verwendet werden, um ein Substrat, einen Träger, einen Wafer oder einen Festkörper und dgl. oder wenigstens einen Teil eines Substrats, eines Trägers, eines Wafers oder eines Festkörpers zu bedeuten. Ferner kann eine Schicht auch wenigstens teilweise ein Substrat, einen Träger, einen Wafer oder einen Festkörper bedecken oder die Schicht kann über einem Substrat, einem Träger, einem Wafer oder einem Festkörper angeordnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Ionenimplantationsprozess unter Verwendung eines Ionenimplantationssystems (oder einer Ionenimplantationsvorrichtung, z. B. eines Ionenimplanters) vorgenommen werden, wobei das Ionenimplantationssystem einen Ionenquelle umfassen kann, welche die Ionen eines Materials zuführt, und ein Beschleunigungssystem, das die zugeführten Ionen über ein elektrisches Feld (oder elektromagnetisches Feld) beschleunigt, so dass ein Ionenstrahl oder ein gerichteter Ionenstrom vorgesehen werden kann. Der Ionenstrahl oder der Ionenstrom kann auf einen Festkörper (z. B. einen Träger, einen Wafer oder eine Schicht) geführt werden, so dass die Ionen in den Festkörper aufprallen und innerhalb des festen Materials des Festkörpers bleiben (stoppen, z. B. über ein elektronisches Stoppen und/oder nukleares Stoppen). Die Energie der Ionen, z. B. die kinetische Energie, wie hier bezeichnet, kann durch die Beschleunigung der Ionen innerhalb des Beschleunigungssystems des Ionenimplantationssystems definiert werden. Ein Ionenimplantationsprozess kann verwendet werden, um die physikalischen, chemischen oder elektrischen Eigenschaften des Festtoffs, z. B. die chemische Zusammensetzung (z. B. Bilden von Siliciumoxid innerhalb eines Silicium-Wafers) oder z. B. die Dotierung eines Materials (z. B. Dotierung eines Halbleitermaterials eines Wafers oder einer Schiebt) zu ändern oder anzupassen, um die elektrische Leitfähigkeit des Materials zu ändern.
  • Der projizierte Bereich (z. B. die mittlere Distanz der implantierten (gestoppten) Ionen von der Oberfläche des Körpers) kann von der Energie der implantierten Ionen (z. B. von der Masse der Ionen und der Beschleunigung der Ionen) abhängig sein. Da die Ionen während der Wanderung durch das feste Material abschweifen können, bis die Ionen stoppen, kann das jeweilige Implantierungsprofil eine Gauß'sche Verteilung, eine Pearson-Verteilung (z. B. Typ IV) oder eine doppelte Pearson-Verteilung umfassen. Das Implantieren von Ionen in einen Feststoff kann eine strukturelle Veränderung oder Schädigung der Kristallstruktur des Feststoffs verursachen. Die Schädigung des festen Materials kann durch einen anschließend vorgenommenen thermischen Ausheilprozess ausgeheilt werden. Daher kann eine rasche thermische Verarbeitung auf das feste Material (z. B. einen Silicium-Wafer) angewendet werden, nachdem die Ionenimplantation von Dotierungsmitteln (z. B. Phosphor (P), Arsen (As) oder Bor (B)) durchgeführt wurde. Dadurch können Vakanzen, die bei der Ausheiltemperatur (z. B. bei einer höheren Temperatur als etwa 1000°C, z. B. höher als etwa 1200°C) generiert werden, die Bewegung von Dotierungsmitteln aus interstitiellen Gitterstellen in die substitutionellen Gitterstellen erleichtern. Ferner kann der Amorphisierungsschaden aus dem Ionenimplantationsprozess aufgrund eines Umkristallisierungsprozesses ausgeheilt werden. Die rasche thermische Verarbeitung, z. B. innerhalb einer Sekunde oder innerhalb einiger Sekunden, kann die unerwünschte chemische Diffusion der Dotierungsmittel innerhalb des festen Materials minimieren. Zur Veranschaulichung kann der thermische Prozess verwendet werden, um entweder ausschließlich die Kristallstruktur auszuheilen und die Ionenverteilung der implantierten Ionen unverändert zu lassen, oder für beides, um die Kristallstruktur auszuheilen und die Ionenverteilung (Dotierungsprofil) der implantierten Ionen zu verändern.
  • Zur Implantation von Ionen in ein Material können die Ionen beschleunigt werden, um hohe kinetische Energien aufzuweisen, z. B. Energien von mehr als etwa 1 MeV, und Maskierungsmaterialien können verwendet werden, wobei eine Maskenschicht, die das Maskierungsmaterial umfasst, mit einer großen Schichtdicke vorgesehen werden kann, z. B. mehr als etwa einige Mikrometer. Bei üblicherweise verwendeten Ionenimplantationsprozessen kann eine Resistschicht mit einer Dicke gleich oder größer als etwa 6 μm für eine 5 MeV Ionenimplantation verwendet werden.
  • Verschiedene Ausführungsformen basieren auf dem Verständnis, dass, aufgrund der größeren Dicke der Resistschichten, die für hochenergetische Implantationen notwendig sein kann, die laterale Auflösung und/oder die Stabilität der Resistschicht begrenzt sein kann. Zur Veranschaulichung kann die Notwendigkeit hochenergetischer Ionenimplantationen in der Halbleitertechnologie entstehen, wobei die persistent sinkende Merkmalgröße durch die üblicherweise verwendeten Maskierungsmaterialien für die Ionenimplantation begrenzt werden kann. In üblicherweise verwendeten Prozessen, in denen ein Resist als Maskierungsmaterial verwendet wird, kann eine 5 MeV Implantation eine Resistschicht mit einer Dicke größer als etwa 5 μm erfordern, z. B. eine Resistschicht mit einer Dicke von etwa 6 μm, wobei das Resist mit seiner Dicke während des Strukturierens auf ein Seitenverhältnis von drei begrenzt wird, was zu einer maximal möglichen lateralen Auflösung (kritischen Abmessung (Critical Dimension – CD)) von etwa 2 μm führen kann. Zur Veranschaulichung können üblicherweise angewendete Ionenimplantationsprozesse unter Verwendung von Resists als Maskierungsmaterial auf eine laterale Merkmalgröße oder CD gleich oder größer als 2 μm begrenzt sein, wobei Anwendungen erwünscht sein können, die eine kleinere Merkmalgröße aufweisen oder eine kleinere CD während der Verarbeitung erfordern.
  • Abgesehen davon kann die mechanische Stabilität, z. B. die Adhäsion am darunterliegenden Träger, der notwendigerweise dicken Resistimplantationsmaske begrenzt sein oder während der Verarbeitung Probleme verursachen, z. B. kann sich die Resistimplantationsmaske aufgrund der Energie ablösen, die in das Resist während der hochenergetischen Ionenimplantation eingebracht wird. Ferner kann die Resistimplantationsmaske reißen oder die Resistimplantationsmaske kann während der hochenergetischen Ionenimplantation verformt werden, wie in 5 in einem Beispiel für eine 6,5 μm dicke Resistimplantationsmaske nach einer hochenergetischen Implantation (5 MeV) veranschaulicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass der Ionenimplantationsprozess eine mechanische Belastung und/oder Beanspruchung innerhalb der Resistimplantationsmaske verursachen kann, so dass sich die Resistimplantationsmaske biegen oder verformen und/oder vom Träger ablösen kann. Trotz verschiedener Möglichkeiten, die zur Verbesserung der Adhäsion und/oder Stabilität der Resistschicht verwendet werden können, kann die Verwendung eines Resists als Maskierungsschicht für die hochenergetische Ionenimplantation in der Merkmalgröße, z. B. auf etwa 2 μm, beschränkt sein. Ferner können derartige dicke Resistschichten eine nicht-ausreichende Homogenität der Resistschichtdicke, Oberflächendichte und/oder Morphologie aufweisen. Ferner können die hochspezifisch ausgebildeten Resists für eine hochenergetische Ionenimplantation zu teuer sein, um als derartig dicke Schichten verwendet zu werden. Ferner können Probleme in Bezug auf die Entfernung des Resists entstehen, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde. Ferner kann auch die Verwendung eines bestimmten Adhäsionspromotors zu teuer sein, und die laterale CD kann aufgrund allgemein auftretender Probleme nicht signifikant reduziert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Kohlenstoff-Hartmaske als Maskierungsschicht oder Blockierungsschicht während eines Ionenimplantationsprozesses verwendet werden, wobei die Kohlenstoff-Hartmaskenschicht strukturiert werden kann, so dass die verarbeitbare Merkmalgröße oder die laterale kritische Abmessung CD aufgrund des realisierbaren Seitenverhältnisses des Resists nicht eingeschränkt sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Kohlenstoffschicht als Hartmaskenschicht verwendet werden oder Kohlenstoff kann als Maskierungsmaterial verwendet werden, da das erzielbare Seitenverhältnis unter Verwendung von Kohlenstoff als Hartmaske für eine hochenergetische Ionenimplantation gleich oder größer als etwa 7 sein kann. Ferner kann eine Kohlenstoff-Hartmaskenschicht leicht selektiv vom darunterliegenden Träger, z. B. von einem Halbleiterträger oder -Wafer, unter Verwendung einer Plasmareinigung über Sauerstoff oder eines sogenannten Veraschungsprozesses leicht selektiv entfernt werden (der Kohlenstoff kann durch Oxidieren des Kohlenstoffs in gasförmiges Kohlenoxid und/oder Kohlendioxid entfernt werden). Zur Veranschaulichung kann auch eine dicke Kohlenstoffschicht, z. B. mit einer Dicke gleich oder größer als etwa 5 μm, strukturiert werden, so dass ein Seitenverhältnis der Maskenschichtstrukturen gleich oder größer als etwa 7 sein kann. Dies kann die verarbeitbare Merkmalgröße oder laterale kritische Abmessung während eines hochenergetischen Ionenimplantationsprozesses signfikant reduzieren.
  • Ferner kann eine Kohlenstoff-Hartmaskenschicht mit einer höheren Dichte gebildet werden als die üblicherweise verwendeten Resistschichten, z. B. einer Dichte größer als etwa 1,5 g/cm3 oder einer Dichte im Bereich von etwa 1,5 g/cm3 bis etwa 3,5 g/cm3. Da die Kohlenstoff-Hartmaskenschicht eine größere Dichte aufweisen kann als die Dichte einer Resistschicht, kann eine dünnere Kohlenstoff-Hartmaskenschicht zur Maskierung des Trägers verglichen mit Resistmaterialien verwendet werden, weil die Ionenstoppmechanismen von der Dichte des Materials abhängig sein können. Dies kann die Merkmalgröße oder laterale kritische Abmessung weiter reduzieren, die verarbeitbar ist, während eine hochenergetische Ionenimplantation angewendet wird (z. B. größer als etwa 1 MeV).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Kohlenstoff, der über eine plasmaunterstützte Dampfabscheidung (PECVD-Kohlenstoff) abgeschieden wird, als Maskierungsmaterial für einen (z. B. hochenergetischen) Ionenimplantationsprozess verwendet werden. Daher kann die Merkmalgröße oder laterale kritische Abmessung verglichen mit üblicherweise verwendeten Resistschichten reduziert werden, obwohl eine erhöhte Verarbeitbarkeit vorgesehen werden kann (z. B. aufgrund einer erhöhten mechanischen Stabilität, Entfernbarkeit oder eines größeren verarbeitbaren Seitenverhältnisses oder aufgrund dessen, dass die Schichtdicke nicht begrenzt ist), verglichen mit üblicherweise verwendeten Resistschichten. Zur Veranschaulichung wurde gefunden, dass die Verwendung einer Kohlenstoff-Hartmaskenschicht für eine Ionenimplantation die typischerweise auftretenden Probleme und Einschränkungen umgehen kann, die von einer Resistschicht (einer Weichmaske) verursacht werden, wobei kein wesentlicher Nachteil in Bezug auf die selektive Entfernbarkeit oder die Bildung und/oder Strukturierung der Kohlenstoff-Hartmaskenschicht besteht. Eine Kohlenstoff-Hartmaskenschicht kann leicht vom Träger über eine Plasmareinigung oder Veraschung entfernt werden, verglichen mit einem anderen Hartmaskenmaterial wie Siliciumoxid (SiO2), Siliciumnitrid (Si3N4), Titannitrid, einem Silicid und/oder dgl.
  • 1A zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens S100a zur Verarbeitung einer Schicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei das Verfahren S100a umfassen kann: in S110a, Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht über einer Schicht; und, in S120a, Durchführen einer Ionenmplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht. Zur Veranschaulichung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht eine Hartmaskenschicht oder eine Hartmaskenstruktur über der Schicht für einen Ionenimplantationsprozess vorsehen. Die Schicht kann Silicium (z. B. amorphes Silicium (a-Si) oder polykristallines Silicium (poly-Si)) oder ein beliebiges anderes Halbleitermaterial sein oder umfassen. Die a-Si-Schicht oder die poly-Si-Schicht kann über eine Ionenimplantation dotiert werden, wodurch z. B. die elektrische Leitfähigkeit der Schicht oder die chemischen Eigenschaften der Schicht, z. B. die Ätzrate für ein Nassätzen, beeinflusst werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht ein Oxid, z. B. transparente leitfähige Oxide, umfassen, wobei die Oxidschicht über eine Ionenimplantation dotiert werden kann. Die Schicht kann auch einen Träger, z. B. einen Wafer oder einen beliebigen anderen Typ eines Trägers repräsentieren, der in der Halbleiterindustrie verwendet wird, z. B. ein Substrat, eine Folie oder ein Band. Mit anderen Worten kann hier ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen vorgesehen werden, wobei das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers umfassen kann: analog zu S110a des Verfahrens S100a, Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht über einem Träger; und, analog zu S120a des Verfahrens S100a, Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in den Träger.
  • Alternativ dazu, wie in 1B in einem schematischen Flussdiagramm veranschaulicht, kann ein Verfahren S100b zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung oder einer elektronischen Komponente umfassen: in S110b, Bilden einer Kohlenstoffschicht über einer Schicht oder über einem Träger; in S120b, Strukturieren der Kohlenstoffschicht durch teilweises Entfernen der Kohlenstoffschicht; und, in S130b, Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht oder in den Träger. Zur Veranschaulichung kann die strukturierte Kohlenstoffschicht eine Hartmaskenschicht oder eine Maskenstruktur über der Schicht oder über einem Träger für einen Ionenimplantationsprozess vorsehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wie in 1C gezeigt, kann ein Verfahren S100c (z. B. ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, ein Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht, ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung oder einer elektronischen Komponente, eine Halbleiterverarbeitung) umfassen: in S110c, Bereitstellen eines oder mehrerer Strukturelemente über einer Schicht und/oder einem Träger, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente Kohlenstoff umfassen, und wobei das eine oder mehrere Strukturelemente eine Maskierungsstruktur für einen Ionenimplantationsprozess vorsehen; und, in S120c, Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses, um die Schicht und/oder den Träger teilweise zu dotieren, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente einen oder mehrere Bereiche in der Schicht oder im Träger dagegen schützen, dotiert zu werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der hier verwendete Ausdruck Dotierung das Implantieren eines ersten Materials (einer ersten Art von Ionen) in ein zweites Material einer Schicht oder eines Trägers umfassen, wobei die Dotierung mit dem ersten Material die elektronischen Eigenschaften des zweiten Materials verändern kann, und/oder wobei die Dotierung mit dem ersten Material die chemischen Eigenschaften (z. B. die Zusammensetzung) des zweiten Materials (z. B. wenigstens in einem oder mehreren Bereichen des zweiten Materials) verändern kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ionenimplantation ein Implantieren wenigstens eines ersten Materials (Ionen) aus der folgenden Gruppe von Materialien in ein zweites Material, z. B. in eine Schicht oder in einen Träger, umfassen, wobei die Gruppe besteht aus: Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Indium (In), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Phosphor (P), Schwefel (S), Arsen (As), Selen (Sc), Antimon (Sb), Tellur (Te) oder einem beliebigen anderen Material, das als beschleunigte Ionen in einem Ionenimplanter eingesetzt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ionenimplantation (z. B. das Verfahren S100a, S100b, S100c) angewendet werden, um die physikalischen Eigenschaften eines Materials durch ein Hinzufügen von Dotierungsmaterial zu verändern, wobei die wichtigsten Aspekte die elektronischen Eigenschaften des dotierten Materials (z. B. spezifische elektrische Leitfähigkeit, Ladungsträgerkonzentration, Ladungsträgermobilität, Elektronenbandstruktur) sein können. Die Ionenimplantation kann zur Dotierung eines Materials verwendet werden, z. B. um ein Elektronen-dotiertes Material, ein sogenanntes n-Typ-(negativer Typ)dotiertes Material, und/oder ein Loch-dotiertes Material, ein sogenanntes p-Typ-(positiver Typ)dotiertes Material, vorzusehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Eindringtiefe und die Verteilung der implantierten Ionen in einem Träger von den Stoppmechanismen (der Interaktion der Ionen mit dem Material im festen Zustand) abhängig sein und können durch Variieren der kinetischen Energie der Ionen variiert werden. Andere Parameter, die variiert werden können, sind die Dosis (oder Dotierungsmaterialkonzentration) und der Winkel zwischen der Fläche des zu dotierenden Materials im festen Zustand und der Ausbreitungsrichtung der Ionen während eines Ionenimplantationsprozesses. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann nach dem Implantieren von Ionen ein thermischer Ausheilprozess durchgeführt werden, um die Kristallstruktur nach Ionenschäden wiederherzustellen. Nach der Implantation von Ionen kann ein thermischer Ausheilprozess durchgeführt werden (z. B. ein Niedertemperatur-Ausheilen, um die Kristallstruktur wiederherzustellen, einen wesentlichen Beitrag zur Diffusion des Dotierungsmaterials jedoch zu verhindern). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Niedertemperatur-Ausheilen verwendet werden, um stärker begrenzte dotierte Bereiche in einem Träger vorzusehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ionenimplantation (z. B. das Verfahren S100a, S100b, S100c) angewendet werden, um die chemischen Eigenschaften des Schichtmaterials oder Trägermaterials durch das Hinzufügen (Implantieren) eines anderen Materials als des Schichtmaterials oder Trägermaterials beispielsweise in einem lokalen SIMOX-Prozess (Trennung durch Implantation von Sauerstoff) zu verändern, wobei ein Sauerstoffionenstrahl verwendet werden kann, um Sauerstoffionen in eine Silicium-Schicht oder einen Silicium-Träger zu implantieren, gefolgt von einem Hochtemperatur-Ausheilen, um einen oder mehrere vergrabene Siliciumoxid-Bereiche zu bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoff-Maskenschicht mit einer jeweiligen Schichtdicke gebildet werden, um eine Maskierung der Schicht oder des Trägers unter der Kohlenstoff-Maskenschicht sicherzustellen. Zur Veranschaulichung kann die Schichtdicke der Kohlenstoff-Maskenschicht größer sein als die jeweilige Eindringtiefe der Ionen in die Kohlenstoff-Maskenschicht, die von den verwendeten Ionen (von der Masse der verwendeten Ionen) und/oder von der Energie der vom Implanter gelieferten Ionen abhängig sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Hartmaske (eine zusätzliche strukturierte Hartmaskenschicht) über der Kohlenstoff-Maskenschicht gebildet werden, um das Strukturieren der Kohlenstoff-Maskenschicht über einen Kohlenstoff-Ätzprozess (z. B. einen anisotropen Ätzprozess) zu ermöglichen. Die zusätzliche Hartmaske, die zum Strukturieren der Kohlenstoff-Maskenschicht verwendet wird, kann beispielsweise amorphes Silicium (a-Si), Siliciumoxynitrid (SiON), Siliciumoxid (SiO, SiO2) und/oder Siliciumnitrid (SiN) umfassen. Ferner kann die zusätzliche Hartmaske, die zum Strukturieren der Kohlenstoff-Maskenschicht verwendet wird, ein beliebiges anderes Material umfassen, das zum Bereitstellen einer Hartmaske geeignet ist, wie es in der Halbleiterindustrie verwendet wird. Die zusätzliche Hartmaske kann über einen chemischen Dampfabscheidungsprozess (CVD), z. B. über plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung (PECVD), gebildet werden. Die zusätzliche Hartmaske oder die zusätzliche Hartmaskenschicht kann ausgewählt werden, um von der Schicht und/oder dem Träger selektiv entfernbar zu sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann oder können die Schicht und/oder der Träger eine Oberflächenschicht eines Oberflächenmaterials oder z. B. einen Schichtstapel umfassen. Beispielsweise kann eine Silicium-Schicht oder ein Silicium-Träger eine Siliciumoxid-Oberflächenschicht umfassen, wobei in diesem Fall die zusätzliche Hartmaske a-Si umfassen kann, so dass die zusätzliche Hartmaske leicht selektiv entfernbar sein kann. Ferner kann die Kohlenstoffschicht aufgrund der hohen Selektivität des Kohlenstoffschicht-Ätzens in Bezug auf das a-Si der zusätzlichen Hartmaske leicht strukturiert werden. Daher kann die zusätzliche Hartmaskenschicht eine geringe Dicke aufweisen (z. B. im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 100 nm), verglichen mit der Dicke der Kohlenstoffschicht (z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 10 μm).
  • Da die zusätzliche Hartmaskenschicht viele Male dünner sein kann als die Kohlenstoffschicht, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen die zusätzliche Hartmaske (z. B. eine strukturierte a-Si-Schicht) über eine Weichmaske (ein Resist) mit einer kleineren Merkmalgröße strukturiert werden, als es für die Kohlenstoffschicht möglich wäre, falls die Kohlenstoffschicht unter Verwendung einer Weichmaske direkt strukturiert werden würde. Die zusätzliche Hartmaske (z. B. eine strukturierte a-Si-Schicht) kann geätzt oder unter Verwendung eines Standard-Lithografieprozesses strukturiert werden. Die Kohlenstoffschicht kann über die zusätzliche Hartmaske (z. B. eine strukturierte a-Si-Schicht) geätzt oder strukturiert werden. Die strukturierte Kohlenstoffschicht (und gegebenenfalls die verbleibende strukturierte Hartmaske über der strukturierten Kohlenstoffschicht) kann die Maske für die Ionenimplantation vorsehen. Die zusätzliche Hartmaske (z. B. eine strukturierte a-Si-Schicht) kann selektiv in Bezug auf die Schicht und/oder den Träger entfernt werden. Die strukturierte Kohlenstoffschicht kann über eine Veraschung (Oxidieren des Kohlenstoffs zu gasförmigem Kohlendioxid) oder Ätzen entfernt werden. Die Schicht und/oder der Träger kann oder können einem Reinigungsprozess unterworfen werden.
  • In 2A bis 2I ist jeweils eine schematische Seitenanschicht oder Schnittansicht einer Schicht oder eines Trägers während der Verarbeitung (z. B. während das Verfahren S100a, S100b, S100c durchgeführt wird) gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 2A zeigt einen Träger 102 oder eine Schicht 102 in einer anfänglichen Verarbeitungsstufe gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Träger 102 kann ein Substrat, einen Wafer, ein Band, eine Folie und dgl. umfassen und kann aus Halbleitermaterialien verschiedener Typen hergestellt sein oder diese aufweisen, umfassend Silicium, Germanium, Gruppe III bis V oder andere Typen, beispielsweise umfassend Polymere, obwohl in einer anderen Ausführungsform auch andere geeignete Materialien verwendet werden können. Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann aus Silicium bestehen oder dieses umfassen (z. B. dotiert oder undatiert), in einer alternativen Ausführungsform kann der Träger 102 oder die Schicht 102 ein Silicium-auf-Isolator-(SOI-)Wafer sein. Als Alternative kann ein beliebiges anderes geeignetes Halbleitermaterial den Träger 102 oder die Schicht 102 vorsehen, beispielsweise ein Halbleiter-Verbundmaterial wie Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), jedoch auch ein beliebiges geeignetes ternäres Halbleiter-Verbundmaterial oder quaternäres Halbleiter-Verbundmaterial, wie Indiumgalliumarsenid (InGaAs). Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann eine beschichtete Struktur umfassen, z. B. ein mit Silicium beschichtetes Metallband und dgl. Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann ferner ein Polymer, ein Laminat oder ein Metall umfassen. Ein Träger kann ferner eine Polymerfolie, Glas (z. B. auf Siliciumoxid basierendes Glas) oder einen anderen geeigneten Träger umfassen, der in der Halbleitertechnologie verarbeitet werden kann. Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann ein Schichtstapel sein oder kann eine Mehrzahl verschiedener Bereiche mit verschiedenen Materialien umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht 102 eine Oberflächenschicht eines Trägers oder eine Schicht sein, die über einem Wafer gebildet (z. B. abgeschieden) ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht 102 während eines Prozesses gebildet werden, der in der Halbleitertechnologie verwendet wird, um eine elektronische Vorrichtung oder eine elektronische Komponente herzustellen. Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann wenigstens eine Fläche 102a umfassen. Die wenigstens eine Fläche 102a kann die Hauptverarbeitungsfläche eines Trägers oder Wafers während der Verarbeitung in der Halbleitertechnologie sein.
  • Wie in 2B gezeigt, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Kohlenstoffschicht 104 über dem Träger 102 oder über der Schicht 102 gebildet werden. Die Kohlenstoffschicht 104 kann über der Fläche 102a des Trägers 102 oder über der Fläche 102a der Schicht 102 gebildet werden, z. B. direkt auf der Fläche 102a oder mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten (z. B. Pufferschichten) zwischen der Kohlenstoffschicht 104 und dem Träger 102 oder zwischen der Kohlenstoffschicht 104 und der Schicht 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 auch als Kohlenstoffmaske, Kohlenstoff-Maskenschicht, Kohlenstoff-Hartmaske oder Kohlenstoff-Hartmaskenschicht bezeichnet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Kohlenstoffschicht 104 auch als Kohlenstofffilm oder Kohlenstoff-Dünnfilm bezeichnet werden, wobei die Kohlenstoffschicht 104 eine Beschichtung umfassen kann, die vorwiegend aus dem chemischen Element Kohlenstoff bestehen kann, was Plasmapolymer-Kohlenstoffschichten, amorphe Kohlenstoffschichten, diamantähnlichen Kohlenstoff (DLC), CVD-Diamantschichten und/oder Graphitschichten umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 eine Mischung verschiedener Typen von Kohlenstoffmodifikationen umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 wenigstens eines der folgenden Materialien umfassen: wasserstofffreien amorphen Kohlenstoff (a-C); tetraedrischen wasserstofffreien amorphen Kohlenstoff (ta-C); metallhaltigen (Metall enthaltenden) wasserstofffreien amorphen Kohlenstoff (a-C:Me), wobei Me Eisen (Fe), Terbium (Er), Gadolinium (Gd), Titan (Ti) und dgl. sein kann; wasserstoffhaltigen (Wasserstoff enthaltenden oder hydrierten) amorphen Kohlenstoff (a-C:H); tetraedrischen wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoff (ta-C:H); metallhaltigen (Metall enthaltenden) wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoff (a-C:H:Me); modifizierten (z. B. dotierten) wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoff (a-C:H:X), wobei X wenigstens eines sein kann von Si, O, N, F, Sb, S und/oder B.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann a-C hauptsächlich sp2-hybridisierten Kohlenstoff, z. B. ähnlich Graphit, umfassen. Ferner kann ta-C hauptsächlich sp3-hybridisierten Kohlenstoff, z. B. ähnlich Diamant, umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können a-C:Me und a-C:H:Me ein Metall umfassen, wobei die Massendichte der Kohlenstoffschicht, die a-C:Me und/oder a-C:H:Me umfasst, größer sein kann als die Massendichte von Kohlenstoffschichten, die beispielsweise a-C, ta-C und/oder a-C:H umfassen. Daher kann eine Kohlenstoffschicht 104, die a-C:Me und/oder a-C:H:Me umfasst, verstärkte Ionenstoppeigenschaften aufweisen, die eine geringere Filmdicke für die Kohlenstoff-Maskenschicht während der Ionenimplantation gestatten können. Eine Dotierung von a-C oder a-C:H mit einem Metall kann zu einer Verbindung auf der Basis von einer a-C-Matrix oder a-C:H-Matrix und Metallcarbid führen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann a-C:H hauptsächlich sp2-hybridisierten Kohlenstoff, z. B. ähnlich Graphit, umfassen. Ferner kann ta-C:H hauptsächlich sp3-hybridisierten Kohlenstoff, z. B. ähnlich Diamant, umfassen. Ferner kann a-C:H einen Wasserstoffgehalt (Stoffmengenanteil) größer als etwa 35% umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ta-C:H einen Wasserstoffgehalt (Stoffmengenanteil) größer als etwa 25% umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann a-C:H:X (X = Si, O, N, F, S, Sb, As und/oder B) amorphen Kohlenstoff umfassen, der mit wenigstens einem zusätzlichen Material dotiert ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kohlenstoff der Kohlenstoffschicht 104 ein amorpher Feststoff oder ein sogenannter quasi-amopher Feststoff oder ein glasartiger Feststoff sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 ferner Graphit oder graphitähnlichen Kohlenstoff und/oder Diamant oder diamantähnlichen Kohlenstoff umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 eine Dicke 104d im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 10 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 10 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 8 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 eine Dicke 104d größer als etwa 3 μm aufweisen, z. B. größer als etwa 4 μm, z. B. größer als etwa 5 μm, z. B. größer als etwa 6 μm, z. B. größer als etwa 7 μm, z. B. größer als etwa 8 μm, z. B. größer als etwa 9 μm, oder sogar beispielsweise größer als etwa 10 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschichtdicke 104d nicht begrenzt sein, wie sie es für ein Resist wäre.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zur Durchführung einer Ionenimplantation von Phosphor, der beschleunigt wird, mit einer kinetischen Energie von etwa 5 MeV (z. B. im Bereich von etwa 4 MeV bis etwa 6 MeV) die Kohlenstoffschicht 104 eine Dicke 104d von etwa 5 μm (z. B. im Bereich von etwa 4 μm bis etwa 6 μm) oder größer als etwa 5 μm aufweisen.
  • Wie in 2C veranschaulicht, kann eine zusätzliche Hartmaskenschicht 106 (eine Hartmaskenschicht 106) über der Kohlenstoffschicht 104 abgeschieden werden, wobei die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 dazu dienen kann, die Kohlenstoffschicht 104 zu strukturieren. Die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 kann beispielsweise a-Si umfassen, z. B. falls der Träger 102 oder die Schicht 102 eine Siliciumoxid-Oberflächenschicht umfassen kann. Zur Veranschaulichung kann die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 ausgewählt werden, um in Bezug auf den Träger 102 oder die Schicht 102 selektiv entfernbar zu sein (z. B. über einen selektiven Ätzprozess).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 eine Dicke 106d im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 1 μm aufweisen, z. B. im Bereich von etwa 20 nm bis etwa 500 nm, z. B. im Bereich von etwa 20 nm bis etwa 100 nm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke 106d der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 kleiner sein als die Dicke 104d der Kohlenstoffschicht 104, z. B. viele Male kleiner, z. B. weniger als halb so dick.
  • Wie in 2D veranschaulicht, kann eine Resistschicht 108 oder eine Weichmaskenschicht 108 über der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 gebildet werden, wobei die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 dazu dienen kann, die zusätzliche Hartmaskenschicht zu strukturieren. Zur Veranschaulichung kann die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 unter Verwendung eines Standard-Lithografieprozesses strukturiert werden, gefolgt von einem Ätzprozess, wie mit Bezugnahme auf 2E beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 über der Fläche 106a der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106, z. B. homogen, aufgebracht werden. Das Aufbringen des Resists der Resistschicht 108 oder der Weichmaskenschicht 108 kann eine Schleuderbeschichtung oder Sprühbeschichtung umfassen, um eine dünne Schicht des Resists zu bilden. Danach kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Resist beispielsweise vorgebacken werden, um überschüssiges Resistlösungsmittel abzuführen. Einige Typen von Resists (z. B. ein Fotoresist) können, an den Prozess des Belichtens des Resists angepasst, verwendet werden, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Positive Fotoresists (z. B. DNQ-Novolac, PMMA, PMIPK, PBS und dgl.) können verwendet werden, und/oder negative Fotoresists (z. B. SU-8, Polyisopren, COP und dgl.) können verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können verschiedenste Lithografieprozesse zum Strukturieren der Resistschicht 108 oder der Weichmaskenschicht 108 angewendet werden, wie beispielsweise Fotolithografie, Mikrolithografie oder Nanolithografie, Elektronenstrahllithografie, Röntgenlithografie, extreme Ultraviolett-Lithografie (EUV oder EUVL), Interferenzlithografie und dgl.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, bevor die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 über der Fläche 106a der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 gebildet werden kann, die Fläche 106a durch das Anwenden eines Reinigungsprozesses gereinigt werden. Ferner kann ein Adhäsionspromotor über der Fläche 106a der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 aufgebracht werden, bevor die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 gebildet werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 belichtet (z. B. mit einem Lichtmuster) und anschließend entwickelt werden, z. B. unter Verwendung eines chemischen Fotoresist-Entwicklers. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Resistschicht 108 oder die Weichmaskenschicht 108 belichtet werden, so dass ein gewünschtes Muster auf das Resist transferiert werden kann, z. B. unter Verwendung von Licht oder Elektronen, wobei das gewünschte Muster durch eine lithografische Maske (z. B. einen Glasträger mit einer strukturierten Chromschicht) definiert werden kann. Die Wellenlänge des verwendeten Lichts kann im Bereich der Wellenlänge von sichtbarem Licht bis zu einer kleineren Wellenlänge im Ultraviolett-Bereich liegen. Die Belichtung kann unter Verwendung von Röntgenstrahlen oder Elektronen mit einer noch kürzeren Wellenlänge als Ultraviolett-Licht vorgenommen werden. Projektionsbelichtungssysteme (Stepper oder Scanner) können verwendet werden, welche die lithografische Maske viele Male auf eine Fläche projizieren, die ein Resist umfasst, um komplexe Belichtungsmuster zu erzeugen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die belichtete Resistschicht 108 oder die belichtete Weichmaskenschicht 108 entwickelt werden, wodurch die belichtete Resistschicht 108 oder die belichtete Weichmaskenschicht 108 teilweise entfernt werden kann, wodurch eine strukturierte Resistschicht generiert wird, die über der Fläche 106a der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 zurückbleibt, wie in 2E veranschaulicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Backen nach der Belichtung (eine Wärmebehandlung, z. B. rasche thermische Verarbeitung) durchgeführt werden, bevor der tatsächliche Entwicklungsprozess vorgenommen werden kann. Der Entwicklungsprozess kann die Verwendung einer chemischen Lösung (eines sogenannten Entwicklers) wie beispielsweise Natriumhydroxid oder Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH, eines Metallionen-freien Entwicklers) umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zurückbleibende strukturierte Resist 108p in einem Hartbackprozess (einer Wärmebehandlung, z. B. raschen thermischen Verarbeitung) verfestigt werden, wobei eine haltbarere Schutzschicht für spätere Prozesse, wie beispielsweise chemisches Nassätzen oder Plasmaätzen (und dgl.), realisiert wird.
  • Es ist zu beachten, dass ein lithografischer Prozess, der umfasst: Aufbringen eines Resists, teilweises Belichten des Resists mit Licht und Entwickeln des belichteten Resists, als Strukturierungsprozess angesehen werden kann, wobei eine strukturierte Resistschicht 108p (eine Weichmaske oder eine Resistmaske) generiert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dünne strukturierte Resistschicht 108p die Merkmalgröße 108w (die laterale kritische Abmessung CD) definieren. Da zum Strukturieren nur der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 (nicht der Kohlenstoffschicht 104) die Dicke 108d der Resistschicht 108 oder der Weichmaskenschicht 108 dünn sein kann, z. B. kleiner als etwa 1 μm, z. B. kleiner als etwa 500 nm, kann die Merkmalgröße 108w kleiner als etwa 300 nm sein. Zur Veranschaulichung kann die Merkmalgröße 108w nicht hauptsächlich durch die Dicke 108d der Resistschicht 108 oder der Weichmaskenschicht 108 begrenzt werden.
  • Anschließend kann das Muster von der strukturierten Resistschicht 108p zur zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 transferiert werden, z. B. unter Verwendung eines Ätzprozesses, wobei eine sogenannte Hartmaske 106p oder strukturierte Hartmaske 106p erzeugt wird, wie in 2F veranschaulicht. Dadurch kann das Ätzmittel für die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 selektiv sein, und das Ätzen kann anisotrop sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Trockenätzen (z. B. reaktives Ionenätzen (RIE)) zur teilweisen Entfernung oder zum Strukturieren der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 verwendet werden.
  • Falls die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 beispielsweise Siliciumdioxid, umfassen kann, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Fluorwasserstoffsäure (HFaq) als Nassätzmittel verwendet werden, und Kohlenstofftetrafluorid (oder ein anderes fluorhaltiges Gas, z. B. CHF3) kann als Plasmaätzmittel verwendet werden. Falls die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 beispielsweise Silicium (z. B. a-Si) umfassen kann, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Kaliumhydroxid (KOH) als Nassätzmittel verwendet werden, und Kohlenstofftetrafluorid (oder ein anderes fluorhaltiges Gas, z. B. SiF6) kann als Plasmaätzmittel verwendet werden.
  • Wie in 2F veranschaulicht, kann die strukturierte Hartmaskenschicht 106p (und die strukturierte Weichmaskenschicht 108p) eine Maskierungsstruktur zum anschließenden Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 vorsehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Fläche 104a der Kohlenstoffschicht 104 teilweise freigelegt werden, nachdem die zusätzliche Hartmaskenschicht 106 (z. B. die a-Si-Schicht) strukturiert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 selektiv in einem anschließend vorgenommenen Ätzprozess entfernt (geätzt) werden, um eine strukturierte Kohlenstoffschicht 104) vorzusehen, wie in 2G veranschaulicht. Daher kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Sauerstoff oder Kohlenmonoxid (CO) beispielsweise als Ätzmittel oder Plasmaätzmittel verwendet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 das Durchführen eines anisotropen Ätzprozesses, z. B. RIE, Plasmaätzen, umfassen.
  • Wie in 2G gezeigt, kann eine oder können mehrere (z. B. eine Mehrzahl von) Vertiefungen 104r in der Kohlenstoffschicht 104 gebildet werden, wodurch die Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 teilweise freigelegt wird. Die Vertiefungen 104r können durch die strukturierte Hartmaske 106p und daher durch die Weichmaskenschicht definiert werden, die vorher über der zusätzlichen Hartmaskenschicht 106 gebildet wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Vertiefungen 104r den Teil des Trägers 102 oder der Schicht 102 freilegen, der zu dotieren ist. Die Vertiefungen 104r der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p können ein Seitenverhältnis (Nähe 104d/Breite 108w) im Bereich von etwa 3 bis etwa 10, z. B. im Bereich von etwa 4 bis etwa 8, aufweisen. Ferner kann die Kohlenstoffschicht 104 strukturiert werden, wobei die Vertiefungen der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p ein Seitenverhältnis größer als etwa 3, z. B. größer als etwa 4, z. B. größer als etwa 5, z. B. größer als etwa 6, aufweisen können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wie in 2H veranschaulicht, kann eine Ionenimplantation 109 durchgeführt werden. Dadurch kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p einen oder mehrere Bereiche des Trägers 102 oder der Schicht 102 dagegen schützen, dotiert zu werden oder von den Ionen penetriert zu werden, wobei die freigelegten Bereiche 110 des Trägers 102 oder der Schicht 102 dotiert oder von Ionen penetriert werden können. Die Ionen können von einem Implanter geliefert werden. Die Einfallrichtung 109 der Ionen kann rechtwinklig zur Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 sein, wie in 2H gezeigt, oder kann davon abweichen, rechtwinklig zu sein, z. B. ±60°.
  • Nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde, können die strukturierte Hartmaske 106p und die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p chemisch entfernt werden (über ein Nassätzen oder Trockenätzen), z. B. unter Verwendung von Sauerstoffplasma.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Wärmebehandlung angewendet werden, nachdem der Ionenimplantationsprozess durchgeführt wurde, z. B. um Implantationsschäden auszuheilen oder um das implantierte Dotierungsmittel zu aktivieren. Das Erhitzen des Trägers 102 oder der Schicht 102 kann beispielsweise mit direktem Kontakt, z. B. unter Verwendung einer Heizplatte, oder durch Strahlung, z. B. unter Verwendung von einem Laser oder Lampen, vorgenommen werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine rasche thermische Verarbeitung (RTP) angewendet werden, die unter Vakuumbedingungen unter Verwendung eines Laserheizers oder Lampenheizers vorgenommen werden kann, wobei der Träger 102 oder die Schicht 102 auf einige hundert Grad Celsius oder bis etwa 1000°C oder sogar mehr innerhalb einer kurzen Zeitperiode, z. B. innerhalb einiger Sekunden (z. B. innerhalb 1 s bis 10 s) erhitzt werden kann.
  • 2I veranschaulicht einen dotierten Träger 102 oder eine dotierte Schicht 102 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, nachdem das Verfahren S100a, S100b, S100c durchgeführt wurde. Der Träger 102 oder die Schicht 102 kann Teil einer elektronischen Vorrichtung 200 oder einer elektronischen Komponente 200 sein. Es ist klar, dass der Träger 102 oder die Schicht 102 zusätzliche Strukturen, Strukturelemente, Bereiche, Vertiefungen und dgl. umfassen kann, die in den Figuren nicht gezeigt sind. Der oder die mehreren dotierten Bereiche im Träger kann oder können ein Teil einer elektronischen Leistungsvorrichtung sein, z. B. eines Leistungs-MOSFET oder eines Leistungs-IGBT.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die dotierten Bereiche 110 eine Tiefe 110d im Bereich von etwa einigen hundert Nanometern bis etwa einigen Mikrometern aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Breite der dotierten Bereiche 110 durch die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p definiert werden.
  • Wie in 3 gezeigt, kann eine Kohlenstoff-Maskenschicht 104p über einem Träger 102 oder einer Schicht 102 angeordnet sein, wobei die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p den Träger 102 oder die Schicht 102 wenigstens teilweise bedecken kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p durch das Durchführen eines Schichtbildungsprozesses (z. B. eines CVD- oder eines PVD-Prozesses) generiert werden, und durch das anschließende Durchführen eines Strukturierungsprozesses, z. B. unter Verwendung wenigstens einer von einer Hartmasken-Materialschicht und einer Weichmasken-Materialschicht, wie vorstehend beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p eine homogene Schicht eines Kohlenstoffs sein (z. B. a-C, a-C:H und dgl.). Die Dicke der Kohlenstoff-Maskenschicht 104p kann im Bereich von etwa einigen Nanometern bis einigen Mikrometern liegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der Kohlenstoff-Maskenschicht 104p vom Typ der Kohlenstoffschicht (z. B. a-C, a-C:H und dgl.) und von der kinetischen Energie der für den Ionenimplantationsprozess ausgewählten Ionen abhängig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der Kohlenstoff-Maskenschicht 104p im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 20 μm, z. B. im Bereich von etwa 3 μm bis etwa 10 μm, liegen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der Kohlenstoff-Maskenschicht 104p an die Energie der Ionen angepasst werden, die während des Ionenimplantationsprozesses zugeführt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p eine Dicke aufweisen, die kleiner sein kann als die mittlere Implantationstiefe (auch als projizierter Bereich bezeichnet) der verwendeten Ionen mit einer spezifischen ausgewählten kinetischen Energie. Das bedeutet, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen Ionen mit einer jeweils ausgewählten kinetischen Energie, z. B. bis zu einigen MeV, oder einer kinetischen Energie im Bereich von etwa 1 MeV bis etwa 5 MeV wenigstens durchschnittlich die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p durchdringen können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p eine Dicke aufweisen, die größer sein kann als die mittlere Implantationstiefe der Ionen mit einer spezifischen ausgewählten kinetischen Energie. Das bedeutet, dass Ionen mit einer jeweils ausgewählten kinetischen Energie, z. B. einigen MeV, oder einer kinetischen Energie von etwa 1 MeV bis etwa 5 MeV nicht wenigstens durchschnittlich die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p durchdringen können. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kohlenstoff-Maskenschicht 104p eine viel größere Dicke aufweisen als die mittlere Implantationstiefe der Ionen mit einer spezifischen ausgewählten kinetischen Energie. Das bedeutet, dass Ionen mit einer jeweils ausgewählten kinetischen Energie, z. B. im Bereich von 1 MeV bis etwa 5 MeV, nicht in der Lage sein können, den Träger 102 oder die Schicht 102 zu erreichen.
  • Der Träger 102 kann ein Halbleitermaterial umfassen, wie vorstehend beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 ein Silicium-Wafer, z. B. ein (001)-orientierter Silicium-Wafer, sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 wenigstens eine Silicium-Oberflächenschicht umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 wenigstens eine Siliciumoxid-Oberflächenschicht umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger einen Basisbereich eines willkürlichen Materials umfassen (z. B. umfassend wenigstens eines von einem Metall, einer Legierung, einer Membran, einem Polymer, einem Verbundmaterial), wobei die Basisschicht mit einer Oberflächenschicht bedeckt ist, die wenigstens eines von Silicium, epitaxial aufgewachsenem Silicium, Polysilicium oder einem beliebigen anderen Halbleitermaterial umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Oberflächenbereich des Trägers 102 Silicium umfassen, wobei der Oberflächenbereich eine Dicke im Bereich von etwa einigen Nanometern bis etwa einigen Mikrometern oder sogar größer aufweisen kann. Mit anderen Worten kann die Schicht 102 ein Oberflächenbereich eines Trägers oder eines Wafers sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein gewünschtes Dotierungsprofil im Träger 102 oder in der Schicht 102 vorgesehen werden, das die Funktionalität einer elektronischen Vorrichtung ermöglichen kann, die wenigstens eines von über oder in dem Träger 102 oder der Schicht 102 beispielsweise in anschließend vorgenommenen Prozessen und/oder in Prozessen hergestellt wird, welche vorgenommen werden, bevor das Verfahren S100a, S100b, S100c durchgeführt wird.
  • Es ist zu beachten, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Form des Trägers 102 für das hier beschriebene Verfahren nicht einschränkend sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger verschiedene Strukturelemente, Materialschichten und dgl. umfassen, wie es für die spezifische Ausbildung der elektronischen Vorrichtung gewünscht sein kann, die unter Verwendung wenigstens des Verfahrens S100a, S100b, S100c hergestellt werden soll, um das gewünschte Dotierungsprofil für die elektronische Vorrichtung vorzusehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 oder die Schicht 102 wenigstens einen von einem p-Wannenbereich und einem n-Wannenbereich (oder p-dotierten Bereich und einem n-dotierten Bereich) umfassen, und ferner kann der Träger 102 oder die Schicht 102 ein dotierter Träger, eine dotierte Schicht, z. B. wenigstens eines von n-dotiert und p-dotiert, sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 oder die Schicht 102 einen Transistor, z. B. einen Feldeffekttransistor, z. B. einen bipolaren Transistor, umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 oder die Schicht 102 wenigstens einen Teil einer Integrationsschaltung oder einer elektronischen Komponente einer Integrationsschaltung umfassen, z. B. kann der Träger 102 oder die Schicht 102 wenigstens einen Teil einer Hochspannungsvorrichtung, einen Sensor, z. B. einen Hall-Sensor, z. B. einen Belastungssensor, eine Diode, eine elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung, eine elektrostatische Entladungsschutzdiode und dgl. umfassen, wobei gemäß verschiedenen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Integrationsschaltung oder elektronischen Komponente unter Verwendung des Verfahrens S100a, S100b, S100c gebildet werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil dotierter Kanalbereiche einer Integrationsschaltung oder einer elektronischen Komponente unter Verwendung des Verfahrens S100a, S100b, S100c gebildet werden.
  • Wie in 3 veranschaulicht, kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 194p eine oder mehrere erste Vertiefungen 304a mit einer kleineren Tiefe als der Höhe 104d der abgeschiedenen Kohlenstoffschicht 104 umfassen, und eine oder mehrere zweite Vertiefungen, die sich (z. B. vertikal) durch die abgeschiedene Kohlenstoffschicht 104 erstrecken, welche die Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 teilweise freilegen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann oder können ein oder mehrere erste Bereiche 310a im Träger 102 oder der Schicht 102, der oder die der einen oder mehreren ersten Vertiefungen 304a entspricht oder entsprechen, über eine Ionenimplantation 109 dotiert werden, wobei der eine oder mehrere erste Bereiche 310a ein erstes Dotierungsprofil umfassen kann oder können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann oder können der eine oder mehrere zweite Bereiche 310b im Träger 102 oder in der Schicht 102, der oder die der einen oder mehreren zweiten Vertiefungen 304b entspricht oder entsprechen, über eine Ionenimplantation 109 dotiert werden, wobei der eine oder mehrere zweite Bereiche 310b ein zweites Dotierungsprofil umfassen kann oder können. Zur Veranschaulichung kann das Dotierungsprofil des einen oder mehrerer dotierter Bereiche 310a, 310b im Träger 102 oder in der Schicht 102 durch das für die Kohlenstoffmaske 104p verwendete spezifische Muster definiert oder beeinflusst werden. Die Ionen können in den Träger 102 oder die Schicht 102 durch die Flächenbereiche 302a, 302b der Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 eindringen, wodurch ein Implantationsmaterial in die Bereiche 310a, 310b des Trägers 102 oder der Schicht 102 implantiert wird.
  • Wie in 4 veranschaulicht, kann die Kohlenstoffschicht 104 so strukturiert werden, dass die eine oder mehrere Vertiefungen 404r innerhalb der abgeschiedenen Kohlenstoffschicht 104 gebildet werden kann oder können, und die eine oder mehrere Vertiefungen 404r kann oder können sich durch die Kohlenstoffschicht 104 erstrecken, wobei ein oder mehrere Oberflächenbereiche 402a der Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 freigelegt wird oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Seitenwände der einen oder mehrerer Vertiefungen 404r geneigt sein, wie in 4 veranschaulicht. Die eine oder mehrere Vertiefungen 404r können eine Trapezform aufweisen. Dies kann das Dotierungsprofil der einen oder mehrerer dotierten Bereiche 410 definieren oder beeinflussen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausdruck Dotierung, wie hier beschrieben, das Einbringen eines Implantationsmaterials in den Träger 102 oder in die Schicht 102 umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine strukturierte Kohlenstoffschicht 104p oder eine Kohlenstoffmaske 104p vorgesehen werden, indem eine Mehrzahl von Strukturelementen 404s über dem Träger 102 oder der Schicht 102 gebildet werden, wobei die Strukturelemente 404s der Mehrzahl von Strukturelementen 404s Kohlenstoff umfassen können, wie für die Kohlenstoffschicht 104 beschrieben. Die Strukturelemente 404s der Mehrzahl von Strukturelementen 404s können die Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 teilweise bedecken, wodurch teilweise verhindert wird, dass die in einem Ionenimplantationsprozess zugeführten Ionen in den Träger 102 oder in die Schicht 102 eindringen. Zur Veranschaulichung können die Ionen innerhalb der Strukturelemente 404s der Mehrzahl von Strukturelementen 404s stoppen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von der spezifischen Ausbildung des Trägers 102 oder der Schicht 102 oder der elektronischen Komponente, die zu verarbeiten oder herzustellen ist, die Kohlenstoffschicht 104 vom Träger 102 oder von der Schicht 102 entfernt werden oder kann auf dem Träger 102 oder der Schicht 102 zurückbleiben.
  • 5 veranschaulicht einen Träger oder eine Schicht, der oder die einer hochenergetischen Ionenimplantation (5 MeV) unterworfen wurde, wobei der Träger oder die Schicht mit einer Standard-Resistmaske 501 mit einer Dicke von etwa 6,5 μm maskiert wurde. Aufgrund der Dicke des Resists, des Typs des Maskierungsmaterials (Resists) und der vom Ionenstrahl eingebrachten Energie schälte sich während einer hochenergetischen Ionenimplantation die Resistmaske 501 von der Fläche des Trägers ab (oder kann verformt werden oder kann reißen). Ferner kann die Dicke der Standard-Resistmaske 501 die laterale Auflösung (kritische Abmessung) wegen des begrenzten maximalen verarbeitbaren Seitenverhältnisses von etwa 3 beschränken.
  • 6 veranschaulicht einen Träger 102 oder eine Schicht 102, die der oder die einer hochenergetischen Ionenimplantation (5 MeV) unterworfen wurde, wobei der Träger 102 oder die Schicht 102 mit einer strukturierten Kohlenstoffschicht 104 (z. B. umfassend a-C:H:M) maskiert wurde, wie hier beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde gefunden, dass sich eine Kohlenstoffschicht 104, wie hier beschrieben, von der Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 während einer hochenergetischen Ionenimplantation 109 nicht abschält. Die Adhäsionseigenschaften der Kohlenstoffschicht 104 am Träger 102 oder an der Schicht 102 ermöglichen eine hochenergetische Ionenimplantation, während die Kohlenstoffschicht 104 eine ausreichende Dicke hat, um die Ionen zu blockieren. Die Kohlenstoffschicht 104 kann über der Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 über einen PECVD-Prozess abgeschieden werden. Ferner kann gewünschtenfalls eine Pufferschicht oder eine Adhäsionspromotorschicht zwischen der Fläche 102a des Trägers 102 oder der Schicht 102 und der Kohlenstoffschicht 104 angeordnet werden. Ferner kann die Kohlenstoffschicht 104 verstärkte Ionenstoppeigenschaften (z. B. eine höhere Dichte) aufweisen, verglichen mit üblicherweise verwendeten Standard-Resists.
  • Ferner wurde gefunden, dass die Ionen des Ionenstrahls eine geringere Beanspruchung oder Belastung in der Kohlenstoffschicht 104 verursachen kann, verglichen mit üblicherweise verwendeten Standard-Resists. Daher kann die Kohlenstoffschicht 104 während einer hochenergetischen Ionenimplantation im Wesentlichen unverändert bleiben.
  • Ferner kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 ein höheres Seitenverhältnis ermöglichen, und daher können Strukturen mit einer kleineren Merkmalgröße unter Verwendung einer strukturierten Kohlenstoffschicht 104 als Implantationsmaske gebildet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht vorgesehen werden, welches Verfahren umfasst: Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht 104p über einer Schicht; und Durchführen einer Ionenimplantation 109 durch die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p in die Schicht 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht vorgesehen werden, welches Verfahren umfasst: Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht 104p über einem Träger 102; und Durchführen einer Ionenimplantation 109 durch die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p in den Träger 102.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bereitstellen der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p umfassen: Bilden einer Kohlenstoffschicht 104 über der Schicht 102 und dann Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bereitstellen der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p umfassen: Bilden einer Kohlenstoffschicht 104 über dem Träger 102 und dann Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 umfassen: Bilden einer strukturierten Hartmaskenschicht 106p über der Kohlenstoffschicht 104 und Vornehmen eines anisotropen Ätzprozesses, um die Kohlenstoffschicht 104 zu entfernen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der anisotrope Ätzprozess ein Trockenätzen unter Verwendung von Sauerstoff umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Hartmaskenschicht 106p umfassen: Bilden einer Hartmaskenschicht 106, die amorphes Silicium umfasst, und Strukturieren der amorphen Silicium-Hartmaskenschicht 106.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der amorphen Silicium-Hartmaskenschicht 106 ein Durchführen eines lithografischen Prozesses und eines Ätzprozesses umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p eine Dicke 104d gleich oder größer als 3 μm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p eine Dicke 104d gleich oder größer als 4 μm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p eine Dicke 104d gleich oder größer als 5 μm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p eine Dicke 104d gleich oder größer als 6 μm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p eine Dicke 104d gleich oder größer als 7 μm aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p wenigstens eine Vertiefung 104r mit einem Seitenverhältnis gleich oder größer als 4 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p wenigstens eine Vertiefung 104r mit einem Seitenverhältnis gleich oder größer als 5 umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p wenigstens eine Vertiefung 104r mit einem Seitenverhältnis gleich oder größer als 6 umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p amorphen Kohlenstoff umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 194p aus amorphem Kohlenstoff bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht hydrierten amorphen Kohlenstoff umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht aus hydriertem amorphen Kohlenstoff bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Indikatorschicht mit einem Metall dotiert werden und/oder mit einem zusätzlichen Material modifiziert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht 102 ferner umfassen: Entfernen der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p nach der Ionenimplantation, z. B. über eine Veraschung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers 102 ferner umfassen: Entfernen der strukturierten Kohlenstoffschicht 104p nach der Ionenimplantation, z. B. über eine Veraschung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Veraschung eine Trockenveraschung über Sauerstoffplasma umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht 102 ferner umfassen: Durchführen einer Ausheilung, um die Kohlenstoffschicht 104 zu kondensieren, bevor die Ionenimplantation durchgeführt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers 102 ferner umfassen: Durchführen einer Ausheilung, um die Kohlenstoffschicht 104 zu kondensieren, bevor die Ionenimplantation durchgeführt wird. Dadurch kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Dichte der abgeschiedenen Kohlenstoffschicht 104 vergrößert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung einer Schicht 102 oder eines Trägers 102 ferner umfassen: Durchführen einer Ausheilung, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausheilung eine rasche thermische Ausheilung umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ausheilung wenigstens eines von einem Aktivieren des implantierten Materials (Dotierung) und einem Ausheilen von Implantationsschäden in der Kristallstruktur des Materials des Trägers 102 oder der Schicht 102 bewirken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können während der Ionenimplantation Ionen beschleunigt werden, so dass die Ionen eine kinetische Energie gleich oder größer als 1 MeV aufweisen können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können während der Ionenimplantation Ionen beschleunigt werden, so dass die Ionen eine kinetische Energie gleich oder größer als 2 MeV aufweisen können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können während der Ionenimplantation Ionen beschleunigt werden, so dass die Ionen eine kinetische Energie gleich oder größer als 3 MeV aufweisen können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können während der Ionenimplantation Ionen beschleunigt werden, so dass die Ionen eine kinetische Energie gleich oder größer als 4 MeV aufweisen können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung vorgesehen werden, welches Verfahren umfasst: Bilden einer Kohlenstoffschicht 104 über einer Schicht 102; Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 durch teilweises Entfernen der Kohlenstoffschicht 104; und Vornehmen einer Ionenimplantation 109 durch die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p in die Schicht 102. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung vorgesehen werden, welches Verfahren umfasst Bilden einer Kohlenstoffschicht 104 über einem Träger 102; Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 durch teilweises Entfernen der Kohlenstoffschicht 104; und Vornehmen einer Ionenimplantation 109 durch die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p in den Träger 102.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p eine Mehrzahl von Vertiefungen 104r mit einer lateralen Ausdehnung 108w gleich oder größer als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 4 μm umfassen. Mit anderen Worten können die Vertiefungen 104r ein Seitenverhältnis gleich oder größer als 4 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p eine Mehrzahl von Vertiefungen 104r mit einer lateralen Ausdehnung 108w gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 5 μm umfassen. Mit anderen Worten können die Vertiefungen 104r ein Seitenverhältnis gleich oder größer als 5 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die strukturierte Kohlenstoffschicht 104p eine Mehrzahl von Vertiefungen 104r mit einer lateralen Ausdehnung 108w gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 6 μm umfassen. Mit anderen Worten können die Vertiefungen 104r ein Seitenverhältnis gleich oder größer als 6 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Bildung der Kohlenstoffschicht 104 ein Anwenden wenigstens einer von einer physikalischen Dampfabscheidung (PVD) und einer chemischen Dampfabscheidung (CVD) umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine physikalische Dampfabscheidung wenigstens eines von Sputtern, Magnetron-Sputtern, hochenergetischem gepulsten Magnetron-Sputtern, RF-Sputtern, Kathodenbogenabscheidung, gepulster Laserabscheidung, Molkularstrahlepitaxie, thermischer Verdampfung und dgl. umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine chemische Dampfabscheidung (CVD) wenigstens eine von plasmaunterstützter CVD, Niederdruck-CVD, atomarer Schichtabscheidung und dgl. umfassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 eine nichtkonforme Schicht sein, die über eine Mehrzahl von Strukturelementen auf einer Schicht 102 oder einem Träger 102 abgeschieden wird. Dies kann eine leichtere entfernung der Kohlenstoffschicht 104 ermöglichen, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde, da Vertiefungen zwischen den Strukturelementen der Mehrzahl von Strukturelementen nicht mit Kohlenstoff gefüllt werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der Kohlenstoffschicht 104 umfassen: Bilden einer (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106 über der Kohlenstoffschicht 104; Strukturieren der (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106, um zu entfernende Bereiche in der Kohlenstoffschicht 104 zu definieren; und Entfernen der Bereiche in der Kohlenstoffschicht 104, die von der strukturierten Hartmasken-Materialschicht 106p definiert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die (zusätzliche) Hartmasken-Materialschicht 106 amorphes Silicium umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann amorphes Silicium das Bereitstellen einer Hartmaske über der Kohlenstoffschicht 104 ermöglichen, ohne die Kohlenstoffschicht 104 zu beschädigen, z. B. da das amorphe Silicium bei niedrigen Temperaturen, z. B. weniger als etwa 400°C, abgeschieden werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106 umfassen: Bilden einer Resistschicht 108 über der (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106; Strukturieren der Resistschicht 108, um zu entfernende Bereiche in der (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106 zu definieren; und Entfernen der Bereiche in der (zusätzlichen) Hartmasken-Materialschicht 106, die von der strukturierten Resistschicht 108p definiert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren vorgesehen werden, welches Verfahren umfassen kann: Bereitstellen eines oder mehrerer Strukturelemente über einer Schicht 102, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente Kohlenstoff oder amorphen Kohlenstoff umfassen, und wobei das eine oder mehrere Strukturelemente eine Maskierungsstruktur 104p für einen Ionenimplantationsprozess 109 vorsehen; und Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses 109, um die Schicht 102 teilweise zu dotieren, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente einen oder mehrere Bereiche in der Schicht 102 dagegen schützen, dotiert zu werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren vorgesehen werden, welches Verfahren umfassen kann: Bereitstellen eines oder mehrerer Strukturelemente über einem Träger 102, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente Kohlenstoff oder amorphen Kohlenstoff umfassen, und wobei das eine oder mehrere Strukturelemente eine Maskierungsstruktur 104p für einen Ionenimplantationsprozess 109 vorsehen; und Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses 109, um den Träger 102 teilweise zu dotieren, wobei das eine oder mehrere Strukturelemente einen oder mehrere Bereiche im Träger 102 dagegen schützen, dotiert zu werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Maskierungsstruktur 104p eine Mehrzahl von Vertiefungen (z. B. zwischen dem einen oder mehrere Strukturelementen) mit einer lateralen Ausdehnung gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder kleiner als 4 μm umfassen. Mit anderen Worten kann die Maskierungsstruktur 104p ein Strukturieren mit einem hohen Seitenverhältnis, z. B. größer als 4, ermöglichen. Gemäß verschiedenen. Ausführungsformen kann ein Strukturieren ein doppeltes Strukturieren umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren eine Fotolithografie umfassen, wie sie in der Halbleiterindustrie verwendet wird, um Teile eines Dünnfilms 102 oder die Masse eines Substrats 102 zu strukturieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine strukturierte Schicht (z. B. eine strukturierte Kohlenstoffschicht 104p) ein geometrisches Muster umfassen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Resist ein Polymer umfassen, wobei das Polymer keine amorphe Struktur oder Glasstruktur aufweisen kann. Mit anderen Worten kann ein Resist oder Fotoresist nicht als Kohlenstoffschicht 104 angesehen werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kohlenstoffschicht 104 nicht lichtempfindlich sein, so dass die Kohlenstoffschicht 104 über eine zusätzliche Maske strukturiert werden muss.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht 102 ein Träger oder ein Wafer sein.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute klar, dass verschiedenste Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert. Der Umfang der Erfindung wird somit durch die beigeschlossenen Ansprüche angezeigt, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher umfasst sein.

Claims (16)

  1. Verfahren (S100a) zur Herstellung einer Schicht, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer strukturierten Kohlenstoffschicht über einer Schicht (S110a); und Durchführen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht (S120a).
  2. Verfahren (S100a) nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen (S110a) der strukturierten Kohlenstoffschicht ein Bilden einer Kohlenstoffschicht über der Schicht und dann ein Strukturieren der Kohlenstoffschicht aufweist; wobei optional das Strukturieren der Kohlenstoffschicht ein Bilden einer strukturierten Hartmaskenschicht über der Kohlenstoffschicht und dann ein Vornehmen eines anisotropen Ätzprozesses aufweist, um die Kohlenstoffschicht teilweise zu entfernen; wobei weiter optional das Bilden der strukturierten Hartmaske ein Bilden einer Hartmaskenschicht, die amorphes Silicium aufweist, und dann ein Strukturieren der Hartmaskenschicht aus amorphem Silicium aufweist.
  3. Verfahren (S100a) nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens ein Teil der strukturierten Kohlenstoffschicht eine Dicke gleich oder größer als 3 μm aufweist.
  4. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die strukturierte Kohlenstoffschicht wenigstens eine Vertiefung mit einem Seitenverhältnis gleich oder größer als 4 aufweist.
  5. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die strukturierte Kohlenstoffschicht amorphen Kohlenstoff aufweist.
  6. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die strukturierte Kohlenstoffschicht hydrierten Kohlenstoff aufweist.
  7. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: Entfernen der strukturierten Kohlenstoffschicht mittels einer Veraschung, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde; wobei optional die Veraschung eine Trockenveraschung über Sauerstoffplasma aufweist.
  8. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: Durchführen einer Ausheilung, um die Kohlenstoffschicht zu kondensieren, bevor die Ionenimplantation durchgeführt wird.
  9. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: Durchführen einer Ausheilung, nachdem die Ionenimplantation durchgeführt wurde.
  10. Verfahren (S100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ionen während der Ionenimplantation beschleunigt werden, um eine kinetische Energie gleich oder größer als 1 MeV aufzuweisen.
  11. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer Kohlenstoffschicht über einer Schicht; Strukturieren der Kohlenstoffschicht durch ein teilweises Entfernen der Kohlenstoffschicht; und Vornehmen einer Ionenimplantation durch die strukturierte Kohlenstoffschicht in die Schicht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die strukturierte Kohlenstoffschicht eine oder mehrere Vertiefungen mit einer lateralen Ausdehnung gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 4 μm aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Bilden der Kohlenstoffschicht das Anwenden wenigstens einer von einer physikalischen Dampfabscheidung und chemischen Dampfabscheidung aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Strukturieren der Kohlenstoffschicht aufweist: Bilden einer Hartmasken-Materialschicht über der Kohlenstoffschicht; Strukturieren der Hartmasken-Materialschicht, um zu entfernende Bereiche in der Kohlenstoffschicht zu definieren; und Entfernen der Bereiche in der Kohlenstoffschicht, die von der strukturierten Hartmasken-Materialschicht definiert werden; wobei optional das Strukturieren der Hartmasken-Materialschicht aufweist: Bilden einer Resistschicht über der Hartmasken-Materialschicht; Strukturieren der Resistschicht, um zu entfernende Bereiche in der Hartmasken-Materialschicht zu definieren; und Entfernen der Bereiche in der Hartmasken-Materialschicht, die von der strukturierten Resistschicht definiert werden.
  15. Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines oder mehrerer Strukturelemente über einem Träger, wobei das eine oder die mehreren Strukturelemente Kohlenstoff umfassen, und das eine oder die mehreren Strukturelemente eine Maskierungsstruktur für einen Ionenimplantationsprozess vorsehen; Durchführen eines Ionenimplantationsprozesses, um den Träger teilweise zu dotieren, wobei das eine oder die mehreren Strukturelemente einen oder mehrere Bereiche im Träger dagegen schützen, dotiert zu werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Maskierungsstruktur eine Mehrzahl von Vertiefungen mit einer lateralen Ausdehnung gleich oder kleiner als 1 μm und einer Tiefe gleich oder größer als 4 μm aufweist.
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