-
GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
-
Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung konformer
Abstandselemente, die auch als L-förmige Abstandselemente
bezeichnet werden, während
der Herstellung von Leitungen, etwa einer Gateelektrode eines Feldeffekttransistors.
-
In
modernen integrierten Schaltungen haben minimale Strukturgrößen, etwa
die Kanallänge
von Feldeffekttransistoren, den Bereich deutlich unter 1 μm erreicht,
wodurch das Verhalten dieser Schaltungen hinsichtlich der Geschwindigkeit
und der Leistungsaufnahme ständig
verbessert wurde. Typischerweise kann die Gateelektrode eines Feldeffekttransistors
als eine Leitung betrachtet werden, die in einer standardmäßigen CMOS-Technologie
aus stark dotiertem Polysilizium mit einem Metallsilizidgebiet aufgebaut
ist, wobei die laterale Abmessung der Leitung im Wesentlichen die
Länge eines
leitenden Kanals bestimmt, der sich in einem Siliziumgebiet unter einer
Gateisolationsschicht, die wiederum die Gateelektrode und das Siliziumgebiet
voneinander trennt, bildet. Dieses Kanalgebiet verbindet ein stark
dotiertes Draingebiet mit einem stark dotierten Sourcegebiet, deren
Dotierprofil typischerweise durch komplexe Ionenimplantationssequenzen
erzeugt wird, in welchem die Gateelektrode als eine Implantationsmaske
dient. Wenn die Abmessungen eines Feldeffekttransistors kleiner
werden, muss typischerweise die Kanallänge, d. h. die laterale Abmessung
der Gateelektrode zusammen mit der Dicke der Gateisolationsschicht
verringert werden, um ein erforderliches Maß an Steuerbarkeit des leitenden
Kanals beizubehalten, der sich in dem Kanalgebiet bei Anlegen einer geeigneten
Steuerspannung an die Gateelektrode ausbildet. Des weiteren sind
präzise
gesteuerte Dotierprofile in der lateralen und in der vertikalen
Richtung erforderlich, um nachteilige Wirkungen, etwa die Wirkung
von Ladungsträgern
mit hoher Energie und die Wirkungen des kurzen Kanals zu reduzieren,
die zunehmend auftreten können,
wenn das Dotierprofil nicht in geeigneter Weise an die Gesamtabmessungen
des Transistors angepasst sind.
-
Üblicherweise
wird das laterale Dotierprofil eingestellt, indem ein Implantationsmaske
bereitgestellt wird, wobei die Materialzusammensetzung und die Schichtdicke
in Kombination mit den lateralen Abmessungen der Maske das Erzeugen
eines spezifizierten lateralen Dotierprofils während eines speziell gestalteten
Implantationsprozesses ermöglichen.
D. h., Prozessparameter des Implantationsprozesses, d. h. die Art
der verwendeten Dotierstoffe, die Teilchenenergie, der Neigungswinkel
und dergleichen, werden auf der Grundlage der Eigenschaften der
Implantationsmaske so gewählt,
um das erforderliche Dotierprofil zu erhalten. Es ist daher allgemeine
Praxis bei konventionellen CMOS-Technologien geworden, Seitenwandabstandselemente
benachbart zu der Gateelektrode vorzusehen, wobei eine laterale Breite
der Seitenwandabstandselemente eine präzise Steuerung der lateralen
blockierenden Wirkung während
einer Implantationssequenz ermöglicht.
Obwohl eine Vielzahl von Materialien typischerweise für die Seitenwandabstandselemente
verwendet werden, stellt sich jedoch heraus, dass für äußerst größenreduzierte
Transistorbauelemente Siliziumnitrid ein bevorzugter Kandidat ist,
da dieses durch gut etablierte plasmaunterstützte chemische Dampfabscheide-(PECVD)-Techniken
in äußerst konformer Weise
abgeschieden werden kann, wobei eine Dicke der Siliziumnitridschicht
in dieser Größenordnung eine
Diffusion von Bor effizienter unterdrücken kann als beispielsweise
eine Oxidschicht. Der Herstellungsprozess für die Seitenwandabstandselemente ist
eine selbstjustierende Technik, in der die Siliziumnitridschicht
in konformer Weise über
dem Substrat mit der Gateelektrodenstruktur abgeschieden und anschließend anisotrop
zurückgeätzt wird,
um die Abstandselemente an den Seitenwänden der Gateelektrode zu erhalten,
wohingegen andere Substratgebiete im Wesentlichen von dem Siliziumnitrid
befreit werden. Da eine Ätzchemie
für das
anisotrope Ätzen von
Siliziumnitrid typischerweise auf Fluorkohlenwasserstoffen basiert,
würde das
Einwirken auf ungeschützte
Siliziumoberflächen,
etwa auf einer Oberseite der Polysiliziumgateelektrode und des kristallinen
Siliziums des Substrats, ein merkliches Ätzen dieser freigelegten Siliziumbereiche
bewirken. Daher wird typischerweise eine typische Oxidbeschichtung beispielsweise
durch Oxidation oder Abscheidung vor der Bildung der Siliziumnitridschicht
gebildet, wobei die anisotrope Ätzchemie,
die zum Entfernen der Siliziumnitridschicht verwendet wird, eine
ausgezeichnete Selektivität
zu Siliziumdioxid aufweist, wodurch ein übermäßiger Materialabtrag der darunter liegenden
Siliziumbereiche im Wesentlichen vermieden wird. Das Siliziumdioxid
kann auch während nachfolgender
Implantationsprozesse benutzt werden, um kanalisierende Wirkungen
zu reduzieren. In anderen Prozessabläufen kann die dünne Siliziumdioxidschicht
durch einen sogenannten „Durchstoß"-Schritt entfernt
werden, wobei beispielsweise ein Nassätzprozess mit Fluorwasserstoff
(HF) angewendet wird. Da das Ausbilden von Siliziumnitridseitenwandabstandselementen
eine standardmäßige Technik
bei der Herstellung moderner CMOS-Bauteile geworden ist, wurden äußerst effiziente
anisotrope Ätzrezepte
entwickelt, die eine hohe Siliziumnitridabtragsrate erreichen. Des
weiteren können
die Prozessrezepte hinsichtlich der erforderlichen Prozessgase und
der Anlagenausnutzung so optimiert werden, dass eine minimale Anzahl
unterschiedlicher reaktiver Gase in einer einzelnen Ätzanlage
zur Ausführung
des Siliziumnitridätzens
erforderlich sind.
-
Obwohl
die zuvor beschriebene Technik zur Herstellung von Seitenwandabstandselementen
sehr effizient bei der Herstellung von CMOS-Bauteilen mit einer
Gatelänge
deutlich unterhalb 0.2 μm
ist, stellt sich heraus, dass für
kleinere Strukturgrößen die Herstellung
relativ großvolumiger
Seitenwandabstandselemente nachteilig sein kann in Hinblick auf thermisch
induzierte Spannungen, die auf die Gateelektrode ausgeübt werden
und die durch die Herstellung der Seitenwandabstandselemente hervorgerufen
werden. Des weiteren können
großvolumige
Seitenwandabstandselemente unter Umständen nicht die erforderliche
Flexibilität
in der Gestaltung der lateralen Dotierprofile der Drain- und Sourcegebiete und
der entsprechenden Erweiterungsgebiete, die mit dem Kanalgebiet
verbunden sind, bereitstellen. Aus diesem Grunde werden äußerst konforme
Abstandselemente, so genannte L-förmige Abstandselemente, vorgeschlagen,
um zumindest teilweise Spannungseffekte in der Gateelektrode zu
reduzieren, wobei eine erhöhte
Variationsmöglichkeit
in nachfolgenden Implantationsprozessen erreicht wird. In anderen
Prozessschemata werden großvolumige Abstandselemente
weiterhin für
die Implantation verwendet, während
L-förmige
Abstandselemente anschließend
gebildet werden, nach Entfernen der großvolumigen Abstandselemente,
um die ungewünschte
Implantation durch den Fuß des
L-förmigen
Abstandselements zu vermeiden und um eine effizientere Freilegung
eines oberen Teils der Gateelektrode vor dem Silizidierungsvorgang
zu ermöglichen.
-
Mit
Bezug zu den 1a bis 1c wird nunmehr ein typischer
konventioneller Prozessablauf zur Herstellung eines L-förmigen Seitenwandabstandselements
detaillierter beschrieben.
-
In 1a umfasst ein Feldeffekttransistor 100,
der in einem frühren
Herstellungsstadium gezeigt ist, ein Substrat 101 mit einem
Siliziumgebiet, in dem Drain- und Sourcegebiete benachbart zu einem Kanalgebiet 104 zu
bilden sind. Eine Gatelektrode 102, die typischerweise
Polysilizium aufweist, ist über
dem Kanalgebiet 104 ausgebildet und ist von diesem durch
eine Gateisolationsschicht 103 getrennt, die beispielsweise
aus Siliziumdioxid aufgebaut sein kann. Ferner ist eine Oxidbeschichtung 105 auf
dem Substrat 101 und auf der Gateelektrode 102 gebildet.
Es sollte beachtet werden, dass der Einfachheit halber Isolationsstrukturen
in der Form von Grabenisolationen oder lokal oxidierten Substratbereichen
sowie beliebige Offsetabstandselemente nicht gezeigt sind.
-
Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Transistors 100,
wie er in 1a gezeigt
ist, kann die folgenden Prozesse aufweisen. Nach Herstellung von
Isolationsstrukturen (nicht gezeigt) wird ein vertikales Dotierprofil
in dem Substrat 101 und insbesondere in dem Kanalgebiet 104 durch
gut etablierte Implantationssequenzen hergestellt. Danach wird ein
Gateelektrodenschichtstapel auf dem Substrat 101 gebildet,
wobei der Gateelektrodenschichtstapel ein Gatedielektrikum und eine
darauf ausgebildete Polysiliziumschicht mit geeigneter Dicke aufweist.
Das Gatedielektrikum kann ein beliebiges geeignetes Material mit
einer erforderlichen Dicke aufweisen und kann beispielsweise aus
Siliziumdioxid mit einer Dicke von ungefähr 2 bis 3 nm oder weniger in
modernen Transistorbauelementen aufgebaut sein. Das Gatedielektrikum
kann, wenn dieses Siliziumdioxid aufweist, durch moderne Oxidations- und/oder
Aufwachsverfahren hergestellt werden. Danach wird die Polysiliziumschicht
durch gut etablierte CVD-Verfahren bei geringem Druck abgeschieden. Anschließend wird
eine Lackmaske (nicht gezeigt), die möglicherweise eine unten liegende
antireflektierende Beschichtung aufweist, auf der Polysiliziumschicht
mittels moderner Photolithographie gebildet, wobei dann ein anisotroper Ätzprozess
so ausgeführt wird,
um die Gateelektrode 102 zu strukturieren. Das Gatedielektrikum,
das als eine Ätzstoppschicht
während
des Strukturierens der Gateelektrode 102 dient, kann durch
einen entsprechenden Reinigungsprozess auf der Grundlage von HF
strukturiert werden, wobei Ätzpassivierungsschichten
entfernt werden, wodurch freigelegte Bereiche des Gatedielektrikums ebenso
entfernt werden, um damit die Gateisolationsschicht 103 zu
bilden. Die Oxidbeschichtung 105 kann durch Oxidations-
und/oder Abscheidetechniken, etwa plasmaunterstütztes CVD, gebildet werden.
Typischerweise kann eine Dicke der Oxidbeschichtung 105 im
Bereich von ungefähr
3 bis 15 nm liegen.
-
1b zeigt schematisch den
Transistor 100 in einem fortgeschrittenen Herstellungsstadium.
Der Transistor 100 umfasst eine konforme Siliziumnitridschicht 106 mit
einer Dicke, die als 106a bezeichnet ist. Wie später gezeigt
wird, definiert die Dicke 106a der Siliziumnitridschicht
im Wesentlichen eine Dicke der konformen, d. h. L-förmigen, Abstandselemente, die
noch herzustellen sind. Eine zweite Abstandsschicht 107 ist
konform auf der Siliziumnitridschicht 106 gebildet und
besitzt eine Dicke 107a, die im Wesentlichen eine Länge der
konformen Abstandselemente bestimmt, wie dies später noch erläutert wird.
-
Die
Siliziumnitridschicht 106 kann durch einen plasmaunterstützten CVD-Prozess
bei geringer Temperatur hergestellt werden, wobei die physikalischen
Eigenschaften der Schicht 106 durch entsprechendes Auswählen der
Abscheideprozessparameter eingestellt werden können. Wie zuvor erläutert ist, ist
Siliziumnitrid und entsprechende Prozesse zum Abscheiden des Siliziumnitrids
bei der Herstellung konventioneller großvolumiger Seitenwandabstandselemente
bestens bewährt,
so dass die Konformität und
die Schichtdicke der Schicht 106 sowie die Eigenschaften
der Materialzusammensetzung gut steuerbar sind, um damit die geforderten
Eigenschaften des Abstandselements bereitzustellen. Danach wird
die Abstandsschicht 107 abgeschieden, wobei häufig organische
Materialien, amorphes Silizium oder Siliziumdioxid als bevorzugte
Materialien verwendet werden. Abhängig von der Art des verwendeten
Materials wird eine geeignete Abscheidetechnik ausgewählt, um
die Schicht 107 mit der geforderten Dicke 107a herzustellen.
Obwohl die Abstandsschicht 107 in Form einer relativ konformen
Schicht gezeigt ist, was für
Silizium oder Siliziumdioxid angemessen sein kann, kann in anderen
Beispielen die Schicht 107 als ein organisches Material
vorgesehen werden, das durch Aufschleuderverfahren aufgebracht wird,
wobei abhängig
von dem Betrag der Viskosität
des organischen Materials eine Dicke der Schicht 107 auf
der Oberseite der Gateelektrode 102 deutlich von der Dicke 107a abweichen
kann.
-
1c zeigt schematisch den
Transistor 100, wobei wesentliche Bereiche der Abstandsschicht 107 entfernt
sind, wodurch Opferseitenwandabstandselemente 107b gebildet
werden. Wenn die Abstandsschicht 107 beispielsweise Siliziumdioxid
aufweist, kann ein entsprechend gestalteter anisotroper Ätzprozess
ausgeführt
werden, um im wesentlichen vollständig horizontale Schichtbereiche der
Schicht 107 zu entfernen, wobei die Siliziumnitridschicht 106 nur
geringfügig
angegriffen wird. Dazu kann ein anisotroper Ätzprozess auf der Grundlage von
Kohlenstoff und Fluor ausgeführt
werden, wobei die erreichte Ätzselektivität zu der
darunter liegenden Siliziumnitridschicht 106 und/oder die
verfügbare
Dicke 106a im Wesentlichen eine zulässige Überätzungszeit zum Freilegen oberer
Seitenwandbereiche 108 der Siliziumnitridschicht 106 bestimmen.
Wie zuvor erläutert
ist, bestimmt die anfängliche
Dicke 107a im Wesentlichen die laterale Ausdehnung des
Seitenwandabstandselements 107b, wenn die Abstandsschicht 107 in
einer im Wesentlichen konformen Weise abgeschieden wurde. Wenn das
Opferseitenwandabstandselement 107b auf der Grundlage der
Abstandsschicht 107 gebildet ist, wenn diese in einer nicht
konformen Weise abgeschieden wurde – z. B. durch Aufschleuderverfahren – kann die
resultierende Breite des Abstandselements 107b durch die
Eigenarten des Ätzprozesses
zum Entfernen des überschüssigen Materials
der Abstandsschicht 107 eingestellt werden. Das entsprechende
Verhalten des Ätzprozesses
kann im Voraus so bestimmt werden, dass die resultierende Breite
des Opferabstandselements 107b mit einer erforderlichen
Genauigkeit erreicht werden kann, unabhängig von dem Maß an Konformität der anfänglichen
Abstandsschicht 107.
-
In
jedem Falle ist ein spezieller Ätzprozess auszuführen, um
das Opferabstandselement 107b mit der gewünschten
Breite zu erhalten. Folglich sind zusätzliche reaktive Gase oder
andere Vorstufengase, die für
die geeignete Ätzchemie
erforderlich sind, zusammen mit einer geeigneten Ätzanlage
bereitzustellen, wodurch die Prozesskomplexität ansteigt. Danach können freigelegte
Bereiche der Siliziumnitridschicht 106 durch einen gut
etablierten anisotropen Ätzschritt
unter Anwendung einer Ätzchemie,
die ähnlich
ist zu jener, die in konventionellen Prozessen zur Herstellung von
großvolumigen
Siliziumnitridseitenwandabstandselementen eingesetzt wird, entfernt werden,
wobei der Ätzprozess
zuverlässig
in der Oxidbeschichtung 105 gestoppt wird. Als nächstes werden
die Opferabstandselemente 107b durch einen entsprechend
gestalteten Ätzprozess
entfernt, wobei abhängig
von der Materialzusammensetzung des Opferabstandselements 107b freigelegte
Bereiche der Siliziumoxidbeschichtung 105 vor, während oder
nach dem Entfernen der Opferabstandselemente 107b entfernt
werden. Wenn z. B. die Opferabstandselemente 107b Siliziumdioxid
aufweisen, kann die Oxidbeschichtung 105 zusammen mit dem
Opferabstandselementen 107b in einem gemeinsamen Ätzprozess
entfernt werden. Beispielsweise kann ein im Wesentlichen isotroper Ätzprozess,
etwa ein HF-Nassätzprozess,
ausgeführt
werden, der typischerweise eine bessere Ätzselektivität zu Silizium als
ein anisotroper Ätzprozess
bei einem geringeren Anteil an Beschädigung aufweist, die an unten
liegenden Siliziumbereichen hervorgerufen werden, da hochenergetische
ionisierte Teilchen, die auf die Substratoberfläche gelenkt werden, im Wesentlichen fehlen.
-
1d zeigt schematisch den
Transistor 100 nach dem Entfernen der Opferabstandselemente 107b und
freigelegter Bereiche der Oxidbeschichtung 105, wobei der
Einfachheit halber Unterätzungsgebiete
an den oberen Seitenwandbereichen 108 und am Fuße der sich
ergebenden L-förmigen
Abstandselements, der als 106b bezeichnet ist, nicht gezeigt
sind. Wie aus 1d ersichtlich
ist, zeigt das konforme Abstandselement oder L-förmige Abstandselemente 106b eine
Abstandslänge,
die als 106l bezeichnet ist, die im Wesentlichen durch
die Breite des Opferabstandselements 107b (vergleiche 1c) und durch die anfängliche
Schichtdicke der Siliziumnitridschicht 106 bestimmt ist.
Ferner ist eine Dicke des L-förmigen
Abstandselements 106b, die als 106t bezeichnet
ist, im Wesentlichen durch die anfängliche Schichtdicke 106a der
Siliziumnitridschicht 106 bestimmt. Wie aus der Zeichnung
ersichtlich ist, kann ferner die anfängliche Dicke der Oxidbeschichtung 105 zu
der Abstandslänge 106l sowie
zu der Abstandsdicke 106t beitragen.
-
In
einer nachfolgenden Implantationssequenz findet eine effiziente
laterale Dotierprofilierung statt, wobei das resultierende Dotierprofil
gesteuert werden kann, indem zusätzlich
zur geeigneten Auswahl der Implantationsparameter die Abstandslänge 106l und
die Abstandsdicke 106t geeignet gewählt werden, wobei des weiteren
der Anteil an weggenommenem Material des L-förmigen Abstandselements 106b zur
Verbesserung der durch Spannungen hervorgerufenen Wirkung auf die
Gateelektrode 102 beitragen kann.
-
Obwohl
das L-förmige
Abstandselement 106b eine verbesserte laterale Dotierprofilierung
zusammen mit einer Reduzierung der spannungsinduzierten Effekte
bereitstellen kann, ist eine komplexe Ätzsequenz erforderlich, um
die Opferabstandselemente 107b herzustellen und zu entfernen,
was zu einer Einführung
zusätzlicher
reaktiver Gase und/oder dem Aufstellen neuer Ätzrezepte und/oder der Erfordernis
für zusätzliche Ätzanlagen
führt.
Beispielsweise erfordern die Opferabstandselemente 107b einen
Oxidätzprozess,
der auf Nitrid stoppt, während
eine nachfolgende Nitridabstandselementsätzung auf der Ätzung von
Nitrid basiert, wobei Oxid als Ätzstoppschicht
verwendet wird. Auf Grund von Ätzgasresten
aus dem vorhergehenden Schritt oder angesichts unterschiedlicher
Anforderungen für
die Anlage für
die unterschiedlichen Ätzprozesse
sind typischerweise zwei unterschiedliche Ätzkammern erforderlich. Angesichts
dieser Nachteile besteht ein Bedarf für ein Herstellungsverfahren,
das die Bildung von L-förmigen
Abstandselementen ermöglicht,
ohne unnötig
Prozesskomplexität
hervorzurufen.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik
zur Herstellung konformer Seitenwandabstandselemente während der
Herstellung von Leitungen, etwa von Gateelektrodenstrukturen von
Feldeffekttransistoren, wobei das Entfernen von Opferabstandselementen
durch Ätzrezepte
bewerkstelligt werden kann, die auch für die Definition der konformen
Seitenwandabstandselemente verwendet werden. Dazu können das
Opferabstandselement und das konforme Abstandselement aus einem
Material gebildet werden, das im Wesentlichen mit der gleichen Ätzchemie
geätzt
werden kann. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weisen das Opferabstandselement und das konforme Abstandselement
Siliziumnitrid auf, wobei dazwischen eine Ätzstoppschicht angeordnet ist.
-
In
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von Abstandselementen das
Bilden einer Leitung über
einem Halbleitergebiet und das konforme Bilden eines Abstandsschichtstapels über der
Leitung und dem Halbleitergebiet. Der Abstandsschichtstapel umfasst
eine Ätzstoppschicht, die
eine erste Abstandsschicht von einer zweiten Abstandsschicht, die über der
ersten Abstandsschicht gebildet ist, trennt, wobei die erste und
die zweite Abstandsschicht ein Material aufweisen, das mittels einer
vordefinierten Ätzchemie
selektiv zu der Ätzstoppschicht
geätzt
werden kann. Des weiteren wird die zweite Abstandsschicht anisotrop
geätzt,
um Opferseitenwandabstandselemente zu bilden. Bereiche der Ätzstoppschicht,
die während
der Herstellung der Opferseitenwandabstandselemente freigelegt sind, werden
dann entfernt. Schließlich
werden die Opferseitenwandabstandselemente und die freigelegten Bereiche
der ersten Abstandsschicht durch einen Ätzprozess unter Anwendung der
spezifizierten Ätzchemie
entfernt, um die konformen Abstandselemente zu bilden.
-
Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
von Abstandselementen das Bilden einer Leitung über einem Halbleitergebiet und
das Bilden eines Abstandsschichtstapels über der Leitung und dem Halbleitergebiet.
Der Abstandsschichtstapel umfasst eine erste Ätzstoppschicht, die aus einem
ersten Material gebildet ist, eine erste Abstandsschicht, die aus
einem zweiten Material gebildet ist, eine zweite Ätzstoppschicht,
die aus dem ersten Material gebildet ist, und eine zweite Abstandsschicht,
die aus dem zweiten Material gebildet ist. Ferner wird ein Opferabstandselement
zumindest aus der zweiten Abstandsschicht gebildet. Schließlich werden
konforme Abstandselemente zumindest aus der ersten Abstandsschicht
durch Entfernen der Opferabstandselemente gebildet.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in angefügten Patentansprüchen definiert
und gegen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen
-
1a bis 1d schematisch Querschnittsansichten
einer Gatestruktur für
einen Feldeffekttransistor während
der Herstellungssequenz zur Bildung L-förmiger Abstandselemente gemäß einem
typischen konventionellen Prozessablauf;
-
2a bis 2e schematisch Querschnittsansichten
einer Leitung, etwa einer Gatestruktur, während diverser Stadien des
Herstellungsprozesses für konforme
Seitenwandabstandselemente gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung; und
-
2f bis 2h schematisch weitere anschauliche Ausführungsformen
zur Bildung konformer Seitenwandabstandselemente, wobei Opferseitenwandabstandselemente
durch einen anisotropen Ätzprozess
im Wesentlichen entfernt werden.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie in
den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
anschaulichen offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
-
Wie
zuvor erläutert
ist, stellt die vorliegende Erfindung eine Technik zur Herstellung
konformer oder L-förmiger
Seitenwandabstandselemente bereit, wobei gut etablierte Prozessrezepte
verwendbar sind, ohne dass die Einführung neuer reaktiver Gase erforderlich
ist und/oder dass die Anwendung zusätzlicher Ätzanlagen erforderlich ist,
wodurch ein hohes Maß an
Kompatibilität
mit dem konventionellen CMOS-Prozessablauf erreicht wird und wobei
die Prozesszeit und die Betriebskosten im Vergleich zu konventionellen
Prozessen verringert werden. In anderen Aspekten der vorliegenden
Erfindung kann der Prozessablauf so optimiert werden, um die Anlagenausnutzung
zu verbessern, indem der gesamte Ätzprozessablauf als ein insitu-Prozess
gestaltet wird, d. h. der gesamte Ätzprozess zum Definieren des
L-förmigen
Abstandselements kann in einer einzelnen Prozesskammer ausgeführt werden.
In anderen Ausführungsformen
kann die Anzahl unterschiedlicher Ätzschritte während des
gesamten Prozesses zur Abstandselementsherstellung gering gehalten
werden, indem die Tatsache vorteilhaft ausgenutzt wird, dass die
Opferabstandselemente und das Material des L-förmigen Abstandselements ein ähnliches Ätzverhalten
aufweisen, wodurch die Prozesszeit deutlich reduziert und die Anlagenausnutzung
verbessert wird, selbst wenn neue Prozessrezepte zu entwickeln sind.
-
Mit
Bezug zu den 2a bis 2h werden nun weitere anschauliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
-
In 2a umfasst ein Halbleiterbauelement 200 ein
Leitungselement 202, das über einem kristallinen Halbleitergebiet 204 gebildet
ist, wobei das Leitungselement 202 und das Halbleitergebiet 204 voneinander
durch eine Isolationsschicht 203 getrennt sind. Es sollte
betont werden, dass das Leitungselement 202 eine Gateelektrode
eines Feldeffekttransistors repräsentieren
kann, da die Herstellung äußerst konformer
Seitenwandabstandselemente besonders vorteilhaft bei der lateralen
Profilierung einer Dotierstoffkonzentration ist, die benachbart
zu dem Halbleitergebiet 204 herzustellen ist. Das Leitungselement 202 kann
aber auch eine beliebige Leitung repräsentieren, die diverse Schaltungselemente
oder Chipbereiche miteinander verbinden kann, wobei dennoch der
Vorteil eines verbesserten Spannungsverhaltens durch das Bereitstellen
der äußerst konformen
Seitenwandabstandselemente beibehalten wird.
-
Das
Halbleitergebiet 204 ist in oder auf einem Substrat gebildet,
das als ein großvolumiges Halbleitersubstrat,
ein isolierendes Substrat mit einer darauf gebildeten halbleitenden
Materialschicht und dergleichen repräsentiert sein kann. Es sollte
beachtet werden, dass die Prinzipien der vorliegenden auf einen
beliebigen Halbleitertyp anwendbar sind, obwohl gegenwärtig integrierte
CMOS-Schaltungen auf der Grundlage von Silizium den Hauptanteil
an momentan verfügbaren
integrierten Schaltungen bilden. Ein Abstandsschichtstapel 220 ist über dem
Substart 201 gebildet und kann eine erste Ätzstoppschicht 205,
eine erste Abstandsschicht 206, eine zweite Ätzstoppschicht 215 und
eine zweite Abstandsschicht 216 aufweisen. Die erste und
die zweite Abstandsschicht 206, 216 weisen ein
Material mit einem "ähnlichen" Ätzverhalten auf, wenn diese
einer vordefinierten Ätzchemie
ausgesetzt werden, wobei "ähnlich" so zu verstehen
ist, dass Ätzraten
der ersten und der zweiten Abstandsschicht in Bezug auf die vordefinierte Ätzchemie
nicht mehr als ungefähr
100% differieren. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weisen die erste und die zweite Abstandsschicht 206, 216 Siliziumnitrid
auf, dessen Eigenschaften gut bekannt sind und während eines entsprechenden
Abscheideprozesses gut steuerbar sind. In anderen Ausführungsformen
können
die erste und zweite Abstandsschicht 206, 216 aus
anderen Materialien, etwa Siliziumdioxid, aufgebaut sein, wenn dies
als geeignet erachtet wird, oder die erste und die zweite Abstandsschicht 206, 216 können aus unterschiedlichen
Materialien aufgebaut sein, solange diese eine ähnliche Ätzrate für eine spezifizierte Ätzchemie
zeigen. Die zweite Ätzstoppschicht 215, die
die erste und die zweite Abstandsschicht 206, 216 trennt,
weist ein Material auf, das eine ausreichend hohe Ätzselektivität in Bezug
auf die zweite Abstandsschicht 216 zeigt, um somit zuverlässig einen Ätzprozess
anzuhalten oder diesen zumindest ausreichend zu verlangsamen. In
einer speziellen Ausführungsform
weist die zweite Ätzstoppschicht 215 Siliziumdioxid
auf. Das Vorsehen einer Dioxidätzstoppschicht 215 kann
insbesondere vorteilhaft sein, wenn gleichzeitig die erste und die
zweite Abstandsschicht 206, 216 Siliziumnitrid
aufweisen, da gut bewährte Ätzrezepte
und Ätzchemien
aus konventionellen Siliziumnitridabstandselementstechniken verfügbar sind.
-
In
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform kann die erste Ätzstoppschicht 205 im
Wesentlichen das gleiche Material wie die zweite Ätzstoppschicht 215 aufweisen
und kann somit beispielsweise Siliziumdioxid aufweisen.
-
Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200,
wie es 2a gezeigt ist,
kann die folgenden Prozesse umfassen. Zunächst werden die Isolationsschicht 203 und
das Leitungselement 202 durch gut etablierte Oxidations- und/oder Abscheideverfahren
gefolgt von modernen Photolithographie- und Ätzprozessen gebildet. Wenn das
Leitungselement 202 zusammen mit der Isolationsschicht 203 eine
Gatestruktur eines Feldeffekttransistors auf Siliziumbasis repräsentieren
soll, können ähnliche
Prozesse ausgeführt
werden, wie sie zuvor mit Bezug zu 1a beschrieben
sind, einschließlich
entsprechender Prozesse zum Erzeugen eines vertikalen Dotierprofils
in dem Gebiet 204 und einschließlich entsprechender Prozesse
zur Herstellung von Isolationsstrukturen, um das Halbleiterbauelement 200 von
benachbarten Schaltungselementen elektrisch zu isolieren. Danach
wird der Abstandsschichtstapel 220 mittels einer Abscheidesequenz,
etwa einer plasmaunterstützten
CVD-Prozesssequenz gebildet, in der die gewünschte Materialzusammensetzung
der einzelnen Schichten und zu einem gewissen Maße die physikalischen Eigenschaften
durch geeignetes Auswählen
der Abscheideparameter eingestellt werden können. In einigen Ausführungsformen
kann die erste Ätzstoppschicht 205 alternativ
durch ein Oxidationsprozess gefolgt durch entsprechende CVD-Prozesse
zur Herstellung der ersten Abstandsschicht 206, der zweiten Ätzstoppschicht 215 und
der zweiten Abstandsstoppschicht 216 gebildet werden. Wie
zuvor erläutert
ist, kann in speziellen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung der Abstandsschichtstapel 220 aufgebaut
sein aus Siliziumdioxid/Siliziumnitrid/Siliziumdioxid/Siliziumnitrid
für die
erste Ätzstoppschicht 205, die
erste Abstandsschicht 206, die zweite Ätzstoppschicht 215 und
die zweite Abstandsschicht 216. Entsprechende Abscheideprozesse
sind gut etabliert, so dass eine Dicke der einzelnen Schichten des
Stapels 220 mit hoher Präzision steuerbar ist, da die
diese Dicken in einigen Ausführungsformen
im Wesentlichen die Abmessungen der konformen Seitenwandabstandselemente,
die schließlich
erhalten werden, bestimmen.
-
2b zeigt schematisch das
Halbleiterbauelement 200, wobei wesentliche Bereiche der
zweiten Abstandsschicht 216 entfernt sind, um Opferabstandselemente 216b mit
einer Breite 216a zu bilden. Die Herstellung der Opferabstandselemente 216b wird
mittels eines anisotropen Ätzprozesses
erreicht, wobei die spezifizierte Ätzchemie verwendet wird, um
somit eine wirksame Ätzrate
für das
Material der zweiten Abstandsschicht 216 zu erzielen, während der Ätzprozess
zuverlässig
auf oder in der zweiten Ätzstoppschicht 215 angehalten
wird. Wenn zum Beispiel die zweite Abstandsschicht 216 PECVD-Siliziumnitrid
aufweist, kann eine Ätzchemie
auf der Grundlage von CF4/HBR (Kohlenstofftetrafluorid/Wasserstoffbromid)
in einer konventionellen Ätzanlage
für reaktives
Ionenätzen
verwendet werden, wobei das Freilegen horizontaler Bereiche der
zweiten Ätzstoppschicht 215 durch
eine Endpunktdetektion bestimmt werden kann, wie dies in konventionellen Ätzverfahren
gut etabliert ist. Danach kann ein kurzer zusätzlicher Ätzschritt, der auch als "Nachätz"Schritt bezeichnet
wird, auf der Grundlage einer Chemie mit Cl2 (Chlor),
HBr, O2 (Sauerstoff) ausgeführt werden.
Wie zuvor erläutert
ist, wird eine ausreichend hohe Ätzselektivität in Bezug
auf die Ätzstoppschicht 215 während des
Hauptätzschrittes
und des nachfolgenden Nachätzschrittes
erreicht, um den Gesamtätzprozess
zum Definieren der Opferabstandselemente 216b präzise zu
steuern, wobei die Breite 216a durch die anfängliche
Schichtdicke der zweiten Abstandsschicht 216 bestimmt ist,
wie dies auch mit Bezug zu 1b erläutert ist.
In anderen Ausführungsformen
kann die Dicke und/oder die Selektivität in Bezug auf die vordefinierte Ätzchemie
der zweiten Ätzstoppschicht 215,
oder die Ätzchemie selbst
so gesteuert werden, um zumindest wesentliche Bereiche der zweiten Ätzstoppschicht 215 zu entfernen,
wie dies detaillierter mit Bezug zu den 2f bis 2h beschrieben
ist.
-
2c zeigt schematisch das
Halbleiterbauelement 200, wobei wesentliche Bereich der
zweiten Ätzstoppschicht 215 entfernt
sind. Dazu wird das Halbleiterbauelement 200 der Einwirkung
einer Ätzchemie
ausgesetzt, die wirksam Material der zweiten Ätzstoppschicht 215 entfernt,
wobei in speziellen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gut etablierte reaktive Gase verwendet
werden können, um
ein hohes Maß an
Kompatibilität
zu konventionellen Prozessrezepten und Ätzanlagen zu bieten. In einer
speziellen Ausführungsform
kann ein gut etablierter Durchätzschritt
verwendet werden, um die horizontalen Bereich der zweiten Ätzstoppschicht 215 zu
entfernen. Zum Beispiel kann eine fluorenthaltende Plasmaatmosphäre in der
gleichen Prozesskammer errichtet werden, die zuvor zum Entfernen
des Materials der zweiten Abstandsschicht 216 verwendet
wurde.
-
Danach
können
die Opferabstandselemente 216b und die freigelegten Bereiche 226 der
ersten Abstandsschicht 206 entfernt werden, was in einer speziellen
Ausführungsform
mittels eines gemeinsamen isotropen Ätzprozesses bewerkstelligt
wird. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass das Ätzverhalten
der Materialien der ersten und der zweiten Abstandsschicht 206 und 216 ähnlich ist. Wenn
z. B. die erste und die zweite Abstandsschicht 206, 216 Siliziumnitrid
aufweisen, kann ein isotropes Ätzrezept
auf der Grundlage einer SF6-Chemie angewendet
werden, um die Opferabstandselemente 216b und die freigelegten
Bereiche 226 zu entfernen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
(nicht gezeigt) wird die zweite Abstandsschicht 216 anisotrop geätzt und
ein Durchätzschritt
für die
zweite Ätzstoppschicht 215 wird
ausgeführt,
wodurch das Opferabstandselement 216b gebildet wird. Danach
wird die erste Abstandsschicht 206 anisotrop geätzt, wobei
diese Ätzprozesse
in einer einzelnen Ätzkammer ausgeführt werden
können,
um ein D-förmiges
Abstandselement, das beispielsweise Oxid und Nitrid aufweist, zu
bilden. Danach werden alle Implantationsschritte ausgeführt und
vor dem Silizidierungsvorgang wird das Opferabstandselement 216b mittels eines
isotropen Ätzprozesses
oder eines anisotropen Ätzprozesses
entfernt. Das Maß an
Isotropie bestimmt die Abnahme der Abstandselementsbreite 206l,
die das Anwenden einer kleineren Abstandselementsbreite für eine nachfolgende
Silizidierung im Vergleich zu den Implantationsschritten ermöglicht. Dieser
Prozessablauf kann angewendet werden, wenn ein L-förmiges Abstandselement
als vorteilhaft für
die Silizidierung hinsichtlich einer größeren Vertiefung des Abstandselements
betrachtet wird, wodurch ein zusätzlicher
Anteil an CoSi (Kobaltsilizid) bereitgestellt wird. 2d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach
der zuvor beschriebenen Entfernung des Opferabstandselements 216b und der
freigelegten Bereiche 226, wodurch ein konformes oder L-förmiges Abstandselement 206b definiert ist.
In einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann es geeignet sein, das konforme Abstandselement 206 mit
Teilen der zweiten Ätzstoppschicht 215,
die noch daran angeordnet sind, und mit der ersten Ätzstoppschicht 205,
die noch das Substrat 201 und das Leitungselement 202 bedeckt,
zu nutzen. Wenn beispielsweise eine Ionenimplantationssequenz auszuführen ist,
um ein Dotierprofil benachbart zu dem Gebiet 204 lateral
zu definieren, kann die "abschirmende" Wirkung der Schichten 205, 215 vorteilhafterweise
ausgenutzt werden und die Implantationsparameter können so
ausgewählt
werden, um die "zusätzliche" Dicke der Schichten 205, 215 im
Vergleich zu einer vollständig
freigelegten Substratoberfläche
zu berücksichtigen.
-
In
anderen Ausführungsformen
kann nach dem im wesentlichen Entfernen des Opferabstandselements 216b,
wodurch ebenso die horizontalen Oberflächenbereiche des Bauteils 200 freigelegt
werden, ein zusätzlicher
Nachätzschritt
ausgeführt
werden, um steuerbar obere Seitenwandbereiche 208 des Leitungselements 202 freizulegen,
wobei diese Bereiche noch von der ersten Ätzstoppschicht 205 bedeckt
sind. Dazu kann ein Nachätzschritt
auf der Grundlage von einer Cl2/HBr/He-O2-Chemie durchgeführt werden, die so eingestellt
ist, dass sie eine erhöhte
anisotrope Komponente aufweiset. Auf diese Weise kann die Höhe des freigelegten
Seitenwandbereichs 208 gesteuert werden, indem die Ätzzeit variiert
wird, wobei gleichzeitig eine nachteilige Unterätzung am Fuße des konformen Abstandselements 206b im
Wesentlichen unterdrückt
wird. Das Zurücksetzen
des konformen Abstandselements 206b kann vorteilhaft sein
für einen
nachfolgenden Silizidierungsprozess, um die Leitfähigkeit
des Leitungselements 202 zu verbessern, wenn dieses als
eine Polysiliziumleitung vorgesehen ist, wie dies typischerweise
für konventionelle
CMOS-Technologien auf Siliziumbasis der Fall ist.
-
2e zeigt schematisch das
Halbleiterbauelement 200 nach dem Entfernen freigelegter
Bereiche der ersten Ätzstoppschicht 205,
wobei horizontale Bereiche des Substrats 201 und des Leitungselements 202 sowie
die oberen Seitenwandbereiche 208 freigelegt werden. Wenn
die erste Ätzstoppschicht 205 aus
Siliziumdioxid aufgebaut ist, kann ein Nassätzprozess mit HF ausgeführt werden.
Während dieses Ätzschrittes
können
die verbleibenden Bereiche der zweiten Ätzstoppschicht 215 (vergleiche 2d) ebenso entfernt werden,
um konforme Abstandselemente 206b mit einer Dicke 206t zu
bilden, die durch die anfängliche
Dicke der ersten Abstandsschicht 206 und die anfängliche
Dicke der ersten Ätzstoppschicht 205 bestimmt
ist. In ähnlicher
Weise ist eine Länge
des konformen Abstandselements 206b, die als 206l bezeichnet
ist, im Wesentlichen durch die Dicke der ersten Ätzstoppschicht 205,
die erste Abstandsschicht 206, die Dicke der zweiten Ätzstoppschicht 215 und
durch die Breite 216a (vergleiche 2b) des Opferabstandselements 216b,
d. h. durch die anfängliche
Dicke der zweiten Abstandsschicht 206b bestimmt. Zusätzlich zum
Steuern der entsprechenden Dicken dieser Schichten kann die Länge 206l auch
durch Einstellen entsprechender Prozessparameter, etwa der Ätzzeit,
des isotropen Prozesses zum gemeinsamen Entfernen des Opferabstandselements 216b und
der freigelegten Bereiche 226 gesteuert werden, wie dies
mit Bezug zu 2c erläutert ist.
Die Möglichkeit
des Steuerns der Länge 206l unabhängig – zumindest
in einem gewissen Maße – von der
Dicke 206t bietet eine erhöhte Flexibilität im lateralen
Formen eines Dotierprofils in nachfolgenden Implantationsprozessen.
Zum Beispiel können
die Implantationsparameter, etwa die Implantationsenergie, so gewählt werden,
um die Spitzendotierkonzentration unterhalb des horizontalen Fußbereiches
des Abstandselements 206b an einer gewünschten ersten Tiefe in dem
Substrat 201 zu deponieren, während die entsprechende Spitzenkonzentration
in nicht bedeckten Substratbereichen entsprechend tiefer an einer
zweiten Tiefe abgeschieden wird. Somit kann die Dicke 206t entsprechend angepasst
werden, um die gewünschte
vertikale Dotierstoffverteilung an diesen beiden unterschiedlichen
Implantationstiefen zu erreichen, wobei gleichzeitig die Abstandselementslänge 206l durch
den isotropen Ätzprozess
so steuerbar ist, um eine gewünschte
laterale Ausdehnung der entsprechenden Dotierstoffkonzentrationen
bei der ersten und bei der zweiten Tiefe zu erreichen.
-
Es
gilt also, die zuvor beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen
ermöglichen
die Herstellung eines konformen, d. h. L-förmigen, Abstandselements, wobei
gut etablierte Prozessrezepte und/oder reaktive Gase und/oder Ätzanlagen
verwendet werden können.
in speziellen Ausführungsformen
kann der gesamte Ätzprozessablauf
in einer einzelnen Ätzkammer
ausgeführt
werden, wobei die Anlagennutzung optimiert wird. Zusätzlich kann
die Gesamtätzzeit
in der gleichen Größenordnung
wie für
ein konventionelles standardmäßiges nicht
konformes Abstandselement liegen. Ferner zeigen Untersuchungen,
die von den Erfindern ausgeführt
wurden, dass die schließlich
erhaltenen konformen Abstandselemente 206b ein hohes Maß an Gleichförmigkeit über die
gesamte Fläche
des Substrats 201 hinweg zeigen, selbst für 200 mm
oder 300 mm Scheiben, unabhängig
davon, ob Muster mit dichten Linien oder im Wesentlichen isolierte
Leitungen betrachtet werden. Des weiteren sind lediglich geringfügige Tendenzen
zur Beschädigung
des Leitungselements 202 und/oder des Substrats 201 beobachtbar, wodurch
die Möglichkeit
geschaffen wird, äußerst dünne erste
und zweite Ätzstoppschichten 205, 215, beispielsweise
in Form dünner
Oxidbeschichtungen, vorzusehen. Auf diese Weise sind die endgültigen Abmessungen
des konformen Abstandselements 206 im Wesentlichen durch
die erste und die zweite Abstandsschicht bestimmt, die mit hoher
Genauigkeit abgeschieden werden, insbesondere, wenn Siliziumnitrid
als Material für
diese Schichten verwendet wird.
-
Mit
Bezug zu den 2f bis 2h werden nunmehr weitere
anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
-
2f zeigt schematisch das
Halbleiterbauelement 200, das einen ähnlichen Aufbau aufweist, wie
es mit Bezug zu 2b beschrieben
ist. Somit umfasst das Halbleiterbauelement 200 die erste
und die zweite Ätzstoppschicht 205, 215 und
die erste Abstandsschicht 206, während die zweite Abstandsschicht 216 in
einem Zustand während
eines anisotropen Ätzprozesses
gezeigt ist, wobei ein wesentlicher Teil der zweiten Abstandsschicht 216 bereits entfernt
ist und lediglich die Opferabstandselemente 216b vorhanden
sind. In der gezeigten Ausführungsform
kann die zweite Ätzstoppschicht 215 aus
einem Material aufgebaut sein, das eine spezifizierte Ätzselektivität in Bezug
auf die anisotrope Ätzchemie
zeigt, die während
des Entfernens der zweiten Abstandsschicht 216 angewendet
wird. Basierend auf der vordefinierten Ätzselektivität kann eine
Dicke 215a der zweiten Ätzstoppschicht 215 zu
einer Höhe 223 des Opferabstandselements 216b so
angepasst werden, dass ein wesentlicher Teil der zweiten Ätzstoppschicht 215 ebenso
entfernt wird, während
der anisotrope Ätzprozess
zur Bildung des Opferabstandselements 216b fortgesetzt
wird, um ebenso einen wesentlichen Anteil oder im Wesentlichen die
Gesamtheit des Opferabstandselements 216b während des anisotropen Ätzprozesses
zu entfernen. Wenn beispielsweise die zweite Ätzstoppschicht 215 aus
Siliziumdioxid aufgebaut ist, das eine moderat hohe Ätzselektivität im Bereich
von ungefähr
8 bis 10 in Bezug auf Siliziumnitrid zeigt, wird die Dicke 215a im
Bereich von ungefähr
1 bis 5 nm für
eine Höhe 223 im Bereich
von ungefähr
100 bis 500 nm gewählt.
-
In
anderen Ausführungsformen
kann die Materialzusammensetzung der zweiten Ätzstoppschicht 215 entsprechend
während
des plasmaunterstützten CVD-Prozesses
so gesteuert werden, um die Ätzselektivität auf ein
gewünschtes
Maß einzustellen.
Beispielsweise kann während
des Abscheidens der zweiten Ätzstoppschicht 215,
wenn diese im Wesentlichen Siliziumdioxid aufweist, der Gehalt an
in die Siliziumdioxidschicht eingebautem Stickstoff so gesteuert
werden, um die gewünschte Ätzselektivität für eine gewünschte endgültige Dicke 215a zu
erhalten. D. h., für
eine gegebene gewünschte
Dicke 215a können
die Eigenschaften der zweiten Ätzstoppschicht 215 während des
Abscheideprozesses so eingestellt werden, um eine erforderliche Ätzselektivität zu erreichen,
um damit einen gewünschten
Anteil der zweiten Ätzstoppschicht 215 während des
anisotropen Ätzprozesses
zu entfernen. In einer speziellen Ausführungsform werden die Ätzselektivität und/oder
die Dicke 215a so gewählt,
dass im Wesentlichen die Gesamtheit der freigelegten Bereiche der
zweiten Ätzstoppschicht 215 während des
anisotropen Entfernens der Opferabstandselemente 216b entfernt
werden.
-
2g zeigt schematisch das
Bauteil 200 während
eines fortgeschrittenen Stadiums des spezifizierten anisotropen Ätzprozesses,
wobei ein wesentlicher Anteil des Opferabstandselements 216b bereits
entfernt ist und die zweite Ätzstoppschicht 215 mit
der angepassten Ätzselektivität und/oder
der angepassten anfänglichen
Dicke 215a weist eine reduzierte Dicke 215b an
den freigelegten Bereichen auf. Der anisotrope Ätzprozess kann weiter fortgesetzt
werden, um im Wesentlichen vollständig die Opferabstandselemente 216b zu
entfernen, während weiterhin
die zweite Ätzstoppschicht 215 an
den freigelegten Bereichen dünner
gemacht wird. Während des
weiteren Verlaufs des anisotropen Ätzprozesses verlangsamt sich
der Materialabtrag unterhalb des entfernten Opferabstandselements 216b entsprechend
der Ätzselektivität der zweiten Ätzstoppschicht 215,
während
der Materialabtrag benachbart zu den "entfernten" Opferabstandselementen 216b nunmehr
Material der ersten Abstandsschicht 216 mit erhöhter Ätzrate entfernt.
Da typischerweise die anfängliche
Dicke der ersten Abstandsschicht 206 deutlich kleiner als
die Höhe 223 ist,
hält der
verbleibende Bereich 215c der zweiten Ätzstoppschicht zuverlässig den
anisotropen Ätzprozess
an, nachdem die freigelegten Bereiche der ersten Abstandsschicht
206 im Wesentlichen vollständig
entfernt sind.
-
2h zeigt schematisch das
Bauteil 200 nach Abschluss des zuvor beschriebenen anisotropen Ätzprozesses,
wobei die konformen Abstandselemente 206 gebildet werden.
Wie zuvor mit Bezug zu 2d erläutert ist,
kann ein entsprechender Nachätzschritt
ausgeführt
werden, um im Wesentlichen vollständig Reste der ersten Abstandsschicht 206 von
horizontalen Bereichen des Leitungselements 202 und des
Substrats 201 zu entfernen. Hinsichtlich der für den anisotropen Ätzprozess
angewendeten Ätzchemie
gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor erläutert sind. Wie aus den 2f bis 2h ersichtlich ist, kann eine einzelne Ätzchemie
und ein einzelner Ätzschritt
ausreichend sein, um die Opferabstandselemente 216b zu
bilden, zu entfernen und die konformen Abstandselemente 206b zu
definieren, wobei die Anlagennutzung verbessert und die Prozesskomplexität verringert
wird. Obwohl die zuvor beschriebenen Ausführungsformen besonders vorteilhaft
sind, wenn die erste und die zweite Abstandsschicht 206, 216 im
Wesentlichen aus dem gleichen Material aufgebaut sind, kann es in
anderen Ausführungsformen
ausreichend sein, dass diese Schichten ein genügend ähnliches Ätzverhalten zeigen, wobei "genügend ähnlich" den Umstand beschreiben
soll, in welchem die Ätzraten
der ersten und der zweiten Abstandsschicht in einem spezifizierten
anisotropen Ätzprozess
beide um einen Faktor von mindestens 5 in Bezug auf die Ätzrate der
ersten und der zweiten Ätzstoppschicht 205 und 215 höher sind.
-
Es
sollte beachtet werden, dass in anderen Ausführungsformen die Opferabstandselemente 216b während des
spezifizierten anisotropen Ätzprozesses
nicht vollständig
entfernt werden, wie dies in 2g gezeigt
ist, wobei in einem nachfolgenden Durchätzschritt die freigelegten
Bereiche der zweiten Ätzstoppschicht 215 wirkungsvoll
auf Grund der reduzierten Dicke entfernt werden können. In
anderen Ausführungsformen
kann die Ätzstoppschicht 215 durch
ein im Wesentlichen isotropes Ätzrezept,
wie sie für
Siliziumdioxid gut etabliert sind, entfernt werden, um so in zuverlässiger Weise
die Ätzstoppschicht 215 von
den Seitenwandbereichen 208 zu entfernen, obwohl dieser
Bereich eine erhöhte
Dicke 215a im Vergleich zu der reduzierten Dicke des Bereichs 215c (vergleiche 2g) aufweist. Die weitere Bearbeitung
kann fortgesetzt werden, indem anisotrop und/oder isotrop das restliche
Opferabstandselement 216b und die freigelegten Bereich
der ersten Abstandsschicht 206 entfernt werden, um damit
die konformen Abstandselemente 206b zu bilden. Während dieser Ätzprozedur
kann das Maß an
Vertiefung der ersten Abstandsschicht 206 an den Seitenwandbereichen 208 gut
gesteuert werden, da der Ätzprozess
zuverlässig
an oder innerhalb der ersten Ätzstoppschicht 205 anhält, obwohl
die freigelegten Bereiche der Schicht 206 bereits im Wesentlichen
entfernt sind. Auf diese Weise kann ein vergrößerter Bereich der Seitenwände des
Leitungselements 202 freigelegt werden, z. B. für einen
Silizidierungsprozess, ohne im Wesentlichen die Abmessungen des konformen
Abstandselements 206b, etwa die Abstandselementsdicke 206t und
die Abstandselementslänge 206l,
zu beeinflussen.
-
Es
sei nun wiederum auf 2h verwiesen; nach
dem anisotropen Entfernen der Opferabstandselemente 216b,
wodurch die konformen Abstandselemente 206b gebildet werden,
kann der anisotrope Ätzprozess
so fortgesetzt werden, um ein gewünschtes Maß an Vertiefung von Resten
der ersten Abstandsschicht 206 zu definieren, ohne im Wesentlichen
das Leitungselement 202 und das Substrat 201 zu
schädigen,
die weiterhin von der ersten Ätzstoppschicht 205 bedeckt
sind. Danach werden die Reste der zweiten Ätzstoppschicht 215 entfernt,
um die konformen Abstandselemente 206b zu erhalten, wie dies
in 2e gezeigt ist. Das
Entfernen der Reste der zweiten Abstandsschicht 215 kann
beispielsweise durch einen isotropen Ätzprozess erreicht werden, wobei,
wenn die erste Ätzstoppschicht 205 im
Wesentlichen aus dem gleichen Material wie die zweite Ätzstoppschicht 215 aufgebaut
ist, entsprechende Bereiche des Substrats 201 und der Leitung 202 freigelegt
werden. Auf diese Weise kann die Anzahl unterschiedlicher Ätzrezepte
bei der Herstellung der konformen Abstandselemente 206b minimiert
werden und diese können
sehr kompatibel zu konventionellen Techniken zur Herstellung von
Abstandselementen sein. In anderen Ausführungsformen kann die Ätzchemie
zum Entfernen der ersten und der zweiten Ätzstoppschicht 205, 215 speziell
für die
verwendeten Materialien zugeschnitten werden.
-
Es
gilt also, die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung konformer,
d. h. L-förmiger, Seitenwandabstandselemente,
indem identische oder ähnliche
Materialien für
die Opferabstandselemente und die konformen Abstandselemente benutzt werden.
-
Weitere
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.