DE112006002971T5

DE112006002971T5 - Verfahren zum Drucken von Kontakten auf einem Substrat

Info

Publication number: DE112006002971T5
Application number: DE112006002971T
Authority: DE
Inventors: Uwe-Paul Schroeder
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: US7268080B2; DE112006002971B4; US20070102397A1; WO2007054506A1

Abstract

Verfahren zum Drucken eines Kontakts auf einem Halbleitersubstrat mit den Schritten:
Drucken eines Negativs des Kontakts auf eine Resistschicht;
Ablösen unbelichteter Teilbereiche der Resistschicht zum Freilegen einer ersten Schicht;
Ätzen der ersten Schicht zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der ersten Schicht, die nicht durch das Negativ des Kontakts bedeckt sind, und zum Freilegen einer zweiten Schicht; und
Durchführen einer Struktur-Umkehr zum Aushärten freiliegender Teilbereiche der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Halbleiterherstellung und insbesondere auf ein Verfahren zum Drucken von Kontakten auf einem Substrat.
Hintergrund
Mit zunehmender Verkleinerung der Merkmalsgrößen von integrierten Schaltungen wird die Herstellung bestimmter Strukturen schwieriger als die anderer. Wenn beispielsweise die Merkmalsgrößen um 70% ihrer Größe reduziert werden, werden die zweidimensionalen Abmessungen (wie z. B. das Oberflächengebiet) von Kontakten und anderen Strukturen tatsächlich um 50% verringert. Extrem kleine (ultrakleine) Kontakte und andere Strukturen können sehr schwierig zu erzeugen sein auf Grund von Schwierigkeiten, die beim Erzeugen einer geeigneten Fotomaske, die zum Drucken der ultrakleinen Kontakte verwendet werden kann, auftreten können. Wenn ultrakleine Kontakte erzeugt werden, müssen beispielsweise extrem kleine Nadellöcher (pinholes) in der Fotomaske erzeugt werden, was zu Abbildungsschwierigkeiten führen kann. Wenn die ultrakleinen Kontakte darüber hinaus nahe beieinander platziert werden müssen, kann ihre große Nähe Abbildungsprobleme verursachen.
Eine Technik, die zum Erzeugen der ultrakleinen Anordnungen verwendet werden kann, bedingt die Verwendung von geladenen Partikeln und andere exotische Lithographietechniken. Diese Techniken können das Erzeugen der gewünschten Anordnungen zulassen.
Ein Nachteil des Stands der Technik ist, dass die Verwendung von exotischen Lithographietechniken die Fabrikationskosten verglichen mit Standard-(und gut bekannten)Lithographietechniken deutlich erhöhen kann. Weil die exotischen Litho graphietechniken nicht so gut getestet oder entwickelt sind, um eine Kostenreduzierung zu unterstützen, kann dieses die Gesamtkosten der integrierten Schaltung erhöhen.
Noch ein anderer Nachteil des Stands der Technik ist, dass mehrere Belichtungen benötigt werden können, um die ultrakleinen Anordnungen zu drucken, was die Fabrikationszeit erhöhen kann und zu reduzierten Produktionszahlen ebenso wie zu erhöhten Kosten führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und andere Probleme werden durch bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, welche ein Verfahren zum Drucken von ultrakleinen Kontakten unter Verwendung von fotolithographischer Struktur-Umkehr bereitstellt, allgemein gelöst oder umgangen werden, und technische Vorteile werden allgemein erzielt.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Drucken eines Kontakts auf einem Halbleitersubstrat bereitgestellt. Ein Negativ des Kontakts wird auf eine Resistschicht gedruckt. Unbelichtete Teilbereiche der Resistschicht werden zum Freilegen einer ersten Schicht abgelöst. Die erste Schicht wird zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der ersten Schicht, die nicht durch das Negativ des Kontakts bedeckt sind, und zum Freilegen einer zweiten Schicht geätzt. Eine Struktur-Umkehr wird durchgeführt, um freiliegende Teilbereiche der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind, auszuhärten.
Das Vorangegangene hat die Merkmale und technischen Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eher breit umrissen, damit die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfin dung, welche den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung ausbilden, werden nachfolgend hierin beschrieben. Vom Fachmann sollte wahrgenommen werden, dass die offenbarte Idee und spezifischen Ausführungsbeispiele leicht als Grundlage verwendet werden können, um andere Strukturen oder Prozesse, welche die gleiche Zielsetzung wie die vorliegende Erfindung erfüllen, abzuändern oder zu entwickeln. Vom Fachmann sollte ebenfalls wahrgenommen werden, dass solche gleichwertigen Entwicklungen nicht vom Kern und Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, abweichen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun Bezug genommen auf die nachfolgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1a und 1b Darstellungen von isometrischen Ansichten von ultrakleinen Kontakten sind;
2a und 2b in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Darstellungen einer Schnittansicht einer beispielhaften integrierten Schaltung sind, wobei ultrakleine Kontakte unter Verwendung einer Struktur-Umkehrtechnik und von Resistinseln auszubilden sind, und einer Draufsicht einer beispielhaften Fotomaske sind;
3a und 3b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein ARC-Ätzen durchgeführt worden ist;
4a und 4b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein optionales Trimm-Ätzen durchgeführt worden ist;
5a und 5b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein Struktur-Umkehrschritt durchgeführt worden ist;
6a und 6b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein Resistablösen und ein selektives Ätzen durchgeführt worden sind;
7a und 7b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein Trockenätzen des ILD 220 durchgeführt worden ist;
8a und 8b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein HM-Ablösen, eine Linerabscheidung und eine Wolframabscheidung durchgeführt worden sind;
9a und 9b Darstellungen einer Schnittansicht und Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind, wobei ein chemisch-mechanisches Polieren durchgeführt worden ist; und
10 eine Darstellung einer Folge von Abläufen bei der Herstellung einer integrierten Schaltung mit ultrakleinen Kontakten in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die Herstellung und Verwendung der derzeitig bevorzugten Ausführungsbeispiele wird nachfolgend im Detail erläutert. Es sollte jedoch wahrgenommen werden, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in einer breiten Vielzahl von spezifischen Zusammenhängen ausgeführt werden können. Die erläuterten spezifischen Ausführungsbeispiele dienen hauptsächlich dazu, spezifische Wege, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, zu erläutern und begrenzen nicht den Umfang der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele in einem spezifischen Zusammenhang beschrieben, nämlich dem Drucken von ultrakleinen Kontakten unter Verwendung einer Halbtonphasen-Fotomaske (attenuated Phase shifting Photo mask) mit hoher Transmission. Die Erfindung kann jedoch ebenso für das Drucken von anderen kleinen Anordnungen und Strukturen zusätzlich zu Kontakten verwendet werden, die Standardfotolithographietechniken und Standard- und/oder außeraxiale (off-axis) Beleuchtung verwenden (wie z. B. ringförmige, Vierpol usw.).
Nun Bezug nehmend auf die 1a und 1b sind dort Darstellungen gezeigt, die isometrische Ansichten von auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Kontakten darstellen. Die in 1a gezeigte Darstellung stellt eine isometrische Ansicht 100 von mehreren auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Kontakten dar. Kontakte, wie z. B. Kontakt 105 und Kontakt 106, können eine spezifische Größe haben, z. B. 70 Nanometer, und wenn sie in einem regelmäßigen Feld angeordnet sind, kann es dort ebenso einen Abstand geben (gezeigt als Spanne 110), z. B. 200 Nanometer. Die in 1b gezeigte Darstellung stellt eine isometrische Ansicht 150 eines Einzelkontakts 155 dar.
Wenn Standardlithographietechniken verwendet werden, können auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete Kontakte, wie z. B. die in den 1a und 1b gezeigten, unter Verwendung einer Fotomaske, die durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, auf eine Resistschicht gedruckt werden. Wenn jedoch die Größe der Kontakte klein sein muss oder wenn mehrere Kontakte in großer Nähe zueinander gedruckt werden sollen, können Standardfotolithographietechniken nicht in der Lage sein, die gewünschten Ergebnisse zu produzieren. Exotische und teure Fotolithographietechniken können benötigt werden, wie z. B. jene, die chromfreie Phasenschiebelithographie (CPL, chromeless Phase shift lithography) oder direkte Schreibtechnologien mit geladenen Partikeln verwenden. Des Weiteren können mehrere Belichtungen erforderlich sein, was insgesamt zu einem teuren Herstellungsprozess der integrierten Schaltung führen kann.
In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können ultrakleine Kontakte (und andere ultrakleine Strukturen) unter Verwendung von Standardfotolithographietechniken ohne Verletzung der Designregeln verwendet werden, wenn eine Struktur-Umkehr (pattern reversal) verwendet wird. Wenn beispielsweise das Drucken ultrakleiner Kontakte mit Standardfotolithographietechniken zu schwierig (wenn nicht unmöglich) wird, kann es möglich sein, von der Struktur-Umkehr Gebrauch zu machen und Fotoresistinseln an Stelle von Kontakten zu drucken und dann die Fotoresistinseln während des Herstellungsprozesses in Kontakte umzuwandeln, wobei Struktur-Umkehr verwendet wird.
Nun auf die 2a und 2b Bezug nehmend, sind dort Darstellungen gezeigt, die in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Schnittansicht einer beispielhaften integrierten Schaltung, wobei ultrakleine Kontakte unter Verwendung einer Struktur- Umkehrtechnik und Resistinseln herzustellen sind, und eine Draufsicht einer beispielhaften Fotomaske darstellen. Die in 2a gezeigte Darstellung stellt die Schnittansicht einer beispielhaften integrierten Schaltung 200 dar. Die integrierte Schaltung 200 beinhaltet mehrere Resistinseln, wie z. B. Resistinsel 205. Die Resistinsel 205 kann unter Verwendung von standardfotolithographischen Techniken ausgebildet werden, die die Belichtung einer Resistschicht mit einem gewünschten Satz von Kenndaten mit sich bringen. Das fotolithographische Resistmaterial kann eines von jedem chemisch verstärkten 193 nm Fotoresist mit hohem Kontrast sein, der vorzugsweise auf Copolymeren von funktionalisierten Methacrylaten, Acrylaten, Maleinsäureanhydriden usw. basiert. Die Resistschicht kann dann zum Entfernen ungewollten Resistmaterials chemisch gespült werden, wodurch die Resistinseln 205 zurückgelassen werden.
Nun Bezug nehmend auf 2b, ist dort eine Draufsicht einer beispielhaften Fotomaske 250 gezeigt. Die Fotomaske 250 kann optisch opak sein für das zum Belichten der Resistschicht verwendete Licht und kann eine Reihe von Löchern haben, wie z. B. Loch 255. Das Loch 255 kann es zulassen, dass Licht durch die Fotomaske 250 hindurchtritt und die Resistschicht belichtet. In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Fotomaske 250 eine Halbtonphasenmaske mit hoher Transmission (HT Maske) mit zumindest einer 20% dunklen Transmission sein. Die Fotomaske 250 kann mit einer Überbelichtung einer stark außeraxialen Beleuchtung beleuchtet werden (wie z. B. von ringförmigen, Vierpol- usw. Lichtern). Bei einer solchen Beleuchtung werden dunkle Gebiete an Phasenkanten erzeugt, was zu Resistinseln führt, die mit Löchern in der Fotomaske 250 übereinstimmen. Umgebende Teilbereiche der Resistschicht werden durch die Überbelichtung wegbelichtet. Diese Technik erzielt ähnliche Resultate, als wenn eine CPL-Maske verwendet wird, aber mit einem zusätzlichen Vorteil eine preiswerte Fotomaskentechnologie zu sein.
Nun zurück auf 2a Bezug nehmend, kann die Resistinsel 205 oben auf einer antireflektierenden Entspiegelungsschicht (ARC, antireflective coating layer) 210 ausgebildet werden, welche wiederum oben auf einer Hartschichtmaske (HM, hard layer mask) 215 ausgebildet ist. Vorzugsweise kann die ARC 210 eines von jedem antireflektierenden Material sein, das auf Copolymeren von Polyphenyl, Acrylaten, Methacrylaten, Estern usw. basiert. Die Hartschichtmaskenmaterialien werden vorzugsweise aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, polykristallinem Silizium oder jedem anderen Material ausgewählt, welches selektiv mit Bezug auf das darunter liegende ILD geätzt werden kann. Eine Zwischendielektrikumschicht (ILD, interlevel dielectric layer) 220 kann die ARC 210 und die HM 215 von einem Substrat 225 trennen. Vorzugsweise kann die ILD 220 eines von jedem isolierenden organischen oder anorganischen Material sein. Die ILD 220, die HM 215 und die ARC 210 können auf dem Substrat 225 unter Verwendung einer der vielen weitverbreiteten Herstellungstechniken ausgebildet werden und eine Erläuterung der Ausbildung dieser Schichten auf dem Substrat 225 wird hierin nicht bereitgestellt werden. Die relativen Dicken der Schichten und Strukturen in der integrierten Schaltung 200, wie sie in den 2a und 2b (und ebenso in den anderen Figuren) gezeigt sind, können nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein.
Nun Bezug nehmend auf die 3a und 3b sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein ARC-Ätzen durchgeführt worden ist. Die in 3a gezeigte Darstellung stellt eine Schnittansicht der integrierten Schaltung 200 dar, nachdem die integrierte Schaltung 200 einem Öffnungs-Ätzen (open etch) zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der ARC 210 unterzogen worden ist. Teilbereiche der ARC 210 (gezeigt als ARC-Inseln 305) unterhalb der Resistinsel 205 werden dem Ätzmaterial nicht ausgesetzt und verbleiben deshalb. Das Entfernen der freiliegenden Teilbereiche der ARC 210 legt Teilbereiche der HM 215 frei. Die in 3b gezeigte Darstellung stellt eine Draufsicht der integrierten Schaltung 200 dar, nachdem diese dem Öffnungs-Ätzen zum Entfernen der freiliegenden Teilbereiche der ARC 210 unterzogen worden ist. Das Entfernen der ARC 210 legt die darunter liegende HM 215 offen. Die ARC-Insel 305 liegt direkt unterhalb der Resistinsel 205 und ist in der Draufsicht nicht sichtbar.
Nun auf die 4a und 4b Bezug nehmend sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein optionales Trimmätzen durchgeführt worden ist. Die in 4a gezeigte Darstellung stellt eine Schnittansicht der integrierten Schaltung 200 dar, nachdem die integrierte Schaltung 200 einem Trimmätzarbeitsgang unterzogen worden ist, um die Ergebnisse des Öffnungs-Ätzens, das zum Entfernen der freiliegenden Teilbereiche der ARC 210 verwendet worden ist, zu reinigen, während die in 4b gezeigte Darstellung eine Draufsicht der integrierten Schaltung 200 darstellt. Weil das Trimmätzen nicht zu substantiellen Änderungen der integrierten Schaltung 200 führt, sehen die in den 4a und 4b gezeigten Darstellungen im Wesentlichen genauso aus wie die in den 3a und 3b gezeigten Darstellungen.
Nun auf die 5a und 5b Bezug nehmend sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein Struktur-Umkehrschritt durchgeführt worden ist. Nach dem Öffnungs-Ätzen (und optional dem Trimmätzen) sind nun Teilbereiche der HM 215 freiliegend. Es ist möglich, eine Struktur-Umkehr mittels Implantieren durchzuführen. In einem alternativen Aus führungsbeispiel kann eine dünne Schicht von Material (eine zweite abgeschiedene Schicht), die von der Hartmaskenschicht verschieden ist, abgeschieden werden, nachdem die Hartmaskenschicht aufgeätzt worden ist und der Fotoresist abgelöst worden ist. Dann können unter Verwendung von chemisch-mechanischem Polieren (CMP, chemical mechanical polishing) beide Schichten bis auf ein gemeinsames Niveau hinunter poliert werden. Anschließend kann ein selektives Ätzen verwendet werden, welches nur die Hartmaskenschicht angreift und die zweite abgeschiedene Schicht nicht beeinflusst. Das selektive Ätzen kann dann eine Struktur-Umkehr erzielen. Das Implantieren verändert physikalisch und chemisch die freiliegenden Teilbereiche der HM 215 (Teilbereiche, die nicht durch die Resistinsel 205 bedeckt sind) und ist in 5a als Material 505 gezeigt. Die in 5b gezeigte Darstellung stellt eine Draufsicht der integrierten Schaltung 200 dar, wobei die freiliegenden Teilbereiche der HM 215 (nun auf Grund der Implantation umgewandelt und als Material 505 gezeigt) und die Resistinseln 205 sichtbar sind.
Nun auf die 6a und 6b Bezug nehmend, sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein Resistablösen und selektives Ätzen durchgeführt worden sind. Nach der Struktur-Umkehr (deren Ergebnisse in den 5a und 5b gezeigt sind) kann ein Resistablösen (zum Entfernen der Resistinseln 205) und ein selektives Ätzen (zum Entfernen der nicht freiliegenden HM 215) durchgeführt werden. Das selektive Ätzen kann ein Nassätzprozess sein, der darauf abzielt, nur jedes verbleibende HM 215 zu entfernen (das selektive Ätzen entfernt die nicht freiliegenden Teilbereiche von HM 215, nicht die Teilbereiche von HM 215, die durch die Struktur-Umkehr wie in den 5a und 5b gezeigt umgewandelt sind). Das Entfernen der nicht freiliegenden Teilbereiche von HM 215 führt in der integrierten Schaltung 200 zu einer Reihe von Öffnungen, wie z. B. Öffnung 605. Die Öffnung 605 legt Teile der ILD 220 frei. Die in 6a gezeigte Darstellung stellt eine Schnittansicht der integrierten Schaltung 200 dar und die in 6b gezeigte Darstellung stellt eine Draufsicht der integrierten Schaltung 200 dar, welche die Öffnungen 605 in der integrierten Schaltung 200 deutlich zeigen.
Nun auf die 7a und 7b Bezug nehmend sind dort Darstellung gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein Trockenätzen der ILD 220 durchgeführt worden ist. Mit den nicht freiliegenden Teilbereichen der HM 215, die entfernt sind, kann ein Trockenätzen verwendet werden, um Teilbereiche der ILD 220, die nun durch das Entfernen der nicht freiliegenden Teilbereiche des HM 215 freiliegend sind, zu entfernen. Die in 7a gezeigte Darstellung stellt eine Schnittansicht der integrierten Schaltung 200 dar, wobei die Öffnung 605, welche vor dem Trockenätzen der ILD 220 bei der ILD 220 stoppte, sich nun den gesamten Weg durch die ILD 220 bis zum Substrat 205 erstreckt. Die Öffnung 605 war ehemals Resistinsel 205, ist nun ein Loch durch die ILD 220 und wird ein Kontakt werden. Die in 7b gezeigte Darstellung stellt eine Draufsicht der integrierten Schaltung 200 mit der Öffnung 605 dar, die das Material des Substrats 225 zeigt.
Nun auf die 8a und 8b Bezug nehmend, sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein HM-Ablösen, eine Linerabscheidung und eine Wolframabscheidung durchgeführt worden sind. Sobald die Öffnung 605 bis zu dem Substrat 225 verlängert worden ist, kann jeder verbleibende freiliegende Teilbereich von HM 215 (7a und 7b) mit einem Ablösearbeitsgang entfernt werden, wie z. B. mit einem HM-Ablösen.
Mit den entfernten freiliegenden Teilbereichen des HM 215 können die Kontakte erzeugt werden. Eine Liner- und eine Wolfram-(oder irgendein anderes leitendes Material)Abscheidung kann zum Erzeugen der Kontakte 805 durchgeführt werden. Die Wolframabscheidung kann unter Verwendung von z. B. physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD, physical vapor deposition) erzielt werden. Die Kontakte 805 füllen die Öffnung 605 mit irgendeinem Überlaufmaterial 810. Die in den 8a und 8b gezeigten Darstellungen stellen Schnittansichten und Draufsichten der integrierten Schaltung 200 dar. Als eine Alternative zu Wolfram können andere leitende Materialien, wie stark dotiertes polykristallines Silizium oder Kupfer, verwendet werden.
Nun auf die 9a und 9b Bezug nehmend, sind dort Darstellungen gezeigt, die eine Schnittansicht und eine Draufsicht der beispielhaften integrierten Schaltung 200 in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein chemisch-mechanisches Polieren durchgeführt worden ist. Das Überlaufmaterial 810 kann elektrische Kurzschlüsse verursachen, und muss deshalb vor der Fertigstellung der integrierten Schaltung 200 entfernt werden. Darüber hinaus kann es einen Wunsch geben, die Oberfläche der integrierten Schaltung 200 zur Vorbereitung für irgendeine zusätzliche Herstellung zu planarisieren. Ein chemisch-mechanischer Polier- oder chemisch-mechanischer Planarisierungs-(CMP, chemical mechanical planarization)Schritt kann für die integrierte Schaltung 200 angewandt werden, um das Überlaufmaterial 810 zu entfernen, ebenso wie die Oberfläche der integrierten Schaltung 200 zu planarisieren.
Nun auf 10 Bezug nehmend ist dort eine Darstellung gezeigt, welche in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Ablauf von Ereignissen 1000 bei der Herstellung einer integrierten Schaltung mit ultrakleinen Kontakten darstellt. Der Ablauf von Ereignissen 1000 stellt die Herstellung von ultrakleinen Kontakten unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dar und stellt nicht irgendeine Prozessierung dar, die an einem Halbleitersubstrat vor der Herstellung der ultrakleinen Kontakte oder nach der Herstellung der ultrakleinen Kontakte durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein Halbleitersubstrat einer Anzahl von Herstellungsereignissen vor dem Beginn der Herstellung der ultrakleinen Kontakte unterzogen werden, wie z. B. einem Ausbilden einer ILD, einem Abscheiden einer HM-Schicht, einer ARC- und einer Resistschicht usw.
Die Herstellung der ultrakleinen Kontakte kann mit einer Strukturierung der Resistinseln auf der Resistschicht beginnen (Block 1005). Die Resistinseln können ein optisches Negativ der herzustellenden ultrakleinen Kontakte sein. Die Resistinseln können unter Verwendung einer Halbtonphasenmaske mit hoher Transmission (HT Maske) mit zumindest einer 20% dunklen Transmission strukturiert werden, die mit einer Überbelichtung einer stark außeraxialen Beleuchtung beleuchtet wird. Ein Beispiel einer solchen HT Maske ist in 2b gezeigt. Nach dem Strukturieren der Resistschicht kann ein Resistablösen zum Entfernen unbelichteter Teilbereiche der Resistschicht angewandt werden, wodurch die Resistinseln zurückgelassen werden. Ein ARC-Ätzen kann dann verwendet werden um Teilbereiche des ARC, die nicht unterhalb der Resistinseln sind, abzuätzen (Block 1010). Dadurch werden Teilbereiche einer HM-Schicht freigelegt, wobei Teilbereiche der HM-Schicht durch die Resistinseln bedeckt bleiben. Ein optionales Trimmätzen (Block 1015) kann verwendet werden, um die Ergebnisse des ARC-Ätzens (Block 1010) zu reinigen. Das Trimmätzen würde vorzugsweise Sauerstoff in dem Plasma beinhalten, um die organischen Fotoresiststrukturen lateral wegzuätzen, wodurch folglich die Größe der Resistinseln verkleinert (shrinking) würde.
Im Anschluss daran kann eine Struktur-Umkehr erfolgen (Block 1020), welche freiliegende Teilbereiche der HM-Schicht aushärten wird und die freiliegenden Teilbereiche der HM-Schicht beständig gegenüber einem Resist- und HM-Ablösearbeitsgang macht. Beispielsweise kann die Struktur-Umkehr durch Implantierung erzielt werden. Ein Resistablösearbeitsgang (Block 1025) entfernt die Resistinsel. Danach können die nicht freiliegenden Teilbereiche der HM-Schicht unterhalb der Resistinseln selektiv unter Verwendung eines Nassätzens geätzt werden. Dieser Arbeitsgang (Block 1025) wird Teilbereiche des ILD freilegen, welche mit einem Trockenätzen entfernt werden können (Block 1030). Das Trockenätzen des ILD kann freiliegende Teilbereiche des ILD bis hinunter zum Halbleitersubstrat entfernen. Ein HM-Ablösen kann jedes verbleibende ausgehärtete oder nicht ausgehärtete HM-Schichtmaterial entfernen (Block 1035). Eine Kontaktlinerabscheidung zusammen mit einer physikalischen Gasphasenabscheidung eines leitenden Materials (wie z. B. Wolfram) kann dann verwendet werden, um die Kontakte tatsächlich auszubilden (Block 1040). Ein Polieren (oder ein Planarisieren) kann dann zum Entfernen irgendwelches überschüssigen Linermaterials oder leitenden Materials verwendet werden (Block 1045).
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten eine Anzahl von Vorteilen. Beispielsweise ist ein Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, dass lithographische Standardtechnologie verwendet wird, so dass der Herstellungsprozess gut verstanden, ausgetestet und relativ preiswert ist. Dieses kann zu erhöhten Produktausbeuten und verringerten Gesamtkosten führen.
Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist, dass die Druckzeiten kürzer sind als bei herkömmlichen Techniken für das Drucken ultrakleiner Kontakte. Deshalb können mehr integrierte Schaltungen innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls hergestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen, Ersetzungen und Umbauten vorgenommen werden können, ohne vom Kern und Umfang der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.
Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung auf die speziellen in der Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispiele des Prozesses, der Vorrichtung, der Herstellung, der Materialzusammensetzung, der Mittel, der Verfahren und Arbeitsschritte begrenzt werden soll. Der Fachmann wird aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung leicht ermessen, dass derzeit existierende und noch zu entwickelnde Prozesse, Vorrichtungen, Erzeugnisse, Materialzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Arbeitsschritte, welche im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen oder im Wesentlichen das gleicher Ergebnis erzielen wie die entsprechenden hier dargestellten Ausführungsbeispiele, entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Entsprechend ist es beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche in ihrem Umfang solche Prozesse, Vorrichtungen, Erzeugnisse, Materialszusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Arbeitsschritte beinhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Verfahren zum Drucken von Kontakten auf einem Substrat
Ein Verfahren zum Drucken von Kontakten verwendet eine fotolithographische Struktur-Umkehr. Ein Negativ des Kontakts wird auf eine Resistschicht gedruckt. Unbelichtete Teilbereiche der Resistschicht werden zum Freilegen einer ersten Schicht abgelöst. Die erste Schicht wird geätzt zum Erntfernen freiliegender Teilbereiche der ersten Schicht, die nicht durch das Negativ des Kontakts bedeckt sind, und zum Freilegen einer zweiten Schicht. Eine Struktur-Umkehr wird durchgeführt zum Aushärten freiliegender Teilbereiche der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind.

Claims

Verfahren zum Drucken eines Kontakts auf einem Halbleitersubstrat mit den Schritten: Drucken eines Negativs des Kontakts auf eine Resistschicht; Ablösen unbelichteter Teilbereiche der Resistschicht zum Freilegen einer ersten Schicht; Ätzen der ersten Schicht zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der ersten Schicht, die nicht durch das Negativ des Kontakts bedeckt sind, und zum Freilegen einer zweiten Schicht; und Durchführen einer Struktur-Umkehr zum Aushärten freiliegender Teilbereiche der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Negativ ein optisches Negativ ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Drucken ein Beleuchten einer Halbtonphasenmaske mit hoher Transmission (HT Maske) umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die erste Schicht eine antireflektierende Entspiegelungsschicht umfasst und die zweite Schicht eine Hartmaskenschicht umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, mit dem weiteren Schritt nach dem Ätzen: Trimmätzen des Halbleitersubstrats.
Verfahren nach Patentanspruch 5, wobei das Trimmätzen die Verwendung von Sauerstoff in einem Plasma zum lateralen Ätzen des Resistmaterials umfasst, wodurch das Negativ des Kontakts weiter geschrumpft wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Struktur-Umkehr durch eine Implantation von Stickstoff erzielt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei eine Vielzahl von Kontakten gedruckt wird und wobei das Drucken des Negativs ein Drucken von Negativen von jedem Kontakt umfasst.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Durchführen der Struktur-Umkehr umfasst: Ätzen von Teilbereichen der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind; Ablösen der Resistschicht und der zweiten Schicht; Abscheiden einer dritten Schicht; Wegpolieren eines Teilbereichs einer Dicke der dritten Schicht und der zweiten Schicht; und Wegätzen der zweiten Schicht.
Verfahren zum Drucken eines Kontakts auf einem Halbleitersubstrat mit den Schritten: Drucken eines Negativs des Kontakts auf eine Resistschicht, wobei das Drucken ein Beleuchten einer Halbtonphasenmaske mit hoher Transmission (HT Maske) umfasst; Ablösen unbelichteter Teilbereiche der Resistschicht zum Freilegen einer antireflektierenden Entspiegelungsschicht; Ätzen der antireflektierenden Entspiegelungsschicht zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der antireflektierenden Entspiegelungsschicht, die nicht durch das Negativ des Kontakts bedeckt sind, und zum Freilegen einer Hartmaskenschicht; und Durchführen einer Struktur-Umkehr zum Aushärten freiliegender Teilbereiche der Hartmaskenschicht, die nicht durch die antireflektierende Entspiegelungsschicht bedeckt sind.
Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei die HT-Maske zumindest eine 20%-ige Transmission hat.
Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei eine die HT-Maske beleuchtende Lichtquelle eine stark außeraxiale Beleuchtung hat.
Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei das Licht eine Überbelichtung bereitstellt.
Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei das Ätzen durch ein Öffnungs-Ätzen erzielt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei die Hartschichtmaske aus einem Material ausgebildet wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die umfasst: Siliziumoxid, Siliziumnitrid und polykristallines Silizium.
Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung mit den Schritten: Drucken eines Negativs einer Struktur auf eine Resistschicht; Ablösen unbelichteter Teilbereiche der Resistschicht zum Freilegen einer ersten Schicht; Ätzen der ersten Schicht zum Entfernen freiliegender Teilbereiche der ersten Schicht, die nicht durch das Negativ der Struktur bedeckt sind, und zum Freilegen einer zweiten Schicht; Durchführen einer Struktur-Umkehr zum Aushärten freiliegender Teilbereiche der zweiten Schicht, die nicht durch die erste Schicht bedeckt sind; Ablösen des Negativs der Struktur und nicht ausgehärteter Teilbereiche der zweiten Schicht zum Freilegen einer dritten Schicht; Ätzen der dritten Schicht zum Freilegen einer oberen Oberfläche eines Halbleitersubstrats; Ablösen der zweiten Schicht; und Abscheiden eines Materials, das für die Struktur verwendet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 16, wobei die dritte Schicht ein Zwischendielektrikum ist.
Verfahren nach Patentanspruch 16 mit dem weiteren Schritt nach dem Abscheiden: Planarisieren einer oberen Oberfläche der integrierten Schaltung.
Verfahren nach Patentanspruch 16 mit dem weiteren Schritt nach dem zweiten Ablösen: Abscheiden eines Linermaterials auf der dritten Schicht.
Verfahren nach Patentanspruch 16, wobei die Struktur einen Kontakt umfasst, und der Kontakt durch Abscheiden zumindest eines Materials ausgebildet wird, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Wolfram, starkdotiertes polykristallines Silizium und Kupfer beinhaltet.