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    • 专利摘要:
    Vorgestellt wird ein Verfahren zur Strukturierung einer sich in lateraler Richtung erstreckenden ersten Schicht (18) in einem Halbleiterbauelement (10) mit Hilfe einer reaktionsfähigen zweiten Schicht (24), die mit der zu strukturierenden ersten Schicht (18) erste Reaktionsprodukte (28) bildet, die durch einen selektiv auf die ersten Reaktionsprodukte (28) wirkenden Materialabtrag entfernt werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Strukturierung in vertikaler Richtung erfolgt.
    公开号:DE102004013047A1
    申请号:DE200410013047
    申请日:2004-03-10
    公开日:2005-10-06
    发明作者:Christoph Bromberger
    申请人:Atmel Germany GmbH；
    IPC主号:H01L21-283
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Strukturierung einer sich inlateraler Richtung erstreckenden ersten Schicht in einem Halbleiterbauelement mitHilfe einer reaktionsfähigenzweiten Schicht, die mit der zu strukturierenden ersten Schichterste Reaktionsprodukte bildet, die durch einen selektiv auf dieersten Reaktionsprodukte wirkenden Materialabtrag entfernt werden.
    [0002] Dabeiwird unter einem Halbleiterbauelement zum Beispiel ein Wafer verstanden.Ein solches Verfahren ist aus der US 6 211 044 B1 bekannt. Diese Schrift betrifftdie Herstellung von MOS-Transistoren mit Gateelektroden, deren Breitekleiner als 0,1 Mikrometer ist. Nach der US 6 211 044 B1 lassen sich solcheBreiten auch mit lithografischen Verfahren, die mit ultraviolettemLicht arbeiten, nicht zuverlässigdefinieren. Um solche Breiten zu definieren, wird auf einem Wafer,der eine Gate-Schicht auf einer Schichtfolge aus einer dielektrischenGate-Schicht und einem Halbleitersubstrat aufweist, zunächst eineNitrid-Ätzstoppschicht,dann eine erste metallische Reaktionsschicht und darauf eine bezüglich derReaktionsschicht inerte Schicht erzeugt.
    [0003] Ausder Reaktionsschicht und der inerten Schicht wird durch Lithografieschritteeine Hartmaske gebildet, die bei einem Ätzschritt eine lithografie-abhängige ersteBreite D1 definiert. Nach einem Ätzschrittbleiben entsprechend Mesa-Strukturen mit der Breite D1 auf der Ätzstoppschicht übrig, dieMaterial der ersten metallischen Reaktionsschicht enthalten. ZuVerkleinerung der Strukturbreite wird eine zweite Reaktionsschichtaus Polysilizium aufgebracht, aus der durch einen anisotropen Ätzschrittreaktive Spacer an den Seitenwändender Mesastrukturen erzeugt werden. Durch eine lateral fortschreitendeReaktion des Spacermaterials mit dem Material der ersten Reaktionsschichtwerden die Seitenwändeder Mesastrukturen silizidiert, wobei zwischen den silizidiertenSeitenwändenein Restvolumen von Material der ersten Reaktionsschicht der BreiteD2 < D1 nicht vonder Reaktion erfasst wird.
    [0004] Durchselektives Ätzendes Silizides, bei dem das Restvolumen nicht abgetragen wird, entstehtsomit eine in lateraler Richtung verringerte Strukturbreite D2.Das Restvolumen dient nachfolgend als Hartmaske zur Strukturierungder Ätzstoppschichtund der darunter liegenden Gate-Schicht.
    [0005] Beider Herstellung halbleiterelektronischer Bauelemente und integrierterSchaltungen kann es wünschenswertsein, eine bereits aufgebrachte Schicht, evtl. auch ortsabhängig, bisin eine definierte Tiefe wieder zu entfernen.
    [0006] EinBeispiel sind leitfähigeSchichten aus Polysilizium, die lokal bis in eine definierte Tiefeabgetragen werden sollen, um eine dielektrische Isolation zu darüber aufzubringendenleitfähigenSchichten zu ermöglichen.Wenn zum Beispiel eine erste Leiterbahn aus Polysilizium über einemNitridblock abgeschieden wird, ergibt sich eine dreidimensionale Leiterbahnstruktur,die bei einer Planarisierung angeschnitten wird.
    [0007] BeimRückätzen indie Tiefe der Leiterbahn in einer Trockenätzkammer treten verschiedene Nachteileauf: So ist zum Beispiel bei Halbleiter-Bauelementen, die senkrechtePolybahnkanten enthalten, ein langes Überätzen notwendig, um die entstehendenSpacer zu beseitigen. Ferner müssenunterschnittene Leiterbahnkanten mit Hilfe von isotroper Ätzchemievon ihren Spacern befreit werden, was die Selektivität der Ätzung zubenachbarten Dielektrika beeinträchtigt.
    [0008] Beimnassen Rückätzen einerPolysilizium-Leiterbahn ist keine ausreichende Selektivität zum Oxidgegeben, und allgemein steht bei den nassen Verfahren kein Endpunktzur Kontrolle der Ätzungzur Verfügung,wenn Ätzstoppschichtenvermieden werden sollen.
    [0009] Vordiesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellungeines Verfahrens zum lokal erfolgenden Abtragen einer bestimmten Schichtbis in eine genau definierte Tiefe, das ohne die Verwendung einerspeziellen Ätzstoppschicht auskommtund dass die genannten Nachteile vermeidet.
    [0010] DieseAufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurchgelöst,dass die (durch Feststoffreaktionen zwischen einzelnen Schichtenerfolgende) Strukturierung in vertikaler Richtung erfolgt.
    [0011] Durchdiese Merkmale ergibt sich die Möglichkeit,eine zu strukturierende Schicht mit Hilfe von Feststoffreaktionenin vertikaler Richtung bis in eine definierte Tiefe in einen selektivlösbarenStoff umzuwandeln. Dadurch könnenstrukturierende Ätzschritte ohnespezielle Ätzstoppschichtengenauer in kontrollierbarer Weise durchgeführt werden.
    [0012] Esist bevorzugt, dass ein Ausmaß einesin vertikaler Richtung erfolgenden Materialabtrags durch eine Dickeder zweiten Schicht gesteuert wird.
    [0013] Durchdie Dicke der zweiten Schicht (Hilfsschicht, Reaktionsschicht) wirddie Menge an Reaktionsprodukten, und damit die Tiefe, bis zu derdie zu strukturierende erste Schicht anschließend entfernt wird, festgelegt.Da die zweite Schicht mit einer hohen Genauigkeit ihrer Schichtdickeaufgebracht werden kann, ergibt sich eine entsprechende Genauigkeit,mit der die erste Schicht in vertikaler Richtung strukturiert werdenkann.
    [0014] Bevorzugtist auch, dass die erste Schicht und die zweite Schicht lokal durchdritte Schichtbereiche voneinander getrennt sind, wobei die dritten Schichtbereicheentweder nicht mit der Hilfsschicht reagieren oder aber bei Reaktionenmit der Hilfsschicht zweite Reaktionsprodukte bilden, die durch denselektiv auf die ersten Reaktionsprodukte wirkenden Materialabtragnicht abgetragen werden.
    [0015] Durcheine strukturierte Zwischenschicht als dritte Schicht wird die strukturierendeReaktion lokal unterbunden, so dass durch die Struktur der dritten Schichtdie Strukturierung der ersten Schicht festgelegt werden kann.
    [0016] Fernerist bevorzugt, dass die erste Schicht elektrisch leitfähig ist.
    [0017] Durchdiese Ausgestaltung könnenvergrabene Leiterbahnen erzeugt werden, die durch weitere Maßnahmenvertikal gegen weitere, vertikal versetzt angeordnete Leiterbahnendielektrisch isolierbar sind.
    [0018] Eineweitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch folgende Schritteaus: – Erzeugender ersten Schicht auf einem Substrat; – Erzeugender dritten Schicht auf der ersten Schicht; – lokales Öffnen derdritten Schicht so, dass die erste Schicht an geöffneten Stellen frei liegt; – Erzeugender zweiten Schicht auf der dritten Schicht und auf den geöffnetenStellen, an denen die erste Schicht frei liegt; – Erzeugenvon Bedingungen, unter denen Teile der zweiten Schicht mit Teilender ersten Schicht zu den ersten Reaktionsprodukten reagieren; und – Abtragender ersten Reaktionsprodukte.
    [0019] Durchdas Freilegen der ersten Schicht in Öffnungen der dritten Schichtwird eine laterale Struktur definiert. Durch das Erzeugen der zweiten Schichtwird ein Reaktionspartner fürdie erste Schicht bereitgestellt, die in vertikaler Richtung zu strukturierenist. Dabei dient die dritte Schicht als passivierende Zwischenschicht,die Reaktionen zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schichtnur an den geöffnetenStellen erlaubt.
    [0020] Bevorzugtist auch, dass die erste Schicht durch Abscheiden von Halbleitermaterial über dielektrischenStrukturen erzeugt wird, die auf dem Substrat angeordnet sind, unddass das lokale Öffnender dritten Schicht durch einen Planarisierungsschritt erfolgt,bei dem die dielektrischen Strukturen als Polierstopp dienen.
    [0021] Fernerist bevorzugt, dass der Schritt des Erzeugens von Bedingungen, unterdenen Teile der dritten Schicht mit Teilen der ersten Schicht zuden ersten Reaktionsprodukten reagieren, einen Schritt aufweist,in dem das Halbleiterbauelement (10) vorübergehenderhöhtenTemperaturen ausgesetzt wird.
    [0022] Bevorzugtist auch, dass der Schritt des Erzeugens solcher Reaktionsbedingungeneinen Schritt aufweist, in dem das Halbleiterbauelement (10)vorübergehendeiner Stickstoffatmosphäreausgesetzt wird.
    [0023] Eshat sich gezeigt, dass sich die erwünschten Feststoffreaktionenmit Hilfe dieser Bedingungen steuern lassen, ohne dass dabei unerwünschte Reaktionenwie Oxidbildungen auftreten. Das dabei unter der Stickstoffatmosphäre mit Materialder Reaktionsschicht gebildete Nitrid kann in der Regel zusammenmit überschüssigem Materialder Reaktionsschicht mit dem gleichen Ätzmittel entfernt werden.
    [0024] Eineweitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dassdie dielektrische Struktur aus Nitrid besteht.
    [0025] DieVerwendung von Nitrid als dielektrische Struktur besitzt den besonderenVorteil, dass das Nitrid als Polierstopp bei einem nachfolgendenPlanarisierungsschritt verwendet werden kann, durch den die passivierendedritte Schicht geöffnetwird. Die Nitridstrukturen lassen sich darüber hinaus selektiv entfernen,so dass sich weitere Möglichkeitender Strukturierung eröffnen,bei denen die Nitridstrukturen in späteren Verfahrensschritten zumBeispiel ganz oder teilweise durch Spacer ersetzt werden.
    [0026] Bevorzugtist auch, dass die erste Schicht aus Polysilizium besteht, die zweiteSchicht wenigstens ein Metall oder eine metallische Verbindung aufweist,und die dritte Schicht SiO2 und/oder Si3N4 aufweist.
    [0027] Durchdie Verwendung von Polysilizium lassen sich zum Beispiel vergrabeneLeiterbahnen erzeugen. Die genannten Elemente und Legierungen eignensich als Reaktionspartner fürPolysilizium zur Erzeugung von Siliziden. Zusammen mit den genanntenOxiden und Nitriden ergeben sich Stoffpaarungen, die sich selektivbearbeiten und strukturieren lassen.
    [0028] Fernerist bevorzugt, dass die zweite Schicht aus Titan besteht, so dassdie ersten Reaktionsprodukte aus Titansilizid bestehen.
    [0029] Beider Verwendung von Titan als Material der zweiten Schicht ergibtsich mit einem Intervall zwischen 550 °C und 680 °C ein hinreichend breiter undmit den Anforderungen der Siliziumtechnologie kompatibler Temperaturbereichzur Aktivierung der Silizidierung. Außerdem lässt sich ein neben dem erwünschtenTi-Silizid gebildetes Ti-Nitrid zusammen mit überschüssigem Titan gemeinsam entfernen, zumBeispiel durch einen nasschemischen Ätzschritt mit einer Lösung ausNH4OH, H2O2 und H2O im Verhältnis von1 zu 1 zu 5.
    [0030] Bevorzugtist auch, dass überschüssiges Titandurch einen bevorzugt das Titan und das unter der Stickstoffatmosphäre gebildeteTitannitrid abtragenden Ätzschrittentfernt wird.
    [0031] Durchdie gemeinsame Entfernung des Titans mit dem Ti-Nitrid ergibt sichim Vergleich zu einer sequentiell erfolgenden Entfernung beiderStoffe eine ökonomischeProzessführungohne eine Verlängerungder Prozess-Durchlaufzeit.
    [0032] Einweitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dassin dem Titan abtragenden Ätzschrittein Ätzmittelaus H2SO4 und H2O2 im Verhältnis 2zu 1 oder ein Ätzmittelaus NH4OH, H2O2 und H2O im Verhältnis von1 zu 1 zu 5 verwendet wird.
    [0033] Diese Ätzmittelsind alternativ zueinander einsetzbar. Ein Titan-Ätzmittelaus H2SO4 und H2O2 im Verhältnis 2zu 1 ätztOxid etwa mit einem Zehntel der Ätzratevon Titan. Darüberhinaus ätztes Polysilizium und Siliziumnitrid etwa mit einem Tausendstel der Ätzrate vonTitan und ist daher hervorragend zur selektiven Entfernung von Titanund Titannitrid geeignet.
    [0034] Fernerist bevorzugt, dass das Titansilizid durch kochende konzentrierteSalzsäureoder durch NH3 und H2O2 im Verhältnis1 zu 1 abgetragen wird.
    [0035] Salzsäure undNH3 und H2O2 im Verhältnis1 zu 1 wirken hervorragend selektiv zu Oxid, Nitrid und Polysilizium.
    [0036] Bevorzugtist auch, dass durch das Abtragen der Reaktionsprodukte entstandeneVolumina durch ein Dielektrikum aufgefüllt werden und darauf eine zweiteleitfähigeSchicht erzeugt wird.
    [0037] Durchdiese Ausgestaltung werden durch einfach zu beherrschende Verfahrensabläufe übereinanderangeordnete Leiterbahnen erzeugt, die durch eine dielektrische Zwischenschichtvoneinander getrennt sind, so dass eine einfache Herstellung von Halbleiterbauelementenmit mehreren leitfähigen Schichtenermöglichtwird.
    [0038] WeitereVorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
    [0039] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehendnoch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0040] Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden inder nachfolgenden Beschreibung nähererläutert.Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
    [0041] 1 einenQuerschnitt aus einem Wafer in einem ersten Herstellungsstadiummit einer ersten Schicht und einer passivierenden dritten Schicht;
    [0042] 2 denWafer aus der 1 nach einem öffnendenPlanarisierungsschritt;
    [0043] 3 denWafer aus der 2 nach dem Erzeugen einer zweitenSchicht;
    [0044] 4 denWafer aus der 3 nach einem Erzeugen von Bedingungen,unter denen Teile der zweiten Schicht mit Teilen der ersten Schichtzu den ersten Reaktionsprodukten reagieren;
    [0045] 5 denWafer aus der 4 nach einem Abtragen von Reaktionsprodukten;und
    [0046] 6 denWafer aus der 5 nach möglichen weiteren Prozessschritten.
    [0047] Inder 1 bezeichnet die Ziffer 10 einen Wafermit einer Substratschicht 12, die bereits Strukturen 14 enthaltenkann. Die Strukturen 14 können zum Beispiel dielektrischeSchichten sein, die später zubildende elektronische Bauelemente wie Transistoren oder Kondensatorengegen die Substratschicht 12 isolieren und die eine nicht-trivialeTopographie aufweisen. Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltungbesteht die Substratschicht 12 aus Silizium und trägt Nitridblöcke 16.
    [0048] Über denNitridblöckenwird eine sich in lateraler Richtung erstreckende erste Schicht 18 erzeugt. Ineiner bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Schicht elektrischleitfähig,so das sie späterals Leiterbahn verwendet werden kann. Die erste Schicht 18 bestehtzum Beispiel aus Polysilizium und wird durch eine Abscheidung ausder Dampfphase (chemical vapor deposition CVD) erzeugt. Statt Polysiliziumkann auch allgemein eine Siliziumschicht nicht näher spezifizierter Morphologie(monokristallin oder amorph) abgeschieden werden. Anschließend wird dieerste Schicht mit einer passivierenden dritten Schicht 20 bedeckt,die zum Beispiel als TEOS-Oxid gebildet werden kann. TEOS ist dieAbkürzungfür Tetraethylorthosilikat.Aus dieser Verbindung entsteht bei mittleren Temperaturen (bis ca.700° C) durchZersetzung Siliziumdioxid. Bei dem Abscheiden eines TEOS-Oxidesentstehen hochwertige Oxidfilme, die sich zum Beispiel durch einehohe Durchbruchfeldstärkeund eine konforme Kantenbedeckung auszeichnen. Die konforme Kantenbedeckungist wegen der Stufenhöheder Nitridblöcke wichtig.Alternativ zur Bildung einer TEOS-Oxidschicht kann die Oberfläche derersten Schicht 18 auch thermisch oxidiert werden, so dasseine dritte Schicht 20 aus Siliziumdioxid aufwächst. Weiteralternativ oder ergänzendkann die reaktionshemmende, strukturierte dritte Schicht 20 auchaus Si3N4 bestehenund eventuell auch unstöchiometrischeBeimengungen von Sauerstoff enthalten(„SiON").
    [0049] 2 zeigtden Wafer 10 nach weiteren Prozessschritten. Im Anschlussan die Bildung der passivierenden dritten Schicht 20 wirddie dritte Schicht 20 lateral strukturiert, das heißt, an einzelnenStellen geöffnet.Die Strukturierung kann mit Hilfe von lithografisch oder anderweitigdefinierten Masken erfolgen. Alternativ zu einem Maskenschritt kanndie Öffnungauch durch einen Planarisierungsschritt erfolgen, bei dem die Strukturaus der 1 bis auf die Nitridblöcke 16 hinunterabgeschliffen wird, wobei die Nitridblöcke 16 als Polierstoppdienen. 2 zeigt den Wafer 10 nacheinem solchen Planarisierungsschritt, in dem die erste Schicht 18 ingeöffnetenBereichen 22 angeschnitten wird. Beim Abschleifen können, wodies zweckdienlich erscheint, auch unter der dritten Schicht 20 liegendeSchichten oder Teile der Substratschicht 12 angegriffenoder durchstrukturiert werden.
    [0050] Aufdie geöffneteStruktur wird in einem weiteren Schritt eine reaktionsfähige zweiteSchicht 24 abgeschieden, die mit der zu strukturierendenersten Schicht 18 unter geeigneten Bedingungen erste Reaktionsproduktebildet, die durch einen selektiv auf die ersten Reaktionsproduktewirkenden Materialabtrag entfernt werden. 3 zeigtden Wafer 10 nach dem Abscheiden der zweiten Schicht 24.In der Ausgestaltung mit Polysilizium als Material der ersten Schichtbesteht die obere, reaktive zweite Schicht 24 beispielsweiseaus einem Übergangsmetalloder einem Vertreter der Lanthaniden, bspw. Pt, Ti, Co, Ni, Y oderGd, Dy, Er, Lu, Yb oder aus Mischungen von solchen Übergangsmetallenund/oder Lanthaniden. Ganz allgemein kann die zweite Schicht 24 ausMetallen oder metallischen Legierungen bestehen. In Verbindung mitPolysilizium als Material der ersten Schicht 18 wird Titanals besonders geeignetes Material für die zweite Schicht 24 angesehen.Die Dicke d der zweiten Schicht 24 bestimmt die Menge anreaktivem Material, das überden geöffnetenBereichen 22 liegt. Daher stellt die Dicke der Schicht 24 einen wesentlichenParameter zur Festlegung der Tiefe der in vertikaler Richtung erfolgendenFeststoffreaktion dar. Durch die Festlegung der Dicke der dritten Schicht 24 lässt sichdamit in der Folge das Ausmaß einesin vertikaler Richtung erfolgenden Materialabtrags steuern und einstellen.
    [0051] Dabeisind die erste Schicht 18 und die zweite Schicht 24 außerhalbder geöffnetenBereiche 22 lokal durch Bereiche der dritten Schicht 20 voneinandergetrennt. Die dritte Schicht 20 wirkt dort passivierendund damit reaktionshemmend. Die Strukturierung durch Feststoffreaktionenzwischen der ersten Schicht 18 und zweiten Schicht 24 erfolgtdaher nur in den geöffnetenBereichen 22 und weitestgehend nur in vertikaler Richtung.
    [0052] ImAnschluss an das Abscheiden der dritten Schicht 24 wirddie Feststoffreaktion durch Einstellen geeigneter Reaktionsbedingungenausgelöst.Solche Bedingungen liegen bei einem „rapid thermal annealing (RTA)" in einer Stickstoffatmosphäre bei 550 °C bis 680 °C vor. Beidiesem Schritt wird neben TiSi2 in orthorhombischflächenzentrierterModifikation an der Oberflächeder Titanschicht TiN gebildet. Die Temperatur wird nach unten durchdie Reaktionsrate von Titan mit Silizium und nach oben durch dieunerwünschteReaktion von Titan mit SiO2 zu unterstöchiometrischemRutil (Kristall aus Titan und Sauerstoff mit weniger als zwei Sauerstoffatomenpro Titanatom) beschränkt.Das SiO2 stammt zum Beispiel aus der reaktionshemmendendritten Schicht 20. Die Bildung von unterstöchiometrischemRutil ist unerwünscht,weil unterstöchiometrischesRutil nicht die guten Isolationseigenschaften von TiO2 besitztund auf nass-chemischem Wege nur schwer zu entfernen ist. Eine später nachder TiSi2 – Ätzung verbleibende unterstöchiometrischeRutil- Schicht amRand des entfernten Silizids könntezu Kurzschlüssenmit darüberliegenden Leiterbahnen führen. 4 zeigtden Wafer nach dem Abschluss einer solchen Feststoffreaktion, beider Teile der ersten Schicht 18 und der zweiten Schicht 24 bisin eine definierte Tiefe 26 in die erste Schicht 18 hineinin selektiv lösbareerste Reaktionsprodukte 28 umgewandelt wurden. Bei Polysiliziumals Material der ersten Schicht 18 und Titan als Materialder zweiten Schicht 24 bestehen die ersten Reaktionsprodukte 28 ausTitansilizid.
    [0053] Alsnächstesfolgt die Entfernung einer bei dem RTA-Schritt gebildeten TiN-Schicht 30 unddes überschüssigen,nicht mit Silizium aus der ersten Schicht 18 reagiertenTitans der zweiten Schicht 24 durch einen abtragenden nass-chemischen Ätzschritt.Dieser Ätzschrittkann zum Beispiel unter Verwendung eines Ätzmittels aus H2SO4 und H2O2 im Verhältnis2 zu 1 oder eines Ätzmittelaus NH4OH, H2O2 und H2O im Verhältnis von1 zu 1 zu 5 erfolgen.
    [0054] Anschließend werdendie zum Beispiel als Titansilizid gebildeten Reaktionsprodukte 28 entfernt. Dieskann zum Beispiel durch einen weiteren nass-chemischen Ätzschrittdurch Kochen in konzentrierter Salzsäure erfolgen. Alternativ dazukann ein Titanätzmittelaus NH3:H2O2 verwendet werden. Salzsäure ist hervorragend selektivzu Oxid, Nitrid und Polysilizium, das genannte Titanätzmittel ätzt Oxid etwamit einem Zehntel der Ätzratevon Titan sowie Polysilizium und Siliziumnitrid etwa mit einem Tausendstel. 5 zeigtden Wafer 10 nach den Verfahrensschritten des Erzeugensder ersten Schicht 18 auf einem Substrat 12, einemErzeugen der dritten Schicht 20 auf der ersten Schicht 18,einem lokalen Öffnender dritten Schicht 20 so, dass die erste Schicht 18 angeöffnetenStellen (22 in den 2 und 3)frei liegt, einem Erzeugen der zweiten Schicht 24 auf derdritten Schicht 20, einem Erzeugen von Bedingungen, unterdenen Teile der zweiten Schicht 24 mit Teilen der erstenSchicht 18 zu den ersten Reaktionsprodukten 28 reagierenund einem Abtragen der ersten Reaktionsprodukte 28. Durch dasAbtragen der Reaktionsprodukte 28 entstehen materialfreieVolumina 31.
    [0055] Ineinem weiteren Verfahrensschritt können die durch das Abtragender Reaktionsprodukte 28 entstandenen Volumina 31 miteinem Dielektrikum aufgefülltwerden. In einer bevorzugten Abfolge von weiteren Verfahrensschrittenwird jedoch zunächst, nachEntfernen der dritten Schicht 20 und Umwandlung der verbleibendenTeile der ersten Schicht 18 in Silizid 32, einweiteres Dielektrikum aufgebracht und, unter Verwendung des Nitridblocks 16 alsPolierstopp, durch CMP planarisiert. Anschließend werden der Nitridblock 16 undTeile der Strukturen 14 entfernt. In die entstehende Öffnung werdenInside-Spacer 34 eingebracht.
    [0056] 6 zeigtdie nach Aufbringen einer weiteren elektrisch leitfähigen Schicht 35 hergestellte Struktur,in der, durch Ausnutzen von in vertikaler Richtung fortschreitendenFeststoffreaktionen, zueinander selbstjustierte, aber gegeneinanderelektrisch isolierte elektrisch leitfähige Strukturen 32, 35 erzeugtworden sind.
    [0057] Zusammenfassendwird beim hier vorgestellten Verfahren für das Rückätzen eine bei einem anschließenden Hochtemperaturschrittmit der ersten Schicht 18, nicht aber dem verwendeten Dielektrikum 20,reaktive Hilfsschicht 24 abgeschieden und mit der erstenSchicht 18 zur Reaktion gebracht. Die Edukt-Materialienwerden so gewählt,dass sich sowohl die Schicht 24 als auch ihre Reaktionsprodukte 28 mitder ersten Schicht 18 selektiv entfernen lassen. Die beider Abscheidung genau zu kontrollierende Dicke der Schicht 24 bestimmtdie Tiefe der Feststoffreaktion, so dass eine Ätzstoppschicht nicht notwendigist. Im Idealfall lässtsich auch der nicht durch die Feststoffreaktion umgesetzte Teilder Schicht 24, also der über dem Dielektrikum 20 liegendeTeil, selektiv zu den anderen Schichten entfernen.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Verfahren zur Strukturierung einer sich in lateralerRichtung erstreckenden ersten Schicht (18) in einem Halbleiterbauelement(10) mit Hilfe einer reaktionsfähigen zweiten Schicht (24),die mit der zu strukturierenden ersten Schicht (18) ersteReaktionsprodukte (28) bildet, die durch einen selektivauf die ersten Reaktionsprodukte (28) wirkenden Materialabtragentfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungin vertikaler Richtung erfolgt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Ausmaß einesin vertikaler Richtung erfolgenden Materialabtrags durch eine Dicke (d)der zweiten Schicht (24) gesteuert wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Schicht (18) und die zweite Schicht (24)lokal durch dritte Schichtbereiche (20) voneinander getrenntsind, wobei die dritten Schichtbereiche (20) entweder nichtmit der zweiten Schicht (24) reagieren oder aber bei Reaktionenmit der zweiten Schicht (24) zweite Reaktionsprodukte bilden,die durch den selektiv auf die ersten Reaktionsprodukte (28)wirkenden Materialabtrag nicht abgetragen werden.
    [4] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (18) elektrischleitfähigist.
    [5] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,gekennzeichnet, durch folgende Schritte: – Erzeugen der ersten Schicht(18) auf einem Substrat (12); – Erzeugender dritten Schicht (20) auf der ersten Schicht (18); – lokales Öffnen derdritten Schicht (20) so, dass die erste Schicht (18)an geöffnetenStellen (22) frei liegt; – Erzeugen der zweiten Schicht(24) auf der dritten Schicht (20); – Erzeugenvon Bedingungen, unter denen Teile der zweiten Schicht (24)mit Teilen der ersten Schicht (18) zu ersten Reaktionsprodukten(28) reagieren; und – Abtragen der ersten Reaktionsprodukte(28).
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Schicht (18) durch Abscheiden von Halbleitermaterial über dielektrischenStrukturen (16) erzeugt wird, die auf dem Substrat (12)angeordnet sind und dass das lokale Öffnen der dritten Schicht (20)durch einen Planarisierungsschritt erfolgt, bei dem die dielektrischenStrukturen (16) als Polierstopp dienen.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt des Erzeugens von Bedingungen, unter denen Teileder zweiten Schicht (24) mit Teilen der ersten Schicht(18) zu den ersten Reaktionsprodukten (28) reagieren,einen Schritt aufweist, in dem das Halbleiterbauelement (10)vorübergehenderhöhtenTemperaturen ausgesetzt wird.
    [8] Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt des Erzeugens von Bedingungen, unter denen Teileder zweiten Schicht (24) mit Teilen der ersten Schicht(18) zu den ersten Reaktionsprodukten reagieren, einenSchritt aufweist, in dem das Halbleiterbauelement (10)vorübergehendeiner Stickstoffatmosphäreausgesetzt wird.
    [9] Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Struktur (16)aus Nitrid besteht.
    [10] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (18) ausPolysilizium besteht; die zweite Schicht (24) wenigstensein Metall oder wenigstens eine metallische Verbindung aufweist; unddie dritte Schicht (20) SiO2 undoder Si3N4 aufweist.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die zweite Schicht (24) aus Titan besteht, so dassdie ersten Reaktionsprodukte (28) aus Titansilizid bestehen.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass überschüssiges Titandurch einen bevorzugt das Titan und das unter der Stickstoffatmosphäre gebildeteTitannitrid abtragenden Ätzschrittentfernt wird.
    [13] Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass in dem Titan abtragenden Ätzschrittein Ätzmittelaus H2SO4 und H2O2 im Verhältnis 2zu 1 oder ein Ätzmittelaus NH4OH, H2O2 und H2O im Verhältnis von1 zu 1 zu 5 verwendet wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurchgekennzeichnet, dass das Titansilizid durch kochende konzentrierteSalzsäureoder durch NH3 und H2O2 im Verhältnis1 zu 1 abgetragen wird.
    [15] Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass durch das Abtragen der Reaktionsprodukteentstandene Volumina (30) durch ein Dielektrikum (32) aufgefüllt unddarauf eine zweite leitfähigeSchicht (34) erzeugt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20050202669A1|2005-09-15|
    DE102004013047B4|2009-01-02|
    US7358181B2|2008-04-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-06| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2005-10-06| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-06-25| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-10-01| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: ATMEL AUTOMOTIVE GMBH, 74072 HEILBRONN, DE |
    2010-01-21| 8320| Willingness to grant licences declared (paragraph 23)|
    2013-07-25| R082| Change of representative|Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE Effective date: 20130529 Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE Effective date: 20130529 |
    2013-07-25| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: ATMEL CORP., SAN JOSE, US Free format text: FORMER OWNER: ATMEL AUTOMOTIVE GMBH, 74072 HEILBRONN, DE Effective date: 20130529 Owner name: ATMEL CORP., US Free format text: FORMER OWNER: ATMEL AUTOMOTIVE GMBH, 74072 HEILBRONN, DE Effective date: 20130529 |
    2014-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2015-01-15| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141001 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410013047|DE102004013047B4|2004-03-10|2004-03-10|Verfahren zur Strukturierung einer leitfähigen Schicht eines Halbleiterbauelements|DE200410013047| DE102004013047B4|2004-03-10|2004-03-10|Verfahren zur Strukturierung einer leitfähigen Schicht eines Halbleiterbauelements|
    US11/074,699| US7358181B2|2004-03-10|2005-03-09|Method for structuring a semiconductor device|
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