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    • 专利摘要:
    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer sublithografischen Kontaktstruktur in einem Halbleiterbauelement, welche als Kontaktelemente einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt, sowie ein zwischen den beiden elektrischen Kontakten angeordnetes Widerstandswechselmaterial aufweist, wobei der erste elektrische Kontakt mit dem Widerstandswechselmaterial einen ersten Kontaktbereich formt und der zweite elektrische Kontakt mit dem Widerstandswechselmaterial einen zweiten Kontaktbereich formt, und wobei wenigstens einer der beiden Kontaktbereiche wenigstens eine sublithografische Abmessung aufweist, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Schritt umfasst, bei welchem die wenigstens eine sublithografische Abmessung der sublithografischen Kontaktstruktur durch wenigstens eine chemische Reaktion, bei welcher wenigstens eines der Kontaaktelemente der Kontaktstruktur teilweise in ein Dielektrikum umgewandelt wird, erzeugt wird.
    公开号:DE102004022604A1
    申请号:DE200410022604
    申请日:2004-05-07
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Thomas Dr. Happ；Cay-Uwe Dr. Pinnow
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:H01L21-283
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Halbleiterbauelementeund betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer sublithografischenKontaktstruktur in einem Halbleiterbauelement.
    [0002] Inherkömmlichen,optisch wiederbeschreibbaren Medien, wie CDs (Compact Discs) oderDVDs (Digital Versatile Discs), werden als Speicherschicht Phasenwechselmaterialieneingesetzt, die durch Erwärmenmittels eines Laserstrahls in einen kristallinen Zustand oder einenamorphen Zustand versetzt werden können. Da die Reflektivität der Phasenwechselmaterialienim kristallinen bzw. amorphen Zustand unterschiedlich ist, kanndurch eine Änderungdes Phasenzustands des Phasenwechselmaterials Information gespeichertwerden. Die beiden Phasenzuständeamorph bzw. kristallin einer Speicherzelle repräsentieren dabei ein Bit.
    [0003] Amorpheund kristalline Phasen dieser Phasenwechselmaterialien unterscheidensich zudem deutlich in ihrer elektrischen Leitfähigkeit, so dass der Phasenzustanddes Phasenwechselmaterials auch elektrisch ausgelesen werden kann.Phasenwechselmaterialien bilden deshalb die Grundlage einer viel versprechendenneuen Art von nichtflüchtigenSpeicherzellen.
    [0004] TypischeVertreter von Phasenwechselmaterialien, wie sie etwa in CDs oderDVDs eingesetzt werden, sind Chalcogenid-Phasenwechselmaterialien,d.h. Legierungen, die wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe(Chalcogenide) des Periodensystems der Elemente enthalten, wie beispielsweiseTe oder Se. Das derzeit am häufigsten, undinsbesondere bei CDs und DVDs, eingesetzte Chalcogenid ist eineLegierung aus Ge, Sb und Te, nämlichGe2Sb2Te5. Chalcogenide haben die vorteilhafte Eigenschaft,dass sich der elektrische Widerstand um 2 oder mehr Größenordnungen ändert, wenndas Material von der weniger leitfähigen, amorphen Phase in diestärkerleitfähige,kristalline Phase gebracht wird, und umgekehrt.
    [0005] Ineiner Speicherzelle, die ein Phasenwechselmaterial aus einer Chalcogenidverbindungaufweist, kann, wie dem Fachmann bekannt ist, unter anderem durcheinen elektrischen Heizpuls (Joule'sche Wärme) ein Phasenüberganginduziert werden. Genauer kann eine Speicherzelle mit einer sichim amorphen Zustand befindlichen Chalcogenidverbindung in die niederohmige,kristalline Phase überführt werden,indem ein Heizpuls das Material überdie Kristallisationstemperatur der Chalcogenidverbindung aufheiztund dabei kristallisieren lässt. Einsolcher Übergangvon der hochohmigen, amorphen Phase in die niederohmige, kristallinePhase wird gemeinhin als "Schreiben" der Speicherzellebezeichnet. Der umgekehrte Vorgang, bei welchem die Speicherzellevon dem niederohmigen, kristallinen Zustand in den hochohmigen,amorphen Zustand überführt wird,wird dadurch realisiert, dass die Chalcogenidverbindung über derenSchmelzpunkt hinaus aufgeheizt wird und anschließend durch ein schnelles Abkühlen inden amorphen Zustand abgeschreckt wird. Dieser Übergang von dem besser leitfähigen, kristallinenZustand in den schlechter leitfähigen, amorphenZustand, wird gemeinhin als "Löschen" der Speicherzellebezeichnet.
    [0006] Eintypischer Aufbau einer Speicherzelle mit einem Phasenwechselmaterialist in 1a gezeigt. Hierbei ist eineSchicht aus einem polykristallinen Chalcogenid 1 zwischeneiner Deckelektrode 2 und einer Bodenelektrode 3 angeordnet.
    [0007] Ineinem direkten elektrischen Kontakt mit der Chalcogenidschicht 1 undder Bodenelektrode 3 befindet sich eine Heizelektrode 4,welche einen höherenelektrischen Widerstand als die Chalcogenidschicht 1 habenkann. Die in 1a gezeigte Speicherzelle istaufgrund ihrer bodenseitigen Kontaktierung der Chalcogenidschicht 1 durchdie Heizelektrode eine Speicherzelle vom sogenannten Bodenkontakt-Typ.
    [0008] Fließt nun einhinreichend großerStrom durch die Heizelektrode 4, so bewirkt die in derHeizelektrode 4 erzeugte Joule'sche Wärme einen Phasenübergangin der angrenzenden Chalcogenidschicht 1, nämlich indem programmierbaren, d.h. schreib- und löschbaren Volumen 5. Übersteigtdie in dem programmierbaren Volumen 5 erreichte Temperaturdie Kristallisationstemperatur des Chalcogenids, so wird ein Phasenübergangvon dem amorphen Zustand in den kristallinen Zustand induziert. Übersteigtdie Temperatur in dem programmierbaren Volumen 5 die Schmelztemperaturdes Chalcogenids und lässtman das programmierbare Volumen 5 hinreichend schnell abkühlen, sowird ein Übergangvon dem kristallinen Zustand in den amorphen Zustand induziert.Auf diese Weise kann das Chalcogenid in willkürlicher Weise in den einenoder anderen Phasenzustand gebracht werden.
    [0009] Derzu einem gegebenen Zeitpunkt vorliegende bzw. eingestellte Phasenzustandder Speicherzelle kann gelesen werden, indem eine Lesespannung andie Speicherzelle angelegt wird. Um durch die Lesespannung keineUmprogrammierung, d.h. ein Schreiben oder Löschen der Speicherzelle zu bewirken,muss hierbei jedoch beachtet werden, dass der aus der Lesespannungresultierende Strom Iread durch die Speicherzelledeutlich kleiner sein muss als der Schreibstrom Iset bzw.LöschstromIreset. Demnach gilt Iread << Iset < Ireset.
    [0010] EingroßerNachteil solcher Speicherzellen liegt nun darin, dass für den Schreibvorgang,und insbesondere fürden Löschvorgang,relativ hohe Strömeaufgebracht werden müssen,um das Phasenwechselmedium überdie Kristallisationstemperatur bzw. die Schmelztemperatur hinausaufzuheizen. Um eine solche Phasenwechsel-Speicherzelle erfolgreichin einen Si-CMOS-Prozessintegrieren zu können,bestehen aus technologischer Sicht jedoch Grenzen: wenn die zumSchreiben oder Löscheneiner Phasenwechsel-Speicherzelle notwendigen elektrischen Ströme höher sind,als dass sie von einem einzelnen CMOS-Transistor in minimaler Strukturgröße getragenwerden können,gibt es keine Möglichkeit,ein kompaktes Zellenfeld, bestehend aus Einzelzellen, die jeweilseinen Transistor und ein resistiv schaltendes Element besitzen,in einer Zell-Architektur mit einer Zellfläche von maximal 8 F2 (F = erzielbare minimale lithografischeAbmessung) zu realisieren. Der sich aus dieser Bedingung ergebende,maximale elektrische Strom liegt typisch in der Größenordnungvon ca. 50–100 μA (je nachStrukturgröße). Demgegenüber wäre eineweitere Reduktion des Maximalstroms jedoch wünschenswert, da hierdurch derEnergieverbrauch insgesamt gesenkt wird und zudem ein parallelesProgrammieren der Phasenwechsel-Speicherzellen ermöglicht wird.
    [0011] Bislangwurde zur Lösungdieses Problems in erster Linie versucht, durch eine Reduktion der Kontaktfläche zwischender Heizelektrode und dem Phasenwechselmaterial das zu programmierende Volumenzu verkleinern, da sich die zum Schreiben und Löschen notwendigen Ströme im Allgemeinen mitdem zu programmierenden Volumen skalieren. Diesem Unterfangen sindjedoch durch die fotolithografisch erreichbaren, minimalen Abmessungen Grenzengesetzt, welche mit den derzeitigen optischen (UV) lithografischenTechniken lediglich ca. 100 nm erreichen. Wünschenswert wären jedoch weitausgeringere mini male Abmessungen, welche beispielsweise in der Größenordnungvon 20–30nm liegen.
    [0012] In 1b ist im Unterschied zuden Phasenwechsel-Speicherzellen vom Bodenkontakttyp, für welcheein Beispiel in 1a gezeigtist, welche stets den Einschränkungender fotolithografisch erreichbaren minimalen Abmessungen unterliegen, einePhasenwechsel-Speicherzelle vom Seitenkontakt-Typ gezeigt (Ha etal., "An edge contactcell for Phase Change RAM Featuring very low power consumption", 2003, Symposiumon VLSI technology digest of technical papers). Bei diesem Aufbauder Phasenwechsel-Speicherzelle ist die Kontaktfläche zumPhasenwechselmaterial durch den Randbereich eines Bodenelektrodenfilms 4,welcher an das Phasenwechselmaterial 1 angrenzt, gegeben.Die Kontaktflächeergibt sich hierbei aus der Filmdicke des Bodenelektrodenfilms 4.Der Bodenelektrodenfilm 4 ist ferner in einem direktenelektrischen Kontakt mit dem Bodenelektrodenkontakt 3,welcher seinerseits eine Metallleitung 7 kontaktiert. Andererseitsist das Phasenwechselmaterial 1 in unmittelbarem elektrischenKontakt mit der Deckelektrode 6, welche ihrerseits mitdem Deckelektrodenkontakt 2 in Verbindung steht, der eineweitere Metallleitung 8 kontaktiert.
    [0013] Mitdem in 1b gezeigtenAufbau konnte ein Löschstromvon ca. 200 μAerreicht werden, was jedoch den Wunsch nach einer weiteren Reduktion aufrechterhält. Zudemerfordert ein solcher Aufbau mit Seitenkontaktgeometrie eine vergleichsweise große lateraleAbmessung, was nachteilig im Hinblick auf die gewünschte Miniaturisierungvon Speicherbausteinen ist. Darüberhinaus ist ein solcher Aufbau vergleichsweise komplex und benötigt zuseiner Herstellung eine Vielzahl von Prozessschritten, was die Herstellungvon Speicherbausteinen verteuert.
    [0014] Eineweitere im Stand der Technik bekannte Lösung des obigen Problems siehtdie Abscheidung von separaten Spacer-Schichten aus einem elektrischisolierenden Material in die fotolithografisch definierten Strukturenvor, um auf diese Weise die Kontaktfläche zu dem Phasenwechselmaterialzu verringern (siehe z. B. Y. N. Hwang et al., „Completely CMOS compatiblePhase-Change Nonvolatile RAM Using NMOS Cell Transistors", IEEE Proceedingsof the Non-Volatile Semiconductor Memory Workshop, Monterey, 91(2003)). Diese Vorgehensweise erfordert jedoch vergleichsweise komplexeProzessschritte und ist überdieszeit- und kostenintensiv. Diese Methode ist überdies für sehr kleine Strukturen ungeeignet,da zu großeCD- (critical dimension) Variationen resultieren.
    [0015] Demgegenüber bestehtdie Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zurHerstellung einer sublithografischen Kontaktstruktur in einem Halbleiterbauelementanzugeben, durch welches eine sublithografische Kontaktstrukturzuverlässig,einfach und kostengünstighergestellt werden kann.
    [0016] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer sublithografischenKontaktstruktur in einem Halbleiterbauelement gemäß dem unabhängigen Anspruchgelöst.Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmaleder Unteransprücheangegeben.
    [0017] Daserfindungsgemäße Verfahrendient zur Herstellung einer sublithografischen Kontaktstruktur ineinem Halbleiterbauelement, welche als Kontaktelemente einen erstenelektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt sowieeine zwischen den beiden elektrischen Kontakten angeordnete Widerstandswechselschichtaufweist. Hierbei formt der erste elektrische Kontakt mit der Widerstandswechselschichteinen ersten Kontaktbereich, währendder zweite elektrische Kontakt mit der Widerstandswechselschichteinen zweiten Kontaktbereich formt, wobei wenigstens einer der beidenKontaktbereiche wenigstens eine sublithografische Abmessung aufweist. Nachdem Vorschlag der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellungder sublithografischen Kontaktstruktur einen Schritt, bei welchemdie wenigstens eine sublithografische Abmessung der sublithografischenKontaktstruktur durch wenigstens eine chemische Reaktion erzeugtwird, wobei wenigstens eines der Kontaktelemente teilweise in einDielektrikum bzw. einen sehr hochohmigen Halbleiter umgewandeltwird. Mit anderen Worten ausgedrückt,werden der erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrischeKontakt und/oder die Widerstandswechselschicht durch die chemischeReaktion teilweise in ein Dielektrikum bzw. einer sehr hochohmigenHalbleiter umgewandelt.
    [0018] DerAusdruck "sublithografischeAbmessung", wieer hier verwendet wird, meint eine lineare Abmessung, die kleinerist als die mit dem derzeitigen optischen (UV), lithografischenTechniken erreichbare Abmessung, und ist kleiner als ca. 100 nm. Demgegenüber istes erfindungsgemäß bevorzugt, wenndie durch die chemische Reaktion erzeugte sublithografische Abmessungmaximal 90 nm beträgt; stärker bevorzugtist es, wenn sie maximal 70 nm beträgt, und noch stärker bevorzugtist es, wenn sie maximal 65 nm beträgt. Die sublithografische Abmessungkann beispielsweise lediglich 20 nm betragen.
    [0019] Daserfindungsgemäße Widerstandswechselmaterialist ein Material, welches geeignet ist, in Antwort auf ausgewählte Energiepulse,wenigstens zwei Zuständemit voneinander verschiedenen Widerstandswerten einzunehmen. Diewenigstens zwei Zuständemit unterschiedlichem elektrischen Widerstand können dabei verschiedenen strukturellen Phasenzuständen, wieeinem allgemein amorphen Phasenzustand oder einem allgemein kristallinen Phasenzustand,zugeordnet werden, so dass ein Schalten zwischen den Zuständen miteinem unterschiedlichen elektrischen Widerstand mit einer Änderungdes Phasenzustands einhergeht. Die amorphen bzw. kristallinen Phasenzustände entsprechendabei Zuständenmit einer verschiedenen Fernordnung. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, dassdie wenigstens zwei Zuständemit einem unterschiedlichen elektrischen Widerstand innerhalb eineseinzigen, beispielsweise vollständigamorphen oder vollständigkristallinen, Phasenzustands unterschieden werden können. DerartigeZuständemit einem unterschiedlichen elektrischen Widerstand innerhalb eines einzigenPhasenzustands des Widerstandswechselmaterials können sich aus Zuständen einerverschiedenen lokalen Ordnung ergeben.
    [0020] TypischeMaterialien, die beispielsweise als Widerstandswechselmaterial zurVerwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahrengeeignet sind, sind Phasenwechselmaterialien, wie beispielsweiseLegierungen, welche ein Chalcogenid enthalten. Erfindungsgemäß sind Phasenwechselmaterialien,welche wenigstens ein Chalcogenid enthalten, wie beispielsweiseGe2Sb2Te5, bevorzugt. In solchen Chalcogenid-PhasenwechselmaterialienkönnenZuständeeines unterschiedlichen elektrischen Widerstands sowohl den unterschiedlichenPhasenzuständen kristallinund amorph (Zuständeverschiedener Fernordnung), wie auch unterschiedlichen Zuständen lokalerOrdnung (Zuständeverschiedener Nahordnung) innerhalb eines einzigen Phasenzustandszugeordnet werden.
    [0021] Erfindungsgemäß wird einechemische Reaktion durchgeführt,bei welcher wenigstens eines der Kontaktelemente der sublithografischenKontaktstruktur zur Erzeugung einer sublithografischen Abmessungteilweise in ein Dielektrikum bzw. einen sehr hochohmigen Halbleiterumgewandelt wird. Hierbei sind das der chemischen Reaktion unterworfeneKontaktelement und die chemische Reaktion so gewählt, dass das Reaktionsproduktder chemischen Reaktion ein Dielektrikum ist. Mit dem Ausdruck „Dielektrikum", wie er hier verwendetwird, ist ein im Wesentlichen isolierendes Material gemeint, wasinsbesondere ein sehr hochohmiger Halbleiter sein kann. Ein Reaktionsproduktwird im Sinne der Erfindung als im Wesentlichen isolierend angesehen,wenn sich sein elektrischer Widerstand wesentlich, d. h. beispielsweiseum einige Größenordnungen,von dem elektrischen Widerstand des nicht-reagierten Ausgangsmaterialsunterscheidet. Es ist somit nicht erforderlich, dass das Reaktionsprodukteine verschwindende elektrische Leitfähigkeit aufweist, sondern vielmehrgenügtein fürdie jeweilige Anwendung hinreichend großer Unterschied der elektrischenLeitfähigkeitzwischen Ausgangsmaterial und Reaktionsprodukt.
    [0022] Erfindungsgemäß ist esbevorzugt, wenn die chemische Reaktion des Kontaktelements zu einer Oxidationdes Kontaktelements führt.Ist das Kontaktelement beispielsweise aus Aluminium gefertigt, so stelltdas durch Oxidation erzeugte Aluminiumoxid im Allgemeinen ein geeignetesDielektrikum dar. Gemäß der vorliegendenErfindung ist es darüberhinaus bevorzugt, wenn die chemische Reaktion des Kontaktelementseine Nitridierung des Kontaktelements bewirkt. Eine Oxidierung bzw.Nitridierung des Kontaktelements wird hierbei beispielsweise ineiner Sauerstoffatmosphärebzw. Stickstoffatmosphäre,inbesondere bei erhöhterTemperatur, beispielsweise im Bereich von 300°C bis 800°C, in einem Ofen durchgeführt.
    [0023] Gemäß einervorteilhaften ersten Ausführungsformder Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden sukzessiven Schritte.
    [0024] Zunächst wirdein Halbleiterbauelement, bei welchem es sich um einen Halbleiterwaferhandeln kann, der anhand herkömmlicherFEOL (Front End Of Line)-Prozessschritte und MOL (Mid-Of-Line)-Prozessschrittefertig prozessiert ist, bereitgestellt. Das Halbleiterbauelementweist auf wenigstens einer seiner Hauptseiten wenigstens einen erstenelektrischen Kontakt auf. Bei dem ersten elektrischen Kontakt kannes sich um einen herkömmlichen,so genannten Plug-Kontakt handeln, welcher von einem Dielektrikumumgeben ist. Alternativ hierzu, kann es sich bei dem ersten elektrischenKontakt um eine auf einem Plug-Kontakt aufgebrachte Elektrode handeln, wobeiin diesem Fall sowohl der Plug-Kontakt als auch die Elektrode voneinem Dielektrikum umgeben sind.
    [0025] Anschließend wirdauf die einen ersten elektrischen Kontakt aufweisende Hauptseiteeine Schicht aus einem Widerstandswechselmaterial, insbesondereeine Schicht aus einem Chalcogenid-Widerstandswechselmaterial, abgeschieden.
    [0026] Dannwird auf die Schicht aus einem Widerstandswechselmaterial eine Reaktionsmaskenschichtabgeschieden. Die Reaktionsmaskenschicht kann insbesondere aus Si3N4 oder SiON bestehen. DieReaktionsmaskenschicht wird hiernach strukturiert, zu welchem Zweckein herkömmliches Ätzverfahren,wie Photolack und RIE-Ätzung,eingesetzt werden kann, wodurch eine Reaktionsmaske erzeugt wird.Die Reaktionsmaske wird dabei so gestaltet, dass die Reaktionsmaskein wenigstens teilweiser Gegenüberstellungzu dem ersten elektrischen Kontakt platziert ist.
    [0027] NachFertigstellung der Reaktionsmaske wird eine chemische Reaktion desWiderstandswechselmaterials durchgeführt, bei welcher das Widerstandswechselmaterialteilweise in ein im Wesentlichen nicht stromleitendes Dielektrikumumgewandelt wird. Das Widerstandswechselmaterial kann hierbei beispielsweiseoxidiert oder nitridiert werden. Zu diesem Zweck wird das Halbleiterbauelementbeispielsweise in einen mit einer Sauerstoffatmosphäre bzw.Stickstoffatmosphäreversehenen Ofen eingebracht, in welchem das Halbleiterbauelementbeispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 300 bis 800°C erwärmt wird.
    [0028] Dievon der Reaktionsmaske nicht bedeckten Abschnitte des Widerstandswechselmaterials sindbei der chemischen Reaktion unmittelbar dem Reaktionsstoff, beispielsweiseReaktionsgas, ausgesetzt, währendin den von der Reaktionsmaske bedeckten Bereichen des Widerstandswechselmaterialslediglich eine diffusionsvermittelte chemische Reaktion stattfindet.Hierbei diffundieren die die chemische Reaktion bewirkenden Reaktionsstoffe,ausgehend von den von der Reaktionsmaske nicht bedeckten Bereichendes Widerstandswechselmaterials, in die von der Reaktionsmaske bedecktenBereiche des Widerstandswechselmaterials ein. Dies führt dazu, dassdie von der Reaktionsmaske nicht bedeckten Abschnitte des Widerstandswechselmaterialszuerst chemisch reagieren und dabei in ein Dielektrikum umgewandeltwerden, währenddie von der Reaktionsmaske bedeckten Bereiche des Widerstandswechselmaterialsaufgrund der hierfürnotwendigen Diffusionsprozesse innerhalb des Widerstandswechselmaterialserst mit einer zeitlichen Verzögerung chemischreagieren könnensund in ein Dielektrikum umgewandelt werden. Wird die chemischeReaktion des Widerstandswechselmaterials nicht vollständig durchgeführt, sobleibt unterhalb der Reaktionsmaske ein nicht-reagierter Bereichdes Widerstandswechselmaterials übrig.Die Größe bzw.Abmessung des nicht-reagierten Bereichs des Widerstandswechselmaterialskann hierbei überdie Temperatur und die Zeitdauer der chemischen Reaktion bestimmt werden.Erfindungsge mäß ist beabsichtigt,dass die chemische Reaktion lediglich so lange durchgeführt wird,dass unterhalb der Reaktionsmaske ein nicht-reagierter Bereich desWiderstandswechselmaterials mit wenigstens einer sublithografischenAbmessung verbleibt. Die Größe der sublithografischen Abmessungkann hierbei überdie Temperatur und die Zeitdauer der chemischen Reaktion beliebigeingestellt werden.
    [0029] Anschließend wirddie Reaktionsmaske im Wesentlichen selektiv wieder entfernt, wasbeispielsweise durch ein herkömmlichesnasschemisches Verfahren oder Trockenätzverfahren durchgeführt werdenkann.
    [0030] Schließlich wirdeine Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material auf der Schichtaus einem Widerstandswechselmaterial abgeschieden, wodurch der zweiteelektrische Kontakt erzeugt wird.
    [0031] Indem Verfahren gemäß der erstenAusführungsformder Erfindung wird das Widerstandswechselmaterial einer chemischenReaktion zur Erzeugung einer sublithografischen Abmessung unterzogen.Demzufolge weisen sowohl der erste Kontaktbereich als auch der zweiteKontaktbereich, welche sich aus den Kontaktflächen der beiden elektrischen Kontaktemit der Widerstandswechselschicht ergeben, wenigstens eine sublithografischeAbmessung auf.
    [0032] Erfindungsgemäß kann esvon Vorteil sein, wenn beim Schritt des Strukturierens der Reaktionsmaskenschichtzur Ausbildung der Reaktionsmaske, die Schicht aus einem Widerstandswechselmaterial, welcheder Reaktionsmaskenschicht anliegt, mitstrukturiert wird oder bereitsstrukturiert ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Schicht auseinem elektrisch leitfähigenMaterial, welche auf der Schicht aus einem Widerstands wechselmaterialzur Erzeugung des zweiten elektrischen Kontakts abgeschieden wurde,strukturiert wird.
    [0033] Gemäß einerzweiten vorteilhaften Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensumfasst dieses die folgenden sukzessiven Schritte: Zunächst wirdein Halbleiterbauelement, bei welchem es sich um einen Halbleiterwafermit abgeschlossener FEOL-Prozessierung und MOL-Prozessierung handelnkann, mit wenigstens einem auf wenigstens einer seiner Hauptseitenausgebildeten ersten elektrischen Kontakt bereitgestellt. Bei demersten elektrischen Kontakt kann es sich um einen Plug-Kontakt bzw.eine auf einem solchen Plug-Kontakt angeordnete Elektrode handeln.
    [0034] Anschließend wirdauf der mit dem wenigstens einen ersten elektrischen Kontakt versehenen Hauptseiteeine Reaktionsmaskenschicht aus beispielsweise Si3N4 oder SiON, abgeschieden. Diese Reaktionsmaskenschichtwird anschließendstrukturiert, was in herkömmlicherWeise mittels Fotolack und RIE-Ätzungerfolgen kann. Wie schon in der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,wird die Reaktionsmaskenschicht derart strukturiert, dass die Reaktionsmaskein wenigstens teilweiser Gegenüberstellungzu dem ersten elektrischen Kontakt verbleibt.
    [0035] Dannwird eine chemische Reaktion des ersten elektrischen Kontakts durchgeführt, beiwelcher der erste elektrische Kontakt teilweise in ein im Wesentlichennicht stromleitendes Dielektrikum umgewandelt wird. Als chemischeReaktion ist eine Oxidierung oder Nitridierung des ersten elektrischenKontakts bevorzugt, welche beispielsweise in einem Ofen, der miteiner Sauerstoffatmosphärebzw. Stickstoffatmosphäre versehenist, bei erhöhterTemperatur, beispielsweise im Bereich von ca. 300°C bis 800°C, durchgeführt werdenkann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,dass unterhalb der Reaktionsmaske ein nicht-reagierter Bereich mitwenigstens einer sublithografischen Abmessung verbleibt.
    [0036] Anschließend wirddie Reaktionsmaske wieder entfernt, was durch ein herkömmlichesnasschemisches Verfahren oder Trockenätzverfahren durchgeführt werdenkann.
    [0037] Aufder Hauptseite des Halbleiterbauelements wird anschließend eineSchicht aus einem Widerstandswechselmaterial abgeschieden.
    [0038] Daraufhinwird auf die Schicht aus einem Widerstandswechselmaterial eine Schichtaus einem elektrisch leitfähigenMaterial abgeschieden, durch welche der zweite elektrische Kontakterzeugt wird.
    [0039] Beider zweiten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenskann es besonders vorteilhaft sein, wenn nach der chemischen Reaktion desersten elektrischen Kontakts, bei welcher der erste elektrischeKontakt teilweise in ein Dielektrikum umgewandelt wird, der nicht-reagierteBereich des ersten elektrischen Kontakts teilweise oder vollständig rückgeätzt wird.Dies hat den Vorteil, dass beim anschließenden Abscheiden der Schichtaus einem Widerstandswechselmaterial das Widerstandswechselmaterialin die durch die Rückätzung desersten elektrischen Kontakts geschaffene Ausnehmung eindringt, wodurchein definierter, sublithografisch bemessener Strompfad zwischendem ersten elektrischen Kontakt und dem Widerstandswechselmaterial geschaffenwird. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft eine Dissipation elektrischerStrömeim Hinblick auf die Erzielung möglichstgeringer Betriebsströme dersublithografischen Kontaktstruktur verringert bzw. im Wesentlichenvollständigvermieden werden.
    [0040] DasVerfahren gemäß der zweitenAusführungsformder Erfindung kann ferner einen Schritt zum Strukturieren der Schichtaus einem Widerstandswechselmaterial und/oder einen Schritt zum Strukturierender Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material zur Erzeugungdes zweiten elektrischen Kontakts umfassen.
    [0041] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrengemäß der zweitenAusführungsformder Erfindung wird der erste elektrische Kontakt einer chemischen Reaktionzur Ausbildung einer sublithografischen Abmessung unterzogen. Demzufolgeweist lediglich der erste Kontaktbereich, welcher sich aus der Kontaktfläche zwischendem ersten elektrischen Kontakt und der Widerstandswechselschichtergibt, wenigstens eine sublithografische Abmessung auf.
    [0042] Indem erfindungsgemäßen Verfahrenkann es vorteilhaft sein, wenn bei der Strukturierung der Reaktionsmaskenschichtzur Erzeugung einer Reaktionsmaske die Reaktionsmaskenschicht derart strukturiertwird, dass die Reaktionsmaske wenigstens eine fotolithografischerreichbare minimale Abmessung F aufweist. Hierdurch kann die Ausbildung einersublithografischen Abmessung durch Diffusionsprozesse in den vonder Reaktionsmaske bedeckten Abschnitten der Widerstandswechselschicht bzw.des ersten elektrischen Kontakts besonders einfach und innerhalbeines möglichstkurzen Zeitraums erfolgen.
    [0043] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenkönnenweitere Schritte entsprechend einer herkömmlichen BEOL (Back End OfLine)-Prozessierung durchgeführt werden.Im Rahmen solcher BEOL-Prozessschrittekann etwa eine Metallisierung durch Abschei dung von weiteren IMDs(Inter-Metall-Dielektrika), ein Ätzenvon Kontaktlöchern,ein Füllender Kontaktlöcher,je nach der Anzahl der benötigtenMetallebenen, mit anschließenderPassivierung und Bondpad-Öffnungerfolgen.
    [0044] Indem erfindungsgemäßen Verfahrenkönnender erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrische Kontaktaus wenigstens einem Material gefertigt sein, welches aus der Gruppe,bestehend aus W, TiN, Ta, TaN, TiW, TiSiN, TaSiN, TiON und TiAlNgewähltist. Ebenso kann der erste elektrische Kontakt oder der zweite elektrischeKontakt ein auf Kohlenstoff basierendes Material umfassen.
    [0045] DieErfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobeiBezug auf die beigefügtenZeichnungen genommen wird. Hierbei sind gleiche bzw. gleichartigeElemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
    [0046] 1A–1B zeigenin schematischer Weise herkömmlicheKontaktstrukturen mit einem Widerstandswechselmaterial;
    [0047] 2A–2F zeigenin schematischer Weise eine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellungeiner sublithografischen Kontaktstruktur gemäß einer beispielhaften Ausgestaltungder ersten Ausführungsformder Erfindung;
    [0048] 3A–3H zeigenin schematischer Weise eine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellungeiner sublithografischen Kontaktstruktur gemäß einer beispielhaften Ausgestaltungder zweiten Ausführungsformder Erfindung;
    [0049] 4A–4I zeigenin schematischer Weise eine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellungeiner sublithografischen Kontaktstruktur gemäß einer weiteren beispielhaftenAusgestaltung der zweiten Ausführungsformder Erfindung.
    [0050] Die 1A und 1B,worin zwei im Stand der Technik bekannte Kontaktstrukturen mit einerWiderstandswechselschicht dargestellt sind, wurden bereits in derBeschreibungseinleitung beschrieben.
    [0051] Die 2A–2F zeigenin schematischer Weise eine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellungeiner sublithografischen Kontaktstruktur gemäß einer Ausgestaltung der erstenAusführungsformder Erfindung.
    [0052] In 2A istein Unterbau 9 eines Halbleiter-Wafers gezeigt, welcherdurch die herkömmlichen Prozessschritteeiner FEOL- und MOL-Prozessierung fertig prozessiert ist. Der Unterbau 9 istmit einem ersten elektrischen Kontakt in Form eines Plugs 10,welcher von einem Isolator 11 umgeben ist, versehen. Alternativweist der Unterbau 9 als ersten elektrischen Kontakt einenPlug 10 mit einer darauf abgeschiedenen, polierten Elektrode 12 auf,welche beide von einem Isolator 11 umgeben sind.
    [0053] Durchdie in den Figuren dargestellte Zickzacklinie werden in allen Figurendiese beide Varianten der Ausgestaltung des ersten elektrischenKontakts der Einfachheit halber in jeweils einer zeichnerischenDarstellung veranschaulicht.
    [0054] 2B zeigtdie beiden nächstenVerfahrensschritte zur Herstellung der sublithografischen Kontaktstrukturgemäß der Ausgestaltungder ersten Ausführungsformdes erfindungsgemä ßen Verfahrens.Demnach wird auf dem Unterbau 9 zunächst eine Schicht 13 auseinem Widerstandswechselmaterial auf der Hauptseite des Unterbaus 9 abgeschieden.Bei dem Widerstandswechselmaterial handelt es sich beispielsweiseum eine Chalkogenid-basierte Legierung, insbesondere Ge2Sb2Te5. Anschließend wirdauf der Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterialeine Reaktionsmaskenschicht 14 abgeschieden. Die Reaktionsmaskenschichtkann beispielsweise aus Si3N4 oderSiON bestehen. Dann wird, wie in 2C inschematischer Weise gezeigt ist, die Reaktionsmaskenschicht 14 strukturiert,was mittels Fotolack und RIE-Ätzungerfolgen kann, wodurch die Reaktionsmaske 15 erzeugt wird.Die Reaktionsmaske 15 ist in einer teilweisen Gegenüberstellungzu dem Plug 10, bzw. dem Plug 10 mit darauf befindlicherElektrode 12, positioniert. Die Reaktionsmaske 15 weisthierbei in X-Richtung eine fotolithografische (UV) erreichbare minimaleAbmessung F auf. Optional kann bei der Ätzung der Reaktionsmaskenschicht 14 auchdie Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial mitgeätzt werden(nicht gezeigt).
    [0055] Wiein 2D in schematischer Weise veranschaulicht ist,wird in einem nächstenSchritt die Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial einerchemischen Reaktion unterzogen. Die Schicht 13 aus einemWiderstandswechselmaterial wird hierbei beispielsweise oxidiertoder nitridiert, was in einem Ofen in Sauerstoffatmosphäre bzw.Stickstoffatmosphäredurchgeführtwerden kann. Da die chemische Reaktion erfindungsgemäß nichtvollständigabläuft,wird die Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmateriallediglich teilweise in ein Dielektrikum 16 umgewandelt.Unterhalb der Reaktionsmaske 15 und oberhalb des Plug 10,bzw. des Plug 10 mit darauf befindlicher Elektrode 12,verbleibt ein nicht-reagierter Bereich 22 der Schicht 13 auseinem Widerstandswechselmaterial. Der nicht-reagierte Bereich 22 auseinem Widerstandswechselmate rial weist in X-Richtung eine sublithografischeAbmessung auf.
    [0056] Dannwird, wie in 2E in schematischer Weise gezeigtist, die Reaktionsmaske 15 wieder entfernt, was durch einherkömmliches,nasschemisches Verfahren bewirkt werden kann.
    [0057] Anschließend wird,wie in 2F gezeigt ist, eine Schichtaus einem elektrisch leitfähigenMaterial auf dem Dielektrikum 16 und dem nicht-reagierten Bereich 22 derSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial abgeschiedenund strukturiert, wodurch eine dem Plug 10, bzw. dem Plug 10 mitdarauf befindlicher Elektrode 12, gegenüberliegende Elektrode 17 erzeugtwird. Anschließendkönnenweitere Prozessschritte einer BEOL-Prozessierung durchgeführt werden.
    [0058] Wennes sich bei dem ersten elektrischen Kontakt um einen Plug 10 handelt,bildet der nicht-reagierte Bereich 22 aus einem Widerstandswechselmaterialeinen ersten Kontaktbereich 27 mit dem Plug 10 undeinen zweiten Kontaktbereich 29 mit der Elektrode 17 aus,wobei beide Kontaktbereiche eine sublithografische Abmessung inX-Richtung und gegebenenfalls in Y-Richtung aufweisen. Wenn es sich beidem ersten elektrischen Kontakt um den Plug 10 mit daraufbefindlicher Elektrode 12 handelt, bildet der nicht-reagierteBereich 22 aus einem Widerstandswechselmaterial einen erstenKontaktbereich 26 mit der Elektrode 12 und einenzweiten Kontaktbereich 28 mit der Elektrode 17 aus,wobei beide Kontaktbereiche eine sublithografische Abmessung in X-Richtungund gegebenenfalls in Y-Richtungaufweisen.
    [0059] Die 3A bis 3H zeigeneine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellung einer sublithografischenKontaktstruktur in einem Halbleiterbauelement gemäß einerAusgestaltung der zweiten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrens. Wie 3A inschematischer Weise zu entnehmen ist, wird zunächst ein Unterbau 9 alsTeil eines Halbleiterwafers bereitgestellt. Der Unterbau 9 istErgebnis herkömmlicherProzessschritte einer FEOL- und MOL-Prozessierung des Halbleiter-Wafers. Der Unterbau 9 weistals ersten elektrischen Kontakt einen Plug 10, bzw. einenPlug 10 mit darauf befindlicher Elektrode 12,auf. Plug 10, bzw. Plug 10 mit darauf befindlicherElektrode 12, sind von einem Isolator 11 umgeben.
    [0060] Wie 3B zuentnehmen ist, wird auf dem Unterbau 9 eine Reaktionsmaskenschicht 14 aus beispielsweiseSi3N4 oder SiONabgeschieden. Die Reaktionsmaskenschicht 14 wird anschließend zueiner Reaktionsmaske 15 strukturiert, 3c,was beispielsweise mittels Fotolack und RIE-Ätzung durchgeführt werdenkann. Die Reaktionsmaske 15 weist in X-Richtung eine fotolithografisch(UV) erreichbare, minimale Abmessung F auf. Die Reaktionsmaske ist inteilweiser Gegenüberstellungzu dem Plug 10, bzw. Plug 10 mit darauf befindlicherElektrode 12, positioniert.
    [0061] Wie 3D zuentnehmen ist, wird der erste elektrische Kontakt, d. h. Plug 10,bzw. Plug 10 mit darauf befindlicher Elektrode 12,einer chemischen Reaktion unterzogen. Durch die chemische Reaktion,insbesondere eine Oxidation oder Nitridierung, wird der elektrischeKontakt in ein Dielektrikum 19 bzw. 18 umgewandelt.Da die chemische Reaktion unvollständig abläuft, verbleibt unterhalb derReaktionsmaske 15 ein nicht-reagierter Bereich, nämlich einnicht-reagierter Bereich 24, wenn der erste elektrischeKontakt der Plug 10 ist, oder ein nicht-reagierter Bereich 22,wenn der erste elektrische Kontakt der Plug 10 mit daraufbefindlicher Elektrode 12 ist. Der nicht-reagierte Bereichweist jeweils in einer Richtung senkrecht zum Halbleitersubstrateine sublithografische Ab messung auf. Die Größe der sublithografischen Abmessungkann hierbei durch die Temperatur und die Zeitdauer der chemischenReaktion bestimmt werden, wobei grundsätzlich jede beliebige sublithografischeAbmessung erzeugt werden kann.
    [0062] Anschließend wird, 3E,die Reaktionsmaske 15 im Wesentlichen selektiv wieder entfernt, wozuein nasschemisches Verfahren oder ein Trockenätzverfahren eingesetzt werdenkann.
    [0063] ImWeiteren wird, wie 3F in schematischer Weise zuentnehmen ist, eine Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterialauf den Unterbau 9 abgeschieden. Auf die Schicht 13 auseinem Widerstandswechselmaterial wird dann eine Schicht 17 auseinem elektrisch leitfähigenMaterial zur Erzeugung einer weiteren Elektrode abgeschieden. Anschließend, 3G,werden die Schicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterialund die Schicht 17 aus einem elektrisch leitfähigen Materialgeätzt,zu welchem Zweck ein Fotolack und eine RIE-Ätzung eingesetzt werden können. DieSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial und dieSchicht 17 aus einem elektrisch leitfähigen Material können hierbei entwederin einem Schritt gemeinsam geätztwerden, oder in mehreren Schritten geätzt werden. Durch die Ätzung derSchicht 17 aus einem elektrisch leitfähigen Material bleiben alszweite elektrische Kontakte die Elektroden 17 übrig.
    [0064] Anschließend können, 3H,weitere Schritte einer BEOL-Prozessierungdurchgeführt werden,wodurch weitere Kontakte und Metalllagen ausgebildet werden können. Sokann ein weiteres IMD (Inter-Metall-Dielektrikum) 20 abgeschieden werden,in welches Kontaktlöcher 21 geätzt werden, umdarin weitere Plugs 10, bzw. Plugs 10 mit darauf befindlichenElektroden 12, zu bilden.
    [0065] Die 4A bis 4I zeigeneine Abfolge von Prozessschritten zur Herstellung einer sublithografischenKontaktstruktur gemäß einerweiteren Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechendie Prozessschritte, welche in den 4A bis 4E inschematischer Weise gezeigt sind, den in den 3A bis 3E inschematischer Weise gezeigten Prozessschritten. Um unnötige Wiederholungenzu vermeiden, wird auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen.
    [0066] Ausgehendvon dem in 4E gezeigten Zustand, in welchemder erste elektrische Kontakt, nämlichPlug 10, bzw. Plug 10 mit darauf befindlicher Elektrode 12,teilweise in ein Dielektrikum umgewandelt wurde, wird, wie in 4F veranschaulichtist, der elektrische Kontakt in dem nicht-reagierten Bereich 24 bzw. 23 teilweiseoder vollständigrückgeätzt. Wie 4F insbesonderezu entnehmen ist, werden die nicht-reagierten Bereiche 24 bzw. 23 lediglichteilweise rückgeätzt, wodurcheine Ausnehmung 25 bzw. 22 entsteht.
    [0067] Dieweiteren Schritte 4G, 4H und 4E entsprechenden Verfahrensschritten, welche im Zusammenhang mit den 3F, 3G und 3H beschriebenwurden. Um unnötigeWiederholungen zu vermeiden, wird auf die dort gemachten Ausführungenverwiesen.
    [0068] Wie 4G zuentnehmen ist, dringt beim Abscheiden der Schicht 13 auseinem Widerstandswechselmaterial das Widerstandswechselmaterialin die Ausnehmung 25 bzw. 22 ein. Hierdurch wirdin äußerst vorteilhafterWeise ein sublithografisch bemessener Strompfad im Widerstandswechselmaterialgeschaffen, wodurch eine Dissipation von elektrischer Energie verringertbzw. im Wesentlichen vermieden werden kann.
    [0069] Beiden beiden Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrensbildet der nicht-reagierte Bereich 23 der ersten Elektrodein Form des Plugs 10 einen ersten Kontaktbereich 31 zurSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial aus, während dieElektrode 17 einen zweiten Kontaktbereich 33 zurSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial ausbildet.Wenn es sich bei der ersten Elektrode um den Plug 10 mit daraufbefindlicher Elektrode 12 handelt, bildet der nicht-reagierteBereich 23 einen ersten Kontaktbereich 30 zurSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial aus, während dieElektrode 17 einen zweiten Kontaktbereich 32 zurSchicht 13 aus einem Widerstandswechselmaterial ausbildet.
    1 Chalcogenid-Schicht 2 Deckelektrode 3 Bodenelektrode 4 Heizelektrode 5 programmierbaresVolumen 6 Deckelektrode 7 Metallleitung 8 Metallleitung 9 Unterbau 10 Plug 11 Isolator 12 Elektrode 13 Widerstandswechselmaterialschicht 14 Reaktionsmaskenschicht 15 Reaktionsmaske 16 Dielektrikum 17 Elektrode 18 Dielektrikum 19 Dielektrikum 20 Inter-Metall-Dielektrikum 21 Kontaktloch 22 Ausnehmung 23 nicht-reagierterBereich 24 nicht-reagierterBereich 25 Ausnehmung 26 ersterKontaktbereich 27 ersterKontaktbereich 28 zweiterKontaktbereich 29 zweiterKontaktbereich 30 ersterKontaktbereich 31 ersterKontaktbereich 32 zweiterKontaktbereich 33 zweiterKontaktbereich
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren zur Herstellung einer sublithografischenKontaktstruktur in einem Halbleiterbauelement, welche sublithografischeKontaktstruktur als Kontaktelemente einen ersten elektrischen Kontakt (10; 12)und einen zweiten elektrischen Kontakt (17), sowie einzwischen den beiden elektrischen Kontakten angeordnetes Widerstandswechselmaterial(13; 23) aufweist, wobei der erste elektrischeKontakt mit dem Widerstandswechselmaterial einen ersten Kontaktbereich(26; 27, 30; 31) formt und derzweite elektrische Kontakt mit dem Widerstandswechselmaterial einenzweiten Kontaktbereich (28; 29; 32; 33)formt, und wobei wenigstens einer der beiden Kontaktbereiche wenigstenseine sublithografische Abmessung aufweist, dadurch gekennzeichnet,dass das Verfahren einen Schritt umfasst, bei welchem die wenigstenseine sublithografische Abmessung der sublithografischen Kontaktstrukturdurch wenigstens eine chemische Reaktion, bei welcher wenigstenseines der Kontaktelemente der Kontaktstruktur teilweise in ein Dielektrikumumgewandelt wird, erzeugt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasses die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Halbleiterbauelements(9), an welchem auf einer seiner Hauptseiten wenigstensein erster elektrischer Kontakt (10; 12) ausgebildetist, – Abscheideneiner Schicht (13) aus einem Widerstandswechselmaterialauf der Hauptseite des Halbleiterbauelements, – Abscheideneiner Reaktionsmaskenschicht (14) auf der Schicht (13)aus einem Widerstandswechselmaterial, – Strukturieren der Reaktionsmaskenschicht(14) zum Erzeugen einer Reaktionsmaske (15), derart, dassdie Reaktionsmaske (15) in wenigstens teilweiser Gegenüberstellungzu dem ersten elektrischen Kontakt (10; 12) verbleibt, – Durchführen einerchemischen Reaktion des Widerstandswechselmaterials, bei welcherdas Widerstandswechselmaterial teilweise in ein Dielektrikum umgewandeltwird, derart, dass unterhalb der Reaktionsmaske (15) einnicht-reagierter Bereich (26; 27) mit wenigstenseiner sublithografischen Abmessung verbleibt, – Entfernender Reaktionsmaske (15), – Abscheiden einer Schichtaus einem elektrisch leitfähigenMaterial auf der Schicht aus einem Widerstandswechselmaterial zurErzeugung des zweiten elektrischen Kontakts (17).
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass beim Schritt des Strukturierens der Reaktionsmaskenschicht(14) die Schicht (13) aus einem Widerstandswechselmaterialmitstrukturiert wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,dass es ferner einen Schritt zum Strukturieren der Schicht aus einemelektrisch leitfähigenMaterial zur Erzeugung des zweiten elektrischen Kontakts (17)umfasst.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasses die folgenden sukzessiven Schritte umfasst: – Bereitstelleneines Halbleiterbauelements (9), an welchem auf einer seinerHauptseiten wenigstens ein erster elektrischer Kontakt (10; 12)ausgebildet ist, – Abscheideneiner Reaktionsmaskenschicht (14) auf der Hauptseite, – Strukturierender Reaktionsmaskenschicht (14) zur Erzeugung einer Reaktionsmaske(15) derart, dass die Reaktionsmaske in wenigstens teilweiserGegenüberstellungzu dem ersten elektrischen Kontakt verbleibt, – Durchführen einerchemischen Reaktion des ersten elektrischen Kontakts, bei welcherder erste elektrische Kontakt teilweise in ein Dielektrikum umgewandeltwird, derart, dass unterhalb der Reaktionsmaske ein nicht-reagierterBereich (23; 24) mit wenigstens einer sublithografischenAbmessung verbleibt, – Entfernender Reaktionsmaske (15), – Abscheiden einer Schicht(13) aus einem Widerstandswechselmaterial auf der Hauptseite, – Abscheideneiner Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material auf der Schichtaus einem Widerstandswechselmaterial zur Erzeugung des zweiten elektrischenKontakts (17).
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass es ferner einen Schritt zum Strukturieren der Schicht (13)aus einem Widerstandswechselmaterial umfasst.
    [7] Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass es ferner einen Schritt zum Strukturieren der Schicht aus einemelektrisch leitfähigenMaterial zur Erzeugung des zweiten elektrischen Kontakts (17)umfasst.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dasses nach dem Schritt des Durchführenseiner chemischen Reaktion des ersten elektrischen Kontakts einenSchritt zum teilweisen Rückätzen desnicht-reagierten Bereichs umfasst.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass es nach dem Schritt des Durchführens einer chemischen Reaktiondes ersten elektrischen Kontakts einen Schritt zum vollständigen Rückätzen desnicht-reagierten Bereichs umfasst.
    [10] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis9, bei welchem das Halbleiterbauelement ein FEOL-prozessierter undMOL-prozessierter Halbleiter-Wafer ist.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der ersteelektrische Kontakt ein von einem Dielektrikum (11) umgebenerPlug-Kontakt (10) ist.
    [12] Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der ersteelektrische Kontakt eine auf einem Plug-Kontakt (10) aufgebrachteElektrode (12), welche beide von einem Dielektrikum (11)umgeben sind, ist.
    [13] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt zum Strukturierender Reaktionsmaskenschicht zur Erzeugung einer Reaktionsmaske die Reaktionsmaskenschichtso strukturiert wird, dass die Reaktionsmaske wenigstens eine fotolithografisch(UV) erreichbare minimale Abmessung (F) aufweist.
    [14] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die chemische Reaktion, bei welcher wenigstenseines der Kontaktelemente der Kontaktstruktur teilweise in ein Dielektrikumumgewandelt wird, eine Oxidation des Kontaktelements ist.
    [15] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Reaktion, bei welcherwenigstens eines der Kontaktelemente der Kontaktstruktur teilweisein ein Dielektrikum umgewandelt wird, eine Nitridierung des Kontaktelementsist.
    [16] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die sublithografische Abmessung maximal 100nm, vorzugsweise 90 nm, stärkerbevorzugt maximal 70 nm und noch stärker bevorzugt maximal 65 nmbeträgt.
    [17] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Widerstandswechselmaterial aus einem Phasenwechselmaterialbesteht.
    [18] Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass das Phasenwechselmaterial eine, ein Chalcogenid enthaltendeLegierung, wie beispielsweise Ge2Sb2Te5 ist.
    [19] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt und/oder derzweite elektrische Kontakt aus wenigstens einem Material gefertigt sind, welchesaus der Gruppe, bestehend aus B, TiN, Ta, TaN, TiW, TiSiN, TaSiN,TiON und TiAlN, gewählt sind.
    [20] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt oder der zweiteelektrische Kontakt ein auf Kohlenstoff basierendes Material umfassen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004022604B4|2006-06-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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