DE102006053956B4 - Method for producing a semiconductor device, semiconductor device, in particular semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung umfassend:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (100) mit einem ersten Bereich (112) mit in einer ersten Strukturdichte angeordneten ersten Gateleiterstrukturen (205) und einem diesem an einer Trennlinie (113) gegenüberliegenden zweiten Bereich (114) mit in einer von der ersten Strukturdichte unterscheidbaren zweiten Strukturdichte angeordneten zweiten Gateleiterstrukturen (201, 206);
Ausbilden von Stützstrukturen (200) mit zur Strukturoberfläche (110) geneigten und die Trennlinie (113) schneidenden Seitenwänden in einem vorgegebenen, eine vollständige Füllung mit amorphem Kohlenstoff (300) ermöglichenden Stützabstand (D) zueinander; danach
Abscheiden von amorphem Kohlenstoff (300) unter Abscheidungsbedingungen, bei denen die Zwischenräume der Stützstrukturen (200) vollständig gefüllt werden;
Entfernen des amorphen Kohlenstoffs (300) aus dem zweiten Bereich (114) zur Ausbildung einer den ersten Bereich (112) abdeckenden Kohlenstoffmaske (310) mit einer Maskenkante entlang der Trennlinie (113); danach
Ausbilden einer Deckstruktur (410) im zweiten Bereich (114), wobei entlang der Maskenkante eine Grenzstruktur (420) ausgebildet...Method for producing a semiconductor device comprising:
Providing a semiconductor substrate (100) having a first region (112) with first gate conductor structures (205) arranged in a first structure density and a second region (114) opposite this at a separation line (113) with a second structure density that is distinguishable from the first structure density second gate conductor structures (201, 206);
Forming support structures (200) with side walls inclined to the structure surface (110) and intersecting the parting line (113) in a predetermined support distance (D) enabling a complete filling with amorphous carbon (300); after that
Depositing amorphous carbon (300) under deposition conditions in which the interstices of the support structures (200) are completely filled;
Removing the amorphous carbon (300) from the second region (114) to form a carbon mask (310) covering the first region (112) with a mask edge along the separation line (113); after that
Forming a cover structure (410) in the second region (114), wherein formed along the mask edge, a boundary structure (420) ...
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung sowie auf eine Halbleitereinrichtung, insbesondere eine Halbleiterspeichereinrichtung.The invention relates to a method for producing a semiconductor device and to a semiconductor device, in particular a semiconductor memory device.
Komplexe Halbleitereinrichtungen, etwa Halbleiterspeicher wie DRAMs, MRAMs, NROMs, FeRAMs, PCRAMs, CBRAMs, integrierte Sensorfelder, ASICs oder SoCs mit integrierten Speichern umfasssen unterschiedliche Schaltungsteile, zu deren Herstellung unterschiedliche Prozessfolgen und unterschiedliche Materialien erforderlich sind. Im einfachsten Fall weisen die Halbleitereinrichtungen mindestens zwei unterschiedliche funktionale Bereiche auf, in denen Schichten in unterschiedlicher Weise strukturiert werden. Üblicherweise wird etwa zum Aufbringen einer nur in einem ersten funktionalen Bereich erforderlichen Schicht die erforderliche Schicht über das gesamte Halbleitersubstrat aufgebracht. Anschließend wird der erste funktionale Bereich mit einer Blockmaske abgedeckt und die betreffende Schicht aus dem von der Blockmaske nicht abgedeckten zweiten Bereich entfernt. Dabei wird in der Regel vorausgesetzt, dass die betroffene Schicht sich ausreichend selektiv gegenüber einer Unterlage im zweiten Bereich entfernen lässt.Complex semiconductor devices, such as semiconductor memories such as DRAMs, MRAMs, NROMs, FeRAMs, PCRAMs, CBRAMs, integrated sensor arrays, ASICs or SoCs with integrated memories comprise different circuit parts, the production of which requires different process sequences and different materials. In the simplest case, the semiconductor devices have at least two different functional regions, in which layers are patterned in different ways. Usually, for example, for applying a layer which is required only in a first functional area, the required layer is applied over the entire semiconductor substrate. Subsequently, the first functional area is covered with a block mask and the relevant layer is removed from the second area not covered by the block mask. As a rule, it is assumed that the affected layer can be sufficiently selectively removed from a substrate in the second area.
Ähnliches gilt für nur in einem ersten Bereich auszubildende Spacer-Strukturen an vertikalen Seitenwänden einer im ersten Bereich ausgebildeten Topologie. In einem solchen Fall kann das Entfernen des Spacer-Materials aus dem zweiten Bereich dann erschwert sein, wenn der zweite Bereich eine dichtere Topologie mit schmalen Gräben zwischen Stegen aufweist und das Spacer-Material, das die Topologie im ersten Bereich als konformer Film bedeckt, die Topologie im zweiten Bereich überfüllt. In einem solchen Fall erfordert das Entfernen des Spacer-Materials aus dem zweiten Bereich eine unter Umständen hochselektive Ätzung, soll die im Spacer-Material unterliegende Struktur nicht geschädigt werden. Mit zunehmender Komplexität und Dichte der in den beiden Bereichen ausgebildeten Strukturen wird ein Prozessfenster für das Entfernen des Spacer-Materials aus dem zweiten Bereich enger und die Ausbeute sinkt.The same applies to spacer structures to be formed only in a first region on vertical side walls of a topology formed in the first region. In such a case, removal of the spacer material from the second region may be hampered if the second region has a denser topology with narrow trenches between lands and the spacer material covering the topology in the first region as a conformal film Topology overcrowded in the second area. In such a case, the removal of the spacer material from the second region requires a possibly highly selective etching, should not be damaged in the underlying structure in the spacer material structure. With increasing complexity and density of the structures formed in the two areas, a process window for removing the spacer material from the second area becomes narrower and the yield decreases.
Seit längerem sind in der Halbleitertechnologie so genannte Lift-off-Techniken bekannt, bei denen beispielsweise zunächst der zweite Bereich mit einer Blockmaske abgedeckt wird, dann das im ersten Bereich aufzubringende Material ganzflächig, also über dem ersten Bereich und über die den zweiten Bereich abdeckende Blockmaske abgeschieden wird. Anschließend wird die Blockmaske, etwa durch einen thermischen Schritt, entfernt und dabei der zweite Bereich wieder freigelegt.So-called lift-off techniques have long been known in semiconductor technology, in which, for example, first the second region is covered with a block mask, then the material to be applied in the first region over the entire surface, ie over the first region and over the block mask covering the second region is deposited. Subsequently, the block mask is removed, for example by a thermal step, thereby exposing the second area again.
Zur Ausbildung von Spacern in einem ersten Bereich ist es auch bekannt, den zweiten Bereich mit einer Kohlenstoffmaske abzudecken, bevor eine konforme Schicht aus dem Spacer-Material abgeschieden wird Im Zuge der Spacerätzung werden im ersten Bereich die Spacer ausgebildet, während im zweiten Bereich das Spacer-Material oberhalb der Kohlenstoffmaske vollständig entfernt wird. Im Anschluss wird die Kohlenstoffmaske entfernt und der zweite Bereich freigelegt.In order to form spacers in a first region, it is also known to cover the second region with a carbon mask before a conformal layer is deposited from the spacer material. In the course of the spacer etching, the spacers are formed in the first region while the spacer is formed in the second region Material is completely removed above the carbon mask. Subsequently, the carbon mask is removed and the second area exposed.
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass es bei Implementierung eines solchen Verfahrens zu einer erhöhten Partikelverschmutzung auf dem Halbleitersubstrat kommt, die die Ausbeute an fehlerfrei gefertigten Produkten mindert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Strukturierung eines Halbleitersubstrates zur Verfügung zu stellen, das die nur bereichsweise Prozessierung einzelner Schichten und Strukturen bei großem Prozessfenster und geringer Partikelverschmutzung ermöglicht. Von der Erfindung wird die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich umfasst. Ferner wird von der Aufgabe die Angabe einer Halbleitereinrichtung, insbesondere einer Halbleiterspeichereinrichtung umfasst, die jeweils die Anwendung eines solchen Verfahrens ermöglichen.The invention is based on the observation that, when implementing such a method, increased particle contamination on the semiconductor substrate occurs, which reduces the yield of products produced without defects. The invention has for its object to provide a method for structuring a semiconductor substrate available, which allows only the regional processing of individual layers and structures with a large process window and low particle contamination. The disclosure comprises a method for producing a semiconductor device having a first region and a second region. Furthermore, the object comprises the specification of a semiconductor device, in particular a semiconductor memory device, which in each case make it possible to use such a method.
Einen Kohlenstoff-Stöpsel als Opferstruktur für einen Bitleitungskontakt in einem Speicherbaustein beschreibt die Druckschrift
Ein die Aufgabe lösendes Herstellungsverfahren ist im Patentanspruch 1 angegeben. Eine die Aufgabe lösende Halbleitereinrichtung ist im Patentanspruch 16 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.A task-solving manufacturing method is given in
Erfindungsgemäß wird zur Strukturierung eines Halbleitersubstrats zunächst das Halbleitersubstrat mit einer Strukturoberfläche bereitgestellt. Die Strukturoberfläche umfasst einen Maskenabschnitt (zu maskierender, erster Bereich) und einen diesem an einer Trennlinie gegenüberliegenden Prozessabschnitt (zu prozessierender, zweiter Bereich). Auf der Strukturoberfläche werden Stützstrukturen ausgebildet, deren Seitenwände die Trennlinie schneiden. Die Stützstrukturen sind in einem vordefinierten Stützabstand zueinander angeordnet und weisen zur Strukturoberfläche geneigte oder nahezu vertikale Seitenwände auf, die die Trennlinie vorzugsweise nahezu senkrecht schneiden. Der vorgegebene Stützabstand ist so bemessen, dass er im Weiteren eine vollständige, lückenlose Füllung mit amorphem Kohlenstoff ermöglicht. Danach wird amorpher Kohlenstoff unter solchen Abscheidungsbedingungen abgeschieden, die die vollständige Füllung der Stützstrukturen mit amorphen Kohlenstoff gewährleisten. Der über dem Prozessabschnitt abgeschiedene amorphe Kohlenstoff wird entfernt, wobei der verbleibende amorphe Kohlenstoff eine Kohlenstoffmaske, bzw. Kohlenstoffmaske im Sinne der vorliegenden Erfindung, ausbildet, die den Maskenabschnitt abdeckt und entlang der Trennlinie eine Maskenkante ausbildet. Danach wird in mehreren Teilschritten ausschließlich im Prozessabschnitt eine Deckstruktur aus einem Prozessmaterial ausgebildet. Die Deckstruktur bildet entlang der Maskenkante eine Grenzstruktur aus. Temporär auf der oberen Oberfläche (im Folgenden Oberkante) der Kohlenstoffmaske aufliegende Abschnitte des Prozessmaterials werden entfernt und dabei die Oberkante freigelegt.According to the invention, the semiconductor substrate having a structure surface is first provided for structuring a semiconductor substrate. The structure surface comprises a mask portion (first area to be masked) and a process portion (second area to be processed) opposite thereto at a parting line. On the structure surface support structures are formed whose side walls intersect the dividing line. The support structures are arranged at a predefined support distance from one another and have inclined to the structure surface or almost vertical side walls, which preferably close the parting line cut vertically. The predetermined support distance is dimensioned so that it further allows a complete, gapless filling with amorphous carbon. Thereafter, amorphous carbon is deposited under such deposition conditions that ensure complete filling of the amorphous carbon support structures. The amorphous carbon deposited over the process section is removed, with the remaining amorphous carbon forming a carbon mask in the sense of the present invention, covering the mask section and forming a mask edge along the parting line. Thereafter, a cover structure made of a process material is formed in several sub-steps exclusively in the process section. The cover structure forms a boundary structure along the mask edge. Temporarily on the upper surface (hereinafter upper edge) of the carbon mask overlapping portions of the process material are removed, thereby exposing the top edge.
Erfindungsgemäß werden die Abscheidungsparameter für den amorphen Kohlenstoff mit der Dimensionierung der Abstände der Stützstrukturen verknüpft, um eine möglichst glatte, makellose Kante der Kohlenstoffmaske zu gewährleisten. Ist der Abstand der Stützstrukturen nicht an die Abscheidungsbedingungen des Kohlenstoffs angepasst, so füllt der amorphe Kohlenstoff die Stützstrukturen nicht vollständig. Es bilden sich innerhalb der abgeschiedenen Kohlenstoffschicht Leerräume (voids). Wird beim Strukturieren der amorphen Kohlenstoffschicht zur Blockmaske ein solcher Leerraum angeschnitten, so wird der Leerraum beim Aufbringen des Prozessmaterials zur Ausbildung der Deckstruktur im Prozessabschnitt mit dem Prozessmaterial gefüllt. Wird im weiteren Verlauf die Kohlenstoffmaske entfernt, so wird das in den Leerraum eingedrungene Prozessmaterial als die Substratoberfläche verschmutzende Partikel freigesetzt. Die erfindungsgemäße Anpassung des Abstands der Stützstrukturen an die Abscheidungsbedingungen des amorphen Kohlenstoffs ermöglicht die Ausbildung weitgehend glatter, makelloser Kanten an der Kohlenstoffmaske. Die Ursache einer Verschmutzung mit Partikeln aus dem Prozessmaterial wird in vorteilhafter Weise reduziert.According to the invention, the deposition parameters for the amorphous carbon are linked to the dimensioning of the spacings of the support structures in order to ensure the smoothest, flawless edge of the carbon mask. If the spacing of the support structures is not matched to the deposition conditions of the carbon, then the amorphous carbon does not completely fill the support structures. Voids form within the deposited carbon layer. If such an empty space is cut during structuring of the amorphous carbon layer to form the block mask, the empty space is filled with the process material during application of the process material to form the cover structure in the process section. If the carbon mask is removed in the further course, the process material that has penetrated into the empty space is liberated as particles polluting the substrate surface. The adaptation of the spacing of the support structures according to the invention to the deposition conditions of the amorphous carbon makes it possible to form substantially smooth, flawless edges on the carbon mask. The cause of contamination with particles from the process material is advantageously reduced.
Die Deckstruktur wird nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform aus einer Mehrzahl von Spacerstrukturen gebildet, die entlang vertikaler Abschnitte des Prozessabschnitts, etwa Gatestrukturen, Leitungen oder Kontaktgräben verlaufen. Die Grenzstruktur zur Kohlenstoffmaske ist als Masken-Spacer ausgebildet.The cover structure is formed according to a first preferred embodiment of a plurality of spacer structures which extend along vertical portions of the process section, such as gate structures, lines or contact trenches. The boundary structure to the carbon mask is designed as a mask spacer.
Zur Ausbildung einer solchen Deckstruktur wird bevorzugt eine Prozessschicht aus dem Prozessmaterial über dem freiliegenden Prozessabschnitt und über die den Maskenabschnitt bedeckende Kohlenstoffmaske abgeschieden. Mittels einer anisotropen Ätzung werden horizontale Abschnitte der Prozessschicht entfernt, wobei im Prozessabschnitt die Spacerstrukturen und der Masken-Spacer ausgebildet werden und wobei über der Kohlenstoffmaske ausgebildete Abschnitte der Prozessschicht entfernt werden.To form such a cover structure, a process layer is preferably deposited from the process material over the exposed process section and via the carbon mask covering the mask section. By means of an anisotropic etching, horizontal sections of the process layer are removed, the spacer structures and the mask spacers being formed in the process section, and sections of the process layer formed above the carbon mask being removed.
Zur Ausbildung von Spacerstrukturen im Prozessabschnitt ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, weil der Abstand zwischen den Stützstrukturen auch so gering gewählt werden kann, dass jeweils zwei benachbarte Stützstrukturen einen zwischen ihnen sich erstreckenden Abschnitt des Masken-Spacers fixieren und. dessen Kippen oder Umfallen verhindern, wodurch ein weiterer Verschmutzungsmechanismus unterdrückt wird.For forming spacer structures in the process section, the inventive method is advantageous because the distance between the support structures can also be chosen so small that each two adjacent support structures fix a between them extending portion of the mask spacer and. prevent it from tilting or falling over, thereby suppressing another pollution mechanism.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die Deckstruktur als ein den Prozessabschnitt konform bedeckender Deckfilm ausgebildet. Die Grenzstruktur ist dabei ein Maskenabschnitt des Deckfilms. Dazu wird zunächst der Deckfilm in konformer Weise über den Prozessabschnitt und über der dem Maskenabschnitt abdeckenden Kohlenstoffmaske abgeschieden. In einem zweiten Schritt wird mittels einer den Prozessabschnitt bedeckenden Blockmaske der über der Kohlenstoffmaske ausgebildete Abschnitt des Deckfilms entfernt.According to a second preferred embodiment, the cover structure is formed as a cover film conformally covering the process section. The boundary structure is a mask portion of the cover film. For this purpose, the cover film is first deposited in a conformal manner over the process section and over the carbon mask covering the mask section. In a second step, the section of the cover film formed over the carbon mask is removed by means of a block mask covering the process section.
In dieser Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Entfernen des Materials des Deckfilms von den im Maskenabschnitt ausgebildeten Strukturen, etwa wegen fehlender Ätzselektivität gegenüber allen dort freiliegenden Materialien, erschwert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in diesem Zusammenhang zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung des Maskenabschnitts und erweitert gegebenenfalls kritische Prozessfenster.In this embodiment, the method according to the invention is particularly advantageous if the removal of the material of the cover film from the structures formed in the mask section, for example because of lack of etch selectivity with respect to all materials exposed there, is made more difficult. In this context, the method according to the invention allows additional degrees of freedom in the design of the mask section and optionally expands critical process windows.
Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird die Deckstruktur als eine den Prozessabschnitt füllende und bedeckende Deckschicht ausgebildet. Die Trennstruktur bildet dabei einen Grenzabschnitt der Deckschicht. Die Deckschicht wird durch ein CVD- oder PVD-Verfahren zunächst über den Prozessabschnitt und über der den Maskenabschnitt bedeckenden Kohlenstoffmaske abgeschieden und anschließend über der Kohlenstoffmaske ausgebildete Abschnitte der Deckschicht etwa mittels eines CMP-Schritts entfernt. Für eine solche Anwendung ist das erfindungsgemäße Verfahren dann von Vorteil, wenn das Material der Deckschicht nur schwer gegenüber allen im Maskenabschnitt freiliegenden Materialen entfernt werden kann, sei es, dass die Prozessierung zu zeitintensiv oder die Ätzselektivität eingeschränkt wäre.According to a third preferred embodiment, the cover structure is formed as a covering layer covering and covering the process section. The separation structure forms a boundary section of the cover layer. The cover layer is first deposited by means of a CVD or PVD method over the process section and over the mask masking the carbon mask and then removed over the carbon mask formed portions of the cover layer, for example by means of a CMP step. For such an application, the method according to the invention is advantageous if the material of the cover layer can only be removed with difficulty from all the materials exposed in the mask section, be it that the processing would be too time-consuming or the etching selectivity would be limited.
Bevorzugt wird der Stützabstand so gewählt, dass er das 1- bis 5-fache der Höhe der Stützstrukturen beträgt. In besonders bevorzugter Weise wird der Stützabstand so gewählt, dass der Stützabstand das 3- bis 4-fache der Höhe der Stützstrukturen beträgt. Dies gilt bevorzugt insbesondere dann, wenn der amorphe Kohlenwasserstoff mittels eines PECVD-Verfahrens unter Verwendung von C2H2 als Vorläuferstufe abgeschieden. Weiter ist die Erfindung besonders vorteilhaft, wenn das Material der Deckstruktur Siliziumnitrid oder ein dielektrisches Material ist. In diesem Fall führen Partikelverschmutzungen bei der weiteren Formierung, etwa von Kontakten, zu erhöhten Übergangswiderständen oder Leitungsunterbrechungen. Preferably, the support distance is chosen so that it is 1 to 5 times the height of the support structures. In a particularly preferred manner, the support distance is selected so that the support distance is 3 to 4 times the height of the support structures. This is especially true when the amorphous hydrocarbon is deposited by a PECVD process using C 2 H 2 as the precursor stage. Furthermore, the invention is particularly advantageous if the material of the cover structure is silicon nitride or a dielectric material. In this case, particle contamination in the further formation, such as contacts, lead to increased contact resistance or line breaks.
Im Zuge eines erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit einem ersten Bereich und einem den ersten Bereich an einer Trennlinie gegenüber liegenden zweiten Bereich wird zunächst ein Substrat mit einer Strukturoberfläche bereitgestellt. Im zweiten Bereich werden Support-Gateleiterstrukturen ausgebildet. Gleichzeitig und im selben Zuge werden die Trennlinie schneidende und entlang der Trennlinie in einem Stützabstand zueinander angeordnete Stützstrukturen ausgebildet. Der Stützabstand ist dabei so bemessen, dass eine vollständige Füllung der zwischen den Stützstrukturen ausgebildeten Trenngräben mit amorphem Kohlenstoff gewährleistet wird. Der erste Bereich wird mit einer Kohlenstoffmaske abgedeckt, die die Stützstrukturen entlang der Trennlinie vollständig füllt. An den Support-Gateleiterstrukturen werden Gate-Spacer ausgebildet, wobei an der Trennlinie ein sich entlang der Maske erstreckender Masken-Spacer ausgebildet wird. Die Kohlenstoffmaske wird entfernt, wobei der Masken-Spacer in vorteilhafter Weise von den Stützstrukturen fixiert wird und wobei durch den auf die Abscheidungseigenschaften des amorphen Kohlenstoff hin abgestimmten Stützabstand das Freisetzen von Partikeln aus dem Material der Gate-Spacer aus der Kohlenstoffmaske unterdrückt wird.In the course of a method according to the invention for producing a semiconductor device having a first region and a second region lying opposite the first region at a parting line, a substrate having a structure surface is first provided. In the second area, support gatekeeper structures are formed. At the same time and at the same time, the dividing line is formed cutting and arranged along the dividing line in a support distance from each other support structures. The support distance is dimensioned such that a complete filling of the formed between the support structures separation trenches with amorphous carbon is ensured. The first area is covered with a carbon mask that completely fills the support structures along the dividing line. Gate spacers are formed on the support gate conductor structures, wherein a mask spacer extending along the mask is formed at the separation line. The carbon mask is removed, the mask spacer being advantageously fixed by the support structures, and the support spacing tuned to the deposition properties of the amorphous carbon suppressing the release of particles of the material of the gate spacers from the carbon mask.
In vorteilhafter Weise beträgt der Stützabstand das 1- bis 5-fache der Höhe der Stützstrukturen. In besonders bevorzugter Weise beträgt der Stützabstand das 3- bis 4-fache der Höhe der Stützstrukturen.Advantageously, the support distance is 1 to 5 times the height of the support structures. In a particularly preferred manner, the support distance is 3 to 4 times the height of the support structures.
Die angegebenen Stützabstände sind insbesondere in Verbindung mit einer Abscheidung des amorphen Kohlenwasserstoffs mittels eines PECVD-Verfahrens unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffs der Form CxHy mit einem Verhältnis x:y kleiner 1,2 und größer 0,8, etwa C7H8 als Vorläuferstufe vorteilhaft. Bei Verwendung einer solchen Vorläuferstufe wächst der Kohlenstoff weitgehend konform entlang der Seitenwände und vom Grabenboden her auf. In bevorzugter Weise ist das Verhältnis x:y gleich 1. In besonders bevorzugter Weise ist die Vorläuferstufe C2H2.The support distances given are particularly advantageous in connection with a deposition of the amorphous hydrocarbon by means of a PECVD process using a hydrocarbon of the form CxHy with a ratio x: y smaller than 1.2 and greater than 0.8, such as C 7 H 8 as a precursor stage. Using such a precursor stage, the carbon grows largely conforming along the sidewalls and from the trench bottom. Preferably, the ratio x: y is 1. Most preferably, the precursor stage is C 2 H 2 .
Die erfindungsgemäße Halbleitereinrichtung umfasst einen ersten Bereich mit ersten Gateleiterstrukturen und einen dem ersten Bereich an einer Trennlinie gegenüberliegenden zweiten Bereich mit zweiten Gateleiterstrukturen. Entlang der Trennlinie sind diese schneidenden Stützstrukturen in einem Stützabstand entlang der Trennlinie zueinander angeordnet, bei dem eine per PECVD abgeschiedene amorphe Kohlenstoffschicht die Stützstrukturen lückenlos füllen kann.The semiconductor device according to the invention comprises a first region with first gate conductor structures and a second region with second gate conductor structures which is opposite the first region at a separation line. Along the parting line, these intersecting support structures are arranged at a support distance along the parting line to each other, in which a deposited by PECVD amorphous carbon layer can fill the support structures gapless.
Eine solche Halbleitereinrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise das im Vorangehenden beschriebene Verfahren und weist dementsprechend einen Masken-Spacer entlang der Trennlinie auf. Da es bei dessen Prozessierung zu einem geringeren Maß an Partikelverschmutzung kommt, lässt sich eine solche Halbleitereinrichtung bei temporärer Verwendung einer Kohlenstoffmaske mit einer größeren Ausbeute herstellen, als solche ohne Stützstrukturen oder solchen Stützstrukturen, die in einem anderen Abstand angeordnet sind.Such a semiconductor device advantageously allows the method described above and accordingly has a mask spacer along the parting line. Since it comes to a lower level of particle contamination during its processing, such a semiconductor device can be produced with temporary use of a carbon mask with a larger yield, than those without support structures or such support structures, which are arranged at a different distance.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Stützstrukturen um elektrisch funktionslose Hilfsstrukturen. Solche elektrisch funktionslose Hilfsstrukturen können in vorteilhafter Weise und unabhängig von anderen Strukturen und Komponenten, die im Bereich der Trennlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich angeordnet sind, vorgesehen werden.According to a first preferred embodiment, the support structures are electrically functionless auxiliary structures. Such electrically non-functional auxiliary structures can be provided in an advantageous manner and independently of other structures and components which are arranged in the region of the dividing line between the first and the second region.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Stützstrukturen zumindest zum Teil um funktional entweder dem ersten oder dem zweiten Bereich zugeordnete erste oder zweite Gateleiterstrukturen. Durch eine solche Lösung wird der Platzbedarf in der Ebene der Gateleiterstrukturen minimiert. In Fällen, in denen die ersten Gateleiterstrukturen in einer ersten Strukturdichte und die zweiten Gateleiterstrukturen in einer von der ersten Strukturdichte unterscheidbaren zweiten Strukturdichte vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, die Stützstrukturen als funktional dem Bereich mit der niedrigeren Strukturdichte zugeordnete erste bzw. zweite Gateleiterstrukturen auszubilden, da diese in der Regel durch eine einfache Aufweitung der Strukturweite selbst die erfindungsgemäße Dimensionierungsvorschrift für den Abstand der Stützstrukturen erfüllen können. Die als Stützstruktur dienenden Gateleiterstrukturen sind entlang der Trennlinie deutlich weiter als es für ihre elektrische Funktion erforderlich wäre. Einen ersten Abschnitt einer als Stützstruktur fungierenden ersten oder zweiten Gateleiterstruktur kommt eine elektrische Funktion zu, während ein zweiter Abschnitt der Stützstruktur elektrisch weitgehend funktionslos ist.According to a further preferred embodiment, the support structures are at least partially functional first or second gate conductor structures assigned to either the first or the second region. Such a solution minimizes the footprint in the gate ladder structures. In cases in which the first gate conductor structures are provided in a first pattern density and the second gate conductor structures in a second pattern density which can be differentiated from the first pattern density, it is advantageous to construct the support structures as first or second gate conductor structures assigned functionally to the area with the lower pattern density, As a rule, these can fulfill the dimensioning rule according to the invention for the spacing of the support structures by simply widening the structural width itself. The gate conductor structures serving as a support structure are significantly wider along the dividing line than would be required for their electrical function. A first portion of a first or second gate conductor structure acting as a support structure has an electrical function, while a second portion of the support structure is largely electrically nonfunctional.
In bevorzugter Weise beträgt der Abstand der Stützstrukturen zueinander das 1- bis 4-fache der Höhe der Stützstrukturen. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel beträgt die Höhe der Stützstrukturen 180 bis 220 Nanometer, während der Abstand der Stützstrukturen 600 bis 800 nm beträgt. Preferably, the distance of the support structures to each other is 1 to 4 times the height of the support structures. According to a first embodiment, the height of the support structures is 180 to 220 nanometers, while the spacing of the support structures is 600 to 800 nm.
Wenn die erfindungsgemäße Halbleitereinrichtung eine Halbleiterspeichereinrichtung ist, umfasst sie einen Zellenbereich mit in einer ersten Dichte angeordneten ersten Gateleiterstrukturen sowie einen dem Zellenbereich an einer Trennlinie gegenüberliegenden Support-Bereich mit in einer die erste Dichte unterschreitenden zweiten Dichte angeordneten zweiten Gateleiterstrukturen. Erfindungsgemäß sind entlang der Trennlinie diese schneidende Stützstrukturen in einem Stützabstand zueinander angeordnet, bei dem eine per PECVD abgeschiedene amorphe Kohlenstoffschicht die Stützstrukturen gerade lückenlos füllt.If the semiconductor device according to the invention is a semiconductor memory device, it comprises a cell region with first gate conductor structures arranged in a first density and a support region opposite the cell region at a separation line with second gate conductor structures arranged in a second density below the first density. According to the invention, these cutting support structures are arranged at a support distance from one another along the dividing line, in which an amorphous carbon layer deposited by means of PECVD fills the support structures in a gap-free manner.
In bevorzugter Weise sind die Stützstrukturen zumindest zum Teil funktional dem Support-Bereich zugeordnete zweite Gateleiterstrukturen, so dass in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Strukturen in der Ebene der Gateleiterstrukturen vorgesehen werden müssen.Preferably, the support structures are at least partially functionally associated with the support area second gate conductor structures, so that advantageously no additional structures in the plane of the gate conductor structures must be provided.
In bevorzugter Weise sind die Stützstrukturen mindestens teilweise funktional einer Adressierungslogik zur Auswahl von aus den ersten Gateleiterstrukturen ausgebildeten Wortleitungen im Zellenbereich zugeordnet. Die Adressierungslogik beinhaltet üblicherweise Elemente, die jeweils einer Mehrzahl von Wortleitungen im Zellenbereich zugeordnet sind. Diese Elemente weisen dann eine gegenüber der Dichte der Wortleitungen im Zellenbereich reduzierte Dichte auf, was der erfindungsgemäßen Dimensionierung des Stützabstands entgegenkommt.Preferably, the support structures are at least partially functionally associated with an addressing logic for selecting word lines formed from the first gate conductor structures in the cell area. The addressing logic typically includes elements each associated with a plurality of wordlines in the cell area. These elements then have a density reduced in relation to the density of the word lines in the cell region, which accommodates the inventive dimensioning of the support spacing.
In weiter bevorzugter Weise sind die Stützstrukturen die jeweils der Trennlinie am nächsten liegenden und funktional dabei jeweils einer Mehrzahl von Wortleitungen zugeordnete zweite Gateleiterstrukturen. Ausgehend vom Zellenfeld sind diese Gateleiterstrukturen die ersten, die gemäß einer anderen Verfahrensvorschrift zu prozessieren sind als die entsprechenden Gateleiterstrukturen im Zellenfeld. Beispielsweise sind die Spacer-Strukturen an den zweiten Gateleiterstrukturen in einer anderen Schichtdicke vorzusehen als im Zellenfeld, um den Abstand zu den unter den Gateleiterstrukturen in einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Source/Drain-Bereichen zu erhöhen. Bevorzugt werden die an den als Stützstrukturen fungierenden zweiten Gateleiterstrukturen auf der dem Support-Bereich zugewandten Seite der Trennlinie mit den erforderlichen Spacern ausgebildet, die auf der dem Zellenbereich zugeordneten Seite der Trennlinie fehlen, wobei dieser Bereich elektrisch funktionslos bleiben kann und etwa keinem Source/Drain-Bereich zugeordnet ist.In a further preferred manner, the support structures are the second gate conductor structures which are respectively closest to the separation line and are in each case functionally assigned to a plurality of word lines. Starting from the cell field, these gate ladder structures are the first to be processed according to a different procedure than the corresponding gate ladder structures in the cell array. For example, the spacer structures are to be provided on the second gate conductor structures in a different layer thickness than in the cell array in order to increase the distance to the source / drain regions formed under the gate conductor structures in a semiconductor substrate. The second gate conductor structures acting as supporting structures are preferably formed on the side of the dividing line facing the support area with the required spacers which are missing on the side of the dividing line assigned to the cell area, whereby this area can remain electrically nonfunctional and approximately no source / drain Area is assigned.
In bevorzugter Weise beträgt der Abstand der Stützstrukturen das 1- bis 4-fache der Höhe der Stützstrukturen und in weiter bevorzugter Weise beträgt die Höhe der Gateleiterstrukturen 180 bis 220 nm und der Abstand der Stützstrukturen 600 bis 800 nm.Preferably, the spacing of the support structures is 1 to 4 times the height of the support structures, and more preferably the height of the gate conductor structures is 180 to 220 nm and the spacing of the support structures is 600 to 800 nm.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Komponenten und Strukturen. Es zeigen:The invention and its advantages will be described in more detail below with reference to the figures. Here, like reference numerals designate corresponding components and structures. Show it:
Die
Im Falle einer Halbleiterspeichereinrichtung sind die Stützstrukturen
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Stützstrukturen
Im Folgenden wird der abgeschiedene amorphe Kohlenwasserstoff mit Hilfe eines photolithographischen Verfahrens strukturiert und dabei entlang der Trennlinie
Im Folgenden wird, wie in den
Die
Die
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- HalbleitersubstratSemiconductor substrate
- 110110
- Strukturoberflächetextured surface
- 112112
- Maskenabschnittmask portion
- 113113
- Trennlinieparting line
- 114114
- Prozessabschnittprocess section
- 200200
- Stützstruktursupport structure
- 201201
- GateleiterstrukturGate conductor structure
- 201a201
- Erweiterungextension
- 202202
- GateleiterstrukturGate conductor structure
- 204204
- GateleiterstrukturGate conductor structure
- 205205
- GateleiterstrukturGate conductor structure
- 206206
- GateleiterstrukturGate conductor structure
- 206a206a
- Erweiterungextension
- 210210
- Gateleitergate conductor
- 220220
- leitfähiges Materialconductive material
- 230230
- Isolatorinsulator
- 300300
- Maskenmaterialmask material
- 302302
- Maskenmaterialmask material
- 302a302a
- Leerraumwhitespace
- 304304
- Maskenmaterialmask material
- 304a304a
- Leerraumwhitespace
- 310310
- KohlenstoffmaskeCarbon mask
- 410410
- Gate-SpacerGate spacers
- 420420
- Masken-SpacerMask Spacer
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R020 | Patent grant now final | ||
R020 | Patent grant now final |
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|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |