PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4434090A1 30.03.1995
Titel Verfahren zur Ausbildung feiner Muster in Halbleitervorrichtungen
Anmelder Hyundai Electronics Industries Co., Ltd., Ichon, Kyoungki, KR
Erfinder Koh, Yo Hwan, Ichonkun, Kyoungkido, KR;
Hwang, Seong Min, Ichonkun, Kyoungkido, KR;
Park, Chan Kwang, Ichonkun, Kyoungkido, KR;
Rho, Kwang Myoung, Ichonkun, Kyoungkido, KR
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing.; Vogelsang-Wenke, H., Dipl.-Chem. Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 23.09.1994
DE-Aktenzeichen 4434090
Offenlegungstag 30.03.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1995
IPC-Hauptklasse H01L 21/31
IPC-Nebenklasse H01L 21/3205   H01L 21/768   
Zusammenfassung Die Verfahren zeichnen sich dadurch aus, daß ein belichteter Bereich einer zur Ausbildung eines feinen Musters vorgesehenen Schicht durch Ausbildung eines Abstandsteils verengt wird, und ein selektiver Metallfilm oder ein Silizidfilm auf dem sich ergebenden verengten Bereich der vorgesehenen Schicht ausgebildet wird.
Durch diese Verfahren kann eine Halbleitervorrichtung hergestellt werden, die ein feines Muster mit einer Breite in der Größenordnung von 0,1 µm aufweist, ohne neue, teure Geräte einzusetzen. Daher können diese Verfahren die Erhöhung der Herstellungskosten verhindern, die mit der Anschaffung von Geräten zusammenhängt, und zur Hochintegration von Halbleitervorrichtungen beitragen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Ausbildung eines Musters aus einem Polysilizium- oder Monosiliziumfilm beim Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung, und insbesondere Verfahren zur Ausbildung eines feinen Musters, wodurch kostengünstig eine Abmessung (Breite) in dem Muster bis in die Größenordnung von 0,1 µm verringert werden kann.

In jüngster Zeit führt die hohe Integration bei Halbleitervorrichtungen einschließlich DRAMs unvermeidlich zu einer Verringerung der Zellenabmessungen. Eine derartige Verringerung der Zellenabmessungen führt jedoch zu der Schwierigkeit, Muster mit ausreichend geringer Breite auszubilden. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Ausbildung eines feineren Musters bei Halbleitern.

Üblicherweise verwendete Belichtungsgeräte können ein Muster mit einer Breite in der Größenordnung von 0,25 µm bei einer Halbleitervorrichtung ausbilden, nicht jedoch in der Größenordnung von 0,1 µm. Zur Erzeugung eines derartigen feinen Musters durch konventionelle Verfahren ist daher eine neue Einrichtung erforderlich, etwa eine Röntgenstrahl- oder Elektronenstrahl-Belichtungseichtrichtung. Eine derartige Einrichtung ist nicht nur teuer, sondern erfordert auch erhebliche Aufwendungen, was zu erhöhten Herstellungskosten für Halbleitervorrichtungen führt. Konventionelle Verfahren sind daher unter Kostengesichtspunkten unvorteilhaft.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Überwindung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten und in der Bereitstellung von Verfahren zur Ausbildung feiner Muster in einer Halbleitervorrichtung, bei welchen die Breite eines Musters bis zur Größenordnung von 0,1 µm verringert werden kann, ohne daß neueste Belichtungseinrichtungen verwendet und daher die Kosten erhöht werden.

Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung können diese Vorteile durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Ausbildung eines feinen Musters in einer Halbleitervorrichtung mit folgenden Schritten erzielt werden: Ausbildung eines Musters aus einem Isolierfilm auf einem Musterbildungsmaterial, welches das feine Muster werden soll, zur Belichtung eines vorbestimmten Bereichs des Musterbildungsmaterials; Verengen des belichteten, vorbestimmten Bereichs aus dem Musterbildungsmaterial durch die Ausbildung eines Abstands-Isolierfilms an einer Seitenwand des Musters des Isolierfilms; selektives Ausbilden eines Metallfilms nur auf dem verengten Bereich des Musterbildungsmaterials; Entfernen des Abstands-Isolierfilms und des Isolierfilms; und Atzen des Musterbildungsmaterials unter Verwendung des Metallfilms als Maske.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung eines feinen Musters in einer Halbleitervorrichtung mit folgenden Schritten zur Verfügung gestellt: Ausbildung eines Musters aus einem Isolierfilm auf einem Musterbildungsmaterial, welches das feine Muster bilden soll, zur Belichtung eines vorbestimmten Bereichs des Musterbildungsmaterials; Verengen des belichteten, vorbestimmten Bereichs des Musterbildungsmaterials durch die Ausbildung eines Abstands-Isolierfilms an einer Seitenwand des Isolierfilmmusters; Ablagern eines Metallfilms über der gesamten Anordnung; Ausbildung eines Metallegierungsfilms an einem Kontaktbereich des Musterbildungsmaterials mit dem Metallfilm durch Wärmebehandlung; Entfernen des Metallfilms; Entfernen des Abstands-Isolierfilms und des Isolierfilms; und Atzen des Musterbildungmaterials unter Verwendung des Metallfilms als Maske.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1A bis 1E Querschnittsansichten, welche die Herstellungsschritte zur Ausbildung eines feinen Musters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen; und

Fig. 2A bis 2F Querschnittsansichten der Herstellungsschritte zur Ausbildung eines feinen Musters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren sind gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 1A bis 1E zeigen schrittweise ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1A ist eine untere Isolierschicht 1 über einem Substrat gezeigt, über welchem ein Polysiliziumfilm 2, eine Schicht, die mit einem feinen Muster versehen werden soll, ausgebildet ist, wobei ein Siliziumnitridfilm 3 vorbestimmte Bereiche des Poly-Si-Films 2 abdeckt. Zur Abdeckung der vorbestimmten Bereiche der vorgesehenen Schicht, die mit einem Muster versehen werden sollen, wird eine Abdeckungs-Siliziumnitridschicht über der vorgesehenen Schicht abgelagert und dann einer Fotoätzung unter Verwendung einer üblichen Belichtungseinrichtung ausgesetzt. Umgekehrt werden die anderen Bereiche des Poly-Si-Films 2 außer den vorbestimmten durch die geätzten Bereiche der Siliziumnitridschicht belichtet. Zu diesem Zeitpunkt ist der geätzte Bereich der Siliziumnitridschicht, also der belichtete Bereich des Poly-Si-Films 2, um einen gewissen Betrag breiter als die angestrebte Breite eines Musters des Poly-Si-Films 2 in der Größenordnung von 0,1 µm, da eine übliche Belichtungseinrichtung verwendet wird.

Fig. 1B ist ein Querschnitt, nachdem ein Oxid (oder Nitrid) vollständig über der sich bei Fig. 1A ergebenden Anordnung abgelagert und geätzt wurde, zur Ausbildung eines Abstands- Oxid-(oder Nitrid)-Films 4 an einer Seitenwand des geätzten Bereichs des Siliziumnitridfilms 4. Wird der Ätzvorgang bei dem abgelagerten Oxid (bzw. Nitrid) durchgeführt, so wird er so kontrolliert, daß der Abstandsfilm 4 aus Oxid (oder Nitrid) geeignete Abmessungen aufweist. Daher wird der belichtete Bereich des Poly-Si-Films 2 stärker verengt, durch die Ausbildung des Abstandsfilms 4 aus Oxid (oder Nitrid) mit geeigneten Abmessungen. Dies führt dazu, daß der sich ergebende Bereich des Poly- Si-Films 2, der durch den Abstandsfilm 4 aus Oxid (oder Nitrid) belichtet wird, dieselbe Breite aufweist wie beim gewünschten Muster, nämlich 0,1 µm. Dabei dient während der Ätzung der Siliziumnitridfilm 3 als Ätzstoppvorrichtung.

Fig. 1C ist ein Querschnitt nach Ausführung einer chemischen Dampfablagerung auf solche Weise, daß selektiv ein Metallfilm 5 nur auf dem belichteten Bereich des Poly-Si-Films 2 abgelagert wird. Der selektive Metallfilm 5 soll als Maske bei einem Ätzvorgang zur Ausbildung eines Musters aus dem Poly-Si-Film 2 dienen. Er weist eine Breite in der Größenordnung von 0,1 µm auf, infolge des verengten Bereiches des Poly-Si-Films 2 durch den Abstandsfilm 4 aus Oxid (oder Nitrid), und ist aus den Angehörigen der folgenden Gruppe ausgewählt: Wolfram (W), Aluminium (Al), Platin (Pt), Titan (Ti), Tantal (Ta), Kobalt (Co), Molybdän (Mo) und Vanadium (V).

Fig. 1D ist ein Querschnitt nach Entfernen sowohl des Abstandsfilms 4 aus Oxid (oder Nitrid) als auch des Siliziumnitridfilms 3, so daß der selektive Metallfilm 5 auf der Oberfläche übrigbleibt.

Fig. 1E ist ein Querschnitt nach Ausführung eines Ätzvorgangs unter Verwendung des selektiven Metallfilms 5 als Maske, zur Ausbildung eines Musters aus einem Poly-Si-Film mit einer feinen oder geringen Breite in der Größenordnung von 0,1 µm.

In den Fig. 2A-2E ist schrittweise ein Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt.

Fig. 2A zeigt eine untere Isolierschicht 11 über einem Substrat, über welcher ein Poly-Si-Film 12, also eine vorgesehene Schicht, die mit einem feinen Muster versehen werden soll, mit einer Siliziumnitridschicht 13 versehen ist, welche vorbestimmte Bereiche des Poly-Si-Films 12 abdeckt. Um die vorbestimmten Bereiche der vorgesehenen Schicht abzudecken, die mit einem Muster versehen werden soll, wird eine Abdeck-Siliziumnitridschicht über der vorgesehenen Schicht abgelagert und erfährt dann eine Fotoätzung mit einer üblichen Belichtungseinrichtung. Zu diesem Zeitpunkt ist der geätzte Bereich der Siliziumnitridschicht, also der belichtete Bereich des Poly-Si-Films 12, um einen bestimmten Betrag breiter als die angestrebte Breite eines Musters des Poly-Si-Films 12 in der Größenordnung von 0,1 µm, da die übliche Belichtungseinrichtung verwendet wird.

Fig. 2B zeigt einen Querschnitt, nachdem der belichtete Bereich des Poly-Si-Films 12 durch die Ausbildung eines Abstandsfilms 14 aus Oxid (oder Nitrid) an einer Seitenwand des geätzten Bereiches des Siliziumnitridfilms 13 verengt wurde. Zur Ausbildung des Abstandsfilms 14 aus Oxid (oder Nitrid) wird Oxid (oder Nitrid) auf der gesamten, sich aus Fig. 2A ergebenden Anordnung abgelagert, und dann geätzt. Dies führt dazu, daß der sich ergebende Bereich des Poly-Si-Films 12, der durch den Abstandsfilm 14 aus Oxid (oder Nitrid) belichtet wird, dieselbe Breite aufweist wie das gewünschte Muster, nämlich 0,1 µm. Dabei dient während des Atzens der Siliziumnitridfilm 13 als Ätzstopp.

Fig. 2C zeigt einen Querschnitt, nachdem ein Metallfilm 16 über der gesamten, sich aus Fig. 2B ergebenden Anordnung abgelagert wurde, durch Sputter-Beschichtung oder chemische Dampfablagerung. Der Metallfilm wird aus folgender Gruppe ausgewählt: Wolfram (W), Aluminium (Al), Platin (Pt), Titan (Ti), Tantal (Ta), Kobalt (Co), Molybdän (Mo) und Vanadium (V).

Fig. 2D zeigt einen Querschnitt, nachdem eine Wärmebehandlung durchgeführt wurde, um den Kontaktbereich des Poly-Si-Films 12 mit dem Metallfilm 16 so zu ändern, daß sich ein Silizidfilm 17 mit einer Breite in der Größenordnung von 0,1 µm ergibt.

Fig. 2E zeigt einen Querschnitt, nachdem der Metallfilm 16 geätzt wurde, unter Verwendung des Unterschiedes bezüglich des Ätzverhältnisses zwischen dem Silizidfilm 17 und dem Metallfilm 16, und darauf sowohl der Abstandsfilm 14 aus Oxid (oder Nitrid) als auch der Siliziumnitridfilm 13 entfernt wurde, um den Silizidfilm 17 auf dem Poly-Si-Film 12 zu belichten oder freizulegen.

Fig. 2F zeigt einen Querschnitt, nachdem der Poly-Si-Film 12 vollständig geätzt wurde, unter Verwendung des Unterschiedes bezüglich des Ätzverhältnisses zwischen dem Silizidfilm 17 und dem Poly-Si-Film 12, zur Fertigstellung eines feinen Musters aus Polysiliziumfilm.

Wie voranstehend erläutert können die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halbleitervorrichtung herstellen, die ein feines Muster mit einer Breite in der Größenordnung von 0,1 µm aufweist, ohne daß eine neue, teure Ausrüstung erforderlich ist. Dies führt dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren wirksam eine Erhöhung von Herstellungskosten verhindert, die mit dem Kauf von Ausrüstungsgegenständen zusammenhängen, und auch dazu beiträgt, eine hohe Integration von Halbleitervorrichtungen zu fördern.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung werden Fachleuten auf diesem Gebiet sofort nach Studium der voranstehenden Beschreibung auffallen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß zwar bestimmte Ausführungsformen mit beträchtlichen Einzelheiten beschrieben wurden, jedoch Abänderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Ausbildung eines feinen Musters in einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

    Ausbildung eines Musters aus einem Isolierfilm auf einem ein Muster bildenden Material, welches das feine Muster werden soll, zur Belichtung eines vorbestimmten Bereiches des ein Muster bildenden Materials;

    Verengen des sich ergebenden belichteten Bereiches des ein Muster bildenden Materials durch die Ausbildung eines Abstands- Isolierfilms an einer Seitenwand des Musters des Isolierfilms;

    selektives Ausbilden eines Metallfilms nur auf dem verengten Bereich des ein Muster bildenden Materials;

    Entfernen des Abstandsisolierfilms und des Isolierfilms; und

    Ätzen des ein Muster bildenden Materials unter Verwendung des Metallfilms als Maske.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Muster bildende Material Poly-Silizium oder Mono-Silizium ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus folgender Gruppe ausgewählt wird: Wolfram (W), Aluminium (Al), Platin (Pt), Titan (Ti), Tantal (Ta), Kobalt (Co), Molybdän (Mo) , und Vanadium (V).
  4. 4. Verfahren zur Ausbildung eines feinen Musters in einer Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

    Ausbilden eines Musters aus einem Isolierfilm aus einem ein Muster bildenden Material, welches das feine Muster werden soll, zur Belichtung eines vorbestimmten Bereiches des ein Muster bildenden Materials;

    Verengen des sich ergebenden belichteten Bereiches des ein Muster bildenden Materials durch die Ausbildung eines Abstands- Isolierfilms an einer Seitenwand des Musters des Isolierfilms;

    Ablagern eines Metallfilms vollständig über der sich ergebenden Anordnung;

    Ausbildung eines Metallegierungsfilms in einem Kontaktbereich des ein Muster bildenden Materials mit dem Metallfilm mittels einer Wärmebehandlung;

    Entfernen des Metallfilms;

    Entfernen des Abstands-Isolierfilms und des Isolierfilms; und

    Ätzen des ein Muster bildenden Materials unter Verwendung des Metallfilms als Maske.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Muster bildende Material Polysilizium oder Monosilizium ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm aus folgender Gruppe ausgewählt wird:

    Wolfram (W), Aluminium (Al), Platin (Pt), Titan (Ti), Tantal (Ta), Kobalt (Co), Molybdän (Mo) und Vanadium (V).






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com