Die
vorliegende Erfindung betrifft Herstellungsverfahren periodischer
Strukturen oder Muster von Halbleiterbauelementen.The
The present invention relates to manufacturing processes more periodically
Structures or patterns of semiconductor devices.
Bestimmte
Typen von Halbleiterbauelementen wie Halbleiterspeicher weisen Strukturelemente oder
in Mustern strukturierte Schichten auf, die zumindest in einer Dimension
periodisch sind. Wortleitungen und Bitleitungen, zum Beispiel, werden
oftmals längs
gerader Linien angeordnet, die parallel zueinander verlaufen. Die
Breite der Linien und der Abstand zwischen benachbarten Linien sind über das
Bauelement hinweg gleichbleibend. Auf diese Weise ist die Abfolge
der Leitungen in einer Richtung periodisch, vorzugsweise in geringstmöglichem
Abstand, was es ermöglicht,
eine Speicherzellenanordnung geringster Fläche zu realisieren. Die Abmessungen
der Leitungen und ihrer Zwischenräume werden in der Richtung
der periodischen Abfolge fortlaufend wiederholt. Die Länge einer
dieser Perioden wird Teilungsperiode oder Pitch des Musters genannt.Certain
Types of semiconductor devices such as semiconductor memories have structural elements or
patterned layers in patterns, at least in one dimension
are periodic. Word lines and bit lines, for example
often along
arranged straight lines that are parallel to each other. The
Width of the lines and the distance between adjacent lines are above the
Constant component. This is the sequence
the lines in one direction periodically, preferably in the least possible
Distance, which makes it possible
to realize a memory cell arrangement smallest area. The dimensions
the wires and their gaps become in the direction
the periodic sequence repeated continuously. The length of a
These periods are called the pitch period or pitch of the pattern.
Die
Größe des Pitch
ist durch die Herstellungstechnologie, die zur Strukturierung des
periodischen Musters angewendet wird, eingeschränkt. Einige Einschränkungen
sind auf die Maskentechnik zurückzuführen, die
in dem Strukturierungsprozess angewendet wird. In dem üblichen Ätzprozess
unter Verwendung von Masken gibt es untere Grenzen für die erreichbaren
Abmessungen. Eine weitere Miniaturisierung der Bauelemente macht
es andererseits erforderlich, Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit
denen kleinere Pitches realisiert werden können. Diese Verfahren können nur
angewendet werden, wenn die hergestellten Strukturen ausreichend
präzise
sind, um den Anforderungen an die Betriebseigenschaften des Bauelementes
zu genügen.The
Size of the pitch
is due to the manufacturing technology used to structure the
periodic pattern is applied, restricted. Some restrictions
are due to the mask technique, the
is used in the structuring process. In the usual etching process
using masks, there are lower limits to the achievable
Dimensions. Further miniaturization of the components makes
On the other hand, it is necessary to provide manufacturing processes with
which smaller pitches can be realized. These procedures can only
be applied if the structures produced sufficient
precise
are to the requirements of the operating characteristics of the device
to suffice.
In
der US 6063688 A ist
ein Herstellungsverfahren für
Strukturen im Submikrometerbereich beschrieben. Dabei wird eine
Mehrzahl von parallelen Spacern hergestellt, auf deren Seitenwänden schmalere
Spacer hergestellt werden. Die ersten Spacer werden entfernt und
noch schmalere weitere Spacer auf den Seitenwänden der verbleibenden Spacer
angeordnet. Nach mehreren analogen Verfahrensschritten werden Strukturen
besonders schmaler und in geringem Abstand zueinander angeordneter
paralleler Spacer erhalten.In the US 6063688 A describes a manufacturing process for sub-micron structures. In this case, a plurality of parallel spacers is produced, on the side walls of narrower spacers are produced. The first spacers are removed and even narrower spacers are placed on the sidewalls of the remaining spacers. After several analogous process steps, structures of particularly narrow and closely spaced parallel spacers are obtained.
In
der US 5296410 A ist
ein Verfahren zur Trennung feiner Strukturen auf Halbleiterbauelementen
beschrieben, bei dem eine Maske aus einem Fotolack mit auf den Seitenwänden der
strukturierten Fotolackschicht angeordneten Spacern verwendet wird,
um eine darunter vorhandene Schicht zu strukturieren.In the US 5296410 A A method for the separation of fine structures on semiconductor devices is described in which a mask of a photoresist with spacers arranged on the sidewalls of the patterned photoresist layer is used to pattern a layer underneath.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
periodischer Muster aus Halbleiterbauelementen anzugeben, das kleinere
Pitches als bisher ermöglicht.
Das Verfahren soll nur Standardprozessschritte der Halbleitertechnologie
umfassen.task
The present invention is a process for the preparation
indicate periodic pattern of semiconductor devices, the smaller
Pitches as previously possible.
The method is only intended to standard process steps of semiconductor technology
include.
Diese
Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. These
The object is achieved by the method having the features of claim 1
solved.
Embodiments emerge from the dependent claims.
Das
Verfahren verwendet eine wiederholte Spacertechnik, um ein regelmäßiges, periodisches Muster
durch kleinere und enger beabstandete Elemente zu ersetzen, die
eine Unterteilung des Pitch liefern. Dieses Verfahren umfasst die
Schritte der Bereitstellung eines Substrates mit einer Strukturschicht,
die in getrennte streifenartige Anteile strukturiert wird, die parallel
zueinander verlaufen und dieselbe laterale Abmessung und denselben
Abstand zwischen ihnen besitzen; konformes Aufbringen einer ersten
Spacerschicht auf die Strukturschicht; anisotropes Ätzen der
ersten Spacerschicht, um erste Spacer auf den Seitenwänden der
streifenförmigen Anteile
zu bilden; Entfernen der Strukturschicht, wobei die ersten Spacer
mit zwei Hauptseitenwänden jeweils
stehen bleiben; konformes Aufbringen einer zweiten Spacerschicht;
anisotropes Ätzen
der zweiten Spacerschicht, um zweite Spacer auf den Hauptseitenwänden der
ersten Spacer zu bilden, sodass freie Zwischenräume zwischen zueinander benachbarten
zweiten Spacern bleiben; Aufbringen einer komplementären Schicht,
um die freien Zwischenräume
aufzufüllen;
Bilden einer planaren Oberseite aus den oberen Oberflächen der
ersten Spacer, der zweiten Spacer und der komplementären Schicht; und
Entfernen entweder der ersten Spacer oder zweiten Spacer oder der
komplementären
Schicht oder der ersten und der zweiten Spacer oder der ersten Spacer
und der komplementären
Schicht oder der zweiten Spacer und der komplementären Schicht.The
Method uses a repeated spacer technique to produce a regular, periodic pattern
by replacing smaller and more closely spaced elements, the
provide a subdivision of the pitch. This method includes the
Steps of Providing a Substrate with a Structural Layer,
which is structured into separate stripe-like portions which are parallel
to each other and the same lateral dimension and the same
Own distance between them; compliant application of a first
Spacer layer on the structural layer; anisotropic etching of
first spacer layer to first spacer on the sidewalls of the
strip-shaped parts
to build; Remove the structural layer, with the first spacer
with two main side walls respectively
stay standing; compliant application of a second spacer layer;
anisotropic etching
the second spacer layer to form second spacers on the main sidewalls of the
first spacer, so free spaces between each other adjacent
remain second spacers; Applying a complementary layer,
around the free spaces
fill;
Forming a planar top from the upper surfaces of the
first spacer, second spacer and complementary layer; and
Remove either the first spacer or second spacer or the
complementary
Layer or the first and the second spacer or the first spacer
and the complementary one
Layer or the second spacer and the complementary layer.
Es
folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Verfahrens anhand
der beigefügten Figuren.It
follows a more detailed description of examples of the method
the attached figures.
Die 1 zeigt
einen Querschnitt eines ersten Zwischenproduktes einer ersten Ausführungsform.The 1 shows a cross section of a first intermediate product of a first embodiment.
Die 2 zeigt
einen Querschnitt entsprechend der 1 eines
weiteren Zwischenproduktes nach dem Aufbringen der Spacerschicht.The 2 shows a cross section entspre the 1 a further intermediate product after the application of the spacer layer.
Die 3 zeigt
einen Querschnitt gemäß der 2 nach
der Spacerbildung.The 3 shows a cross section according to the 2 after spacer formation.
Die 4 zeigt
einen Querschnitt gemäß der 3 nach
dem Aufbringen der zweiten Spacerschicht.The 4 shows a cross section according to the 3 after application of the second spacer layer.
Die 5 zeigt
den Querschnitt gemäß der 4 nach
der Herstellung zweiter Spacer und dem Aufbringen einer komplementären Schicht.The 5 shows the cross section according to the 4 after making second spacer and applying a complementary layer.
Die 6 zeigt
den Querschnitt gemäß der 5 nach
einem Planarisierungsschritt.The 6 shows the cross section according to the 5 after a planarization step.
Die 7 zeigt
den Querschnitt gemäß der 6 nach
dem Entfernen der Spacer, um ein periodisches Muster der halben
Teilungsperiode zu bilden.The 7 shows the cross section according to the 6 after removing the spacers to form a periodic pattern of the half graduation period.
Die 8 zeigt
den Querschnitt gemäß der 6 eines
weiteren Ausführungsbeispiels
unterschiedlicher Abmessungen.The 8th shows the cross section according to the 6 a further embodiment of different dimensions.
Die 9 zeigt
den Querschnitt gemäß der 7 eines
Produktes, das von dem Zwischenprodukt der 8 erhalten
werden kann.The 9 shows the cross section according to the 7 a product derived from the intermediate product of 8th can be obtained.
Die 10 zeigt
einen Querschnitt gemäß der 2 eines
anderen Ausführungsbeispiels
mit anderen seitlichen Abmessungen.The 10 shows a cross section according to the 2 another embodiment with other lateral dimensions.
Die 11 zeigt
den Querschnitt gemäß der 10 eines
weiteren Zwischenproduktes nach dem Aufbringen einer zweiten Spacerschicht.The 11 shows the cross section according to the 10 a further intermediate product after the application of a second spacer layer.
Die 12 zeigt
den Querschnitt gemäß der 11 nach
der Bildung zweiter Spacer und dem Aufbringen einer komplementären Schicht.The 12 shows the cross section according to the 11 after formation of second spacers and application of a complementary layer.
Die 13 zeigt
einen Querschnitt gemäß der 7 eines
Produktes, das von dem Zwischenprodukt gemäß der 12 erhalten
werden kann.The 13 shows a cross section according to the 7 a product derived from the intermediate according to the 12 can be obtained.
Die 14 zeigt
den Querschnitt gemäß der 13 eines
weiteren Produktes, das von dem Zwischenprodukt gemäß der 12 erhalten
werden kann.The 14 shows the cross section according to the 13 another product derived from the intermediate according to the 12 can be obtained.
Die 15 zeigt
den Querschnitt eines Zwischenproduktes gemäß einer weiteren Anwendung des
Verfahrens.The 15 shows the cross section of an intermediate according to another application of the method.
Die 1 zeigt
einen Querschnitt eines ersten Zwischenproduktes einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens. Eine Strukturschicht 12 wird auf einer
Hauptseite eines Substrates 1 aufgebracht, die auch noch
Schichten verschiedener Materialien oder Strukturen von Halbleiterbauelementen
aufweisen kann. Das ist in der 1 nicht
im Einzelnen dargestellt, da es für das zu beschreibende Verfahren
nicht wesentlich ist. Die Strukturschicht 2 wird mit einer Struktur
getrennter streifenförmiger
Anteile versehen, die parallel zueinander verlaufen. Diese Struktur kann
mit einer Hartmaske 3 erhalten werden. Die Hartmaske 3 kann
zum Beispiel Nitrid sein, das mit einem Fotolithographieschritt
strukturiert werden kann, in dem eine Fotolackschicht angewendet
wird. Die streifenförmigen
Anteile der Strukturschicht 2 haben Seitenwände, die
idealerweise senkrecht zu der Hauptseite des Substrates sind. Die
lateralen Abmessungen der streifenförmigen Anteile, ihre Breiten,
sind überall
gleich. Die Abstände
zwischen zwei benachbarten streifenförmigen Anteilen sind auch dieselben
für alle
Paare zueinander benachbarter Anteile. Daher besitzt die Strukturschicht 2 eine
periodische Struktur, wobei jede Periode einen streifenförmigen Anteil
und einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten streifenförmigen Anteilen
umfasst. Die Periodenlänge
ist in der 1 als Original-Pitch 10 des
Musters markiert. Selbstverständlich kann
dieser Abschnitt, der die Periodizität repräsentiert, in beiden Richtungen
des in der 1 eingezeichneten Pfeiles verschoben
werden, aber die Länge
der Periode ist festgelegt und definiert den Pitch des Musters.
Die Hartmaske 3 wird vorzugsweise vor den nachfolgenden
Verfahrensschritten entfernt.The 1 shows a cross section of a first intermediate product of a first embodiment of the method. A structural layer 12 becomes on a main page of a substrate 1 applied, which may also have layers of different materials or structures of semiconductor devices. That is in the 1 not shown in detail because it is not essential to the process to be described. The structural layer 2 is provided with a structure of separate strip-shaped portions which are parallel to each other. This structure can be with a hard mask 3 to be obtained. The hard mask 3 For example, it may be nitride, which may be patterned with a photolithography step in which a photoresist layer is applied. The strip-shaped portions of the structural layer 2 have sidewalls that are ideally perpendicular to the major side of the substrate. The lateral dimensions of the stripe-shaped parts, their widths, are the same everywhere. The distances between two adjacent strip-shaped portions are also the same for all pairs of adjacent portions. Therefore, the structure layer has 2 a periodic structure, each period comprising a strip-shaped portion and a gap between two adjacent strip-shaped portions. The period length is in the 1 as original pitch 10 of the pattern marked. Of course, this section, which represents the periodicity, in both directions of the in the 1 arrow, but the length of the period is fixed and defines the pitch of the pattern. The hard mask 3 is preferably removed before the subsequent process steps.
Die 2 zeigt
ein weiteres Zwischenprodukt nach einem konformen Abscheiden einer
ersten Spacerschicht 4. Das Mate rial der ersten Spacerschicht 4 kann
elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig sein und wird verschieden
von dem Material der Strukturschicht 2 ausgewählt, sodass
die Strukturschicht 2 selektiv zur ersten Spacerschicht 4 entfernt
werden kann. Die Form der ersten Spacer 5, die auf der
ersten Spacerschicht 4 gebildet werden sollen, ist in der 2 mit
den gestrichelten Linien angedeutet. Die ersten Spacer 5 werden
mit einem anisotropen Ätzschritt
hergestellt, der die erste Spacerschicht 4 in der Richtung
senkrecht zur Hauptseite des Substrates 1 reduziert. Der Ätzprozess
wird so lange durchgeführt,
bis das Material der ersten Spacerschicht 4 über der
Strukturschicht 2 und in den Bereichen zwischen den herzustellenden
ersten Spacern 5 vollständig
entfernt worden ist. Dann wird die Strukturschicht 2 entfernt.The 2 shows a further intermediate product after a conformal deposition of a first spacer layer 4 , The mate rial of the first spacer layer 4 may be electrically insulating or electrically conductive and becomes different from the material of the structural layer 2 selected so that the structural layer 2 selective to the first spacer layer 4 can be removed. The shape of the first spacer 5 on the first spacer layer 4 is to be formed in the 2 indicated by the dashed lines. The first spacers 5 are made with an anisotropic etch step, which is the first spacer layer 4 in the direction perpendicular to the main side of the substrate 1 reduced. The etching process is carried out until the material of the first spacer layer 4 above the structural layer 2 and in the areas between the first spacers to be made 5 has been completely removed. Then the structure layer becomes 2 away.
Die 3 zeigt
den Querschnitt gemäß der 2 nach
dem Entfernen der Strukturschicht 2. Die ersten Spacer 5 bleiben
auf dem Substrat 1 stehen und bilden ein neues periodisches
Muster, wobei zueinander benachbarte erste Spacer 5 im
Abstand zueinander angeordnet sind. Der Original-Pitch 10 ist auch
in der 3 markiert. Es gibt zwei erste Spacer 5 in
jeder Periode des Original-Pitch 10. Bei dem in der 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
wurden die seitlichen Abmessungen der streifenförmigen Anteile der Strukturschicht 2 und
die laterale Abmessung oder Dicke der ersten Spacer 5 so
gewählt, dass
die ersten Spacer 5 in gleichem Abstand zueinander angeordnet
sind. Auf diese Weise erhält
man ein neues periodisches Muster, das einen Pitch aufweist, der
halb so groß ist
wie der Original-Pitch 10.The 3 shows the cross section according to the 2 after removing the structural layer 2 , The first spacers 5 stay on the substrate 1 stand and form a new periodic pattern, with adjacent first spacer 5 are spaced apart. The original pitch 10 is also in the 3 marked. There are two first spacers 5 in every period of the original pitch 10 , In the in the 3 illustrated embodiment, the lateral dimensions of the strip-shaped portions of the structural layer 2 and the lateral dimensions solution or thickness of the first spacer 5 chosen so that the first spacers 5 are arranged at the same distance from each other. In this way you get a new periodic pattern that has a pitch that is half the original pitch 10 ,
Die 4 zeigt
den Querschnitt gemäß der 3 nach
dem Aufbringen der zweiten Spacerschicht 6, die grundsätzlich ein
beliebiges Material, zum Beispiel auch insbesondere ein Li ner, sein
kann. Sie wird auch konform aufgebracht, sodass nach einem folgenden
anisotropen Ätzen
zweite Spacer übrig
bleiben. Das liefert eine Struktur aus ersten Spacern 5 und
zweiten Spacern 7, wie es in der 5 dargestellt
ist.The 4 shows the cross section according to the 3 after application of the second spacer layer 6 , which can be basically any material, for example, in particular a Li ner. It is also applied conformally so that after a subsequent anisotropic etch, second spacers remain. This provides a structure of first spacers 5 and second spacers 7 as it is in the 5 is shown.
Die 5 zeigt,
dass die ersten Spacer 5, deren Höhe infolge des zweiten Ätzschrittes
geringfügig
reduziert worden sein kann, jetzt auf beiden gegenüberliegenden
Hauptseitenwänden
mit zweiten Spacern 7 versehen sind. Der Original-Pitch 10 ist wieder
in 5 markiert. Die erhaltene Struktur wird mit einer
komplementären
Schicht 8 bedeckt, die die Zwischenräume zwischen den Spacern ausfüllt. Das Material
der komplementären
Schicht 8 wird entsprechend den Anforderungen des betreffenden
Ausführungsbeispiels
des Halbleiterbauelementes gewählt und
ebenso im Hinblick auf den nachfolgenden Strukturierungsschritt.The 5 shows that the first spacers 5 , whose height may have been slightly reduced as a result of the second etching step, now on both opposite major side walls with second spacers 7 are provided. The original pitch 10 is back in 5 marked. The resulting structure is covered with a complementary layer 8th covered, which fills the spaces between the spacers. The material of the complementary layer 8th is selected according to the requirements of the relevant embodiment of the semiconductor device and also with regard to the subsequent structuring step.
Die
Oberseite des Zwischenproduktes gemäß der 5 wird dann
planarisiert und vorzugsweise bis auf die typische Höhe poliert,
die in der 6 dargestellt ist, die auch
die Abfolge jeweils eines streifenförmigen restlichen Anteils der
komplementären
Schicht 8, eines zweiten Spacers 7, eines ersten
Spacers 5 und eines zweiten Spacers 7 und so weiter
periodisch in der zu der Längsrichtung
der Schichtstreifen senkrechten Richtung zeigt. Um ein periodisches
Muster mit dem halben Original-Pitch zu erhalten, werden die ersten
und zweiten Spacer entfernt.The top of the intermediate according to the 5 is then planarized and preferably polished to the typical height found in the 6 which also shows the sequence of each of a strip-shaped remaining portion of the complementary layer 8th , a second spacer 7 , a first spacer 5 and a second spacer 7 and so on periodically in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the layer strips. To obtain a periodic pattern with half the original pitch, the first and second spacers are removed.
Die 7 zeigt
das Produkt nach dem Entfernen der Spacer, bei dem nur die streifenförmigen restlichen
Anteile der komplementären
Schicht 8 übrig
sind. Der Original-Pitch 10 ist in der 7 eingezeichnet,
um zu zeigen, dass der Pitch mit den vorausgehenden Verfahrensschritten
halbiert worden ist.The 7 shows the product after removal of the spacer, in which only the strip-shaped remaining portions of the complementary layer 8th are left. The original pitch 10 is in the 7 drawn to show that the pitch has been halved with the previous procedural steps.
Die 8 zeigt
das Zwischenprodukt gemäß dem Querschnitt
der 6 einer Variante des Verfahrens mit anderen lateralen
Abmessungen. Hierbei sind die Abmessungen der streifenförmigen Anteile der
Strukturschicht 2 und die Dicken der ersten Spacer 5 und
der zweiten Spacer 7 so angepasst worden, dass die Streifen
der ersten Spacer, der zweiten Spacer und der restlichen Anteile
der komplementären
Schicht 8 alle dieselben lateralen Abmessungen aufweisen.
Es genügt,
wenn zumindest die lateralen Abmessungen der Anteile der komplementären Schicht 8 und
der ersten Spacer 5 gleich sind. Das stellt sicher, dass
sowohl die Abfolge der zweiten Spacer 7 als auch die alternierende
Folge der ersten Spacer 5 und der Anteile der komplementären Schicht 8 ein
periodisches Muster eines Viertels des Original-Pitch 10 bilden.The 8th shows the intermediate according to the cross section of 6 a variant of the method with other lateral dimensions. Here, the dimensions of the strip-shaped portions of the structural layer 2 and the thicknesses of the first spacer 5 and the second spacer 7 has been adapted so that the strips of the first spacer, the second spacer and the remaining portions of the complementary layer 8th all have the same lateral dimensions. It suffices if at least the lateral dimensions of the portions of the complementary layer 8th and the first spacer 5 are the same. This ensures that both the sequence of the second spacer 7 as well as the alternating sequence of the first spacers 5 and the proportions of the complementary layer 8th a periodic pattern of a quarter of the original pitch 10 form.
Die 9 zeigt
das Beispiel eines periodischen Musters eines Viertels des Original-Pitch 10, das
man erhält,
wenn die zweiten Spacer 7 entfernt werden. Ein komplementäres periodisches
Muster aus den zweiten Spacern 7 wird erzeugt, wenn sowohl
die ersten Spacer 5 als auch die Anteile der komplementären Schicht 8 entfernt
werden. Diverse andere periodische Muster können erhalten werden durch
das Entfernen einer beliebigen einzelnen Schicht oder Kombination
von Schichten, die in dem Zwischenprodukt gemäß der 8 vorhanden
sind. Auf diese Weise erhält
man verschiedene Muster durch das Entfernen entweder nur der ersten
Spacer 5 oder nur der zweiten Spacer 7 oder nur
der komplementären
Schicht 8 oder sowohl der ersten als auch der zweiten Spacer
oder sowohl der ersten Spacer als auch der komplementären Schicht oder
sowohl der zweiten Spacer als auch der komplementären Schicht.The 9 shows the example of a periodic pattern of a quarter of the original pitch 10 that you get when the second spacers 7 be removed. A complementary periodic pattern of the second spacers 7 is generated when both the first spacer 5 as well as the shares of the complementary layer 8th be removed. Various other periodic patterns can be obtained by removing any single layer or combination of layers present in the intermediate according to the present invention 8th available. In this way one obtains different patterns by removing either only the first spacer 5 or only the second spacer 7 or only the complementary layer 8th or both the first and the second spacer or both the first spacer and the complementary layer or both the second spacer and the complementary layer.
Die 10 zeigt
einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Zwischenproduktes
gemäß dem Querschnitt
der 2. Die Ausführungsform
der 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform
der 2 durch die laterale Abmessung der streifenförmigen Anteile
der Strukturschicht 2. Diese Abmessung ist hier so gewählt, dass sie
größer ist
als das Doppelte des Abstandes zwischen jeweils zwei ersten Spacern 5,
die an den Seitenwänden
zweier benachbarter streifenförmiger
Anteile einander gegenüberliegend
angeordnet sind.The 10 shows a cross section of another embodiment of an intermediate product according to the cross section of 2 , The embodiment of the 10 differs from the embodiment of the 2 by the lateral dimension of the strip-shaped portions of the structure layer 2 , This dimension is chosen here so that it is greater than twice the distance between each two first spacers 5 which are arranged on the side walls of two adjacent strip-shaped portions opposite one another.
Die 11 zeigt
den Querschnitt gemäß der 10 eines
weiteren Zwischenproduktes nach dem Aufbringen der zweiter Spacerschicht 6.
Die Abstände
zwischen den ersten Spacern 5 sind in der Abfolge der ersten
Spacer abwechselnd groß und
klein. Die kleineren Zwischenräume
zwischen den ersten Spacern 5 werden vollständig mit
dem Material der zweiten Spacerschicht 6 gefüllt. In
den größeren Zwischenräumen bleiben
schmale Spalte zwischen den Seitenwandabschnitten der konform abgeschiedenen
zweiten Spacerschicht 6.The 11 shows the cross section according to the 10 a further intermediate product after the application of the second spacer layer 6 , The distances between the first spacers 5 are alternately large and small in the sequence of first spacers. The smaller spaces between the first spacers 5 become completely with the material of the second spacer layer 6 filled. In the larger spaces, narrow gaps remain between the sidewall portions of the conformally deposited second spacer layer 6 ,
Die 12 zeigt
den Querschnitt gemäß der 11 nach
der Bildung der zweiten Spacer 7. Die Dicke der zweiten
Spacerschicht 6 ist vorzugsweise so gewählt, dass die zwischen benachbarten
zweiten Spacern 7 verbleibenden Spalte dieselbe Abmessung
wie die ersten Spacer 5 besitzen. Wenn die laterale Abmessung
der streifenförmigen
Anteile der Strukturschicht 2 ebenfalls geeignet gewählt wird, sind
die Dicke der restlichen Anteile der zweiten Spacerschicht 6,
die sich innerhalb der schmaleren Zwischenräume zwischen den ersten Spacern 5 befinden,
und die Dicke der zweiten Spacer 7 gleich. In diesem Fall
sind alle restlichen Anteile der zweiten Spacerschicht 6 in
gleichen Abständen
zueinander angeordnet. Ein nachfolgender Planarisierungsschritt,
mit dem die Materialien bis herab auf eine Höhe entfernt werden, die mit
der horizontalen unterbrochenen Linie in 12 markiert
ist, liefert eine Struktur, die ähnlich
der Struktur der 8 ist, aber vergleichsweise
dickere zweite Spacer 7 aufweist. Der Vergleich mit der 11 zeigt,
dass diese Variante ein periodisches Muster aus zweiten Spacern 7 liefert,
in dem jeweils immer drei zweite Spacer 7 innerhalb des
Bereiches des Original-Pitches 10 sind. Daher ist der neue
Pitch ein Drittel des Original-Pitch.The 12 shows the cross section according to the 11 after the formation of the second spacer 7 , The thickness of the second spacer layer 6 is preferably chosen so that between adjacent second spacers 7 remaining column the same dimension as the first spacer 5 have. When the lateral dimension of the striped portions of the structural layer 2 also suitably chosen, are the thickness of the remaining portions of the second spacer layer 6 extending within the narrower spaces between the first spacers 5 and the thickness of the second spacer 7 equal. In this case, all remaining portions of the second spacer layer 6 arranged at equal distances from each other. A subsequent planarization step of removing the materials down to a height corresponding to the horizontal broken line in FIG 12 is marked, provides a structure similar to the structure of 8th is, but comparatively thicker second spacer 7 having. The comparison with the 11 shows that this variant is a periodic pattern of second spacers 7 supplies, in each case always three second spacers 7 within the range of the original pitch 10 are. Therefore, the new pitch is one third of the original pitch.
Die 13 zeigt
ein weiteres Zwischenprodukt nach dem Entfernen der ersten Spacer 5 und der
komplementären
Schicht 8. Die verbleibenden zweiten Spacer 7 besitzen
alle dieselbe Breite und denselben Abstand voneinander.The 13 shows another intermediate after removing the first spacer 5 and the complementary layer 8th , The remaining second spacer 7 all have the same width and the same distance from each other.
Die 14 zeigt
eine komplementäre
Struktur, in der die zweiten Spacer 7 entfernt worden sind und
die ersten Spacer 5 und die komplementäre Schicht 8 auf dem
Substrat 1 verblieben sind. Da die Abmessungen so angepasst
sind, dass die ersten Spacer 5 und die Anteile der komplementären Schicht 6 dieselbe
Dicke aufweisen, besitzt die Struktur des Produktes gemäß der 14 ein
periodisches Muster mit einem Drittel des Original-Pitch 10.The 14 shows a complementary structure in which the second spacer 7 have been removed and the first spacers 5 and the complementary layer 8th on the substrate 1 remain. Because the dimensions are adjusted so that the first spacers 5 and the proportions of the complementary layer 6 have the same thickness, has the structure of the product according to the 14 a periodic pattern with one third of the original pitch 10 ,
Die 15 zeigt
das Produkt gemäß der 13 mit
weiteren Bauelementschichten 9 zwischen den Mustern aus
zweiten Spacern 7 und dem Substrat 1. Dieses Beispiel
zeigt, dass das Muster des unterteilten Original-Pitch, das mit
diesem Verfahren erreicht wird, als Maske verwendet werden kann
zur Strukturierung weiterer Bauelementschichten 9 zu periodischen
Mustern mit kleinerem Pitch, als bisher möglich war. In diesem Beispiel
werden die zweiten Spacer 7 vorzugsweise aus einem Material gebildet,
das für
Hartmasken geeignet ist, zum Beispiel Siliziumnitrid. In entsprechender
Weise können die Muster
der 7, 9 oder 14 ebenso
wie die anderen regulären
Muster, die mit diesem Verfahren erhalten werden können, als
Maske in weiteren Strukturierungsschritten verwendet werden, mit
denen Bauelementschichten 9 mit geringerem Pitch strukturiert
werden. Die Bauelementschichten 9 können insbesondere Wortleitungsschichten
sein, die ein Gate-Dielektrikum, insbesondere ein Dielektrikum mit
einer Speicherschicht, eine Polysiliziumschicht, eine Metallschicht
oder Metallsilizidschicht und eine obere elektrisch isolierende
Schicht umfassen, die in Wortleitungsstapel strukturiert werden.
Die Anwendungen der Pitch-Unterteilung mittels dieses Verfahrens
sind aber nicht auf Speicherbauelemente beschränkt.The 15 shows the product according to the 13 with further component layers 9 between the patterns of second spacers 7 and the substrate 1 , This example shows that the pattern of the subdivided original pitch achieved with this method can be used as a mask to pattern further device layers 9 to periodic patterns with a smaller pitch than previously possible. In this example, the second spacers become 7 preferably formed of a material suitable for hard masks, for example silicon nitride. In a similar way, the patterns of 7 . 9 or 14 as well as the other regular patterns that can be obtained with this method can be used as a mask in further structuring steps, with which component layers 9 be structured with a lower pitch. The component layers 9 In particular, word lines may be word line layers that comprise a gate dielectric, in particular a dielectric with a memory layer, a polysilicon layer, a metal layer or metal silicide layer and an upper electrically insulating layer, which are patterned into word line stacks. The applications of pitch subdivision by this method are not limited to memory devices.
-
11
-
Substratsubstratum
-
22
-
Strukturschichtstructural layer
-
33
-
Hartmaskehard mask
-
44
-
erste
Spacerschichtfirst
spacer
-
55
-
erster
Spacerfirst
spacer
-
66
-
zweite
Spacerschichtsecond
spacer
-
77
-
zweiter
Spacersecond
spacer
-
88th
-
komplementäre Schichtcomplementary layer
-
99
-
Bauelementschichtdevice layer
-
1010
-
Original-PitchOriginal pitch