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DE102006024741A1 - Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, Masken zur Herstellung einer Vorrichtung und Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, Masken zur Herstellung einer Vorrichtung und Vorrichtung Download PDF

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DE102006024741A1
DE102006024741A1 DE102006024741A DE102006024741A DE102006024741A1 DE 102006024741 A1 DE102006024741 A1 DE 102006024741A1 DE 102006024741 A DE102006024741 A DE 102006024741A DE 102006024741 A DE102006024741 A DE 102006024741A DE 102006024741 A1 DE102006024741 A1 DE 102006024741A1
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DE
Germany
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photomask
subset
landing
landing pads
lines
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102006024741A
Other languages
English (en)
Inventor
Ludovic Lattard
Martin Dr. Roessiger
Lothar Dr. Bauch
Stefan Dr. Blawid
Manuela Gutsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qimonda AG
Original Assignee
Qimonda AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung umfasst die Strukturierung eines Schichtstapels zur Bildung einzelner Leiterbahnen und einzelner Lande-Kontaktflächen, wobei die Strukturierung des Schichtstapels zwei lithografische Strukturierungsschritte unter Verwendung eines Satzes aus zwei verschiedenen Fotomasken umfasst. Die Lande-Kontaktflächen sind an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch eine Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet. Ein Fotomaskensatz, der beim Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, umfasst eine erste Fotomaske mit Mustern, die den Leiterbahnen entsprechen, und eine zweite Fotomaske mit Mustern, die den Lande-Kontaktflächen entsprechen. Eine Halbleitervorrichtung umfasst Leiterbahnen und Lande-Kontaktflächen, die mit entsprechenden Leiterbahnen verbunden sind, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer versetzten Weise auf einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und auf Masken, die bei diesem Verfahren verwendet werden. Zusätzlich bezieht sich die Erfindung auf eine Halbleitervorrichtung.
  • Halbleitervorrichtungen umfassen Anordnungen von Leiterbahnen in verschiedenen Schichten der Vorrichtung. Die Leiterbahnen von solchen Anordnungen sind üblicherweise parallel zueinander angeordnet und sind elektrisch voneinander lateral durch ein dielektrisches Material isoliert. Der laterale Abstand zwischen zwei Leiterbahnen und die Breite einer Leiterbahn werden addiert, wobei sich der Pitch bzw. die Wiederholgröße der Anordnung von Bahnen ergibt. Die Bahnen folgen üblicherweise in einer vollständigen periodischen Weise aufeinander, um die notwendige Fläche der Vorrichtung so weit wie möglich zu verringern.
  • Beispielsweise umfassen Halbleiter-Speichervorrichtungen Anordnungen von Leiterbahnen, die spezielle Teile von Speicherzellen, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, verbinden und die somit die Speicherzellen ansprechen. Es ist jedoch nicht notwendig, jede Speicherzelle getrennt voneinander anzusprechen. Üblicherweise werden zwei Mengen von Leiterbahnen gebildet, wobei die erste Menge entlang einer ersten Richtung verläuft und als Wortleitungen bezeichnet werden und die zweite Menge entlang einer zweiten Richtung verläuft, die erste Richtung schneidet, und die Bitleitungen genannt werden. Gewöhnlich werden Wort- oder Bitleitungen gebildet, indem man einen leitenden Schichtstapel strukturiert, so dass einzelne Bahnen, die parallel zueinander Bahnen, die parallel zueinander angeordnet sind, gebildet werden.
  • Eine Halbleitervorrichtung kann jedoch Anordnungen von Leiterbahnen in weiteren Ebenen als der Wort- oder Bitleitungsebene umfassen.
  • 1A zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Speichervorrichtung, die eine Anordnung 100 von Speicherzellen umfasst. Genauer gesagt umfasst die Speicherzellenanordnung 100 Wortleitungen 2, die sich in einer ersten Richtung erstrecken, und Bitleitungen, die sich in einer zweiten Richtung erstrecken. Speicherzellen 45 sind zwischen benachbarten Bitleitungen an jedem Schnittpunkt eines Substratbereichs mit einer zugehörigen Wortleitung 2 gebildet. An einem Schnittpunkt zwischen Wortleitungen und Bitleitungen sind die Bitleitungen und die Wortleitungen voneinander durch eine dicke Siliziumdioxidschicht (nicht gezeigt) isoliert. Um die Fläche für die Speicherzellenanordnung 100 zu minimieren, ist es erwünscht, den Pitch der Anordnung von Wortleitungen so weit wie möglich zu verringern. Zum Kontaktieren bzw. elektrischen Anschließen der einzelnen Wortleitungen sind jedoch Lande-Kontaktflächen 111 mit einer Mindestfläche erforderlich. Üblicherweise sind diese Lande-Kontaktflächen 111 in einem Kontakt- oder Fan-out-Bereich 110, der an die Speicherzellenanordnung 100 angrenzt, angeordnet. Um einen Kontakt mit einem angemessenen Kontaktwiderstand zu erreichen, muss die Fläche von jeder der Lande-Kontaktflächen 111 einen Mindestwert haben. Darüber hinaus ist eine Mindestfläche der Lande-Kontaktflächen erforderlich, um einen Kontakt zu oberen Verdrahtungsebenen sicherzustellen, ohne auf Probleme hinsichtlich der Spezifikation der Lagegenauigkeit zu stoßen.
  • Wie in 1A gezeigt ist, haben die Wortleitungen 2 eine Mindestbreite wmin und einen Mindestabstand dmin voneinander. Um die Packungsdichte einer solchen Speicherzellenanordnung zu erhöhen, könnte die Breite und der Abstand der Wortleitungen verringert werden. Wenn jedoch die Breite der Wortleitungen 2 verringert wird, sollte eine Mindestkontaktfläche in dem Kontaktbereich 110 beibehalten werden. Anders ausgedrückt, wird der Unterschied der Größe zwischen der Breite der Wortleitungen 2 und der lateralen Abmessungen der Lande-Kontaktflächen 111 größer.
  • Unterschiedliche Probleme treten auf, wenn die Breite und der Pitch der Wortleitungen verringert werden. Beispielsweise müssen Lande-Kontaktflächen 111, die eine relativ große Fläche in Bezug auf die Breite der Wortleitungen haben, am Ende von jeder Wortleitung angeordnet werden, ohne dass sie einander berühren oder in sonstiger Weise beeinträchtigen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Lande-Kontaktflächen an beiden Seiten der Anordnung anzuordnen, wie in 1B gezeigt ist. Wenn man Lande-Kontaktflächen von nur jeder zweiten Wortleitung an einer Seite der Anordnung hat, können die Lande-Kontaktflächen eine große Fläche haben, ohne dass benachbarte Lande-Kontaktflächen berührt oder in sonstiger Weise beeinträchtigt werden. Die Anordnung der Lande-Kontaktflächen an beiden Seiten der Anordnung führt jedoch zu einem komplexen Verdrahtungsschema in oberen Ebenen, wodurch das Leistungsvermögen der Speichervorrichtung beeinträchtigt werden könnte. Beispielsweise müssen Bahnen in einer anderen Ebene erzeugt werden, die jede zweite Kontaktfläche an der anderen Seite der Anordnung verbinden.
  • Ein weiteres Problem, das sich aus der Verringerung des Pitchs der Wortleitung ergibt, bezieht sich auf die Strukturierung dieser kleinen Strukturen. Wenn die Anordnung von Wortleitun gen unter Verwendung eines fotolithografischen Verfahrens, das üblicherweise verwendet wird, strukturiert wird, sind die Lateralen Abmessungen der Wortleitungen ebenso wie der Abstand zwischen benachbarten Wortleitungen durch die minimale Strukturgröße F, die durch die verwendete Technologie erhältlich ist, beschränkt. Es ist jedoch sehr schwierig, einen lithografischen Schritt zum gleichzeitigen Abbilden von verschiedenen Grundabmessungen (große Fläche der Lande-Kontaktflächen und kleine Leiterbahnen) zu realisieren, da der lithografische Schritt und die verwendete Maske für die Abbildung der kleinsten Struktur optimiert werden müssen. Daher ist ein weiteres Verringern der Breite der Wortleitung und des Pitchs (bei einer Wortleitungsbreite, die kleiner als 70 nm ist) und somit eine weitere Verkleinerung der Speichervorrichtung unter Verwendung von Lithografie mit einer einzigen Belichtung schwierig durchzuführen.
  • Obwohl diese Probleme hier beispielhaft für Anordnungen von Wortleitungen von Speichervorrichtungen beschrieben sind, ist davon auszugehen, dass sie bei anderen Vorrichtungen oder bei anderen Verdrahtungsebenen in gleicher Weise auftreten, wenn diese Vorrichtungen oder Verdrahtungsebenen vergleichbare Größen erreichen.
  • Entsprechend wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, verbesserte Masken zur Herstellung der Vorrichtung und eine verbesserte Vorrichtung benötigt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt somit das Verfahren nach Anspruch 1, den Fotomaskensatz nach Anspruch 6 sowie die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 20 bereit.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung die Schrit te Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche, Bereitstellen eines Schichtstapels, der mindestens eine leitende Schicht umfasst, auf der Substratoberfläche, Strukturieren des Schichtstapels, so dass einzelne Leiterbahnen und einzelne Lande-Kontaktflächen gebildet werden, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, wobei der Schritt zum Strukturieren des Schichtstapels zwei lithografische Belichtungen unter Verwendung von zwei verschiedenen Fotomasken umfasst, und wobei die Lande-Kontaktflächen an einer Seite der Anordnung, die durch die Leiterbahnen gebildet ist, angeordnet werden. Bei der ersten lithografischen Belichtung wird eine erste Fotomaske verwendet, um die Muster der Leiterbahnen in eine Fotoresistschicht zu übertragen, während in dem zweiten Belichtungsschritt eine zweite Fotomaske verwendet wird, um die Muster der Lande-Kontaktflächen in eine Fotoresistschicht abzubilden.
  • Da zwei verschiedene Fotomasken für die Strukturen der Anordnung, d.h. die Leiterbahnen und die Lande-Kontaktflächen verwendet werden, kann die erste Fotomaske in Bezug auf die Strukturen der Anordnung optimiert werden, was zu einer besseren Abbildung von kleinen Strukturen führt und ermöglicht, die Abmessungen der Struktur weiter zu verringern. Beim Abbilden der Lande-Kontaktflächen in das Fotoresistmaterial unter Verwendung der zweite Fotomaske können auch weitere Strukturen des Peripherie-Bereichs abgebildet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Fotomaskensatz bereitgestellt, umfassend eine erste und eine zweite Fotomaske, die jeweils bei einem ersten und zweiten fotolithografischen Prozess zu verwenden sind, wobei der zweite fotolithografische Prozess nach dem ersten fotolithografischen Prozess durchgeführt wird, wobei die erste Fotomaske einen Bereich mit einem Linien-/Spalt-Muster, welches Unterbrechungs bereiche umfasst, so dass ein in ein Fotoresistmaterial unter Verwendung der ersten Fotomaske übertragenes Muster Spaltstrukturen und durchgehende Linien umfasst, wobei jede der Spaltstrukturen ein erstes Spaltsegment, ein Liniensegment und ein zweites Spaltsegment umfasst, und wobei zwei benachbarte Linien voneinander durch eine zugehörige Spaltstruktur getrennt sind, wobei das Liniensegment der zugehörigen Spaltstruktur zwei angrenzende Linien verbindet und wobei die zweite Fotomaske ein Muster umfasst, so dass ein durch den zweiten lithografischen Prozess unter Verwendung der zweiten Fotomaske erhaltenes Fotoresistmuster eine vorbestimmte Anzahl von ersten Spaltsegmenten und die angrenzenden Bereiche der Linien vollständig abdeckt sowie die Liniensegmente mindestens teilweise abdeckt, während die zweiten Spaltsegmente und die angrenzenden Bereiche der Linien freiliegend gelassen werden.
  • Anders ausgedrückt umfasst eine erste Fotomaske einen Bereich mit Linien-/Spaltstrukturen mit Unterbrechungsbereichen in den Spalt- oder den Linienstrukturen in der Weise, dass ein Fotoresistmaterial, das mit der ersten Fotomaske belichtet und entwickelt worden ist, Linien bzw. Bahnen umfasst, die durch unterbrochene Spalte getrennt sind, wobei die Linien miteinander in den Unterbrechungsbereichen in den Spalten verbunden sind. Eine zweite Fotomaske umfasst einen Bereich mit einem Blockmuster entsprechend den Strukturen in der ersten Fotomaske in der Weise, dass ein mit der zweiten Fotomaske belichtetes und entwickeltes Fotoresistmaterial die Unterbrechungsbereiche in den Spalten teilweise und die Linien und Spalte nur auf einer Seite der Unterbrechungsbereiche der Spalte in Bezug auf die Richtung der Linien der ersten Fotomaske bedeckt. Die Linien-/Spaltstrukturen in der ersten Fotomaske bilden ein Gitter mit lichtundurchlässigen Linien und lichtdurchlässigen Spalten aus. Die Unterbrechungsbereiche in den Spalt- oder den Linienstrukturen sind Bereiche mit einer Transparenz, die der der unterbrochenen Struktur entgegengesetzt ist. Anders ausgedrückt entsprechen, wenn ein positives Fotoresistmaterial zu belichten ist, beispielsweise die Linienstrukturen in der ersten Fotomaske Linien in dem belichteten und entwickelten Fotoresist, und die Spaltstrukturen entsprechen den Zwischenräumen zwischen den Linien in dem Fotoresistmaterial. Bei diesem Beispiel werden die Spaltstrukturen in der ersten Fotomaske durch lichtundurchlässige Bereiche unterbrochen.
  • Entsprechend umfasst die erste Fotomaske die Strukturen der Speicherzellenanordnung oder, anders ausgedrückt, die Leiterbahnen. In Abhängigkeit von dem verwendeten Fotoresistmaterial, entsprechen die Linien oder Spalte in der Fotomaske jeweils den Leiterbahnen. Um den fotolithografischen Prozess zu verbessern, sind die Linien und Spalte homogen über einen Bereich angeordnet, der den Speicherzellenbereich und den Kontaktbereich umfasst. Dadurch umfassen die Linien oder Spalte bzw. Zwischenräume Unterbrechungsbereiche in der Weise, dass das entwickelte Fotoresistmaterial Linien umfasst, die durch unterbrochene Zwischenräume voneinander getrennt sind und miteinander durch die Unterbrechungsbereiche der Spalte verbunden sind. Durch die homogene Anordnung von Linien und Spalte können kleinere kritische Abmessungen ("cd" critical dimension"), insbesondere kleinere Linienbreiten wl abgebildet werden.
  • Die zweite Fotomaske umfasst Strukturen entsprechend den Strukturen in der ersten Fotomaske in der Weise, dass das entwickelte Fotoresistmaterial die Unterbrechungsbereiche in den Spalten teilweise abdeckt und Linien und Spalte an der Seite der Unterbrechungsbereiche der Spalte in Bezug auf die Richtung der Linien der ersten Fotomaske abdeckt, an denen die Linien mit dem Speicherzellenbereich verbunden sind. Dadurch erzeugt die zweite Fotomaske Lande-Kontaktflächen in den Unterbrechungsbereichen der Spalte, wobei jede Lande-Kontaktfläche mit einer entsprechenden Linie verbunden ist, und entfernt das Fotoresistmaterial von der Seite der Linien, die nicht mit dem Speicherzellenbereich verbunden sind. Somit umfasst ein Fotoresistmaterial, das mit den überlagerten ersten und zweiten Fotomasken belichtet worden und entwickelt worden ist, Linien gemäß den Leiterbahnen sowie Lande-Kontaktflächen, die jeweils mit entsprechenden Leiterbahnen verbunden sind. Die Breite der Lande-Kontaktflächen, die senkrecht zur Richtung der Leiterbahnen gemessen ist, ist durch die Breite der Unterbrechungsbereiche der Linien-/Spalt-Strukturen in der ersten Fotomaske begrenzt. Die Breite eines Unterbrechungsbereichs ist gleich der Differenz zwischen dem doppelten Pitch der Linien-/Spalt-Struktur in der ersten Fotomaske und der Breite eines Zwischenraums der Linien-/Spalt-Struktur in der ersten Fotomaske. Die Länge der Lande-Kontaktflächen, die entlang der Richtung der Leiterbahnen gemessen ist, ist durch die Länge der Unterbrechungsbereiche der Linien-/Spalt-Struktur in der ersten Fotomaske begrenzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Fotomaskensatz bereitgestellt, umfassend eine erste und eine zweite Fotomaske, die jeweils in einem ersten und einem zweiten fotolithografischen Verfahren zu verwenden sind, wobei das zweite fotolithografische Verfahren nach dem ersten fotolithografischen Verfahren durchgeführt wird, wobei die erste Fotomaske einen Bereich mit einem Linien-/Spalt-Muster umfasst, so dass ein in Fotoresistmaterial unter Verwendung der ersten Fotomaske übertragenes Muster Spalte, die von einem Fotoresistmaterial umgeben sind, umfasst, die voneinander durch Linien des Fotoresistmaterials getrennt sind und sich bis zu verschiedenen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition des Musters erstrecken, wobei der Abstand entlang der Richtung der Linien gemessen ist und in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien zunimmt, und wobei die zweite Fotomaske ein Muster umfasst, so dass ein Fotoresistmuster, das durch das zweite lithografische Verfahren unter Verwendung der zweiten Fotomaske erhalten wird, eine vorbestimmte Anzahl der Linien und Spalte bedeckt und benachbarte Bereiche des umgebenden Materials bedeckt, wodurch Kontaktflächenstrukturen definiert werden, wobei jede der Kontaktflächenstrukturen mit einer zugehörigen der Linien verbunden ist.
  • Anders ausgedrückt umfasst eine erste Fotomaske einen ersten Bereich mit Linien- und Spaltstrukturen, die sich bis zu unterschiedlichen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition der Linien- und Spaltstrukturen erstrecken, wobei der Abstand entlang der Richtung der Linien gemessen ist und in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien zunimmt, und einen zweiten Bereich, so dass das Fotoresistmaterial nach einer Belichtung unter Verwendung der ersten Fotomaske in diesem zweiten Bereich nicht durch einen Entwickler entfernt werden wird. Eine zweite Fotomaske umfasst ein Blockmuster gemäß den Strukturen in der ersten Fotomaske in der Weise, dass ein Fotoresistmaterial, das unter Verwendung der zweiten Fotomaske belichtet und entwickelt worden ist, die Linien- und Spaltstrukturen, die durch das erste lithografische Verfahren erhalten worden ist, und angrenzende Kontaktstrukturen bedeckt.
  • Entsprechend umfasst die erste Fotomaske die Strukturen der Speicherzellenanordnung oder anders ausgedrückt, die Leiterbahnen. In Abhängigkeit von dem verwendeten Fotoresistmaterial sind jeweils Linien oder Spalte in der Fotomaske den Leiterbahnen zuzuordnen. Die Linien und Spalte sind über einen Bereich angeordnet, der den Speicherzellenbereich und den Kontaktbereich umfasst. Dadurch erstrecken sich die Linien oder Spalte bis zu unterschiedlichen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition, wobei der Abstand in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien zunimmt.
  • Die zweite Fotomaske umfasst ein Blockmuster entsprechend den Strukturen in der ersten Fotomaske in der Weise, dass das entwickelte Fotoresistmaterial die Linien- und Spaltstrukturen, die durch das erste lithografische Verfahren unter Verwendung der ersten Fotomaske erhalten worden sind und Kontaktstrukturen bedeckt, wobei jede Kontaktstruktur mit einer zugehörigen Linie verbunden ist. Dadurch werden durch die zweite Fotomaske Lande-Kontaktflächen in dem Kontaktbereich erzeugt, wobei die Abmessungen der Lande-Kontaktflächen in beliebiger Weise ausgewählt werden können und nicht durch die Abmessungen des Linien-/Spalt-Musters in der ersten Fotomaske beschränkt sind.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine verbesserte Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche, eine Vielzahl von Leiterbahnen, die sich entlang einer ersten Richtung erstrecken, wobei die Leiterbahnen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, und eine Vielzahl von Lande-Kontaktflächen aus einem leitenden Material, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer versetzten Weise in Bezug auf die erste Richtung an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, wobei die Vorrichtung erhalten wird durch Durchführung eines Verfahrens, das die Schritte zum Bereitstellen des Halbleitersubstrats, Bereitstellen eines Schichtstapels, der mindestens eine leitende Schicht enthält, auf der Substratoberfläche und Strukturieren des Schichtstapels, so dass einzelne Leiterbahnen und einzelne Lande-Kontaktflächen gebildet werden, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, umfasst, wobei der Schritt zum Strukturieren des Schichtstapels zwei lithografische Belichtungsschritte unter Verwendung eines Satzes aus zwei verschiedenen Fotomasken umfasst, und wobei die Lande-Kontaktflächen an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, in einer gestaffelten bzw. versetzten Weise angeordnet sind.
  • In ähnlicher Weise umfasst gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche, eine Vielzahl von Leiterbahnen, die entlang einer ersten Richtung verlaufen, wobei die Leiterbahnen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, und eine Vielzahl von Lande-Kontaktflächen, die aus einem leitenden Material hergestellt sind, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer gestaffelten Weise in Bezug auf die erste Richtung auf einer Seite eines Speicherzellenbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist.
  • Entsprechend kann die Vorrichtung durch Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, das zwei lithografische Belichtungen unter Verwendung zweier verschiedener Fotomasken umfasst, erhalten werden. Als Ergebnis sind kleinere Abmessungen von Breite und Pitch der Leiterbahnen durch das lithografische Verfahren erhältlich, da die Linien und Spalte unter Verwendung eines lithografischen Verfahrens und einer Fotomaske, die für die Abbildung von Leiterbahnen optimiert ist, gebildet werden. Die Lande-Kontaktflächen, die mit entsprechenden Leiterbahnen verbunden sind, sind an einer Seite des Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, in einer gestaffelten bzw. versetzten Weise in Bezug auf die erste Richtung angeordnet. Darüber hinaus können, da die Lande-Kontaktflächen üblicherweise eine Breite und eine Länge haben, die jeweils größer als die Breite der Leiterbahnen ist, Kontaktflächen mit einer vergrößerten Fläche erhalten werden. Als Folge wird der Kontaktwiderstand der Kontakte verringert, und eine ordentliche Ausrichtung der Kontakte wird sichergestellt. Darüber hinaus wird, da die Lande-Kontaktflächen an einer Seite der Anordnung angeordnet sind, das Verdrahtungsschema in oberen Ebenen einfacher. Und da die Lande-Kontaktflächen in einer gestaffelten Weise in Bezug auf die erste Richtung angeordnet sind, können die Abmessungen und die Form der Lande-Kontaktflächen in einem breiten Bereich ohne das Risiko, dass Lande-Kontaktflächen einander berühren oder in sonstiger Weise beeinträchtigen, variiert werden. Somit kann die Fläche des Bauelements weiter verringert werden. All diese Vorteile führen zu einem verbesserten Leistungsvermögen der Speichervorrichtung und zu einer verbesserten Ausbeute des Herstellungsverfahrens und zu einer Verringerung der Kosten der Speichervorrichtung.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine verbesserte Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche, eine Vielzahl von Leiterbahnen, die entlang einer ersten Richtung verlaufen und auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, wobei jede der Leiterbahnen eine Linienbreite wl hat und zwei benachbarte der Leiterbahnen einen Abstand ws voneinander haben, wobei die Linienbreite und der Abstand jeweils senkrecht in Bezug auf die erste Richtung gemessen sind, und eine Vielzahl von Lande-Kontaktflächen aus einem leitenden Material, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer versetzten Weise in Bezug auf die erste Richtung auf einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, wobei jede der Lande-Kontaktflächen einer Breite wp und eine Länge lp hat, wobei die Breite wp senkrecht in Bezug auf die erste Richtung gemessen wird, die Länge lp entlang der ersten Richtung gemessen wird und wobei zwei Lande-Kontaktflächen, die mit verschiedenen benachbarten Leiterbahnen verbunden sind, durch einen Zwischenraum mit einer Länge ls, die entlang der Richtung der Leiterbahnen gemessen ist, getrennt sind, wobei die Linienbreite wl von jeder der Leiterbahnen gleich dem Abstand ws ist und wobei ls + lp < 10 × wl.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
  • 1A und 1B Draufsichten auf herkömmliche Vorrichtungen;
  • 2A eine Draufsicht auf eine Speichervorrichtung mit symmetrischen Lande-Kontaktflächen;
  • 2B eine Draufsicht auf eine Speichervorrichtung mit asymmetrischen Lande-Kontaktflächen;
  • 3A bis 3C Draufsichten auf eine Vielzahl von Untermengen von Lande-Kontaktflächen gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
  • 4A bis 4F Querschnittsansichten des Substrats bei unterschiedlichen Prozessierungsschritten und Draufsichten auf das Substrat nach diesen Prozessierungsschritten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5A bis 5G Querschnittsansichten des Substrats bei verschiedenen Prozessierungsschritten und Draufsichten auf das Substrat nach diesen Prozessierungsschritten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 eine Querschnittsansicht der neuen Hardmaske;
  • 7A bis 7D Querschnittsansichten des Substrats bei verschiedenen Prozessierungsschritten unter Verwendung der neuen Hardmaske;
  • 8A und B Draufsichten auf die erste Fotomaske gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
  • 9 eine Draufsicht auf die zweite Fotomaske, die entsprechend der ersten Fotomaske der 8A und 8B gestaltet ist;
  • 10A und 10B Draufsichten auf die erste Fotomaske gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung;
  • 11 eine Draufsicht auf die zweite Fotomaske, die gemäß der ersten Fotomaske der 10A und 10B gestaltet ist;
  • 12A bis D Draufsichten auf die erste Fotomaske gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • 13 eine Draufsicht auf die zweite Fotomaske, die entsprechend der ersten Fotomaske von 12D gestaltet ist; und
  • 14 eine Draufsicht auf Hilfsstrukturen in der zweiten Fotomaske, die entsprechend dem Detail von 11 gestaltet ist.
  • 2A zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von Wortleitungen mit Lande-Kontaktflächen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 2A eine Speichervorrichtung 130 mit einem Speicherzellenbereich 100, einem Kontaktbereich 110 mit einer Vielzahl von Lande-Kontaktflächen 111 und einem Peripherie-Bereich 120. Jede Lande-Kontaktfläche 111 ist mit einer Wortleitung 2 verbunden, die sich von dem Speicherzellenbereich 100 in den Kontaktbereich 110 erstreckt. Die Vorrichtung kann ferner eine Vielzahl von zweiten Leiterbahnen (nicht gezeigt), die entlang einer zweiten Richtung verlaufen, umfassen, wobei die zweite Richtung die erste Richtung der Wortleitungen 2 schneidet, und eine Vielzahl von Speicherzellen umfassen. Jede Speicherzelle kann durch Adressieren zugehöriger Wortleitungen 2 und zweiter Leiterbahnen oder einem Paar von zweiten Leiterbahnen angesprochen werden. Die zweiten Leiterbahnen können in oder auf der Oberfläche eines Substrats gebildet sein und können den Bitleitungen der Speichervorrichtung entsprechen. Die Speicherzellen umfassen beispielsweise nichtflüchtige Speicherzellen wie NROM- oder Speicherzellen mit Floating Gate, aber sie können auch weitere Arten von Speicherzellen umfassen.
  • Die Lande-Kontaktflächen 111 und die zugehörigen Wortleitungen 2 können in einer Vielzahl von Untermengen angeordnet sein. In der gezeigten Figur ist eine Untermenge 112 aus Lande-Kontaktflächen 11 und Wortleitungen 2 durch sechzehn Wortleitungen mit verbundenen Lande-Kontaktflächen 111 definiert. Selbstverständlich können Untermengen jedoch auch durch eine andere Anzahl von Wortleitungen und Lande-Kontaktflächen definiert werden. Die Untermengen können durch Leiterbahnen, die nicht mit zugehörigen Lande-Kontaktflächen verbunden sind und die in einem späteren Prozessschritt entfernt werden, um darunter liegende leitende Schichten zu kontaktieren, getrennt sein.
  • Die Lande-Kontaktflächen 111 einer Untermenge 112 sind in einer gestaffelten Weise mit zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition 7 der Speichervorrichtung und symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 113 zwischen zwei Wortleitungen in der Mitte der Untermenge 112 angeordnet. Somit ist die Untermenge 112 durch den Zwischenraum 113 in zwei Hälften unterteilt. Die Lande-Kontaktflächen 111 in jeder Hälfte einer Untermenge sind mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf die Referenzposition 7 angeordnet. Dabei wird mit einer ersten Lande-Kontaktfläche 111, die mit der Wortleitung 2 an der Grenze der Untermenge 112 und dem kleinsten Abstand in Bezug auf die Bezugsposition 7 begonnen und mit einer Lande-Kontaktfläche 111, die mit einer der zwei Wortleitungen 2 in der Mitte der Untermenge 112 und die den größten Abstand zur Referenz-Position 7 hat, aufgehört. Der kleinste und der größte Abstand der Lande-Kontaktflächen 111 in jeder Hälfte ist jeweils für beide Hälften der Untermenge 112 gleich. Somit sieht die Anordnung von Lande-Kontaktflächen 111 in der Untermenge 112 aus wie ein Weihnachtsbaum mit symmetrischen Ästen aber ohne Spitze in der Mitte oder wie ein Trapez, bei dem die lange Parallelseite an den Speicherzellenbereich 100 angrenzt und die kurze Parallelseite bei einem größeren Abstand in Bezug auf die Referenzposition 7 angeordnet ist, wobei der Abstand entlang den Wortleitungen 2 gemessen ist.
  • Typischerweise ist die Breite wl der Wortleitungen 2 kleiner als 70 nm, insbesondere kleiner als 65 nm und der Pitch, d.h. die Summe der Linienbreite wl und der Spaltenbreite ws, ist kleiner als 140 nm, insbesondere kleiner als 130 nm. Unter einem lithografischen Gesichtspunkt wäre es vorteilhaft, dieselbe Linien- und Spaltbreite zu haben, dies ist jedoch nicht erforderlich. Trotzdem sind in den folgenden Figuren Linien und Spalte mit gleichen Breiten abgebildet, wobei die Linien und Spalte auch unterschiedliche Breiten haben können.
  • Jede Lande-Kontaktfläche hat eine Breite wp, die senkrecht zur Richtung der Wortleitungen gemessen ist, und eine Länge lp, die entlang der Richtung der Wortleitung gemessen ist, wobei wp und lp größer als wl sind. Typischerweise ist wp kleiner als 350 nm und lp ist kleiner als 300 nm. Insbesondere ist wp ungefähr 188 nm und lp ist ungefähr 250 bis 300 nm. Somit sind lp und wp größer als wl. Der Abstand ls zwischen zwei angrenzenden Lande-Kontaktflächen, der entlang der Richtung der Wortleitungen gemessen ist, ist ungefähr 150 bis 350 nm, was zu einem Pitch der Lande-Kontaktflächen (lp + ls) von 450 bis 600 nm führt. Wie zu sehen ist, ist lp + ls kleiner als 10 × wl.
  • Die Untermenge 112 hat eine Länge lc, die entlang der Richtung der Wortleitungen gemessen ist, und eine Breite wc, die senkrecht in Bezug auf die Richtung der Wortleitungen gemessen ist, wobei beide Abmessungen von den Abmessungen und Pitches der Wortleitungen und Lande-Kontaktflächen und von der Anzahl an Wortleitungen, die eine Untermenge bilden, abhängen. Insbesondere ist lc ungefähr 3,3 bis 4,5 μm und wc ist ungefähr 2,25 μm für die dargestellte Untermenge, die 16 Wortleitungen enthält.
  • Die Abmessungen der Lande-Kontaktflächen und Leiterbahnen sowie die Anordnung der Lande-Kontaktflächen können jedoch beliebig entsprechend den Einschränkungen, die durch das Bauelement insgesamt und durch das Herstellungsverfahren auferlegt werden, definiert werden.
  • 2B zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere zeigt 2B eine Speichervor richtung 130, wie sie in 2A beschrieben ist, aber bei der die Lande-Kontaktflächen 111 asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 113 zwischen zwei Wortleitungen in der Mitte der Untermenge 112 angeordnet sind. Wie zu sehen ist, ist die erste Lande-Kontaktfläche 1122 der linken Hälfte der Untermenge bei einem größeren Abstand in Bezug auf die Referenzposition 7 als die erste Lande-Kontaktfläche 1121 der rechten Hälfte der Untermenge angeordnet. Mit anderen Worten ist der Abstand d2 größer als der Abstand d1. Die Lande-Kontaktfläche mit dem größten Abstand von allen Lande-Kontaktflächen der Untermenge ist an der linken Seite der zugehörigen Wortleitung 2 angeordnet. Sie kann jedoch auch an der rechten Seite oder über der entsprechenden Wortleitung angeordnet sein. Somit sieht die Anordnung der Lande-Kontaktflächen 111 in der Untermenge 112 wie ein Weihnachtsbaum mit einer Spitze aus, aber mit asymmetrischen Ästen, oder wie ein Dreieck.
  • 3A zeigt eine Draufsicht auf eine Vielzahl von Untermengen 112 aus Lande-Kontaktflächen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lande-Kontaktfläche in jeder Untermenge sind symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 113 zwischen den zwei Wortleitungen in der Mitte der Untermenge angeordnet. Im Folgenden werden nur die Lande-Kontaktflächen einer Hälfte von jeder Untermenge betrachtet, aber die Lande-Kontaktflächen der andere Hälften sind auf dieselbe Weise angeordnet. Die erste Untermenge 112 hat eine erste Lande-Kontaktfläche 1121a an der Grenze zur zweiten Untermenge 112b. Die zweite Untermenge 112b hat eine erste Lande-Kontaktfläche 1121b an dieser Grenze. Die ersten Lande-Kontaktflächen 1121a und 1121b sind die Lande-Kontaktflächen mit dem kleinsten Abstand aller Lande-Kontaktflächen der betrachteten Hälfte der jeweiligen Untermenge in Bezug auf eine Referenzposition 7 der Speichervorrichtung, wobei der Abstand entlang der Richtung der Wortleitungen 2 gemessen ist. Die Lande-Kontaktflächen 1121a und 1121b sind bei demselben Abstand in Bezug auf die Referenzposition 7 angeordnet.
  • 3B zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Anordnung einer Vielzahl von Untermengen 112 aus Lande-Kontaktflächen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Lande-Kontaktflächen 111 von jeder Untermenge 112 sind asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 113 zwischen den zwei Wortleitungen in der Mitte der Untermenge angeordnet. Somit ist die Lande-Kontaktfläche 1122b, die die Lande-Kontaktfläche der linken Hälfte der Untermenge 112a mit dem kleinsten Abstand zu einer Referenzposition 7 ist, bei einem größeren Abstand d2 in Bezug auf die Referenzposition 7 angeordnet als die erste Lande-Kontaktfläche 1121a bei der rechten Hälfte der Untermenge 1121a mit einem Abstand d1 zur Referenzposition 7. Dasselbe gilt für die Untermenge 112b. Somit sind die Lande-Kontaktflächen 1121a und 1122b, die an die Grenze der Untermengen 112a und 112b angrenzen, bei einem unterschiedlichen Abstand in Bezug auf eine Referenzposition angeordnet oder, anders ausgedrückt d2 > d1. Somit kann der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Untermengen 112 verringert werden oder die Abmessungen der Lande-Kontaktflächen 111 können erhöht werden, ohne das Risiko, dass die ersten Lande-Kontaktflächen 1121a und 1122b von zwei angrenzenden Untermengen einander berühren oder beeinträchtigen.
  • Wenn die Leiterbahnen homogen in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien angeordnet sind und die ersten Lande-Kontaktflächen von zwei angrenzenden Untermengen von Lande-Kontaktflächen bei demselben Abstand in Bezug auf eine Referenzposition, wie unter Bezugnahme auf 3A beschrieben, angeordnet sind, muss die Breite wp der ersten Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge kleiner als das 1,5-fache des Pitches, d.h. der Summe der Breite wl der Leiterbahnen und dem Abstand ws zwischen zwei Leiterbahnen, sein. Durch eine Anord nung der ersten Lande-Kontaktflächen von angrenzenden Untermengen bei verschiedenen Abständen, kann die Breite wp der ersten Lande-Kontaktflächen, die die kritische Größe ist, so groß wie das 2,5-fache des Pitches werden, ohne dass sie einander berühren oder beeinträchtigen. Daher kann die Fläche der Lande-Kontaktflächen erhöht werden, was zu besseren Kontaktwiderstandseigenschaften und zu entspannteren Overlay-Spezifikationen für die Kontaktierung einer oberen Verdrahtungsebene führt.
  • 3C zeigt eine Draufsicht auf noch eine weitere Anordnung einer Vielzahl von Untermengen 112 aus Lande-Kontaktflächen gemäß einer Ausführungsform der Speichervorrichtung. Hier sind die Lande-Kontaktflächen einer Untermenge symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 113 zwischen den zwei Linien in der Mitte der Untermenge angeordnet. Die erste Lande-Kontaktfläche 1121a der Untermenge 112a hat einen größeren Abstand d1 in Bezug auf eine Referenzposition 7 als die erste Lande-Kontaktfläche 1121b der Untermenge 112b mit einem Abstand d2, wobei der Abstand entlang der Richtung der Wortleitung gemessen ist. In der Untermenge 112b ist ein Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Lande-Kontaktfläche 1121b und 1122b in der Weise derart bemessen, dass die erste Lande-Kontaktfläche 1121a der Untermenge 112a in diesen Zwischenraum hineinreichen kann. Der Zwischenraum hat eine Länge lss, der durch lss = lp + 2 × ls definiert werden kann, wobei die Länge lp einer Lande-Kontaktfläche 111 ist und ls die Länge des Zwischenraums zwischen zwei angrenzenden Lande-Kontaktflächen ist, wobei die Länge entlang der Richtung der Wortleitungen 2 gemessen ist. Somit kann der Zwischenraum zwischen zwei angrenzenden Untermengen verringert werden, oder die Breite wp der ersten Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge und den weiteren Lande-Kontaktflächen kann ebenso erhöht werden, ohne dass die Lande-Kontaktflächen einander berühren oder beeinträchtigen. Darüber hinaus ist der Abstand der Lande-Kontaktfläche mit dem größten Abstand von einer Untermenge der gleiche für alle Untermengen, was während der Prozessierung der Speichervorrichtung nützlich sein kann.
  • Die folgenden Querschnittsansichten, die verschiedene Prozessierungsschritte veranschaulichen, zeigen Ansichten des Kontaktbereichs 110, wobei die linke Seite zwischen II und II und die rechte Seite zwischen III und III aufgenommen ist, wie in 3A veranschaulicht ist. Die Anordnung von Lande-Kontaktflächen und Untermengen von 3A ist beispielhaft gewählt. Nichtsdestotrotz kann das veranschaulichte Verfahren in ähnlicher Weise für weitere Anordnungen oder Vorrichtungen ebenso verwendet werden. Als Beispiel werden Positiv-Fotoresistmaterialien 23, 231 und 232 und entsprechende Fotomasken verwendet, um das erfindungsgemäße Verfahren zu beschreiben.
  • Bei der weiteren Beschreibung der Erfindung werden die Schritte zum Strukturieren eines Schichtstapels und zum Entfernen der freigelegten Bereiche des Schichtstapels als Ätzprozesse definiert werden. Andere Verfahren sind jedoch ebenfalls möglich, um diese Schritte zu realisieren. Gegebenenfalls wird danach das Hartmaskenmaterial entfernt. Das Hartmaskenmaterial kann jedoch automatisch durch die vorhergehenden Ätzschritte entfernt worden sein, oder es kann beibehalten werden, wobei es beispielsweise als Isolierschicht dient.
  • Ausgangspunkt für die Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleitersubstrat, insbesondere ein Siliziumsubstrat, das p-dotiert sein kann. Das Halbleitersubstrat kann jeden Typ von Halbleitersubstrat, wie beispielsweise Silizium, SOI (silicon-on-insulator, Silizium auf Isolator) oder weitere umfassen, die bereits prozessiert sein können und somit dotierte Bereiche umfassen können, oder die eine topo grafische Oberfläche aufweisen können. Weiterhin können mehrere Schichten auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats oder auf Teilen des Halbleitersubstrats aufgebracht sein, beispielsweise leitende oder dielektrische Schichten.
  • Beispielsweise wird eine Gateoxidschicht durch thermische Oxidation in einem Substratbereich gewachsen, in dem ein Peripheriebereich einer Speichervorrichtung auszubilden ist. In einem Speicherzellenbereich wird ein Speicherschichtstapel abgeschieden, der eine erste SiO2-Schicht mit einer Dicke von 1,5 bis 10 nm, eine Si3N4-Schicht mit einer Dicke von 2 bis 15 nm und nachfolgend eine zweite SiO2-Schicht mit einer Dicke von 5 bis 15 nm umfasst. Der Speicherschichtstapel wird unter Ausbildung von Bahnen strukturiert. Nach Bedecken der Bahnen mit einer Schutzschicht und Ausbilden von Spacern, die an die Seitenwände der Bahnen des Schichtstapels angrenzen, wird ein Implantationsschritt durchgeführt, wobei die Source-/Drain-Bereiche in den freigelegten Bereichen definiert werden.
  • Ein Bitleitungsoxid wird bereitgestellt, indem ein Abscheidungsschritt durchgeführt wird, nachfolgend wird ein Schritt zum Abscheiden eines Wortleitungsschichtstapels durchgeführt. Diese Schritte sind dem Fachmann auf dem Gebiet der NROM-Vorrichtungen wohlbekannt und eine detaillierte Beschreibung dieser Schritte wird daher weggelassen.
  • Die 4A bis 4F zeigen Querschnittsansichten des Substrats nach verschiedenen Prozessierungsschritten gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Wie in 4A gezeigt ist, sind als Ergebnis auf der Oberfläche 10 des Halbleitersubstrats 1, in dem Kontaktbereich 110 ein Wortleitungsschichtstapel 20, eine Deckschicht 21 und eine Hartmaskenschicht 22 angeordnet. Der Wortleitungsschichtstapel 20 umfasst üblicherweise Segmente einer ersten Polysiliziumschicht und einer zweiten Polysiliziumschicht mit einer Gesamtdicke von ungefähr 20 bis 110 nm, nachfolgend eine Titanschicht (nicht gezeigt), eine Wolframnitridschicht mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 20 nm und eine Wolframschicht mit einer Dicke von ungefähr 50 bis 70 nm. Auf der Wolframschicht ist eine Siliziumnitridschicht 21 mit einer Dicke von ungefähr 100 bis 200 nm angeordnet.
  • Die Hartmaskenschicht kann ein Schichtstapel sein, der Schichten aus verschiedenen Materialien, die beliebig ausgewählt sein können, umfasst. Es muss jedoch möglich sein, die Hartmaskenschichten selektiv in Bezug aufeinander und selektiv in Bezug auf das Material der obersten Schicht des leitenden Schichtstapels zu ätzen. Beispiele für die Hartmaskenmaterialien umfassen amorphes Silizium und Carbon. Insbesondere ist solch eine Carbonschicht aus elementarem Kohlenstoff gebildet, d.h. Kohlenstoff, welcher nicht in einer chemischen Verbindung enthalten ist, und gegebenenfalls Zusätze wie beispielsweise Wasserstoff enthält. Die Carbonschicht kann unter Verwendung bekannter Verfahren wie beispielsweise ein CVD-Verfahren abgeschieden werden.
  • In 4A ist die Hartmaskenschicht 22 aus amorphem Silizium hergestellt. Die Hartmaskenschicht 22 kann eine Dicke von ungefähr 100 nm oder mehr haben.
  • Eine Fotoresistschicht 23 wird auf die sich ergebende Oberfläche abgeschieden und unter Verwendung einer ersten Fotomaske 51 belichtet. Die sich ergebende Struktur ist in 4A als eine Querschnittsansicht und in 4B als eine Draufsicht gezeigt. Die Bereiche der Fotoresistschicht 23, die beleuchtet bzw. belichtet worden sind, werden in einem Entwickler löslich. Insbesondere wird die Fotoresistschicht 23 mit einem Li nien/Spalt-Muster belichtet, wobei die Spalte Unterbrechungsbereiche haben können. Anders ausgedrückt sind die Spalte bzw. Zwischenräume in der ersten Fotomaske durch lichtundurchlässige Bereiche, die die lichtundurchlässigen Linien in der ersten Fotomaske miteinander verbinden, unterbrochen. Es sind jedoch auch weitere Ausführungsformen des Linien/Spaltmusters möglich, wie in 10 und 12 beschrieben werden wird. Der Peripherie-Bereich 120 wird durch den ersten Belichtungsschritt nicht belichtet. Die Strukturen 23a in 4A und 4B beschreiben belichtete Muster und die Strukturen 23b beschreiben unbelichtete Muster in dem Fotoresist 23.
  • Wie üblicherweise verwendet, kann eine reflexionsvermindernde Schicht (ARC) auf der Hartmaskenschicht, beispielsweise einer Hartmaskenschicht, die Carbon enthält, abgeschieden werden. Insbesondere ist es, wenn Carbon als Hartmaskenmaterial verwendet wird, notwendig, eine SiON-Schicht auf der Carbonschicht abzuscheiden, um ein Entfernen des Resistmaterials zu ermöglichen. Zusätzlich kann die ARC-Schicht unterhalb der Fotoresistschicht angeordnet sein.
  • Im nächsten Schritt wird das Fotoresistmaterial 23 unter Verwendung einer zweiten Fotomaske 52 belichtet. Somit werden Strukturen der ersten Fotomaske 51 und der zweiten Fotomaske 52 in dasselbe Fotoresistmaterial 23 abgebildet. Die sich ergebende Struktur ist in 4C als Querschnittsansicht und in 4D als Draufsicht gezeigt, wobei die Bereiche der Fotoresistschicht 23, die belichtet worden sind, in einem Entwickler löslich werden. Insbesondere wird die Fotoresistschicht 23 mit Strukturen in der Weise belichtet, dass in dem entwickelten Fotoresistmaterial Linien mit verbundenen Lande-Kontaktflächen definiert werden. Dabei sind die Lande-Kontaktflächen in den Unterbrechungsbereichen der belichteten Strukturen des ersten Belichtungsschritts angeordnet.
  • Darüber hinaus werden Bahnen, die zwischen zwei Untermengen von Wortleitungen angeordnet sind, in dem Kontaktbereich 110 und dem Speicherzellenbereich 100 belichtet. Somit können die Hartmaske 22, die Siliziumnitridschicht 21 und der Wortleitungsschichtstapel 20 von diesen Bereichen in dem Speicherzellenbereich entfernt werden, damit darunter liegende Bitleitungen 4 in einem späteren Prozessschritt kontaktiert werden können. Somit kann ein zusätzliches lithografisches Verfahren zum Öffnen dieses Bereichs eingespart werden, was zu verringerten Kosten und einer verbesserten Ausbeute führt. Darüber hinaus können Strukturen in dem Peripheriebereich 120 durch den zweiten Belichtungsschritt definiert werden. Wiederum beschreiben die Strukturen 23a jeweils belichtete Muster und die Strukturen 23b beschreiben jeweils unbelichtete Strukturen in dem Fotoresistmaterial.
  • Im nächsten Schritt wird das Fotoresistmaterial 23 entwickelt und die sich ergebenden Strukturen werden in die Hartmaskenschicht 22 übertragen. Insbesondere wird ein Ätzschritt durchgeführt, wobei die Fotoresistmaske als eine Ätzmaske verwendet wird. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 23 werden die Strukturen der Hartmaskenschicht 22 in die Siliziumnitridschicht 21 übertragen und die verbleibende Hartmaskenschicht 22 wird entfernt. Es wird die Struktur erhalten, die in 4E in einer Querschnittsansicht und in 4F in einer Draufsicht gezeigt ist. Dabei sind einzelne Bahnen 211 und einzelne Lande-Kontaktflächen 212 aus Siliziumnitrid auf der Oberfläche des Wortleitungsschichtstapels 20 gebildet. Die Hartmaskenschicht 22 kann jedoch beibehalten werden.
  • In einem späteren Verfahrensschritt werden die Strukturen der Siliziumnitridschicht 21 in den Wortleitungsschichtstapel 20 übertragen, wodurch gleichzeitig einzelne Wortleitungen 2 und einzelne Lande-Kontaktflächen 111 definiert werden, die jeweils mit einer ausgewählten Wortleitung verbunden sind. Da dieser Schritt dem Fachmann wohlbekannt ist, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
  • In den 4A bis 4F entsprechen die Leiterbahnen, die durch Strukturieren des leitenden Schichtstapels erhalten worden sind, Wortleitungen 2 einer Speichervorrichtung, wobei die Wortleitungen 2 oberhalb einer weiteren leitenden Schicht, die Bitleitungen 4 dieser Speichervorrichtung umfasst, angeordnet sind. Die Speichervorrichtung umfasst weiterhin Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle durch Adressieren einer entsprechenden Wortleitung 2 auswählbar ist. Wie jedoch selbstverständlich ist, können die Leiterbahnen ebenso den Bitleitungen 4 oder Bahnen jeder anderen Verdrahtung mit einer dichten Wiederholgröße, d.h. einem Pitch kleiner als 140 nm, entsprechen.
  • Durch das Trennen der Belichtungsschritte der Wortleitungen und der Lande-Kontaktflächen wird zugelassen, das jede Belichtung und jede Fotomaske in Bezug auf die abgebildeten Strukturen optimiert werden. Darüber hinaus kann die Hartmaske von den Bereichen des Speicherzellenbereichs 100 entfernt werden, bei denen die darunter liegenden Bitleitungen in einem späteren Prozessschritt, bei der zweiten Belichtung, kontaktiert werden müssen. Das heißt, dass die Hartmaske in einem früheren Prozessierungsschritt als bei herkömmlicherweise verwendeten Verfahren entfernt wird, ohne dass die Homogenität der abgebildeten Spalt/Linien-Strukturen gestört wird. Somit ist das Abbilden von kleinen Bahnenstrukturen mit der ersten Fotomaske in einem ersten Belichtungsschritt möglich, und ein weiterer Lithografieschritt zum Entfernen der Wortleitungen von dem Speicherzellenbereich, wie vorstehend beschrieben, wird eingespart.
  • Die 5A bis 5G zeigen Querschnittsansichten des Substrats bei verschiedenen Prozessierungsschritten und Draufsichten auf das Substrat nach diesen Prozessierungsschritten gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung zweier separater Lithografieschritte. Jeder Lithografieschritt umfasst die Abbildung von Mustern in ein unterschiedliches Fotoresistmaterial und ein Entwickeln dieses Fotoresistmaterials. Die Strukturen in dem jeweiligen Fotoresistmaterial werden separat in einen Hartmaskenschichtstapel übertragen.
  • Somit können die getrennten Lithografieverfahren zum Abbilden der jeweiligen Strukturen optimiert werden, ohne dass die Abbildung der anderen Strukturen beeinträchtigt wird. Insbesondere können die Beleuchtungsparameter zum Abbilden von Linien- und Spaltstrukturen optimiert werden. Im Vergleich zu einem Doppelbelichtungsverfahren, bei dem Strukturen beider Fotomasken in dieselbe Fotoresistschicht wie vorstehend beschrieben abgebildet werden, können kleinere Abmessungen von Linien in der Fotoresistschicht erzielt werden. Da die mechanische Verspannung der Fotoresistbahnen bei dem ersten Belichtungsschritt, bei dem Linien- und Spaltstrukturen homogen angeordnet sind, homogener ist, können kleinere Linienbreiten erzielt werden. Wenn die Strukturen der zweiten Fotomaske in dieselbe Fotoresistschicht abgebildet werden, können Fotoresistbahnen mit kleinen Breiten, die an relativ große Bereiche ohne Fotoresist angrenzen, bei der Entwicklung des Fotoresistmaterials kollabieren. Das wird dadurch vermieden, dass man die Abbildung von Strukturen der ersten und zweiten Fotomaske voneinander trennt.
  • Darüber hinaus kann eine Nachbearbeitung des zweiten Lithografieverfahrens durchgeführt werden, ohne dass es erforderlich ist, den ersten Belichtungsschritt zu wiederholen. Darüber hinaus können nicht nur die Lithografieverfahren in Bezug auf die Strukturen optimiert werden, sondern auch das Verfahren zum Bereitstellen des ersten Fotoresistmaterials und die Ätzprozesse profitieren von solch einer Optimierung der Strukturen, insbesondere von einer homogenen Anordnung der Strukturen, was zu einer weiteren Möglichkeit zur Verringerung der Strukturabmessungen führt.
  • Die Schritte zum Ätzen des Hartmaskenschichtstapels nach dem ersten und zweiten lithografischen Verfahren können so durchgeführt werden, dass nach dem ersten lithografischen Verfahren nur die oberste Schicht des Hartmaskenschichtstapels geätzt wird. Nach dem zweiten lithografischen Verfahren werden die Strukturen in dem zweiten Fotoresistmaterial in die oberste Hartmaskenschicht übertragen. Das sich ergebende Muster in der obersten Hartmaskenschicht wird auf die anderen Schichten des Hartmaskenschichtstapels übertragen, nachdem das zweite Fotoresistmaterial von dem Hartmaskenschichtstapel entfernt worden ist. Somit können die weiteren Hartmaskenschichten geätzt werden, ohne dass sie durch Fotoresistreste oder weitere Effekte, die sich aus dem Fotoresistmaterial auf der Hartmaske ergeben, beeinträchtigt werden.
  • Wie in 5A gezeigt ist, sind auf der Oberfläche 10 des Halbleitersubstrats, insbesondere einem p-dotierten Halbleitersubstrat, in dem Kontaktbereich 110 ein Wortleitungsschichtstapel 20, eine Siliziumnitridschicht 21 und ein Hartmaskenschichtstapel 22 angeordnet, wie unter Bezugnahme auf 4A beschrieben ist.
  • Eine erste Fotoresistschicht 231 wird auf der sich ergebenden Oberfläche abgeschieden, unter Verwendung einer ersten Fotomaske 51 belichtet, wobei die Bereiche der Fotoresistschicht 231, die belichtet worden sind, in einem Entwickler löslich werden und entwickelt. Die sich ergebende Struktur ist in 5A gezeigt. Insbesondere wird die Fotoresistschicht 231 mit einem Linien/Spalt-Muster belichtet, wobei die Spalte bzw. Zwischenräume in der ersten Fotomaske durch lichtundurchlässige Liniensegmente unterbrochen werden können, die die lichtundurchlässigen Linien miteinander verbunden. Es sind jedoch auch weitere Ausführungsformen des Linien/Spalt-Musters möglich, wie in den 10 oder 12 beschrieben werden wird. Als Ergebnis sind in dem Fotoresistmaterial 231 kontinuierliche Bahnen in dem Speicherzellenbereich und den Kontaktbereichen ausgebildet, wobei zwei angrenzende Linien bzw. Bahnen durch eine entsprechende Spalt- bzw. Zwischenraumstruktur getrennt sind und miteinander durch das Liniensegment der zugehörigen Spaltstruktur, das eine Brücke in dem Unterbrechungsbereich des Zwischenraums zwischen den Bahnen bildet, verbunden sind. In den Zwischenräumen liegt die Hartmaskenschicht 22 auf der Substratoberfläche. Der Peripheriebereich 120 braucht durch den ersten Belichtungsschritt nicht belichtet zu werden.
  • In dem nächsten Schritt werden die Strukturen des ersten Fotoresistmaterials 231 in die Hartmaskenschicht 22 übertragen. Insbesondere wird ein Ätzschritt durchgeführt, wobei die Fotoresistmaske als Ätzmaske verwendet wird. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 231 wird die Struktur, die in 5B in einer Querschnittsansicht und in 5C in einer Draufsicht gezeigt ist, erhalten, wobei einzelne Bahnen 221 aus dem Hartmaskenmaterial 22 gebildet sind, die miteinander durch Brücken 222 aus dem Hartmaskenmaterial 22 verbunden sind. In den Zwischenräumen zwischen den Bahnen 221 liegt die Siliziumnitridschicht 21 auf der Oberfläche des Substrats.
  • Im nächsten Schritt wird eine zweite Fotoresistschicht 232 auf der sich ergebenden Oberfläche abgeschieden, mit einer zweiten Fotomaske 52 belichtet, wobei die Bereiche der Fotore sistschicht 232, die belichtet worden sind, in einem Entwickler löslich werden und entwickelt. Wiederum kann eine ARC-Schicht wie vorstehend beschrieben verwendet werden. Die sich ergebende Struktur ist in 5D in einer Querschnittsansicht gezeigt und in 5E in einer Draufsicht. Insbesondere wird die Fotoresistschicht 232 in der Weise belichtet, dass in dem entwickelten Fotoresistmaterial Strukturen definiert sind, die Bahnen mit verbundenen Lande-Kontaktflächen in dem Speicherzellenbereich und den Kontaktbereichen abdecken. Darüber hinaus werden Bereiche, die zwischen zwei Untermengen von Wortleitungen angeordnet sind, in dem Speicherzellenbereich und den Kontaktbereichen 100 und 110 belichtet. Somit können die Hartmaskenbahnen 221 und die darunter liegenden Schichten 21 und 20 von diesen Bereichen in dem Speicherzellenbereich entfernt werden, um die darunter liegenden Bitleitungen in einem späteren Prozessschritt zu kontaktieren. Darüber hinaus können Strukturen in dem Peripheriebereich 120 durch die zweite Belichtung definiert werden.
  • Im nächsten Schritt werden Strukturen des zweiten Fotoresistmaterials 232 in die Hartmaskenschicht 22 übertragen. Insbesondere wird ein Ätzschritt durchgeführt, wobei die Fotoresistmaske als eine Ätzmaske verwendet wird. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 232 werden die Strukturen der Hartmaskenschicht 22 in die Siliziumnitridschicht 21 übertragen, und die verbleibende Hartmaskenschicht 22 wird entfernt. Die Struktur, die in 5F in einer Querschnittsansicht und in 5G in einer Draufsicht gezeigt ist, wird erhalten, wobei einzelne Bahnen 211 und einzelne Lande-Kontaktflächen 212 aus Siliziumnitrid auf der Oberfläche des Wortleitungsschichtstapels 20 gebildet sind. Die Hartmaskenschicht 22 kann jedoch auch beibehalten werden.
  • In einem späteren Prozessschritt werden die Strukturen der Siliziumnitridschicht 21 in den Wortleitungsschichtstapel 20 übertragen, wobei einzelne Wortleitungen und einzelne Lande-Kontaktflächen 111 definiert werden, die jeweils mit bestimmten Wortleitungen verbunden sind. Da dieser Schritt dem Fachmann wohlbekannt ist, wird eine detaillierte Beschreibung dieses Schritts weggelassen.
  • Die Ausführungsform des Herstellungsverfahrens, das in Bezug auf 5 beschrieben ist, ist vorteilhaft in Bezug auf den ersten Strukturierungsschritt der Hartmaskenschicht 22 und die Abscheidung der zweiten Fotoresistschicht 232, da das Muster der ersten Fotoresistschicht und daher das Muster in der Hartmaskenschicht 22 nach dem ersten Strukturierungsverfahren sehr homogen ist. Darüber hinaus werden die Linien- bzw. Bahnstrukturen, die durch den ersten Belichtungsschritt abgebildet werden, insbesondere die Breite der Bahnen im Kontaktbereich 110, nicht durch den zweiten Belichtungsschritt beeinträchtigt und insbesondere nicht durch Streulicht aufgrund des zweiten Belichtungsschritts beeinträchtigt, da der erste und der zweite Belichtungsschritt nicht in dasselbe Fotoresistmaterial ausgeführt werden.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines neuen Hartmaskenschichtstapels gemäß der vorliegenden Erfindung. Auf der Oberfläche 10 eines Halbleitersubstrats 1, sind beispielsweise ein Wortleitungsschichtstapel 20, eine Siliziumnitridschicht 21 und eine Hartmaske 6 angeordnet. Die Hartmaske 6 umfasst drei Schichten 61 bis 63 aus verschiedenen Materialien. Die erste Hartmaskenschicht 61 ist beispielsweise eine Carbonschicht. Solch eine Carbonschicht ist aus elementarem Kohlenstoff hergestellt, d.h. Kohlenstoff, der nicht in einer chemischen Verbindung enthalten ist und gegebenenfalls Zusätze wie beispielsweise Wasserstoff enthält. Die Carbonschicht kann unter Verwendung bekannter Verfahren wie beispielsweise einem CVD-Verfahren abgeschieden werden. Die Hartmaskenschicht 61 kann eine Dicke von ungefähr 100 nm bis 150 nm haben. Die zweite Hartmaskenschicht 62 ist aus Siliziumdioxid hergestellt, beispielsweise mit einer Dicke von ungefähr 10 nm bis 30 nm. Die zweite Hartmaskenschicht 62 kann auch aus Siliziumoxynitrid hergestellt sind. Die dritte Hartmaskenschicht 63 ist beispielsweise aus Silizium hergestellt, wobei die Siliziumschicht aus jeder Art von Silizium wie beispielsweise amorphem, poly- oder einkristallinem Silizium mit einer Dicke von ungefähr 10 nm bis 50 nm insbesondere ungefähr 20 bis 30 nm hergestellt sein kann.
  • Die Materialien und Dicken der Hartmaskenschichten 61 bis 63 können beliebig ausgewählt werden, solange ausreichende Ätzselektivitäten in Bezug aufeinander und die Materialien der darunter liegenden Schichten gegeben sind. Insbesondere müssen die Schichten 62 und 63 selektiv zueinander ätzbar sein, und die Schicht 61 muss selektiv zur darunter liegenden Schicht 21 ätzbar sein. Anders ausgedrückt sollte, wenn die Schicht 63 geätzt wird, die Schicht 62 mit einer sehr viel kleineren Ätzrate als der der Schicht 63 entfernt werden und wenn die Schicht 62 geätzt wird, sollte die Schicht 63 mit einer sehr viel kleineren Ätzrate als der der Schicht 62 entfernt werden.
  • Die Dicke der Schicht 61 kann größer als die der Schicht 62 sein, und die Dicke der Schicht 62 kann größer als die Dicke der Schicht 63 sein.
  • Es ist offensichtlich, dass solch ein Hartmaskenschichtstapel verwendet werden kann, um jede Art von darunter liegender Schicht zu strukturieren und dass eine Verwendung nicht auf leitende Schichten, die an die Carbon-Hartmaskenschicht angrenzen, eingeschränkt ist.
  • Dieser neue Hartmaskenschichtstapel hat verschiedene Vorteile, wie unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird. Die 7A bis 7D zeigen Querschnittsansichten des Substrats bei verschiedenen Prozessierungsschritten gemäß der Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, das in 5 beschrieben ist, bei dem aber der neue Hartmaskenschichtstapel 6 verwendet wird. Die Draufsichten der Strukturen nach den verschiedenen Prozessierungsschritten werden weggelassen, da sie den Draufsichten, die in den 5C, 5E und 5G gezeigt sind, entsprechen, wobei die Strukturen in der dritten Hartmaskenschicht 63 in den 5C und 5G strukturiert sind.
  • Wie in 7A gezeigt ist, sind auf der Oberfläche 10 des Halbleitersubstrats 1, insbesondere einem p-dotierten Siliziumsubstrat in dem Kontaktbereich 110 ein Wortleitungsschichtstapel 20, eine Siliziumnitridschicht 21 und ein Hartmaskenschichtstapel 6, der die Schichten 61 bis 63 umfasst, angeordnet, wie unter Bezugnahme auf 4A beschrieben ist. Der Hartmaskenschichtstapel umfasst eine Carbonschicht 61, eine Siliziumdioxidschicht 62 und eine Siliziumschicht 63, wie in Bezug auf 6 beschrieben ist.
  • Eine erste Fotoresistschicht 231 wird auf die sich ergebende Oberfläche abgeschieden, unter Verwendung einer ersten Fotomaske 51 belichtet, wobei die Bereiche der Fotoresistschicht 231, die belichtet worden sind, in einem Entwickler löslich werden, und entwickelt. Die sich ergebende Struktur ist in 7A gezeigt. Insbesondere wird die Fotoresistschicht 231 mit einem Linien/Spalt-Muster belichtet, wobei die Spalte bzw. Zwischenräume Unterbrechungsbereiche haben können, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben worden ist. Es sind jedoch auch weitere Ausführungsformen des Linien/Spalt-Musters möglich, wie in den 10 oder 12 be schrieben werden wird. Der Peripheriebereich 120 braucht durch den ersten Belichtungsschritt nicht belichtet zu werden.
  • Im nächsten Schritt werden die Strukturen des ersten Fotoresistmaterials 231 in die Siliziumschicht 63 übertragen. Insbesondere wird ein Ätzschritt durchgeführt, wobei die Fotoresistmaske als eine Ätzmaske verwendet wird. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 231 wird die in 7B gezeigte Struktur erhalten, bei der einzelne Bahnen 631 aus Silizium gebildet sind, die durch Brücken 632 aus Silizium verbunden sind. Die Draufsicht auf diese Struktur ist in 5C gezeigt.
  • Im nächsten Schritt wird eine zweite Fotoresistschicht 232 auf der sich ergebenden Oberfläche abgeschieden, unter Verwendung einer zweiten Fotomaske 52 belichtet, wobei die Bereiche der Fotoresistschicht 232, die belichtet worden sind, in einem Entwickler löslich werden, und entwickelt. Die sich ergebende Struktur ist als Querschnittsansicht in 7C gezeigt und als eine Draufsicht in 5E. Insbesondere ist die Fotoresistschicht 232 mit Strukturen in der Weise belichtet, dass in dem entwickelten Fotoresistmaterial Linien bzw. Bahnen mit verbundenen Lande-Kontaktflächen definiert sind. Darüber hinaus werden Bahnen, die zwischen zwei Untermengen von Wortleitungen angeordnet sind, in dem Speicherzellenbereich 100 belichtet. Somit kann der Hartmaskenschichtstapel 6, die Siliziumnitridschicht 21 und der Wortleitungsschichtstapel 20 von diesen Bereichen in dem Speicherzellenbereich entfernt werden, um darunter liegende Bitleitungen 4 in einem späteren Prozessierungsschritt zu kontaktieren. Darüber hinaus können Strukturen in dem Peripheriebereich 120 durch den zweiten Belichtungsschritt definiert werden.
  • Da die Siliziumschicht 63 dünn im Vergleich mit einer üblicherweise verwendeten Hartmaskenschicht 22 wie unter Bezugnah me auf die 4 und 5 beschrieben, ist, ist die Topografie der sich ergebenden Oberfläche nach der ersten Strukturierung der Siliziumschicht 63 klein. Daher ist die Belichtung der zweiten Fotoresistschicht 232 nicht kritisch in Bezug auf die Tiefenschärfe, und ein Doppel-Lithografieverfahren für kleine Strukturen wird ermöglicht. Im ersten Strukturierungsprozess können beispielsweise Speicherzellenbereichsstrukturen mit kritischen Dimensionen ("CD") kleiner als 100 nm in der Schicht 63 durch einen Lithografieschritt und Ätzen erzeugt. In dem zweiten Strukturierungsverfahren werden beispielsweise Lande-Kontaktflächenstrukturen und Strukturen des Peripheriebereichs in der Schicht 63 durch ein zweites Lithografieverfahren und Ätzen erzeugt. Herkömmlich zeigt die Oberfläche des üblicherweise verwendeten Hartmaskenschichtstapels eine hohe Topografie mit Stufen von mehr als 120 nm nach dem ersten Strukturierungsverfahren. Somit konnte bei dem zweiten Lithografieschritt die notwendige Tiefenschärfe nicht erreicht werden, wodurch ein Doppel-Lithografieverfahren unmöglich gemacht worden ist. Andererseits ist für die Erzeugung kleiner Strukturen im Speicherzellenbereich ein Lithografieverfahren und eine erste Maske, die in Bezug auf die Strukturen des Speicherzellenbereichs optimiert ist, notwendig, wodurch ein zweiter Lithografieschritt mit einer zweiten Maske zum Erzeugen der Lande-Kontaktflächen und der Strukturen im Peripheriebereich erforderlich wird. Durch den neuen Hartmaskenschichtstapel 6 gemäß der Erfindung wird dieses Problem gelöst.
  • Im Fall einer üblicherweise verwendeten Hartmaske mit einer Carbonschicht, die als Hartmaskenschicht 22 wie vorstehend beschrieben ist, verwendet wird, wird beim Entfernen der ersten oder der zweiten Fotoresistschicht auch die Carbonschicht beeinträchtigt. Daher ist eine Nachbearbeitung der zweiten Fotoresistschicht, die in dem Fall notwendig ist, in dem ein Fehler während dem zweiten Belichtungsschritt aufgetreten ist, ohne eine Beeinträchtigung der Kanten der Strukturen, die bereits in der Hartmaskenschicht 22 strukturiert worden sind, unmöglich. Da in dem neuen Hartmaskenschichtstapel 6 die Carbonschicht 61 durch die Schicht 62 geschützt wird, wird eine Nachbearbeitung der zweiten Fotoresistschicht nicht zu einer Beeinträchtigung der Strukturen führen.
  • Im nächsten Schritt wird die Siliziumschicht 63 geätzt, wobei die Fotoresistschicht 232 als eine Ätzmaske verwendet wird. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 232 werden die Strukturen der Siliziumschicht 63 in die Siliziumdioxidschicht 62, die Carbonschicht 61 und die Siliziumnitridschicht 21 übertragen. Verbleibende Teile der Hartmaskenschicht 63 bis 61 werden während den einzelnen Ätzschritten oder nach dem letzten Ätzschritt entfernt. Es wird die Struktur erhalten, die in 7D in einer Querschnittsansicht und in 5G in einer Draufsicht gezeigt sind, wobei einzelne Bahnen 211 und einzelne Lande-Kontaktflächen 212 aus Siliziumnitrid gebildet werden. Eine oder mehrere der Hartmaskenschichten 63 bis 61 können jedoch beibehalten werden.
  • In einem späteren Prozessschritt werden die Strukturen der Siliziumnitridschicht 21 in den Wortleitungsschichtstapel 20 übertragen, wodurch einzelne Wortleitungen 2 und einzelne Lande-Kontaktflächen 111, die jeweils mit ausgewählten Wortleitungen verbunden sind, definiert werden. Da dieser Schritt den Fachleuten wohl bekannt ist, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
  • Obwohl die Verwendung des vorstehend beschriebenen neuen Hartmaskenschichtstapels 6 in Bezug auf 7 beschrieben ist, ist die Verwendung des neuen Hartmaskenschichtstapels für jedes Verfahren, das mehr als einen lithografischen Belichtungsschritt und entsprechende Ätzprozesse die sich auf dieselbe Schicht beziehen, umfasst, möglich. Somit wird nur die Schicht 63 nach dem ersten Lithografieverfahren und nach dem zweiten Lithografieverfahren geätzt werden. Da die Siliziumhartmaskenschicht sehr dünn ist, sind diese Ätzverfahren sehr kurz, was zu weniger Ätzschäden und zu einer möglichen Verringerung der Kosten führt. Darüber hinaus können dünne Fotoresistschichten verwendet werden, was für eine Fotolithografie mit einer Wellenlänge von 193 nm und weniger vorteilhaft ist.
  • Die 8 bis 14 zeigen Draufsichten auf Ausführungsformen der ersten und zweiten Fotomaske gemäß der Erfindung oder Details dieser Fotomasken. Ein Fotomaskensatz gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste und eine zugehörige zweite Fotomaske. Die erste Fotomaske wird verwendet, um die Linien- bzw. Bahnstrukturen abzubilden. Die zweite Fotomaske wird verwendet, um die Lande-Kontaktflächen, die mit zugehörigen Bahnen verbunden sind, zu definieren, um Strukturen zu entfernen, die durch ein Lithografieverfahren unter Verwendung der ersten Fotomaske erhalten worden sind und nicht für das Verbinden von Wortleitungen und Lande-Kontaktflächen notwendig sind, und um Strukturen in dem Peripherie-Bereich zu definieren. Die gezeigten Fotomasken sind Masken, die verwendet werden, um positive Fotoresists zu belichten. Masken, die für die Belichtung negativer Fotoresists verwendet werden, können in derselben Weise gebildet sein, müssen aber entgegengesetzte Strukturen aufweisen.
  • Darüber hinaus können die Fotomasken Bereiche mit weiteren Strukturen, die in den 8 bis 14 nicht gezeigt sind, umfassen, insbesondere Strukturen im Peripheriebereich.
  • 8A zeigt eine Draufsicht auf eine erste Fotomaske 51 einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fotomaskensatzes. Insbesondere sind die Strukturen in der ersten Foto maske in einer Vielzahl von Untermengen angeordnet, und eine solche Untermenge ist gezeigt. In dem Speicherzellenbereich 100 sind lichtundurchlässige Bahnen 511 homogen angeordnet, die durch lichtdurchlässige Zwischenräume 512 getrennt sind. Die Breiten dieser Bahnen und Zwischenräume entsprechen jeweils der Breite wl der zu strukturierenden Wortleitungen und den Abständen zwischen den Wortleitungen. Die Linien/Spalt-Strukturen bilden ein Gitter mit lichtundurchlässigen Bahnen und transparenten Zwischenräumen. In dem Fan-out- oder Kontaktbereich 110 umfassen die Zwischenräume 512 erste transparente Segmente 512a, Unterbrechungsbereiche 513 und zweite transparente Segmente 512b. Die Unterbrechungsbereiche der Zwischenräume sind lichtundurchlässige Bereiche, die die transparenten Zwischenräume unterbrechen. Die Unterbrechungsbereiche 513 trennen dabei die transparenten Segmente 512a und 512b und verbinden benachbarte Bahnen 511. Die Unterbrechungsbereiche 513 sind in einer versetzten Weise bei verschiedenen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition 7 angeordnet, wobei der Abstand entlang der Richtung der Bahnen 511 gemessen wird und in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Bahnen ansteigt. Die Länge der Unterbrechungsbereiche, die entlang der Richtung der Bahnen gemessen wird, kann geringfügig größer als die Länge lp der zu erzeugenden Lande-Kontaktflächen sein. Die Breite wp der zu erzeugenden Lande-Kontaktflächen ist durch den Abstand zwischen zwei Zwischenräumen 512, die an den Unterbrechungsbereich 513 angrenzen, beschränkt, somit gilt: wp <= 2 × wl + ws. Die Unterbrechungsbereiche sind symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 515 zwischen den zwei Mittellinien der Untermenge von Lande-Kontaktflächen, die in 8A gezeigt ist, angeordnet. Der Zwischenraum 515 hat keinen Unterbrechungsbereich. In dem Peripheriebereich 120 ist die Maske lichtundurchlässig. Die homogene Anordnung von Bahnen und Zwischenräumen in dem Speicherzellenbereich und Kontaktbereich verbessert die Abbildung der Strukturen, wodurch zugelassen wird, dass die Breite der Linien und Spalte verringert wird.
  • 8B zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Fotomaske der vorliegenden Erfindung, die auch eine symmetrische Anordnung der Bahnen 511 und Zwischenräume 512 in einer Untermenge 512 aufweist, wie unter Bezugnahme auf 8A beschrieben ist. Aber hier sind Hilfsstrukturen 514 in den Unterbrechungsbereichen angeordnet. Die Hilfsstrukturen haben eine Breite unterhalb der Auflösungsgrenze der Lithografievorrichtung und werden somit nicht abgebildet. Somit sind die Zwischenräume 512 kontinuierliche Zwischenräume mit einem Segment 512a mit der Breite w1, einem Segment 514 mit der Breite w2 und einem Segment 512b mit der Breite w1, wobei w1 > w2.
  • 9 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Fotomaske gemäß dem Fotomaskensatz, der beliebige der in den 8A und 8B gezeigten ersten Fotomasken umfasst. Die Maske umfasst einen lichtundurchlässigen Bereich in dem Speicherzellenbereich 100 und eine lichtundurchlässige Struktur in dem Kontaktbereich 110 in der Weise, dass die Unterbrechungsbereiche 513 der ersten Fotomaske teilweise durch die Finger 521 bedeckt sind und die Bahnen und Zwischenräume an der Seite der Unterbrechungsbereich 513, die an den Speicherzellenbereich angrenzen, vollständig bedeckt sind. Die Abmessung der lichtundurchlässigen Strukturen 521, die die Unterbrechungsbereiche 513 bedecken, die entlang der Richtung der Bahnstrukturen der ersten Fotomaske gemessen ist, entspricht der Länge lp der zu erzeugenden Lande-Kontaktflächen 111.
  • Wie zu sehen ist, gibt es einen transparenten Bereich 522 in dem Speicherzellenbereich 100, wodurch definierte Bahnen 511, die durch die erste Fotomaske erzeugt worden sind, freigelegt werden. In diesem Bereich wird das Fotoresistmaterial die Bah nen nicht bedecken und es ist möglich, diesen Bereich zu öffnen, um die darunter liegenden Bitleitungen in einem späteren Prozessierungsschritt zu kontaktieren.
  • Als Ergebnis kann ein weiteres Lithografieverfahren zum Entfernen definierter Wortleitungen in einem späteren Prozessschritt eingespart werden, wodurch die Ausbeute verbessert wird und Kosten eingespart werden. In dem Peripheriebereich 120 können Strukturen, die in 9 nicht gezeigt sind, definiert werden.
  • 10A zeigt eine Draufsicht auf eine weitere erste Fotomaske 51 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fotomaskensatzes. Insbesondere ist, wie zu sehen ist, eine Untermenge 112 aus Strukturen mit Linien/Spalt-Strukturen, wie sie in Bezug auf 8 beschrieben sind, gezeigt, aber mit Unterbrechungsbereichen 513 aus Zwischenräumen 512, die asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 515 zwischen den zwei mittleren Linien der Untermenge angeordnet sind. Der Zwischenraum 515 hat keinen Unterbrechungsbereich.
  • 10B zeigt eine Draufsicht auf eine weitere erste Fotomaske 51 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fotomaskensatzes. Insbesondere ist, wie zu sehen ist, eine Untermenge 112 aus Strukturen mit Linien/Spalt-Strukturen, wie unter Bezugnahme auf 8B beschrieben, gezeigt, aber mit Unterbrechungsbereichen 53 aus Zwischenräumen 512, die asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 515 zwischen den zwei mittleren Linien der Untermenge angeordnet sind.
  • 11 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Fotomaske gemäß dem Fotomaskensatz, der beliebige der in den 10A und 10B gezeigten erste Fotomasken umfasst. Die Maske ist sehr ähnlich wie die in 9 gezeigte Fotomaske, aber mit einer Anordnung des lichtundurchlässigen Bereichs, die den Strukturen der Fotomaske, die in den 10A und 10B gezeigt sind, entspricht. Insbesondere sind die Finger 521 asymmetrisch entsprechend der Anordnung der Unterbrechungsbereiche 513 in der ersten Fotomaske angeordnet. Wiederum gibt es einen transparenten Bereich 522 in dem Speicherzellenbereich 100, was zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen führt. In dem Peripheriebereich 120 können Strukturen, die in 11 nicht gezeigt sind, definiert werden. Das Detail 526 von 11 wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben werden.
  • Die Fotomasken, die in den 8 bis 11 gezeigt sind, können Hilfsstrukturen umfassen, die nicht abgebildet werden. Hilfsstrukturen wie beispielsweise Serifen oder Streubalken können an den Rändern oder Grenzen der Strukturen in der ersten oder zweiten Fotomaske angeordnet werden. Diese Hilfsstrukturen verbessern die lithografische Abbildung der Strukturen. Auch können weitere Hilfsstrukturen, die durch das lithografische Verfahren abgebildet werden, außerhalb der Bereiche, die die Bahnstrukturen oder Lande-Kontaktflächen umfassen, verwendet werden, um die Abbildung der Strukturen weiter zu verbessern.
  • Die 12A bis 12D zeigen Draufsichten auf verschiedene erste Fotomasken 51 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fotomaskensatzes. Insbesondere sind die Strukturen in der ersten Fotomaske in einer Vielzahl von Untermengen angeordnet, und eine Untermenge 112 ist in 12A gezeigt. In dem Speicherzellenbereich 100 sind lichtundurchlässige Bahnen 511 homogen angeordnet, die durch transparente Zwischenräume 512 getrennt sind. Die Breiten der Linien und Zwischenräume entsprechen der Breite der zu strukturierenden Wortleitungen bzw. den Abständen zwischen den zu strukturierenden Wortleitungen. Die Linien/Spalt-Strukturen bilden ein Gitter mit lichtundurchlässigen Bahnen und transparenten Zwischenräumen.
  • In dem Fan-Out- oder Kontakt-Bereich 110 erstrecken sich die Zwischenräume 512 bis zu unterschiedlichen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition 7, wobei der Abstand entlang der Richtung der Bahnen 511 gemessen wird und innerhalb einer Hälfte der Untermenge 112 ansteigt. Bei einem Abstand, der größer als die Länge der Zwischenräume 512 ist, ist die Maske 51 lichtundurchlässig.
  • Die Zwischenräume 512 von einer Untermenge 112 mit derselben Länge sind symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 515 zwischen den zwei mittleren Linien der Untermenge angeordnet. Der Zwischenraum 516, der zwei Untermengen 112 trennt, erstreckt sich über den gesamten Kontaktbereich 110, aber andere Bemessungen sind ebenfalls möglich. Der Zwischenraum 516 hat die Funktion, die Lande-Kontaktflächen, die an diesen Zwischenraum angrenzen, die unter Verwendung der zweiten Fotomaske abgebildet werden, zu trennen. Somit muss sich der Zwischenraum 516 bis zu einem Abstand erstrecken, bis zu dem sich die angrenzenden Lande-Kontaktflächen erstrecken werden. In dem Peripheriebereich 120 ist die Maske lichtundurchlässig. Die homogene Anordnung von Bahnen und Zwischenräumen in dem Speicherzellenbereich verbessert die Abbildung der Strukturen, wodurch ermöglicht wird, die Breite der Bahnen und Zwischenräume zu verringern.
  • 12B zeigt eine weitere Ausführungsform der ersten Fotomaske der vorliegenden Erfindung, die sehr ähnlich der in 12A gezeigt ist. Die Fotomaske hat auch eine symmetrische Anordnung von Zwischenräumen 512 in einer Untermenge 112, die sich bis zu demselben Abstand erstrecken, aber hier sind Hilfsstrukturen 514 angrenzend an die Zwischenräume 512 angeordnet. Anders ausgedrückt setzen die Hilfsstrukturen 514 die Zwischenräume 512 fort. Die Hilfsstrukturen haben eine Breite unterhalb der Auflösungsgrenze der Lithografievorrichtung und werden somit nicht abgebildet. Aber durch sie wird die Abbildung der Spalt/Linien-Strukturen in dem Kontaktbereich 110 verbessert.
  • Die Zwischenräume 512, die sich bis zu demselben Abstand erstrecken, können asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum 515 zwischen den zwei Bahnen in der Mitte der Untermenge 112 angeordnet sein. 12C zeigt ein Beispiel von solch einer Anordnung mit Hilfsstrukturen 514, die die Zwischenräume 512 in dem gesamten Kontaktbereich 110 fortsetzen. Es ist jedoch auch eine Anordnung ohne derartige Hilfsstrukturen möglich, ähnlich der in 12A gezeigten.
  • Die in den 9 oder 11 gezeigten Fotomasken können jeweils als zweite Fotomaske 52 des Fotomaskensatzes gemäß der Erfindung verwendet werden. Die lichtundurchlässige Struktur in dem Kontaktbereich 110 muss sich in der Weise erstrecken, dass die Finger 521 sich zu einem längeren Abstand als die entsprechenden Zwischenräume 512 in der ersten Fotomaske 51 in Bezug auf eine Referenzposition 7 erstrecken, wodurch Lande-Kontaktflächen 111 in der strukturierten Struktur definiert werden. Die Abmessung der 521, die in der Richtung der Bahnen in der ersten Fotomaske gemessen wird, definiert die Länge lp der Lande-Kontaktflächen.
  • 12D zeigt eine weitere erste Fotomaske der zweiten Ausführungsform des Fotomaskensatzes gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zwischenräume 512 von einer Untermenge, die sich bis zu demselben Abstand in Bezug auf die Referenzposition 7 erstrecken, sind symmetrisch in Bezug auf den Zwischenraum 515 zwischen den zwei Bahnen 511 in der Mitte der Untermenge angeordnet. Es gibt zwei verschiedene Typen von Untermengen, Untermenge 112a und Untermenge 112b. Der Zwischenraum 512a, d.h. der Zwischenraum, der an die Bahn an der Grenze der Untermenge 112a angrenzt, erstreckt sich bis zu einem größeren Abstand als der Zwischenraum 512b, d.h. der Zwischenraum, der an die Bahn an der Grenze der Untermenge 112b angrenzt. Die erste Fotomaske, die in 12D gezeigt ist, gehört zu der in 3C gezeigten Struktur.
  • 13 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Fotomaske gemäß dem Fotomaskensatz, der die in 12D gezeigte erste Maske umfasst. Die Maske umfasst einen lichtundurchlässigen Bereich in dem Speicherzellenbereich 100 und eine lichtundurchlässige Struktur in dem Kontaktbereich 110 in der Weise, dass sich die Finger 521 zu einem längeren Abstand als die entsprechenden Zwischenräume 512 der ersten Fotomaske erstrecken. Somit werden Lande-Kontaktflächen strukturiert, die mit angrenzenden Bahnen 511 verbunden sind. Die Länge der lichtundurchlässigen Strukturen 521, die entlang der Richtung der Bahnstrukturen der ersten Fotomaske gemessen ist, entspricht der Länge lp der zu erzeugenden Lande-Kontaktflächen 111. Wie zu sehen ist, gibt es einen transparenten Bereich 522 in dem Speicherzellenbereich 100, wodurch definierte Bahnen 511, die durch die erste Fotomaske erzeugt worden sind, freigelegt werden. In diesem Bereich wird das Fotoresistmaterial die Bahnen bzw. Leitungen nicht abdecken, und es ist möglich, diesen Bereich zu öffnen, um die darunter liegenden Bitleitungen in einem späteren Prozessschritt zu öffnen. Daher wird ein weiteres Lithografieverfahren zum Entfernen definierter Wortleitungen in einem späteren Prozessschritt eingespart, wodurch die Ausbeute verbessert wird und Kosten gespart werden. In dem Peripheriebereich 120 können Strukturen, die in 13 nicht gezeigt sind, definiert werden. Die Herstellung einer Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und die Verwendung eines Fotomaskensatzes, der die in den 12D und 13 gezeigten Fotomasken umfasst, führt zu einer Speichervorrichtung mit einer Struktur von Lande-Kontaktflächen, wie sie in 3C gezeigt ist.
  • Die Fotomasken, die in den 12 und 13 gezeigt sind, umfassen Hilfsstrukturen, die nicht abgebildet werden. Hilfsstrukturen, wie beispielsweise Serifen oder Streubalken („scattering Bars") können an den Rändern oder Grenzen der Strukturen in der ersten oder zweiten Fotomaske angeordnet werden. Diese Hilfsstrukturen verbessern die lithografische Abbildung der Strukturen. Auch können weitere Hilfsstrukturen, die durch die lithografischen Verfahren abgebildet werden, außerhalb der Bereiche, die die Bahnstrukturen oder Lande-Kontaktflächen umfassen, verwendet werden, um die Abbildung der Strukturen weiter zu verbessern.
  • 14 zeigt das Detail 526 von 11. Die beschriebenen Strukturen können jedoch auf beliebige Strukturen in beliebigen Fotomasken, die von der Verwendung derartiger Strukturen während der Abbildung profitieren können, verwendet werden. Insbesondere zeigt die 14 Hilfsstrukturen 524, die an Finger 521 angelegt sind. Nicht abbildende lichtundurchlässige Serifen werden als Hilfsstrukturen verwendet, um die Abbildung der Kanten der Finger 521 zu verbessern. Die transparenten Bereiche 525, die an die Finger 521 angrenzen, verbessern die Abbildung des Zwischenraums zwischen zwei benachbarten Fingern. Durch die gestrichelte Linie wird die Grenze des Fingers 521, der in dem Fotoresistmaterial strukturiert ist, angegeben. Diese Hilfsstrukturen und transparenten Bereiche können bei jedem Zwischenraum und Finger werwendet werden. Es können jedoch auch weitere Hilfsstrukturen wie Streubalken oder weitere, abbildende oder nicht abbildende in jeder hier beschriebenen Fotomaske, wie es den Fachleuen wohlbekannt ist, verwendet werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind Beispiele, die nur zur Veranschaulichung dienen, und die Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt. Jede Modifizierung, Veränderung und äquivalente Anordnung sollte als zum Umfang der Erfindung gehörig angesehen werden.
    • 1
    Halbleitersubstrat
    10
    Substratoberfläche
    2
    Wortleitung
    20
    Wortleitungsschichtstapel
    21
    Siliziumnitridschicht
    211
    Siliziumnitridbahn
    212
    Lande-Kontaktfläche aus Siliziumnitrid
    22
    Hartmaskenschicht
    221
    Hartmaskenbahn
    222
    Hartmaskenbrücke
    23
    Fotoresistschicht
    23a
    belichtetes Muster
    23b
    unbelichtetes Muster
    231
    erste Fotoresistschicht
    232
    zweite Fotoresistschicht
    4
    Bitleitung
    45
    Speicherzelle
    51
    erste Fotomaske
    511
    Bahn in der ersten Fotomaske
    512
    Zwischenraum in der ersten Fotomaske
    513
    Unterbrechungsbereich
    514
    Hilfsstruktur
    515
    Mittel-Zwischenraum einer Untermenge in der ersten Fotomaske
    516
    Zwischenraum zwischen zwei Untermengen
    52
    zweite Fotomaske
    521
    Finger
    522
    transparenter Bereich in dem Speicherzellenbereich
    523
    Struktur, die Lande-Kontaktfläche entspricht
    524
    Hilfsstruktur
    525
    transparenter Bereich
    526
    Detail der Struktur in der zweiten Fotomaske
    6
    Hartmaskenschichtstapel
    61
    erste Hartmaskenschicht
    62
    zweite Hartmaskenschicht
    63
    dritte Hartmaskenschicht
    631
    Bahn aus drittem Hartmaskenmaterial
    632
    Brücke aus drittem Hartmaskenmaterial
    7
    Referenzposition
    100
    Speicherzellenbereich
    110
    Kontaktbereich
    111
    Lande-Kontaktfläche
    112
    Untermenge von Lande-Kontaktflächen
    112a
    erste Untermenge von Lande-Kontaktflächen
    112b
    zweite Untermenge von Lande-Kontaktflächen
    1121a
    erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge
    1121b
    erste Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge
    1122a
    zweite Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge
    1122b
    zweite Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge
    113
    Mittel-Zwischenraum einer Untermenge
    120
    Peripheriebereich
    130
    Speichervorrichtung

Claims (41)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfassend: – Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche; – Bereitstellen eines Schichtstapels, der mindestens eine leitende Schicht umfasst, auf der Substratoberfläche, und – Strukturieren des Schichtstapels, so dass einzelne Leiterbahnen und einzelne Lande-Kontaktflächen gebildet werden, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer entsprechenden Leiterbahn verbunden ist, wobei der Schritt zum Strukturieren des Schichtstapels zwei lithografische Belichtungsschritte unter Verwendung eines Satzes aus zwei verschiedenen Fotomasken umfasst, und wobei die Lande-Kontaktflächen an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Strukturieren des Schichtstapels umfasst: – Bereitstellen eines Hartmaskenschichtstapels auf dem Schichtstapel, – Strukturieren des Hartmaskenschichtstapels, so dass Hartmaskenbahnen und Hartmasken-Kontaktflächen, die an einer Seite des Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Bahnen definiert ist, angeordnet sind, gebildet werden, und – Entfernen der freiliegenden Bereiche des Schichtstapels, wodurch gleichzeitig einzelnen Leiterbahnen und einzelne Lande-Kontaktflächen gebildet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zum Strukturieren des Hartmaskenschichtstapels umfasst: – Bereitstellen einer Fotoresistschicht auf der Hartmaske, – Abbilden der Leiterbahnen in einem ersten Belichtungsschritt unter Verwendung einer ersten Fotomaske in die Fotoresistschicht, – Abbilden der Lande-Kontaktfläche in einem zweiten Belichtungsschritt unter Verwendung einer zweiten Fotomaske in dieselbe Fotoresistschicht, – Entwickeln der Fotoresistschicht, und – Entfernen der freiliegenden Bereiche des Hartmaskenschichtstapels, wodurch Hartmaskenbahnen und Hartmasken-Kontaktflächen gebildet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt zum Strukturieren des Hartmaskenschichtstapels umfasst: – Bereitstellen einer ersten Fotoresistschicht auf dem Hartmaskenschichtstapel, – Abbilden der Leiterbahnen in einem ersten Belichtungsschritt unter Verwendung einer ersten Fotomaske in die erste Fotoresistschicht, – Entwickeln der ersten Fotoresistschicht, – Entfernen der freiliegenden Bereiche des Hartmaskenschichtstapels, wodurch Hartmaskenbahnen gebildet werden, – Entfernen der ersten Fotoresistschicht von dem Hartmaskenschichtstapel, wobei sich eine Substratoberfläche ergibt, bei der Bereiche mit dem Hartmaskenschichtstapel bedeckt sind und Bereiche mit einem freiliegenden Schichtstapel erzeugt sind, – Bereitstellen einer zweiten Fotoresistschicht auf der Oberfläche, – Abbilden der Lande-Kontaktfläche in einem zweiten Belichtungsschritt unter Verwendung einer zweiten Fotomaske in die zweite Fotoresistschicht, – Entwickeln der zweiten Fotoresistschicht, und – Entfernen der freiliegenden Bereiche des Hartmaskenschichtstapels, wodurch Hartmasken-Kontaktflächen gebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei während dem Schritt zum Strukturieren des Hartmaskenschichtstapels Hartmaskenbahnen, die definierten Leiterbahnen entsprechen, entfernt werden.
  6. Fotomaskensatz, umfassend eine erste und eine zweite Fotomaske, die jeweils in einem ersten und einem zweiten lithografischen Verfahren zu verwenden sind, wobei das zweite lithografische Verfahren nach dem ersten lithografischen Verfahren durchgeführt wird, wobei die erste Fotomaske einen Bereich mit einem Linien/Spalt-Muster, das Unterbrechungsbereiche enthält, umfasst, so dass ein unter Verwendung der ersten Fotomaske in ein Fotoresistmaterial übertragenes Muster Spalt-Strukturen und kontinuierliche Linien umfasst, wobei jede der Spaltstrukturen ein erstes Spaltsegment, ein Liniensegment und ein zweites Spaltsegment umfasst, und wobei zwei benachbarte Bahnen voneinander durch eine zugehörige Spaltstruktur getrennt sind, wobei das Liniensegment der zugehörigen Spaltstruktur zwei angrenzende Linien verbindet, und wobei die zweite Fotomaske ein Muster umfasst, so dass ein durch das zweite lithografische Verfahren unter Verwendung der zweiten Fotomaske erhaltenes Fotoresistmuster eine vorbestimmte Anzahl der ersten Spaltsegmente und die angrenzenden Linienbereiche vollständig und die Liniensegmente mindestens teilweise bedeckt, während die zweiten Spaltsegmente und die angrenzenden Bereiche der Linien freiliegend gelassen werden.
  7. Fotomaskensatz nach Anspruch 6, wobei mindestens eine der Fotomasken nicht abbildende Hilfsstrukturen umfasst.
  8. Fotomaskensatz nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Unterbrechungsbereiche in dem Linien/Spalt-Muster der ersten Fotomaske in einer versetzten Weise in Bezug auf die Richtung der Linien angeordnet sind.
  9. Fotomaskensatz nach Anspruch 8, wobei die Unterbrechungsbereiche in dem Linien/Spalt-Muster mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition des Linien/Spalt-Musters angeordnet sind, wobei der Abstand entlang der Richtung der Linien gemessen wird.
  10. Fotomaskensatz nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Linien/Spalt-Muster der ersten Fotomaske in eine Vielzahl von Untermengen von Linien/Spalt-Mustern unterteilt ist, und wobei die Unterbrechungsbereiche in dem Linien/Spalt-Muster in jeder Untermenge mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition des Linien/Spalt-Musters angeordnet ist, wobei der Abstand entlang der Richtung der Linien gemessen ist.
  11. Fotomaskensatz nach Anspruch 10, wobei die Unterbrechungsbereiche im Linien/Spalt-Muster symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie oder einen Mittel-Spalt des Linien/Spalt-Musters angeordnet sind.
  12. Fotomaskensatz nach Anspruch 10, wobei die Unterbrechungsbereiche in dem Linien/Spalt-Muster asymmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie oder einen Mittel-Spalt des Linien/Spalt-Musters angeordnet sind.
  13. Fotomaskensatz nach Anspruch 6, wobei die zweite Fotomaske ein Muster entsprechend dem Muster in der ersten Fotomaske in der Weise umfasst, dass ein mit der zweiten Fotomaske belichtetes und entwickeltes Fotoresistmaterial ausgewählte Linien, die durch das erste lithografische Verfahren unter Verwendung der ersten Fotomaske erhalten worden sind, nicht bedeckt.
  14. Fotomaskensatz, umfassend eine erste und eine zweite Fotomaske, die jeweils in einem ersten und einem zweiten lithografischen Verfahren zu verwenden sind, wobei das zweite lithografische Verfahren nach dem ersten lithografischen Verfahren durchgeführt wird, wobei die erste Fotomaske einen Bereich mit einem Linien/Spalt-Muster umfasst, so dass ein unter Verwendung der ersten Fotomaske übertragenes Muster Spalte, die von Fotoresistmaterial umgeben sind, umfasst, die voneinander durch Linien aus Fotoresistmaterial getrennt sind und sich bis zu verschiedenen Abständen in Bezug auf eine Bezugsposition des Musters erstrecken, wobei der Abstand entlang der Richtung der Linien gemessen ist und in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien zunimmt, und wobei die zweite Fotomaske ein Muster umfasst, so dass ein durch das zweite lithografische Verfahren unter Verwendung der zweiten Fotomaske erhaltenes Fotoresistmuster eine vorbestimmte Anzahl der Linien und Spalte bedeckt und benachbarte Bereiche des umgebenden Materials bedeckt, wodurch Kontaktflächenstrukturen definiert werden, wobei jede der Kontaktflächenstrukturen mit einer zugehörigen der Linien verbunden ist.
  15. Fotomaskensatz nach Anspruch 14, wobei mindestens eine der Fotomasken nicht abbildende Hilfsstrukturen umfasst.
  16. Fotomaskensatz nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Linien/Spalt-Muster der ersten Fotomaske in eine Vielzahl von Untermengen aus Linien/Spalt-Mustern unterteilt ist, so dass ein in ein Fotoresistmaterial unter Verwendung der ersten Fotomaske übertragenes Muster eine Vielzahl von Untermengen, die Spalte, die von einem Fotoresistmaterial umgeben sind, die voneinander durch Linien aus Fotoresistmaterial getrennt sind und sich zu verschiedenen Abständen in Bezug auf eine Referenzposition des Musters erstrecken, umfasst, wobei der Abstand entlang der Richtung der Bahnen gemessen ist und in ei ner Richtung senkrecht zur Richtung der Bahnen in jeder Untermenge zunimmt.
  17. Fotomaskensatz nach Anspruch 16, wobei die Linien und Spalte einer Untermenge in dem Muster der ersten Fotomaske symmetrisch in Bezug auf eine Mittel-Linie oder den Mittel-Spalt der Untermenge angeordnet sind.
  18. Fotomaskensatz nach Anspruch 16, wobei die Linien und Spalte einer Untermenge des Musters der ersten Fotomaske asymmetrisch in Bezug auf eine Mittel-Linie oder einen Mittel-Spalt der Untermenge angeordnet sind.
  19. Fotomaskensatz nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die zweite Fotomaske ein Muster entsprechend dem Muster in der ersten Fotomaske in der Weise umfasst, dass ein mit der zweiten Fotomaske belichtetes und entwickeltes Fotoresistmaterial ausgewählte Linien, die durch das erste lithografische Verfahren unter Verwendung der ersten Fotomaske erhalten worden sind, nicht bedeckt.
  20. Halbleitervorrichtung, umfassend: – ein Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche; – eine Vielzahl von Leiterbahnen, die entlang einer ersten Richtung verlaufen, wobei die Leiterbahnen auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind; und – eine Vielzahl von Lande-Kontaktflächen aus einem leitenden Material, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer versetzten Weise in Bezug auf die erste Richtung an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, wobei die Vorrichtung durch Durchführung eines Verfahrens erhalten wird, das die Schritte umfasst: – Bereitstellen des Halbleitersubstrats; – Bereitstellen eines Schichtstapels, der mindestens eine leitende Schicht umfasst, auf der Substratoberfläche, – Strukturieren des Schichtstapels, so dass einzelne Leiterbahnen und einzelne Lande-Kontaktflächen gebildet werden, wobei jede der Lande-Kontaktflächen mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden ist, wobei der Schritt zum Strukturieren des Schichtstapels zwei lithografische Belichtungsschritte unter Verwendung eines Satzes aus zwei verschiedenen Fotomasken umfasst und wobei die Lande-Kontaktflächen an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, in einer versetzten Weise angeordnet sind.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend: – eine Vielzahl von zweiten Leiterbahnen, die entlang einer zweiten Richtung verlaufen, wobei die zweite Richtung die erste Richtung schneidet, und – eine Vielzahl von Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle durch Adressieren von zugehörigen ersten und zweiten Leiterbahnen auswählbar ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Leiterbahnen Wort- oder Bitleitungen der Vorrichtung entsprechen.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Lande-Kontaktfläche mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung angeordnet sind, wobei der Abstand entlang der ersten Richtung gemessen wird.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer Vielzahl von Untermengen von Lande-Kontaktflächen angeordnet sind und wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge mit einem zunehmenden Ab stand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung angeordnet sind, wobei der Abstand entlang der ersten Richtung gemessen wird.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum zwischen den zwei Leiterbahnen in der Mitte der Untermenge angeordnet sind.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum zwischen den zwei Leiterbahnen in der Mitte der Untermenge angeordnet sind.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die Vielzahl von Lande-Kontaktflächen erste und zweite Untermengen von Lande-Kontaktflächen umfasst, wobei die erste und die zweite Untermenge jeweils aneinander angrenzen und eine erste Lande-Kontaktfläche an der Grenze von einer Untermenge den kleinsten Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung der Lande-Kontaktflächen einer Untermenge hat, wobei die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge der Lande-Kontaktflächen bei demselben Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung wie die erste Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge angeordnet ist.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die Vielzahl von Lande-Kontaktflächen erste und zweite Untermengen von Lande-Kontaktflächen umfasst, wobei die erste und die zweite Untermenge jeweils aneinander angrenzen und eine erste Lande-Kontaktfläche an der Grenze von einer Untermenge den kleinsten Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung der Lande-Kontaktflächen einer Untermenge hat, wobei die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge von Lande- Kontaktflächen bei einem größeren Abstand in Bezug auf eine Bezugsposition der Vorrichtung als die erste Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge angeordnet ist.
  29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Lande-Kontaktflächen der zweiten Untermenge von Lande-Kontaktflächen in der Weise bereitgestellt ist, dass die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge von Lande-Kontaktflächen in diesen Zwischenraum hineinreicht, ohne die Lande-Kontaktflächen der zweiten Untermenge zu berühren oder beeinträchtigen.
  30. Halbleitervorrichtung, umfassend: – ein Halbleitersubstrat mit einer Oberfläche; – eine Vielzahl von Leiterbahnen, die entlang einer ersten Richtung verlaufen und auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, wobei jede der Leiterbahnen eine Linienbreite wl hat und zwei benachbarte der Leiterbahnen einen Abstand ws voneinander haben, wobei die Linienbreite und der Abstand jeweils senkrecht in Bezug auf die erste Richtung gemessen sind; und – eine Vielzahl von Lande-Kontaktflächen aus einem leitenden Material, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer versetzten Weise in Bezug auf die erste Richtung an einer Seite eines Anordnungsbereichs, der durch die Vielzahl von Leiterbahnen definiert ist, angeordnet sind, wobei die Lande-Kontaktflächen jeweils mit einer zugehörigen Leiterbahn verbunden sind, wobei jede der Lande-Kontaktflächen eine Breite wp und eine Länge lp hat, wobei die Breite wp senkrecht in Bezug auf die erste Richtung gemessen ist, die Länge lp entlang der ersten Richtung gemessen ist, und wobei zwei Lande-Kontaktflächen, die mit zwei verschiedenen benachbarten Leiterbahnen verbunden sind, durch einen Zwischenraum mit einer Länge ls, die entlang der Richtung der Leiterbahnen gemessen ist, getrennt sind, wo bei die Linienbreite wl von jeder der Leiterbahnen gleich dem Abstand ws ist und wobei ls + lp < 10 × wl.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 30, ferner umfassend: – eine Vielzahl von zweiten Leiterbahnen, die entlang einer zweiten Richtung verlaufen, wobei die zweite Richtung die erste Richtung schneidet, und – eine Vielzahl von Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle durch Adressieren zugehöriger erster und zweiter Leiterbahnen auswählbar ist.
  32. Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Leiterbahnen den Wortleitungen entsprechen und die zweiten Leiterbahnen den Bitleitungen der Vorrichtung entsprechen.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, wobei die Lande-Kontaktflächen mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung angeordnet sind, wobei der Abstand entlang der ersten Richtung gemessen ist.
  34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei wl kleiner als 70 nm ist.
  35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei wp kleiner als 350 nm und lp kleiner als 300 nm ist.
  36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, 34 und 35, wobei die Lande-Kontaktflächen in einer Vielzahl von Untermengen von Lande-Kontaktflächen angeordnet sind und wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge mit einem zunehmenden Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung angeordnet sind, wobei der Abstand entlang der ersten Richtung gemessen ist.
  37. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge symmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum zwischen den zwei Leiterbahnen in der Mitte der Untermenge angeordnet sind.
  38. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Lande-Kontaktflächen von jeder Untermenge asymmetrisch in Bezug auf einen Zwischenraum zwischen den zwei Leiterbahnen in der Mitte der Untermenge angeordnet sind.
  39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, wobei die Vielzahl von Lande-Kontaktflächen erste und zweite Untermengen von Lande-Kontaktflächen umfassen, wobei die erste und die zweite Untermenge aneinander angrenzen und jeweils eine erste Lande-Kontaktfläche an der Grenze einer Untermenge mit dem kleinsten Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung unter den Lande-Kontaktflächen einer Untermenge haben, wobei die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge der Lande-Kontaktflächen bei demselben Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung wie die erste Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge angeordnet ist.
  40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, wobei die Vielzahl von Lande-Kontaktflächen erste und zweite Untermengen von Lande-Kontaktflächen umfassen, wobei die erste und die zweite Untermenge aneinander angrenzen und jeweils eine erste Lande-Kontaktfläche an der Grenze einer Untermenge mit dem kleinsten Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung unter den Lande-Kontaktflächen einer Untermenge haben, wobei die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge der Lande-Kontaktflächen bei größerem Abstand in Bezug auf eine Referenzposition der Vorrichtung wie die erste Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge angeordnet ist.
  41. Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Lande-Kontaktfläche der zweiten Untermenge von Lande-Kontaktflächen in der Weise vorgesehen ist, dass die erste Lande-Kontaktfläche der ersten Untermenge von Lande-Kontaktfläche in diesen Zwischenraum hineinreicht, ohne die Lande-Kontaktflächen der zweiten Untermenge zu berühren oder zu beeinträchtigen.
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