在微電子結構上的層內對準局部的開孔方法技術

本發明專利技術涉及在微電子結構上在層（１５）內對準局部的開孔方法，其中凸起的輔助結構（１１）沉積到襯底（１，５，７，９）上，使它覆蓋一部分襯底（１，５，７，９）表面，應開孔的層（１５）沉積到輔助結構（１１）上，并且通過平面蝕刻，去除層（１５）的材料，必要時去除其它材料（１７）直到在輔助結構（１１）上的層開孔和輔助材料（１３）暴露為止。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在層內，尤其是在微電子結構上的保護層內對準局部的開孔的方法。本專利技術尤其涉及用于儲存二進制數據的非易失存儲單元的制法。這種存儲單元一般具有一只開關晶體管和一只存儲電容器。電容器電極可以包含鉑類金屬，在電極之間安排鐵電或順電體材料作為介質。傳統的微電子半導體存儲器件(DRAM動態隨機存取存儲器)主要由一只選擇晶體管或開關晶體管和一只存儲電容器構成，其中在兩電容器板之間嵌入介質材料。一般多半用具有介電常數最大約為8的氧化物層或氮化物層作為介質。為了縮小存儲電容器以及制造非易失存儲器需要具有顯著較高介電常數的“新穎的”電容器材料(鐵電或順電材料)。在W.Hnlein的出版物“Neue Dielektrika für Gbit-Speicherchips(千兆比特存儲器芯片用的新介質)，Phys，B1、55(1999)舉出這種材料的例子。為了制造在高集成密度非易失半導體存儲器元件內使用的鐵電電容器，例如，SrBi2(Ta，Nb)2O9(SBT或SBTN)，Pb(Zr，Ti)O3(PZT)，或Bi4Ti3O12(BTO)鐵電材料可以用作電容器板之間的介質。但是也可以應用如例如(Ba，Sr)TiO3(BST)順電材料。然而，為了應用這種新穎介質，半導體工藝技術面臨挑戰。也就是首先這些新穎材料不再可以與傳統的多晶硅電極材料組合。因此，必須使用惰性的電極材料，例如鉑類金屬或其導電氧化物(例如Ru2O)。其原因是在鐵電介質淀積后，它必須在溫度大約550-800℃的含氧氣氛內視情況多次退火(老化處理)。因此，為了避免鐵電介質與電極的不希望的化學反應，它大多由鉑或另一足夠溫度穩定和惰性的材料，如另一鉑類金屬(Pd、Ir、Rh、Ru、Os)制造。為了集成存儲電容器，實施發生在含氫環境內的工藝步驟。所以例如為了金屬化和晶體管的老化處理必須在由95％氮(N2)和5％氫(H2)組成的混合氣體內退火。然而氫向處理過的存儲電容器，即向介質內的滲透通過還原反應可以導致介質的氧化物陶瓷的退化。此外，金屬間氧化物或氮化硅-鈍化層的等離子體增強化學汽相淀積(PECVD)，基于層內高的含氫量促使介質的鐵電或順電材料的還原。即使在導電材料如高融點金屬如鎢或鈦淀積時也用氫。這種淀積用于例如產生層或填充接觸孔。為了電容器，更確切地說，其介質防止氫，建議提供保護層用作防止氫向電容器內滲透的壁壘。保護層例如由氧化物材料如Al2O3、ZrO2或TiON構成，以及例如直接沉積到電容器結構上。通常為了微電子結構的電接觸，在制造固有的結構之后，必要時在沉積其它材料到結構之后，刻蝕接觸孔并對該接觸孔用導電材料填充。如果從保護層所處的一側出發進行電接觸，則必須對其開孔。按照RIE法(Reactive Ion Etching反應離子蝕刻)建立接觸孔是眾所周知的。RIE屬于化學物理干蝕刻法。為了可以精確對準地開孔，這時采用抗蝕掩模。雖然按照這種方式可以進行具有較高局部精密度的蝕刻，然而尤其在Al2O3和ZrO2情況下蝕刻速率較低。在按已知方法，例如RIE進行接觸孔蝕刻時，由于以下原因使問題更加尖銳，即接觸孔必須首先通過一般處于保護層上的材料(多半為SiO2)進行蝕刻。在相應的蝕刻推進后才到達保護層。但是在孔底上反正只是一層難以腐蝕的材料，在這里是接觸孔上部的蝕刻是特別困難的，即特別緩慢而常常是不精密的。此外，在不同材料之間的選擇性是微不足道的，即該方法通常也導致抗蝕掩模材料的蝕刻和/或在接觸孔底上電極材料的蝕刻。在離子傾斜入射到應蝕刻的表面時，即當離子并非垂直轟擊表面時，可以在傾斜的蝕刻側面上發生反射。這導致形成不希望的溝槽或孔在蝕刻側面邊緣上或在蝕刻孔底部側面(所謂溝槽效應)。此外在RIE過程中用高動能的離子轟擊可能導致應蝕刻表面的損傷。最終在RIE時可以產生，所謂的再沉積作用，即，刻蝕掉的材料可以在別處沉積。尤其在涉及應開孔層的集成度時，如上述用作對氫滲透的壁壘的保護層情況下，上述效應引起對層的功能或微電子結構的功能有害影響。例如在刻蝕的孔底上的側向溝槽隨后導致氫分子滲入氫的壁壘。本專利技術的任務是提供本文一開始所述類型的方法，用此方法對應開孔的層精確對準的局部開孔是可能的，其中在開孔的區域以外的應開孔的層應保持盡可能完好。本任務通過具有下述特征的方法解決—由輔助材料構成的至少一種凸起的輔助結構沉積到襯底上，必要時有位于其上的結構，使輔助結構復蓋襯底的一部分表面，—應開孔的層沉積到輔助結構上，使它復蓋襯底和輔助結構的有關聯的表面區域，以及—通過基本上平面蝕刻去除應開孔層的材料，必要時去除處于表面上的其它材料直到在輔助結構上的層開孔，并且露出輔助材料為止。進一步擴展是從屬權利要求的目標。根據本專利技術的方法在襯底上，必要時與其上存在的結構，尤其是微電子結構，至少是淀積一層由輔助材料構成的凸起的輔助結構，使輔助結構復蓋一部分襯底表面。這時對于襯底可以理解為其上淀積微電子結構的原來的襯底和結構的統一體。可以存在算作襯底的其它層或元件。應開孔的層淀積到輔助結構上，使它復蓋襯底和輔助結構的相關聯的表面區。此后，通過主要為平面蝕刻去除層的材料，并在必要時去除處在表面上的其它材料，直到在輔助結構上的層開孔，并使輔助材料露出為止。把平面蝕刻理解為這樣一種蝕刻方法，它使在平坦表面上的材料大體上均勻地侵蝕掉，或者在表面上的材料這樣侵蝕掉，使得形成基本上平坦表面。因此，通過平面蝕刻恰好除去在凸起的輔助結構上存在的層材料，并使輔助結構(輔助材料)露出。與此相反，在凸起的表面區之外的輔助材料不受影響。本專利技術的一個主要優點是在層開孔時不希望的副作用，如溝槽效應和再沉積作用不再產生。此外，在應開孔的層和輔助結構材料之間形成界線分明的、精確定義的過渡。該過渡的尺寸或位置通過輔助結構和層的形狀和平面蝕刻的進展確定。然而在層內開孔的大小也可以與平面蝕刻的進展無關，即當在凸起的輔助結構邊緣上的層向垂直蝕刻面方向伸展。在這種情況下，只去除在輔助結構凸處上存在的、尤其是對蝕刻面平行伸展的材料。該凸起的輔助結構尤其是小島狀凸起。在這種情況下，層的材料是這樣去除的，使得圍繞露出的輔助材料形成一封閉的環行邊緣。當應該穿過應開孔的層作電接觸時，則本方法的擴展首先可以有益地應用。在本方法的擴展中，在沉積應開孔的層之后，沉積第2輔助材料，使得至少局部補償了表面不平整性或者至少局部填充低洼的區域。首先，在平面蝕刻時的蝕刻面被調整為大體上平行于第2輔助材料表面的走向。可以由同一物質或與輔助結構的輔助材料不同的另一物質構成的第2輔助材料用于整個結構，尤其是用于應開孔的層的機械穩定性。因此保證，僅通過平面蝕刻工藝進程來控制材料的去除。第2輔助材料也持久地防止處于應開孔區外的層的材料受外界影響。第1和/或第2輔助材料尤其是氧化物材料，例如SiO2。但是也可以應用任一種其它合適材料。如果通過第1和/或第2輔助材料應當達到電絕緣，則可以使用任意的介質材料，例如也可使用聚合物，如PTFE(聚四氟乙烯)。這些材料其特征為一部分具有特別高的介電常數。平面蝕刻最好至少部分地通過CMP(化學機械拋光)實現。在這種作為平面化方面眾知的、本來大家熟知的方法中，在化學輔助機械拋光和通過機械作用輔助的化學濕法蝕刻之間的工藝部本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在層（１５）內，尤其在微電子結構上的保護層內對準局部的開孔方法，其特征為，－由輔助材料（１３）構成的至少一種凸起的輔助結構（１１）沉積到襯底（１，５，７，９）上，必要時有位于其上的結構，使輔助結構復蓋襯底（１，５，７，９）的一部分表面，－應開孔的層（１５）沉積到輔助結構（１１）上，使它復蓋襯底（１，５，７，９）和輔助結構（１１）的有關聯的表面區域，以及－通過基本上平面蝕刻去除層（１５）的材料，必要時去除處于表面上的其它材料（１７）直到在輔助結構（１１）上的層（１５）開孔，并且露出輔助材料（１３）為止。

【技術特征摘要】
DE 2000-6-14 10029290.91.在層(15)內，尤其在微電子結構上的保護層內對準局部的開孔方法，其特征為，—由輔助材料(13)構成的至少一種凸起的輔助結構(11)沉積到襯底(1，5，7，9)上，必要時有位于其上的結構，使輔助結構復蓋襯底(1，5，7，9)的一部分表面，—應開孔的層(15)沉積到輔助結構(11)上，使它復蓋襯底(1，5，7，9)和輔助結構(11)的有關聯的表面區域，以及—通過基本上平面蝕刻去除層(15)的材料，必要時去除處于表面上的其它材料(17)直到在輔助結構(11)上的層(15)開孔，并且露出輔助材料(13)為止。2.根據權利要求1所述的方法，其特征為，凸起的輔助結構(11)是島形凸起和層(15)的材料是這樣去除的，使其圍繞暴露輔助材料(13)形成一個封閉環繞的邊緣。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征為，在應開孔層(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M克雷恩克，G欣德勒，
申請(專利權)人：因芬尼昂技術股份公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]