DE10310346B4 - Method for producing a photomask on a microstructure with trenches and corresponding use of the photomask - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Photomaske (PM') auf einer Mikrostruktur (S) mit einer Oberfläche (O) und mit einem oder mehreren Gräben (G1, G2; G), welches folgende Schritte aufweist:
Vorsehen einer Füllschicht (L) auf der Mikrostruktur (S) zum vollständigen Füllen des oder der Gräben (G1, G2; G) und zum Bedecken der Oberfläche (O) der Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, (S);
Bilden einer modifizierten Mikrostruktur (S') durch Rücknehmen der Füllschicht (L) bis zur Oberfläche (O) der ursprünglichen Mikrostruktur (S) , wobei der oder die Gräben (G1, G2; G) mit der Füllschicht (L) gefüllt bleiben und das Rücknehmen der Füllschicht (L) durch Polieren erfolgt;
Aufbringen einer Hilfsschicht (A') auf der modifizierten Mikrostruktur (S') mit einer im wesentlichen planaren Oberfläche (O') oberhalb der Oberfläche (O) der ursprünglichen Mikrostruktur (S); und
Herstellen der Photomaske (PM') auf der im wesentlichen planaren Oberfläche (O') der Hilfsschicht (A').
Method for producing a photomask (PM ') on a microstructure (S) having a surface (O) and having one or more trenches (G1, G2; G), comprising the following steps:
Providing a filling layer (L) on the microstructure (S) for completely filling the trench (s) (G1, G2; G) and covering the surface (O) of the microstructure, in particular the semiconductor structure (S);
Forming a modified microstructure (S ') by withdrawing the fill layer (L) to the surface (O) of the original microstructure (S), leaving the trench (s) (G1, G2; G) filled with the fill layer (L), and Taking back the filling layer (L) by polishing;
Applying an auxiliary layer (A ') on the modified microstructure (S') having a substantially planar surface (O ') above the surface (O) of the original microstructure (S); and
Producing the photomask (PM ') on the substantially planar surface (O') of the auxiliary layer (A ').

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, mit Gräben und entsprechende Verwendung der Photomaske.The The present invention relates to a method for producing a Photomask on a microstructure, in particular a semiconductor structure, with trenches and corresponding use of the photomask.

Aus der DE 101 51 628 A1 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem ein lediglich teilweise gefülltes Kontaktloch mit einer ersten ARC-Schicht aufgefüllt wird, wonach diese durch eine Ätzung zurückgeätzt wird und wobei die Ätzung bis zu einem Punkt fortgesetzt wird, an dem das gesamte ARC-Material im wesentlich aus dem flachen Oberflächengebiet des Substrats entfernt ist. Anschließend wird eine weitere ARC-Schicht auf der Struktur abgeschieden und darauf eine Photomaske vorgesehen.From the DE 101 51 628 A1 For example, such a method is known in which an only partially filled contact hole is filled with a first ARC layer, after which it is etched back by an etching and wherein the etching is continued to a point at which the entire ARC material substantially out the flat surface area of the substrate is removed. Subsequently, a further ARC layer is deposited on the structure and provided thereon a photomask.

Die EP 0 525 942 A2 offenbart eine Ätzung einer ARC-Schicht mit dotiertem bzw. undotiertem Sauerstoffplasma.The EP 0 525 942 A2 discloses etching of an ARC layer with doped or undoped oxygen plasma.

Aus der US 5,883,006 ist es bekannt, einen zerfließfähigen Oxidfilm zu verwenden, um ein Kontaktloch zu füllen, wonach der Film in einem Sauerstoffplasma verascht wird, um später eine planare ARC-Schicht darauf abzuschalten.From the US 5,883,006 It is known to use a deliquescent oxide film to fill a contact hole, after which the film is ashed in an oxygen plasma to later turn off a planar ARC layer thereon.

Die EP 1,160,843 A1 offenbart die Abscheidung zweier ARC-Schichten über einen Graben, wobei die erste ARC-Schicht die Grabenwände auskleidet und die zweite ARC-Schicht den Graben vollständig auffüllt.The EP 1,160,843 A1 discloses the deposition of two ARC layers over a trench, wherein the first ARC layer lines the trench walls and the second ARC layer completely fills the trench.

Die US 5,705,430 offenbart einen SOG-Film in einem Kontaktloch abzuscheiden und dabei das Kontaktloch zu überfüllen.The US 5,705,430 discloses depositing a SOG film in a contact hole while overfilling the contact hole.

Die US 6,004,883 offenbart die Abscheidung einer dielektrischen Schicht in Kontaktlöchern und einer anschließenden Planarisierung der dielektrischen Schicht.The US 6,004,883 discloses depositing a dielectric layer in contact holes and then planarizing the dielectric layer.

Die US 2003/0040174 A1 offenbart, ein Kontaktloch mit einer ersten BARC-Schicht zu füllen und darauf einer weitere BARC-Schicht zu bilden, bevor ein Resist zum Bilden von Gräben strukturiert wird.The US 2003/0040174 A1 discloses a contact hole with a first BARC layer to fill and then another BARC layer before forming a resist to form trenches.

Aus der US 5,795,825 ist es bekannt, Gräben mittels Opferschichten und Rückätzung derselben zu planarisieren.From the US 5,795,825 It is known to planarize trenches by means of sacrificial layers and etching back the same.

Unter Mikrostruktur soll dabei sowohl eine mikroelektronische als auch eine mikromechanische Struktur verstanden werden.Under Microstructure should be both a microelectronic and a micromechanical structure can be understood.

Obwohl prinzipiell auf beliebige integrierte Schaltungen anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf integrierte Speicherschaltungen in Silizium-Technologie erläutert.Even though in principle be applicable to any integrated circuits the present invention and its underlying problem in relating to integrated memory circuits in silicon technology explained.

Mit Einführung der 110 nm-Speichertechnologie und spätestens mit der Einführung der 90 nm-Speichertechnologie ist ein Umstieg der Lithographie auf die 193-nm-Generation verbunden, um die erforderlichen kleinsten Strukturen abbilden zu können.With introduction the 110 nm memory technology and at the latest with the introduction of the 90nm memory technology is a transition of lithography to the 193-nm generation connected to the required smallest structures to be able to depict.

Die Einführung immer kürzerer Wellenlängen führt nach dem Rayleigh-Kriterium zu einer Einschränkung der Fokustiefe, und daher ist es erforderlich, extrem dünne Fotolackschichten einzusetzen und möglichst planare Waferoberflächen vor der jeweiligen Lithographieebene zu erzeugen.The introduction ever shorter Wavelengths leads to the Rayleigh criterion for limiting the depth of focus, and therefore it is necessary to be extremely thin Use photoresist layers and as planar as possible wafer surfaces to produce the respective lithographic plane.

Bei einigen Ebenen mit nicht zu tiefen Gräben als Strukturelementen ist der Einsatz einer planarisierenden Antireflexionsschicht, kurz ARC genannt, unter der Photomaske möglich. Bei bestimmten Ebenen ist dies jedoch nicht möglich, da die geometrischen der Gräben in der Struktur zu groß sind und die planarisierenden Eigenschaften des ARCs daher nicht mehr ausreichen.at some levels with not too deep trenches as structural elements the use of a planarizing anti-reflective coating, ARC for short called, under the photomask possible. At certain levels, however, this is not possible because the geometric the trenches in the structure are too big and the planarizing properties of the ARC are therefore no longer sufficient.

Beispielsweise wird bei der ersten Metallebene von bestimmten Halbleiterspeichereinrichtungen zum Auffüllen von Kontaktlöchern und darüber befindlichen Metallbahnen ein Dual-Damascene-Verfahren eingesetzt, welches ein gleichzeitiges Auffüllen von Kontaktlöchern und der ersten Metallebene mit Metall ermöglicht. Dadurch werden Kosten eines zweiten Metallisierungsprozesses eingespart.For example becomes at the first metal level of certain semiconductor memory devices to fill up from contact holes and above Metal webs a dual damascene process used, which a simultaneous filling of contact holes and the first metal level with metal allows. This will cost saved a second metallization process.

Bestimmte Layouts von Halbleiterspeicherzellen sehen Kontaktlöcher in Form von Langlöchern bzw. länglichen Gräben in der Kontaktlochebene für die Kontaktierung des Substrats und der Transistoren der Speicherzellen vor. Durch die langen Löcher können die Kontaktwiderstände gesenkt und das Timing auf dem Chip positiv beeinflusst werden.Certain Layouts of semiconductor memory cells see vias in Shape of oblong holes or elongated trenches in the contact hole plane for the Contacting of the substrate and the transistors of the memory cells in front. Through the long holes can the contact resistance lowered and the timing on the chip are positively influenced.

Anhand derartiger Langlöcher bzw. länglicher Gräben soll nun die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problematik näher erläutert werden.Based such slots or longer trenches Now, the problem underlying the present invention be explained in more detail.

3a3d sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, mit Gräben zur Veranschaulichung der der Erfindung zugrundeliegenden Problematik. 3a - 3d are schematic representations of successive process stages of a production process for a photomask on a microstructure, in particular semiconductor structure, with trenches for illustrating the problem underlying the invention.

In 3a bezeichnet Bezugszeichen S eine Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, im Querschnitt, in der längliche Gräben G1 und G2 parallel zueinander vorgesehen sind.In 3a Reference symbol S denotes a microstructure, in particular a semiconductor structure, in cross-section, in which elongated trenches G1 and G2 par allel are provided to each other.

3b zeigt diese Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, in Draufsicht. 3b shows this microstructure, in particular semiconductor structure, in plan view.

Trägt man auf die Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, S gemäß 3a bzw. 3b nunmehr eine Antireflexi onsschicht A auf, so werden zuerst die Gräben aufgefüllt, woraus resultierend auf den Grabenstegen nur eine unzureichend dünne Schichtdicke der Antireflexionsschicht A vorliegt.If one applies to the microstructure, in particular semiconductor structure, S according to 3a respectively. 3b now an antireflection onsschicht A, so first the trenches are filled, resulting in the result of the trench webs only an insufficiently thin layer thickness of the antireflection layer A is present.

Es wurde bisher kein Prozess gefunden, der eine planarisierende ARC-Befüllung derartiger Gräben G1, G2 in einem einstufigen Prozess ermöglicht.It So far, no process has been found that has a planarizing ARC filling of such trenches G1, G2 in a one-step process.

Die Befüllung der Gräben G1, G2 mit dem ARC hängt von folgenden Faktoren ab:

  • – Geometrie der Gräben;
  • – Belegungsdichte (Anzahl parallel verlaufender Gräben, Abstand zwischen den Gräben);
  • – rheologische Eigenschaften des verwendeten ARCs; und
  • – Prozessbedingungen beim Aufbringen des ARCs (aufgebrachte Menge, Drehzahl,...).
The filling of the trenches G1, G2 with the ARC depends on the following factors:
  • - geometry of the trenches;
  • - occupation density (number of parallel trenches, distance between trenches);
  • - rheological properties of the ARC used; and
  • - Process conditions when applying the ARC (applied quantity, speed, ...).

Wie in 3c dargestellt reicht die resultierende Schichtdicke der Antireflexionsschicht A auf der Strukturoberfläche O auf den Grabenstegen nicht für einen stabilen Lithographieprozess aus. Der Untergrund wird nicht ausreichend optisch entkoppelt und die Lackstege der resultierenden Fotomaske PM auf den Grabenstegen werden teilweise nicht ausgebildet bzw. fallen um oder werden verschmiert.As in 3c the resulting layer thickness of the antireflection layer A on the structure surface O on the trench webs is not sufficient for a stable lithography process. The substrate is not sufficiently optically decoupled and the paint webs of the resulting photomask PM on the trench webs are partially not formed or fall over or are smeared.

Bei dem anschließenden Dual-Damascene Prozess im Beispiel der genannten Speicherzellen können dadurch Kurzschlüsse zwischen den Leiterbahnen der ersten Metallebene erzeugt werden. In Chipregionen mit geringer Belegungsdichte der Gräben kann dagegen die nominelle ARC-Schichtdicke erreicht werden, da der ARC nicht in die Gräben bzw. Kontaktlöcher abfließt.at the subsequent Dual damascene process in the example of said memory cells can thereby shorts be generated between the tracks of the first metal level. In chip regions with low occupation density of the trenches can By contrast, the nominal ARC layer thickness can be achieved because the ARC not in the trenches or contact holes flows.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, mit Gräben und entsprechende Verwendungen anzugeben, durch das sich die unerwünschte Verteilung einer unter der Photomaske befindlichen Hilfsschicht in den Gräben verhindern lässt.The The object of the present invention is a method for producing a photomask on a microstructure, in particular Semiconductor structure, with trenches and to indicate appropriate uses, by which the unwanted distribution prevents an auxiliary layer located under the photomask in the trenches.

Erfindungsgemäß wir diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Herstellungsverfahren gelöst.According to the invention we this Task by the production method specified in claim 1 solved.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch die erfolgte Vorplanisierung eine Planarisierung mit der verwendeten Hilfsschicht beispielsweise der Antireflexionsschicht, möglich ist, so dass darüber eine Photomaske mit sehr guter Qualität hergestellt werden kann.Of the Advantage of the present invention is that by the occurred Preplaning a planarization with the auxiliary layer used for example, the anti-reflection layer, is possible, so that about one Photomask with very good quality can be produced.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.In the dependent claims find advantageous developments and improvements of in claim 1 specified production method.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Hilfsschicht eine Antireflexionsschicht, die zur weitgehenden Planarisierung und zur optischen Entkopplung während der nachfolgenden Belichtung benötigt wird.According to one Another preferred embodiment, the auxiliary layer is an anti-reflection layer, the for extensive planarization and optical decoupling during the subsequent exposure needed becomes.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind mehrere Gräben vorhanden, die eine längliche Form aufweisen und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die Photomaske Stege aufweist, die auf den Grabenstegen der Gräben verlaufen.According to one Another preferred development, several trenches are present, the one elongated Have shape and are substantially parallel to each other, wherein the photomask has webs on the trench webs of the Ditches are lost.

Bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäß hergestellten Photomaske finden sich in Anspruch 4 bis 7.preferred Uses of the invention produced Photomask are found in claims 4 to 7.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1a1d schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1a - 1d schematic representations of successive process stages of a production process for a photomask on a microstructure, in particular semiconductor structure, as a first embodiment of the present invention;

2a2i schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstelungverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 2a - 2i schematic representations of successive process stages of a production process for a photomask on a microstructure, in particular semiconductor structure, as a second embodiment of the present invention; and

3a3d schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, zur Veranschaulichung der der Erfindung zugrundeliegenden Problematik. 3a - 3d schematic representations of successive process stages of a production process for a photomask on a microstructure, in particular semiconductor structure, to illustrate the problem underlying the invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.In the same reference numerals designate the same or functionally identical Ingredients.

1a1d sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellungsverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiter struktur, als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1a - 1d are schematic representations of successive process stages ei A manufacturing method for a photomask on a microstructure, in particular semiconductor structure, as a first embodiment of the present invention.

In 1a bezeichnet Bezugszeichen S die bereits eingangs im Zusammenhang mit 3a, 3b eingeführte Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, mit länglichen Gräben G1, G2. Bei der vorliegenden ersten Ausführungsform erfolgt zunächst ein vollständiges Auffüllen der Gräben und bedecken der Oberfläche O der Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, S mit einer Füllschicht L, z.B. einem Vorplanarisierungslack.In 1a reference numeral S already referred to at the outset in connection with 3a . 3b introduced microstructure, in particular semiconductor structure, with elongated trenches G1, G2. In the present first embodiment, a complete filling of the trenches takes place first and covers the surface O of the microstructure, in particular the semiconductor structure S, with a filling layer L, for example a pre-planarizing lacquer.

Folgende Anforderungen werden an die Füllschicht L gestellt:

  • – vollständige Füllung der Gräben G1, G2;
  • – keine Hohlraumbildung in den Gräben;
  • – gute Ätzbeständigkeit der Füllschicht, damit bei einem späteren Ätzprozess, beispielsweise Dual-Damascene Prozess die Gräben nicht ausgeweitet werden;
  • – die Füllschicht muss vollständig aus den Gräben entfernbar sein; und
  • – möglichst gute Planarisierungseigenschaften der Füllschicht.
The following requirements are placed on the filling layer L:
  • - complete filling of the trenches G1, G2;
  • - no cavitation in the trenches;
  • Good etching resistance of the filling layer, so that in a later etching process, for example dual damascene process, the trenches are not widened;
  • - the filling layer must be completely removable from the trenches; and
  • - As good as possible planarizing properties of the filling layer.

In einem darauffolgenden Prozessschritt, der in 1b gezeigt ist, wird die Füllschicht L bis mindestens zur Oberfläche O zurückgenommen, und zwar im gezeigten Beispiel bis zu einem Abstand Δ unterhalb der Oberfläche O. Dieses Zurücknehmen erfolgt erfindungsgemäß durch Polieren und schafft eine modifizierte Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, S'.In a subsequent process step, the in 1b is shown, the filling layer L is taken back at least to the surface O, in the example shown up to a distance Δ below the surface O. This withdrawal takes place according to the invention by polishing and creates a modified microstructure, in particular semiconductor structure, S '.

Bei diesem Schritt sollten folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • – vollständiger Abtrag der Füllschicht L von der Oberfläche O über den gesamten Wafer;
  • – keine Schädigung/kein Abtrag der Oberfläche O, insbesondere keine Aufweitung der Gräben G1, G2;
  • – möglichst gleichmäßiges Zurückziehen der Füllschicht L in den Gräben G1, G2 in Bereichen mit unterschiedlicher Belegungsdichte; und
  • – vollständige Entfernbarkeit der Füllschicht L ohne Schädigung der Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, im Falle eines Lithographie-Reworks.
This step should meet the following requirements:
  • Complete removal of the filling layer L from the surface O over the entire wafer;
  • No damage / no removal of the surface O, in particular no widening of the trenches G1, G2;
  • - As uniform as possible retraction of the filling layer L in the trenches G1, G2 in areas with different occupation density; and
  • Complete removability of the filling layer L without damaging the microstructure, in particular the semiconductor structure, in the case of a lithography rework.

Wie in 1c gezeigt, kann anschließend eine Antireflexionsschicht A' mit planarisierenden Eigenschaften aufgetragen werden, wie sie auch in anderen Lithographieebenen verwendet werden kann, bei denen die tiefen, länglichen Gräben G1, G2 nicht vorhanden sind. Nachdem die Antireflexionsschicht A' nach der Vorplanarisierung mit der Füllschicht L nur noch geringe Grabentiefen ausgleichen muss (Tiefe Δ einstellbar) ergeben sich über den gesamten Wafer betrachtet nur noch sehr geringe ARC-Schichtdickenschwankungen. Mit anderen Worten gesagt ist die Oberfläche O' der Antireflexionsschicht A' im wesentlichen – abgesehen von geringen Höhendifferenzen im Bereich der Gräben G1, G2 – planar.As in 1c an antireflection layer A 'having planarizing properties can then be applied, as can also be used in other lithographic planes in which the deep, elongated trenches G1, G2 are absent. After the antireflection layer A 'after the pre-planarization with the filling layer L only has to compensate for small trench depths (depth Δ adjustable), only very small ARC layer thickness variations result over the entire wafer. In other words, the surface O 'of the antireflection layer A' is substantially planar except for small height differences in the region of the trenches G1, G2.

Wie in 1d gezeigt, lässt sich über der Oberfläche O' eine intakte Fotomaske PM' aus Fotolack aufbringen, mittels der die weiteren Prozessschritte zur Strukturierung der modifizierten Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, S' nach entsprechendem Durchätzen der Antireflexionsschicht A' durchgeführt werden können.As in 1d 1, an intact photomask PM 'of photoresist can be applied over the surface O', by means of which the further process steps for structuring the modified microstructure, in particular the semiconductor structure, S 'can be carried out after appropriate through-etching of the antireflection layer A'.

Dazu sei bemerkt, dass abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall die Füllschicht L zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt wieder aus den Gräben G1, G2 entfernbar sein muss, und zwar vorzugsweise, wenn möglich, in einem gemeinsamen Prozessschritt mit der Entfernung des Fotolacks der Fotomaske PM'.To be noted that dependent From the respective application, the filling layer L to any later Time again from the trenches G1, G2 must be removable, preferably, if possible, in a common process step with the removal of the photoresist the photomask PM '.

2a-2i sind schematische Darstellungen aufeinanderfolgender Verfahrensstadien eines Herstellensverfahrens für eine Photomaske auf einer Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2a - 2i 12 are schematic representations of successive process stages of a photomask fabrication process on a microstructure, in particular a semiconductor structure, as a second embodiment of the present invention.

2a zeigt ein beispielhaftes Silizium-Halbleitersubstrat 1 mit einer nicht näher illustrierten Speicherzellenanordnung. W1, W2 sind zwei nebeneinander liegende Wort- bzw. Gateleitungsstapel, welche aus einer Polysiliziumschicht 20 mit darunterliegender Gateoxidschicht 10, einer Silizidschicht 30, Seitenwandspacern 40 aus Siliziumoxid und einer Siliziumnitridkappe 50 (einschließlich Seitenwandspacer) aufgebaut sind. Im Substrat 1 liegt zwischen den Gateleitungsstapeln ein (nichtgezeigtes) gemeinsames Source-/Draingebiet zweier Speicherzellen. Ebenfalls nicht gezeigt aus Gründen der Übersichtlichkeit ist eine über dieser Struktur liegende Linerschicht, welche als Barriere gegen die Diffusion von Bor und Phosphor dient und welche als Ätzstopp für ein späteres Siliziumoxidätzen dient. Als Linerschicht eignet sich z.B. Siliziumnitrid oder Siliziumoxinitrid. 2a shows an exemplary silicon semiconductor substrate 1 with a memory cell arrangement not further illustrated. W1, W2 are two adjacent word and gate line stacks, which consist of a polysilicon layer 20 with underlying gate oxide layer 10 , a silicide layer 30 , Sidewall spacers 40 made of silicon oxide and a silicon nitride cap 50 (including Seitenwandspacer) are constructed. In the substrate 1 a common source / drain region of two memory cells is located between the gate line stacks (not shown). Also not shown, for reasons of clarity, is a liner layer lying above this structure, which serves as a barrier against the diffusion of boron and phosphorus and which serves as an etch stop for subsequent silicon oxide etching. As a liner, for example, silicon nitride or silicon oxynitride is suitable.

In 2b bezeichnen 60 und 70 eine erste und zweite Siliziumdioxidschicht, in die die Wortleitungsstapel W1, W2 eingebettet sind, und 80 eine darüberliegende Hartmaskenschicht aus Polysilizium.In 2 B describe 60 and 70 a first and second silicon dioxide layer in which the word line stacks W1, W2 are embedded, and 80 an overlying polysilicon hardmask layer.

Zwischen den beiden Wortleitungsstapeln W1, W2 muss ein kritischer Kontakt, welcher das gemeinsames Source-/Draingebiet elektrisch kontaktiert, vorgesehen werden, da der Abstand der Gatestapel W1, W2 ein kritisches Maß hat. Für die Kontaktlochätzung wird die Hartmaskenschicht 80 gemäss 2c strukturiert. Der Zustand nach der folgenden Kontaktlochätzung ist in 2d gezeigt.Between the two word line stacks W1, W2, a critical contact, which electrically contacts the common source / drain region, must be provided, since the spacing of the gates W1, W2 has a critical dimension. For the contact hole etch, the hardmask layer becomes 80 according to 2c structured. The state after the following contact hole etching is in 2d shown.

Zur Verdeutlichung des Zusammenhanges mit der ersten Ausführungsform gemäß 1a bis 1d sind in 2d die Bezugszeichen S für die anfängliche Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, O für die Oberfläche der Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, und G für den Graben bzw. das Kontaktloch eingezeichnet.To clarify the relationship with the first embodiment according to 1a to 1d are in 2d the reference symbols S for the initial microstructure, in particular the semiconductor structure, O for the surface of the microstructure, in particular the semiconductor structure, and G for the trench or the contact hole are shown.

Mit Bezug auf 2e erfolgt dann das Aufbringen und Absenken der Füllschicht L zur Vorplanisierung, wobei die Absenkung hier analog zur 1b wiederum mit Δ bezeichnet worden ist. Auf die so modifizierte Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, S' wird, wie bereits oben erläutert, die Antireflexionsschicht A' planarisierend aufgetragen, und auf deren Oberfläche O' die Fotomaske PM' erzeugt, wie in 2f gezeigt.Regarding 2e then takes place the application and lowering of the filling layer L for pre-planning, the lowering here analogous to 1b again denoted by Δ. As already explained above, the antireflection layer A 'is planarized on the thus modified microstructure, in particular the semiconductor structure S', and the photomask PM 'is produced on its surface O', as in FIG 2f shown.

Mit Bezug auf 2g erfolgt dann ein Durchätzen der Antireflexionsschicht A' sowie der Hartmaskenschicht 80 unter Verwendung der Fotomaske PM', wobei zur Strukturverkleinerung ein Ätzprozess gewählt werden kann, der einen Taperwinkel in der Hartmaskenschicht 80 vorsieht, so dass diese eine kleinere Öffnung als die Öffnung der Fotomaske PM' aufweist.Regarding 2g then throughput of the antireflection layer A 'and the hard mask layer takes place 80 using the photomask PM ', wherein an etch process may be selected to reduce the structure, which has a taper angle in the hard mask layer 80 provides so that it has a smaller opening than the opening of the photomask PM '.

Mit Bezug auf 2h erfolgt dann eine Ätzung der oberen Oxidschicht 70 unter Verwendung der Hartmaske 80 und der Photomaske PM', um oberhalb des Kontakts eine Verbreiterung vorzusehen, welche einer Leiterbahn entspricht, die an den Kontakt angeschlossen ist. Anschließend werden die in dem oberen Bereich des Kontaktlochs ggf. verbleibende Antireflexionsschicht A' und die im unteren Bereich noch vorhandene Füllschicht L entfernt, wobei in letzterem Schritt gleichzeitig die Fotomaske PM' entfernt wird.Regarding 2h Then, an etching of the upper oxide layer 70 using the hard mask 80 and the photomask PM 'to provide a widening above the contact corresponding to a trace connected to the contact. Subsequently, the possibly remaining in the upper region of the contact hole anti-reflection layer A 'and in the lower region still present filling layer L are removed, wherein in the latter step, the photomask PM' is removed simultaneously.

Im weiteren Prozessverlauf, wird dann, wie in 2i gezeigt, ein Metall 120, beispielsweise Wolfram über der resultierenden Struktur abgeschieden und zurückpoliert wobei schließlich auch die Hartmaskenschicht 80 entfernt wird.In the further course of the process, then, as in 2i shown a metal 120 For example, tungsten is deposited over the resulting structure and polished back, eventually including the hard mask layer 80 Will get removed.

SS
Mikrostruktur, insbesondere HalbleiterstrukMicrostructure in particular Halbleiterstruk
tur,door,
S'S '
modifizierte Mikrostruktur, insbesondere Halbmodified Microstructure, in particular half
leiterstruktur,waveguide structure,
G, G1, G2G, G1, G2
Gräbentrenches
O, O'O, O'
Oberflächesurface
LL
VorplanarisierungslackVorplanarisierungslack
ΔΔ
Abstanddistance
A, A'A, A '
AntireflexionsschichtAntireflection coating
PM, PM'PM, PM '
Photomaskephotomask
11
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
1010
Gateoxidgate oxide
2020
Polysiliziumpolysilicon
3030
Metallsilizidmetal silicide
4040
Seitenwandspacersidewall
5050
Nitridkappe (einschl. -spacer)nitride cap (including -spacer)
W1, W2W1, W2
WortleitungsstapelWordline stack
60, 7060 70
Oxidschichtenoxide layers
8080
Hartmaskenschicht (aus Polysilizium)Hard mask layer (made of polysilicon)
120120
Metallfüllungmetal filling

Claims (8)

Verfahren zum Herstellen einer Photomaske (PM') auf einer Mikrostruktur (S) mit einer Oberfläche (O) und mit einem oder mehreren Gräben (G1, G2; G), welches folgende Schritte aufweist: Vorsehen einer Füllschicht (L) auf der Mikrostruktur (S) zum vollständigen Füllen des oder der Gräben (G1, G2; G) und zum Bedecken der Oberfläche (O) der Mikrostruktur, insbesondere Halbleiterstruktur, (S); Bilden einer modifizierten Mikrostruktur (S') durch Rücknehmen der Füllschicht (L) bis zur Oberfläche (O) der ursprünglichen Mikrostruktur (S) , wobei der oder die Gräben (G1, G2; G) mit der Füllschicht (L) gefüllt bleiben und das Rücknehmen der Füllschicht (L) durch Polieren erfolgt; Aufbringen einer Hilfsschicht (A') auf der modifizierten Mikrostruktur (S') mit einer im wesentlichen planaren Oberfläche (O') oberhalb der Oberfläche (O) der ursprünglichen Mikrostruktur (S); und Herstellen der Photomaske (PM') auf der im wesentlichen planaren Oberfläche (O') der Hilfsschicht (A').Method for producing a photomask (PM ') on a microstructure (S) with a surface (O) and with one or more trenches (G1, G2, G), which comprises the following steps: Provide a filling layer (L) on the microstructure (S) for completely filling the trench (s) (G1, G2; G) and covering the surface (O) of the microstructure, in particular semiconductor structure, (S); Forming a modified one Microstructure (S ') by taking back the filling layer (L) to the surface (O) the original one Microstructure (S), wherein the one or more trenches (G1, G2, G) with the filling layer Filled (L) stay and take back the filling layer (L) done by polishing; Applying an auxiliary layer (A ') on the modified Microstructure (S ') with a substantially planar surface (O ') above the surface (O) of the original Microstructure (S); and  Producing the photomask (PM ') on the substantially planar surface (O ') of the auxiliary layer (A '). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschicht (A') eine Antireflexionsschicht ist.Method according to claim 1, characterized in that that the auxiliary layer (A ') is an antireflection layer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gräben (G1, G2; G) vorhanden sind, die eine längliche Form aufweisen und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die Photomaske (PM') Stege aufweist, die auf den Grabenstegen der Gräben (G1, G2; G) verlaufen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that several trenches (G1, G2, G) are present, which have an elongated shape and are substantially parallel to each other, wherein the photomask (PM ') has webs, on the ditches of the trenches (G1, G2; G). Verwendung der Photomaske nach Anspruch 3, wobei mittels der Photomaske (PM') die Hilfsschicht (A') und ein Abschnitt der Grabenstege der Gräben (G1, G2; G) geätzt werden.Use of the photomask according to claim 3, wherein by means of the photomask (PM ') the auxiliary layer (A ') and a portion of the trench lands of the trenches (G1, G2, G) are etched. Verwendung der Photomaske nach Anspruch 3, wobei mittels der Photomaske (PM') die Hilfsschicht (A'), eine darunterliegende Hartmaske (80) geätzt werden und ein Abschnitt der Grabenstege der Gräben (G1, G2; G) geätzt wird.Use of the photomask according to claim 3, wherein by means of the photomask (PM ') the auxiliary layer (A'), an underlying hardmask ( 80 ) and a section of the trench ridges of the Trenches (G1, G2, G) is etched. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Füllschicht (L), die Hilfsschicht (A') und die Photomaske (PM') nach dem Ätzen in einem gemeinsamen Schritt entfernt werden.Use according to claim 4 or 5, wherein the filling layer (L), the auxiliary layer (A ') and the photomask (PM ') after etching be removed in a common step. Verwendung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Gräben (G1, G2; G) Kontaktlöcher für Bitleitungskontakte für Halbleiterspeicherzellen sind.Use according to claim 4, 5 or 6, wherein the trenches (G1, G2; G) contact holes for bit line contacts for semiconductor memory cells are. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrostruktur (S) eine Halbleiterstruktur ist.Use according to one of the preceding claims, wherein the microstructure (S) is a semiconductor structure.
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