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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung das Gebiet der
integrierten Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung
Feldeffekttransistoren auf der Grundlage verspannter dielektrischer
Schichten, die über
den Transistoren gebildet sind, etwa verspannte Kontaktätzstoppschichten,
die zum Erzeugen einer unterschiedlichen Art an Verformung in Kanalgebieten
unterschiedlicher Transistorarten verwendet werden.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Integrierte
Schaltungen enthalten typischer Weise eine große Anzahl an Schaltungselementen, die
auf einer gegebenen Chipfläche
gemäß einer spezifizierten
Schaltungsanordnung ausgebildet sind, wobei in komplexen Schaltungen
der Feldeffekttransistor ein wesentliches Schaltungselement repräsentiert.
Es werden eine Vielzahl von Prozesstechnologien aktuell eingesetzt,
wobei hier komplexe Schaltungen auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren
etwa Mikroprozessoren, Speicherchips, und dergleichen, die CMOS-Technologie
aktuell eine der vielversprechendsten Vorgehensweisen aufgrund der
guten Eigenschaften im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder
Leistungsaufnahme und/oder Kosteneffizienz ist. Während der
Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Anwendung der
CMOS-Technologie werden Millionen komplementärer Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren
und p-Kanaltransistoren, auf einem Substrat hergestellt, das eine
kristalline Halbleiterschicht aufweist. Ein Feldeffekttransistor
enthält,
unabhängig davon,
ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird,
sogenannte pn-Übergänge, die durch
eine Grenzfläche
aus stark dotieren Drain- und Sourcegiebieten, mit einem invers
oder schwach dotierten Kanalgebiet gebildet sind, das zwischen dem Drain-Gebiet
und dem Sourcegebiet angeordnet ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets, d.
h. das Durchlassstromvermögen
des leitenden Kanals, ist durch eine Gateelektrode gesteuert, die über dem
Kanalgebiet ausgebildet und davon durch eine dünne isolierende Schicht getrennt
ist. Die Leitfähigkeit
des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals aufgrund des
Anlegens einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode hängt von
der Dotierstoffkonzentration, der Beweglichkeit der Majoritätsladungsträger und – für eine gegebene
Ausdehnung des Kanalgebiets in der Transistorbreitenrichtung – von dem
Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet ab, der auch
als Kanallänge
bezeichnet wird. Somit bestimmt in Verbindung mit der Fähigkeit,
rasch einen leitenden Kanal unter der isolierenden Schicht beim
Anliegen der Steuerspannung an der Gateelektrode aufzubauen, die
Leitfähigkeit
des Kanalgebiets im Wesentlichen das Leistungsverhalten der MOS-Transistoren.
Damit wird die Verringerung der Kanallänge und die damit verknüpft die
Verringerung des Kanalwiderstands zu einem wesentlichen Entwurfskriterium,
um eine Zunahme der Arbeitsgeschwindigkeit der integrierten Schaltungen zu
erreichen.
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Die
Reduzierung der Transistorabmessungen beinhaltet eine Reihe damit
verknüpfter
Probleme, die es zu lösen
gilt, um nicht in unerwünschter Weise
die durch das stetige Verringern der Kanallänge von MOS-Transistoren gewonnenen
Vorteile aufzuheben. Ein Problem, das mit geringeren Gatelängen verknüpft ist,
ist das Auftreten sogenannter Kurzkanaleffekte, die zu einer geringeren
Steuerbarkeit der Kanalleitfähigkeit
führen
können.
Den Kurzkanaleffekten kann durch gewissen Entwurfstechniken Rechnung
getragen werden, wovon jedoch einige mit einer Verringerung der
Kanalleitfähigkeit
einhergehen, wodurch die durch das Reduzieren der kritischen Abmessungen
gewonnenen Vorteile teilweise aufgehoben werden.
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Angesichts
dieser Situation wurde vorgeschlagen, das Bauteilverhalten von Transistorelementen
nicht nur durch die Reduzierung der Transistorabmessungen zu verbessern,
sondern auch durch das Erhöhen
der Ladungsträgerbeweglichkeit
in dem Kanalgebiet für
eine vorgegebene Kanallänge,
wodurch das Durchlassstromvermögen
und damit das Transistorleistungsverhalten verbessert werden. Zum
Beispiel kann die Gitterstruktur in dem Kanalgebiet modifiziert
werden, indem beispielsweise darin eine Zugverformung oder eine
Druckverformung erzeugt wird, die zu einer modifizierten Beweglichkeit für Elektronen
bzw. Löcher
führt.
Zum Beispiel kann das Erzeugen einer Zugverformung in dem Kanalgebiet
einer Siliziumschicht mit einer standardmäßigen Kristallkonfiguration
die Beweglichkeit von Elektronen steigern, was sich wiederum direkt in
einem entsprechenden Zuwachs der Leitfähigkeit von n-Transistoren
ausdrückt.
Andererseits kann eine kompressive Verformung in dem Kanalgebiet
die Beweglichkeit von Löchern
erhöhen,
wodurch die Möglichkeit geschaffen
wird, das Leistungsverhalten von p-Transistoren zu verbessern.
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Ein
vielversprechender Ansatz in dieser Hinsicht ist eine Technik, die
das Erzeugen gewünschter Verspannungsbedingungen
innerhalb des Kanalgebiets unterschiedlicher Transistorelemente
ermöglicht,
indem die Verspannungseigenschaften einer Kontaktätzstoppschicht
eingestellt werden, die über der
Transistorbasisstruktur gebildet, um damit Kontaktöffnungen
zu dem Gateanschluss und den Drain- und Sourceanschlüssen in
einem Zwischenschichtdielektrikumsmaterial zu bilden. Die effiziente
Steuerung der mechanischen Verspannung in dem Kanalgebiet, d. h.
eine effektive Verspannungstechnologie, kann erreich werden, indem
die interne Verspannung der Kontaktätzstoppschicht des jeweiligen
Transistors individuell eingestellt wird, wobei eine Kontaktätzstoppschicht
mit einer inneren kompressiven Verspannung über einem p-Kanaltransistor
angeordnet wird, und eine Kontaktätzstoppschicht mit einer inneren
Zugverspannung über
einem n-Kanaltransistor positioniert wird, wodurch in den jeweiligen
Kanalgebieten eine kompressive Verformung bzw. eine Zugverformung
erreicht wird.
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Typischer
Weise wird die Kontaktätzstoppschicht
durch Plasma unterstütze
chemische Dampfabscheideprozesse (PECVD) über dem Transistor gebildet,
d. h. über
der Gatestruktur und den Drain- und Sourcegebieten, wobei z. B.
Siliziumnitrid aufgrund seiner hohen Ätzselektivität in Bezug
auf Siliziumdioxid, das ein gut etabliertes Zwischenschichtdielektrikumsmaterial
ist, verwendet werden kann. Des Weiteren kann PECVD-Siliziumnitrid
mit hoher innerer Verspannung von beispielsweise bis zu 2 Giga Pascal
(GPa) oder deutlich höher
an kompressive Verspannung und bis zu einem Giga Pascal und deutlich
höher an
Zugverspannung abgeschieden werden, wobei die Art und die Größe der inneren
Verspannung effizient durch Auswählen
geeigneter Abscheideparameter eingestellt werden kann. Beispielsweise
sind der Ionenbeschuss, der Abscheidedruck, die Substrattemperatur,
die Gaskomponenten und dergleichen entsprechende Parameter, die
zum Erreichen der gewünschten
inneren Verspannung angewendet werden können.
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Während der
Ausbildung der zwei Arten an verspannten Schichten zeigen konventionelle
Strategien typischer Weise eine reduzierte Effizienz, wenn gebaute
Abmessungen zunehmende reduziert werden, wenn der 65nm-Technologiestandard
oder noch fortgeschrittenere Ansätze
angewendet werden, wie dies nachfolgend mit Bezug zu 1a bis 1c detaillierter
erläutert
ist.
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1a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 in
einer gewissen Fertigungsphase zur Bildung von verspannungsinitiierenden
Schichten über
einem ersten Bauteilbereich 110 und einen zweiten Bauteilbereich 120. Der
erste und der zweite Bauteilbereich 110, 120 die typischer
Weise entsprechende Transistorelemente repräsentieren, sind über einem
Substrat 101 mit einer Halbleiterschicht 102,
etwa einer siliziumbasierten Schicht, gebildet, die von dem Substrat 101 durch eine
geeignete vergrabene isolierende Schicht getrennt sein kann, wenn
eine SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Konfiguration betrachtet wird.
In dem gezeigten Beispiel umfasst der zweite Bauteilbereich 120 mehrere
Transistorelemente, während
nur ein einzelner Transistor in dem ersten Bauteilgebiet 110 gezeigt ist.
Die Transistoren in dem zweiten Bauteilgebiet 120 weise
eine Gateelektrode 121 auf, die auf entsprechenden Gateisolationsschichten 123 gebildet ist,
die die Gateelektrode 121 von einem jeweiligen Kanalgebiet 124 trennen,
das wiederum Material zwischen entsprechenden Drain-/Sourcegebieten 125 angeordnet
ist. Des weiteren ist eine Seitenwandabstandshalterstruktur 122 an
Seitenwänden
der Gateelektrode 121 gebildet. Typischer Weise sind Metallsilizidgebiete
(nicht gezeigt) in den Drain- und Sourcegebieten 125 und
den Gateelektroden 121 vorgesehen, um die Leitfähigkeit
dieser Bereiche zu verbessern. Das Halbleiterbauelement 100 repräsentiert ein
modernes Bauelement, in welchem kritische Abmessungen, etwa die
Gatelänge,
d. h. in 1a die horizontale Abmessung
der Gateelektroden 121, ungefähr 15 nm oder deutlich weniger
beträgt.
Folglich ist ein Abstand zwischen entsprechenden Transistorelementen,
d. h. der laterale Abstand zwischen benachbarten Seitenwandabstandshalterstrukturen 122 von
nahe beieinander liegenden Transistorelementen ungefähr 100 nm
oder sogar weniger, wobei abhängig
von der Bauteilkonfiguration in dichten Bauteilbereichen eine Vielzahl
nahe beieinanderliegender Schaltungselemente vorgesehen ist.
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In
dem ersten Bauteilgebiet 110 besitzt das entsprechende
Transsistorelement eine ähnliche Konfiguration
im repräsentierenden
Transistor mit einer anderen Leitfähigkeitsart im Vergleich zu
den Transistoren in dem zweiten Bauteilgebiet 120, wobei dies
von den Bauteilerfordernissen abhängt. Somit ist eine entsprechende
Gateelektrode 111, die auf eine Gateisolationsschicht 113 gebildet
ist, die die Gateelektrode 111 von einem Kanalgebiet 114 trennt, vorgesehen.
Eine Abstandshalterseitenwandstruktur 112 ist an Seitenwänden der
Gateelektrode 111 gebildet, und jeweilige Drain/Sourcegebiete 115 sind
in der Halbleiterschicht 102 ausgebildet. Es sollte beachtet
werden, dass das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 durch
eine geeignete Isolationsstruktur (nicht gezeigt) bei Bedarf getrennt
sind. Ferner ist in der in 1a gezeigten
Fertigungsphase eine Siliziumnitridschicht 130 mit einer
hohen inneren Verspannung wie bei dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 ausgebildet,
woran sich eine Ätzindikatorschicht 131 aus
Siliziumdioxid anschließt.
Es sollte beachtet werden, dass bei Bedarf eine Ätzstoppschicht (nicht gezeigt),
etwa eine Siliziumdioxidschicht mit geeigneter Dicke und Dichte, zwischen
der Siliziumnitridschicht 130 und den entsprechenden Transistorelementen
in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 vorgesehen
sein kann.
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Wie
aus 1a hervorgeht, definiert aufgrund des geringeren
Abstands zwischen benachbarten Transistorelementen, wie dies beispielsweise in
dem zweiten Bauteilbereich 120 gezeigt ist, die Siliziumnitridschicht 130 eine
entsprechende Oberflächentopografie,
in der ich verringende Vertiefungen, die auch als Säume 131 bezeichnet
sind, zwischen dem nahe beieinanderliegenden Transistorelementen
ausgebildet sind, da der Abstand zwischen den Transistorelementen
in der Größenordnung
vom 2-fachen einer Schichtdicke der Siliziumnitridschicht 130 liegen
kann. Somit kann aufgrund der ausgeprägten Oberflächentopografie an dem Saum 131 die Siliziumdioxidschicht 132 eine
deutlich größere Dicke in
diesem Bereich aufgrund der lokalunterschiedlichen Abscheidebedingungen
im Vergleich zu anderen Bereich aufweisen, was zu merklichen Ätzungleichmäßigkeiten
führen
kann, wie dies mit Bezug zu 1b beschrieben
ist.
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Ferner
kann in dieser Fertigungsphase das Halbleiterbauelement 100 eine
Lackmaske 103 aufweisen, die das zweite Bauteilgebiet 120 freilegt, während das
erste Bauteilgebiet 110 abgedeckt ist. In diesem Fall sei
angenommen, dass die innere Verspannung der Siliziumnitridschicht 130 in
geeigneter Weise so gewählt
ist, dass das Transistorverhalten in dem ersten Bauteilgebiet 110 verbessert
wird.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100,
wie es in 1a gezeigt ist, kann den folgenden
Prozess umfassen. Die Gateelektroden 121, 111 und
die Gateisolationsschichten 123, 113 können auf
der Grundlage gut etablierter Prozessverfahren gebildet und strukturiert werden,
wozu moderne Fotolithografie-, Abscheide-, Oxidations- und Ätzverfahren
gehören.
Danach werden die Drain- und Sourcegebiete 125, 115 in
Verbindung mit den Seitenwandabstandshalterstrukturen 132, 112 auf
Grundlage gut etablierter Abscheideprozesse, anisotrope Ätzprozesse
und Implantationssequenzen gebildet, um damit das gewünschte vertikale
und laterale Dotierstoffprofil zu erzeugen. Anschließend werden
entsprechende Silizidgebiete (nicht gezeigt) bei Bedarf gebildet,
wobei dies auf Grundlage gut etablierter Techniken erfolgt. Anschließend wird
bei Bedarf eine entsprechende Siliziumdioxidätzstoppschicht (nicht gezeigt)
gebildet, woran sich das Abscheiden der Siliziumnitridschicht 130 anschließt. Beim
Abscheiden des Siliziumnitridmaterials beeinflussen entsprechende
Prozessparameter, etwa die Zusammensetzung der Trägergase
und Reaktivengase, die Substrattemperatur, den Abscheidedruck, und
insbesondere der Innenbeschuss während
des Abscheidens deutlich die schließlich erreichte innere Verspannung
des Materials nach dem Abscheiden in Bezug auf die darunter liegenden
Materialien. Somit kann durch Auswahl geeigneter Parameterwerte
ein hohes Maß an
innerer Verspannung, etwa bis zu 2 Giga Pascal (GPa) und höher an kompressiver
Verspannung oder bis zu einem Giga Pascal oder deutlich höher an Zugverspannung
geschaffen werden, um damit das Leistungsverhalten des Transistors
in dem ersten Bauteilgebiet 110 zu verbessern. Aufgrund
der weniger ausgeprägten
Konformität
des Siliziumnitrid-Abscheideprozesses und aufgrund des geringeren
Abstands zwischen den benachbarten Transistorelementen und dicht
gepackten Bauteilbereichen, etwa dem zweiten Bauteilgebiet 120,
kann sich das Siliziumnitridmaterial in der lateralen Wachstumsrichtung
zwischen nahe beieinanderliegenden Transistorelementen verbinden,
wodurch der entsprechende Saum 131 gebildet wird. Somit
können
beim nachfolgenden Abscheiden der Siliziumdioxidschicht 132 die
lokalen Abscheidebedingungen an dem Saum 131 zu einer Ungleichmäßigkeit
der Schichtdicke führen,
wodurch lokal deutlich größere Siliziumdioxiddicken
auftreten, die sich auf eine Dicke bis zu dem 3-fachen oder 4-fachen Wert
der Dicke der Siliziumdioxidschicht 132 von Bereichen,
die von dem Saum 131 entfernt sind, belaufen können.
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Nach
dem Abscheiden der Siliziumdioxidschicht 132 wird die Lackmaske 103 auf
der Grundlage gut etablierter Fotolithografieverfahren hergestellt. Anschließend wird
ein geeignet gestalteter Ätzprozess
ausgeführt,
um einen Teil der Schichten 130 und 132 von dem
zweiten Bauteilgebiet 120 entfernen. Während des entsprechenden Ätzprozesses
wird das Siliziumdioxidmaterial der Schicht 132 zunächst entfernt,
woran sich ein selektiver Ätzprozess
zum Entfernen des Materials der Siliziumnitridschicht 130 anschließt, wobei
der entsprechende Ätzprozess
auf der Grundlage einer Ätzstoppschicht
gesteuert werden kann, falls dies erforderlich ist. Aufgrund der deutlich
erhöhten
Schichtdicke der Siliziumdioxidschicht 132 an dem Saum 131,
wird das Material unter Umständen
nicht vollständig
während
des Ätzprozesse
entfernt, wenn die Schicht 132 abgetragen wird, wodurch
die selektive Ätzchemie
während
des nachfolgenden Ätzprozesses
zum Entfernen des freiliegenden Bereichs der Siliziumnitridschicht 130 merklich
blockiert wird.
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1b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 nach dem entsprechenden Ätzprozess. Folglich
kann nach dem Entfernen der Lackmaske 103 die Siliziumnitridschicht 130 über dem
ersten Bauteilgebiet 110, das die Siliziumdioxidschicht 132 enthält, ausgebildet
sein, während
die entsprechenden Transistorelemente in dem zweiten Bauteilgebiet 120 im
wesentlichen freiliegend sind, mit Ausnahme von entsprechenden Materialresten 133,
die durch entsprechende Ungleichmäßigkeiten des vorhergehenden Ätzprozesses
an dem Saum 131 hervorgerufen wurden, wie zuvor erläutert ist.
Während
der weiteren Bearbeitung, d. h. dem Abscheiden einer Siliziumnitridschicht
mit einer anderen inneren Verspannung über dem ersten und dem zweiten
Bauteilbereich 110, 120 und dem Entfernen der
entsprechenden Siliziumnitridschicht von dem ersten Bauteilgebiet 110 durch
einen Ätzprozess,
der auf der Grundlage der Ätzindikatorschicht 132 gesteuert
ist, können
die Reste 133 zu deutlichen Prozessungleichmäßigkeiten
führen,
wodurch entsprechende Materialreste erzeugt werden, wenn eine Kontaktöffnung an dem
Saum 131 gebildet wird, was schließlich zu einem geringeren Transistorleistungsvermögen oder sogar
zu einem Ausfall eines Kontakts führen kann. Somit ist in anspruchsvollen
Anwendungen die konventionelle Prozesssequenz zum Bilden von Siliziumnitridschichten
unterschiedlich in ihrer Verspannung nicht mehr geeignet, insbesondere,
wenn die Transistorabmessungen weiter reduziert werden.
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1c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium, um weitere Probleme darzustellen, die
mit der konventionellen Prozesssequenz zur Herstellung von Siliziumnitridschichten
mit unterschiedlicher innerer Verspannung einhergehen. In dieser Fertigungsphase
fasst das Bauteilgebiet 110 eine Siliziumnitridschicht 130 und
die Siliziumdioxidschicht 132 während die Transistoren des
zweiten Bauteilgebiets 120 darüber ausgebildet eine zweite
Siliziumnitridschicht 140 mit einer Art an innerer Verspannung aufweisen.
Ferner ist eine Zwischenschichtdielektrikumsmaterial, etwa ein Siliziumdioxidmaterial 150, vorgesehen,
woran sich eine entsprechende Lackmaske 106 anschließt, um entsprechende Öffnungen zur
Herstellung einer Kontaktöffnung 151 in
dem Zwischenschichtdielektrikumsmaterial 150 zu definieren.
Die zweite Siliziumnitridschicht 140 kann auf der Grundlage
eines geeignet gesteuerten Abscheideprozesses gebildet werden, wie
dies zuvor beschrieben ist, woran sich ein Ätzprozess zum Entfernen der
Schicht 140 von dem ersten Bauteilgebiet 110 anschließt, der
durch die Ätzindikatorschicht 132 gesteuert
wird, um damit das Ende des entsprechenden Ätzprozesses zu erkennen. D.
h., während
des Ätzens
des nicht abgedeckten Materials der Schicht 140 über dem
ersten Bauteilgebiet 110 erreicht die Ätzfront schließlich die Ätzindikatorschicht 132,
wodurch ein gewisses Maß an
Nebenprodukten in die Ätzatmosphäre freigesetzt
wird, das ineffizienter Weise durch optische Endpunkterkennungssysteme
erkannt werden kann. Folglich kann der entsprechende Ätzprozess
auf der Grundlage dieses Endpunkterkennungssignals gesteuert werden,
um im Wesentlichen vollständig
das ungewünschte
Material der Schicht 140 zu entfernen, ohne in unnötiger Weise Material
der Siliziumnitridschicht 130 abzutragen.
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Danach
wird das Zwischenschichtdielektrikumsmaterial 150 auf der
Grundlage gut etablierter Techniken hergestellt, woran sich das
Bilden der Lackmaske 106 anschließt. Als nächstes wird an anisotroper Ätzprozess
ausgeführt,
in welchem die Schichten 130, 140 effizient als Ätzstoppschichten wirken.
In einem nachfolgenden Ätzprozess
auf der Grundlage einer anderen Ätzchemie
werden dann die Schichten 130 und 140 geöffnet, um
damit eine Öffnung
zu schaffen, die sich bis zu den entsprechenden Kontaktbereichen
der Transistorelemente erstreckt. In Bereichen jedoch, in denen
eine Überlappung
der beiden Siliziumnitridschichten 130, 140 auftritt,
wie dies durch 152 angegeben ist, kann die entsprechende Siliziumdioxidschicht 132 nicht
in effizienter Weise während
des Ätzschrittes
zum Ätzen durch
das Material der Schicht 150 zur Bildung einer entsprechenden
Kontaktöffnung
darin, etwa der Öffnung 151,
entfernt werden. Während
des nachfolgenden Ätzprozesses
zum Öffnen
des Siliziumnitridmaterials trifft folglich der entsprechende Ätzprozess auf
einem Schichtstapel mit Nitrid und Oxid, was zu einem deutlich anderen Ätzverhalten
im Vergleich zu anderen Bereichen führen kann, in denen eine einzelnen
Nitridschicht zu öffnen
ist. Somit kann der entsprechende letzte Prozessschritt zum Öffnen des
Nitridmaterials eine deutlich größere Komplexität aufweisen,
woraus sich ein merklicher Ätzschaden
in Bereichen ergeben kann, die eine einzelne Nitridschicht aufweisen,
oder woraus ein nicht entferntes dielektrisches Material an den
Bereichen 152 resultiert. Als Folge davon kann die konventionelle
Prozessstrategie zur Bildung von Siliziumnitridschichten mit unterschiedlicher
innerer Verspannung entsprechende Ungleichmäßigkeiten hervorrufen, etwa
die Materialreste 133 und/oder Kontaktungleichmäßigkeiten,
die durch den komplexen Schichtstapel an den Überlappungsgebieten 152 hervorgerufen
werden, wodurch sich auch entsprechende Ungleichmäßigkeiten
in dem Transistorverhalten ergeben.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für verbesserte
Strategien zur Herstellung verspannter Oberschichten, mit unterschiedlicher
innerer Verspannung, wobei ein oder mehrere der zuvor erkannten
Probleme vermieden oder zumindest in ihrer Auswirkung reduziert
werden.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen richten sich die hierin offenbarten Ausführungsformen
an Prozessverfahren zur Herstellung verspannter dielektrischer Schichten über entsprechende
Transistorelementen, wobei negative Auswirkungen einer konventionellen
Siliziumdioxid-basierten Ätzindikatorschicht,
die konventioneller Weise zwischen unterschiedlich verspannten dielektrischen
Schichten vorgesehen ist, reduziert werden können, indem eine verbesserte
Steuerungsstrategie eines entsprechenden Ätzprozesses bereit gestellt
wird, der auf der Grundlage optischer Messdaten ausgeführt wird,
wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, die Herstellung eines entsprechenden Ätzindikatormaterials
vollständig
zu vermeiden. In anderen Aspekten wird eine effiziente Endpunkterkennung
vorgesehen, indem äußerst effiziente Ätzindikatormaterialien
verwendet werden, die ein effizientes Endpunkterkennungssignal liefern,
wobei die weitere Bearbeitung aufgrund der deutlichen reduzierten Konzentration
und/oder der reduzierten Schichtdicke des entsprechenden speziellen Ätzindikatormaterials weniger
im Vergleich zu konventionellen Siliziumdioxid-basierten Materialien
beeinflusst wird. In anderen anschaulichen Aspekten werden geeignete
Indikatorsorten in eine der erspannungsinduzierenden Schichten eingebaut,
ohne dass im wesentlichen die Verspannungseigenschaften beeinträchtigt werden und
damit einen ausgeprägten
Unterschied der sich ergebenden Endpunkterkennungssignale zu erzeugen.
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Ein
anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bilden einer
ersten Verspannungsinduzierenden Schicht über einem ersten Transistor und
einem zweiten Transistor, wobei der erste und der zweite Transistor über einem
ersten Substrat ausgebildet sind. Ferner wird ein Bereich der ersten verspannungsinduzierenden
Schicht, der über
dem zweiten Transistor angeordnet ist, entfernt und es wird eine
zweite verspannungsinduzierende Schicht auf der ersten verspannungsinduzierenden
Schicht gebildet. Danach wird ein Bereich der zweiten verspannungsinduzierenden
Schicht von dem ersten Transistor auf der Grundlage eines Ätzprozesses
unter Anwendung einer spezifizierten Parametereinstellung entfernt.
Mindestens ein Parameter des Ätzprozesses
wird auf der Grundlage optischer Messdaten gesteuert, die eine Ätzrate des Ätzprozesses
angeben.
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Ein
weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das
Bilden einer ersten verspannungsinduzierenden Schicht über einem
ersten Transistor und einem zweiten Transistor, die über ein Substrat
ausgebildet sind. Ein Bereich der ersten verspannungsinduzierenden
Schicht, der über
dem zweiten Transistor angeordnet ist, wird entfernt, und es wird
eine zweite verspannungsinduzierende Schicht auf der ersten verspannungsinduzierenden Schicht
gebildet, wobei die erste und die zweite verspannungsinduzierende
Schicht sich zumindest in einer Art an Atomsorten, die darin eingebaut
sind, unterscheiden. Schließlich
wird ein Bereich der zweiten Verspannungsinduzierenden Schicht von
dem ersten Transistor auf der Grundlage eines Ätzprozesses entfernt, der auf
Grundlage eines optischen Signals gesteuert wird, das von der mindestens
einen Art unterschiedlicher Atomsorte erhalten wird.
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Ein
noch weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst
das Bereitstellen einer ersten verspannungsinduzierenden Schicht über einem
Substrat, wobei die erste verspannungsinduzierende Schicht einen
ersten Transistor abdeckt und einen zweiten Transistor frei lässt. Eine Ätzindikatorschicht
wird auf der ersten verspannungsinduzierenden Schicht mit einer
Dicke von ungefähr
5 nm oder weniger vorgesehen. Ferner wird eine zweite verspannungsinduzierende
Schicht auf der Ätzindikatorschicht über dem
zweiten Transistor gebildet. Schließlich wird die zweite verspannungsinduzierende
Schicht von der ersten verspannungsinduzierenden Schicht durch einen Ätzprozess
entfernt, der auf Grundlage eines durch die Ätzindikatorschicht erzeugten
Signals gesteuert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diverse
Ausführungsformen
sind in den angefügten
Patentansprüchen
definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird, in denen:
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1a–1c schematische
Querschnittsansichten eines konventionellen Halbleiterbauelements
während
diverse Fertigungsphasen bei der Herstellung von Siliziumnitridschicht
mit unterschiedlicher innerer Verspannung auf Grundlage einer dazwischenliegenden
Siliziumdioxidschicht zeigen, was zu Prozessungleichmäßigkeiten
in stark größenreduzierten
Halbleiterbauelementen führt;
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2a und 2b schematische
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während diverser
Fertigungsphasen zur Herstellung verspannungsinduzierenden Schichten
mit unterschiedlicher innerer Verspannung zeigen, wobei keine dazwischenliegende Ätzindikatorschicht
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
abgeschieden wird;
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2c–2f schematisch
eine entsprechende Teststruktur zeigen, die an einer Messstelle zum
Erhalten optischer Rückkopplungsmessdaten durch
Streumessung gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
zu erhalten;
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2g schematisch
einen Prozessablauf und eine Steuerungsstrategie zum Einrichten
eines gesteuerten Ätzprozesses
auf der Grundlage effizienter optischer Messdaten gemäß anschaulicher Ausführungsformen
zeigt;
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2h schematisch
einen Messstelle während
des entsprechenden Ätzprozesses
zum Entfernen unerwünschter
Bereiche einer verspannungsinduzierenden Schicht auf der Grundlage
einer Linien internen optischen Messtechnik zum Überwachen der aktuellen Schichtdicke
gemäß anderer
anschaulicher Ausführungsformen
zeigt;
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2i schematisch
Ergebnisse von Interferometriemessungen während eines Ätzprozesses
für zwei
unterschiedliche Ätzraten
zeigt;
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2j und 2k schematisch
entsprechende Prozessabläufe
und Steuerungsstrategien unter Anwendung optischer Messdaten zeigen,
die durch die in 2h gezeigte Messstelle gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
gewonnen wurden;
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3a schematisch
eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements während der
Herstellung unterschiedlicher Arten an verspannungsinduzierenden
Schichten mit einer unterschiedlichen Materialzusammensetzung zeigt,
um ein gut unterscheidbares Endpunkterkennungssignal gemäß weitere
anschaulicher Ausführungsformen
zu erhalten;
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3b und 3c schematisch
entsprechende Prozessabläufe
und Steuerungsstrategien zum Strukturieren der unterschiedlichen
verspannungsinduzierenden Schichten der Ausführungsformen aus 3a zeigen;
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4a–4c schematische
Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements zeigen, wenn ein Ätzindikatormaterial
mit reduzierter Dicke und/oder Konzentration zur Vermeidung unerwünschter
Effekte während
der weiteren Bearbeitung gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
gebildet wird; und
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4a schematisch
das Halbleiterbauelement in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium
zeigt, in welchem entsprechende Kontaktöffnungen in einem dielektrischen
Material gebildet sind, wobei die verspannungsinduzierenden Schichten
als die Ätzstoppschichten
verwenden werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl
der hierin offenbarte Gegenstand mit Bezug zu den Ausführungsformen
beschrieben wird, wie sie in der folgenden detaillierte Beschreibung
sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern
die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Im
Allgemeinen betrifft der hierin offenbarte Gegenstand einen verbesserten
Prozessablauf zur Herstellung von verspannungsinduzierenden Schichten über entsprechenden
Transistorelementen, indem die Menge eines Siliziumdioxid-basierten Ätzindikatormaterials
zwischen der ersten und der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht,
wie sie zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben
sind, vermieden oder verringert wird. Folglich kann die entsprechende
Oberflächentopografie,
die durch die Gesamtabmessung des betrachteten Halbleiterbauelements
und die Spaltfüllfähigkeiten
des entsprechenden Abscheidprozesses zur Herstellung des stark verspannten
dielektrischen Materials hervorgerufen werden, einen deutlich geringeren
Einfluss auf die weitere Bearbeitung besitzen, etwa den Ätzprozess
zum Entfernen unerwünschter
Schichtbereiche des verspannten dielektrischen Materials und/oder die
Herstellung entsprechender Kontaktöffnungen in einer nachfolgenden
Fertigungsphase. In einigen Aspekten des hierin offenbarten Gegenstands
wird dies erreicht, indem eine Ätzindikatorschicht
vollständig weggelassen
wird und der entsprechende Ätzprozess
auf der Grundlage eines verbesserten Steuerungsregimes unter Anwendung
entsprechender optischer Messdaten ausgeführt wird, die die aktuelle Ätzrate und/oder
die in zuvor bearbeiteten Substraten angetroffene Ätzrate anwenden.
In einigen Aspekten werden die der Ätzung vorgeordneten Messdaten
angewendet, um Information über
die anfängliche
Schichtdicke vor dem Ausführen
des entsprechenden Ätzprozesses
bereitzustellen. Auf der Grundlage der entsprechenden optischen
Messdaten können
Prozessschwankungen in Bezug auf Schwankungen des Ätzprozesses
und, wenn der Ätzung
vorgeordnete Messdaten verwendet werden, in Bezug auf Dickeschwankungen
in effizienter Weise kompensiert werden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, unerwünschtes
dielektrisches Material zuverlässig
und im wesentlichen vollständig
zu entfernen, ohne dass im wesentlichen das tieferliegende dielektrische
Material mit unterschiedlicher innerer Verspannung beeinflusst wird.
In einigen Aspekten können
die entsprechenden optischen Messdaten auf der Grundlage effizienter
Messverfahren erhalten werden, etwa einer Streumessung, die auf
Grundlage geeignet gestalteter Messstrukturen, etwa periodischem
Muster, ausgeführt
werden. In anderen Aspekten werden effiziente optische Messverfahren
für eine
in-situ bzw. vor Ort Überwachung
der Abnahme der Schichtdicke vorgesehen werden, wobei Information über die
aktuelle Ätzrate
erhalten wird, so dass eine schnelle Reaktion während der Steuerung des Ätzprozesse
in Bezug auf Ätzratenungleichmäßigkeiten
erreicht wird. Aufgrund des Weglassens des Abscheideprozesses für ein konventionelles
Siliziumdioxid-basiertes Ätzindikatormaterial
kann somit Gesamtdurchsatz der entsprechenden Prozesssequenz aufgrund
der geringeren Anzahl an Prozessschritten verbessert werden, da
die entsprechenden Mess- und
Steuerungsaktivitäten
im wesentlichen nicht eine zusätzliche
Durchlaufzeit erfordern. Beispielsweise kann das Ausführen einer
entsprechenden Linien internen Schichtdickensteuerung vergleichbar
sein zum Ausführen
eines konventionellen Endpunkterkennens im Hinblick auf die Anlage
und die Rechenresourcen, während
im Falle von der Ätzung
nachgeordneten optischen Messdaten entsprechende Messprozesse zum
Abschätzen
der Prozessergebnisse mit geeignetem Messverfahren ebenfalls auch
in konventionellen Strategien auszuführen sind.
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In
einigen anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird die Steuerbarkeit
des entsprechenden Ätzprozesses
zusätzlich
oder alternativ zu den oben beschriebenen Konzepten im Verglich
zu konventionellen Strategien bewahrt oder verbessert, während jedoch
gleichzeitig eine deutlich geringere Menge an geeignetem Ätzindikatormaterial
verwendet wird. In einigen Aspekten wird eine geeignete Sorte im
wesentlichen homogen in einem der beiden dielektrischen Schichten
mit unterschiedlicher innerer Verspannung eingebaute, um damit einen
deutlichen Unterschied zum Erzeugen eines optischen Antwortsignals
während
des Ätzprozesses
hervorzurufen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird eine geeignete
Sorte in oder auf der ersten verspannungsinduzierenden Schicht auf
der Grundlage einer geeigneten Technik, etwa auf Basis von Oberflächenbehandlungen,
Abscheidung, und dergleichen vorgesehen, wobei die Art des Materials
so ausgewählt
wird, dass die weitere Bearbeitung im wesentlichen nicht unnötig beeinflusst
wird, wobei dennoch für
ein ausgeprägtes
Endpunkterkennungssignal gesorgt wird. Zum Beispiel können geeignete
Implantationsverfahren oder Plasmabehandlungsverfahren eingesetzt
werden, um die entsprechenden Oberflächenbereiche so zu modifizieren,
dass die jeweilige Indikatorsorte eingebaut wird, wobei sogar sehr „exotische" Sorten verwendet
werden können, um
ein effizient erkennbares Endpunkterkennungssignal zu erhalten,
während
nur geringe Konzentrationen erforderlich sind. Auf der anderen Seite
können entsprechende
Materialsschichten mit reduzierter Dicke abgeschieden werden, die
entsprechende exotische Materialien mit geringer Konzentration aufweisen,
wodurch ebenfalls ein negativer Einfluss auf die Eigenschaften des
weiteren Prozessablaufs reduziert wird. Somit besitzen die entsprechenden
Prozesse etwa Implantation, Plasmabehandlung und Abscheidung mit
moderat geringer Schichtdicke, etwa ungefähr 5 nm oder weniger, ein deutlich
anderes Verhalten im Vergleich zu dem Abscheideszenarien zur Bildung
der Siliziumdioxid-basierten Ätzstoppschicht
in der konventionellen Strategie. Somit entsteht eine deutliche
negative Beeinflussung, die durch die entsprechende Oberflächentopografie
der Transistoren hervorgerufen werden könnte, die Prozessgleichmäßigkeit
in den nachfolgenden Bearbeitungsprozessen nicht wesentlich.
-
Somit
kann selbst für
stark größenreduzierte Halbleiterbauelemente
des 65-nm-Technologiestandards
und darunter ein effizienter verspannungsinduzierender Mechanismus
auf Grundlage entsprechend verspannungsinduzierender Deckschichten bereitgestellt
werden, wobei Ungleichmäßigkeiten, die
durch die Anwesenheit einer abgeschiedenen Siliziumdioxidschicht
hervorgerufen werden, vermieden oder zumindest verringert werden
können.
-
Mit
Bezug zu den 2a–4d werden weitere
anschauliche Ausführungsformen
detaillierter beschrieben.
-
2a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 200 mit
einem ersten Bauteilgebiet 210 und einem zweiten Bauteilgebiet 220,
die über
einem Substrat 201 ausgebildet sind, das darauf eine Halbleiterschicht 292 aufweist. Das
Substrat 201 kann ein beliebiges geeignetes Trägermaterial
repräsentieren,
etwa ein Halbleitervollsubstrat beispielsweise auf der Grundlage
von Silizium oder einem isolierenden Material, das darauf ausgebildet
die im wesentlichen kristalline Halbleiterschicht 202 aufweist.
Zum Beispiel können
die Schicht 202 und das Substrat 201 eine SOI-Konfiguration
auf der Grundlage einer entsprechenden vergrabenen isolierenden
Schicht (nicht gezeigt) bilden. Das erste und das zweite Bauteilgebiet 210, 220 umfassen
einen oder mehrere entsprechende Transistorelemente 210T, 220T.
Beispielsweise enthält
im ersten Bauteilgebiet 210 der entsprechende Transistor 210T eine
Gateelektrode 211, die auf einer Gateisolationsschicht 213 ausgebildet
ist, die die Gateelektrode 211 von einem entsprechenden
Kanalgebiet 214 trennt. Entsprechende Drain- und Sourcegebiete 215 sind
auf der Grundlage eines geeigneten Dotierprofils in der Schicht 202 ausgebildet.
Ferner ist eine jeweilige Abstandshalterseitenwandstruktur 212 an Seitenwänden der
Gateelektrode 211 gebildet. In ähnlicher Weise umfassen die
einen oder mehreren Transistoren 220T in dem zweiten Bauteilgebiet 220 eine
Gateelektrode 221, eine Gateisolationsschicht 223,
ein Kanalgebiet 224, Drain- und Sourcegebiete 225 und
eine Seitenwandabstandshalterstruktur 222. Ferner können entsprechende
Strukturgrößen minimale
Abmessungen von 50 nm und deutlich weniger enthalten, wie dies zuvor
auch in Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 beschrieben
ist. Zum Beispiel kann der Bereich des zweiten Bauteilgebiets 220,
der in der Zeichnung dargestellt ist, eine dicht gepacktes Gebiet
mit geringen lateralen Abständen
zwischen benachbarten Transistoren repräsentieren, wie dies zuvor erläutert ist.
Es sollte beachtet werden, dass entsprechende dichte Bereiche auch
in dem ersten Bauteilgebiet 210 existieren können. Ferner
kann in dieser Fertigungsphase das Halbleiterbauelement 200 eine
erste verspannungsinduzierende Schicht 230 aufweisen, die
aus einem geeigneten dielektrischen Material aufgebaut ist, das
das Erzeugen einer entsprechenden hohen inneren Verspannung ermöglicht.
In einer anschaulichen Ausführungsform
ist die erste verspannungsinduzierende Schicht 230 aus
Siliziumnitrid in einer geeigneten Konfiguration aufgebaut, so dass
die gewünschte
hohe innere Verspannung in dem ersten Bauteilgebiet 210,
d. h. über
einem ersten Transistor 210T, der darin vorgesehen ist,
erhalten wird. Ferner ist eine zweite verspannungsinduzierende Schicht 240 auf
der ersten Schicht 230 und über dem einen oder den mehreren Transistoren 220T gebildet,
d. h. über
dem zweiten Bauteilgebiet 220. Die zweite verspannungsinduzierende
Schicht 240 ist aus einem geeigneten Material aufgebaut,
etwa Siliziumnitrid und dergleichen, wobei in anschaulichen Ausführungsformen
die Materialzusammensetzung der ersten und der zweiten Schicht 230, 240 ähnlich im
Hinblick auf die Atomsorten ist, wobei jedoch die Menge an Wasserstoff,
und dergleichen variieren kann, um damit unterschiedliche Arten innerer
Verspannung bereitzustellen. In einer anschaulichen Ausführungsform
ist eine optionale Ätzstoppschicht 233,
die gestrichelt gezeigt ist, unter der ersten und/oder der zweiten
verspannungsinduzierenden Schicht 230, 240 vorgesehen,
während
in anderen Ausführungsformen
die entsprechende Ätzstoppschicht 233 weggelassen
ist. Ferner ist in dieser Fertigungsphase eine Ätzmaske 204, etwa
eine Lackmaske, vorgesehen, um das erste Bauteilgebiet 210 frei
zu lassen und das zweite Bauteilgebiet 220 abzudecken.
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Ein
typischer Prozess zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200,
wie es in 2a gezeigt ist, kann ähnliche
Fertigungsverfahren umfassen, wie sie zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben
sind, mit Ausnahme, dass das Abscheiden einer Ätzindikatorschicht weggelassen
wird, etwa der Siliziumdioxidschicht 132, die in den 1a–1c gezeigt
ist. Somit können
die Transistorbauelemente 210T, 220T in dem ersten
und dem zweiten Bauteilgebiet 210, 220 auf der
Grundlage gut etablierter Techniken hergestellt werden, wobei auch
entsprechende Silizidierungsprozessschemata mit eingeschlossen sein
können,
wobei der Einfachheit halber derartige Metallsilizidgebiete in 2a nicht
gezeigt sind. Nach dem Fertigstellen der grundlegenden Transistorkonfiguration
kann die optionale Ätzstoppschicht 233 gebildet
werden, beispielsweise als eine Siliziumdioxidschicht mit einer
ausreichenden Dicke, um einen nachfolgenden Ätzprozess zum Strukturieren
der ersten verspannungsinduzierenden Schicht 230 zuverlässig zu
stoppen. In anderen Fällen
wird die Schicht 233 weggelassen oder kann so gebildet werden,
dass ein effizientes Endpunkterkennungssignal erzeugt wird, wobei
ein vollständiges
Stoppen des entsprechenden Ätzprozesses
nicht erforderlich ist. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Ätzstoppschicht 233 so
strukturiert, dass das erste Bauteilgebiet 210 vor dem
Abscheiden der Schicht 230 freigelegt wird, um damit den Verspannungsübertragungsmechanismus
von der ersten dielektrischen Schicht 230 in das entsprechende
Kanalgebiet 214 zu verbessern. Als nächstes wird die Schicht 230 auf
der Grundlage geeigneter Abscheideverfahren abgeschieden, wobei
geeignete Prozessparameter gesteuert werden, um eine spezifizierte
innere Verspannung und eine geeignete Schichtdicke zu erhalten.
Anschließend
wird die Schicht 230 auf der Grundlage eines entsprechenden Ätzprozesses
strukturiert, wie er zuvor mit Bezug zu 1a beschrieben
ist, wobei ein entsprechender Ätzprozess
mit geringerer Komplexität
aufgrund der fehlenden Siliziumdioxidschicht 132 (siehe 1a) aufgeführt werden
kann. Der entsprechende Ätzprozess
kann auf der Grundlage der Schicht 233, falls diese vorgesehen
ist, gesteuert werden oder kann die Selektivität der entsprechenden Metallsilizidgebiete
nutzen, falls diese vorgesehen sind. In anderen Fällen wird
der Ätzprozess
auf Grundlage der Schicht 233 gestoppt oder gesteuert und
danach wird die Schicht 233 bei Bedarf entfernt. Folglich
kann im Vergleich zur konventionellen Strategie, wie sie in 1b gezeigt
ist, der Anteil an Materialresten, etwa die Reste 123,
deutlich verringert oder vermieden werden, unabhängig von der komplexen Oberflächentopografie,
die durch den Abscheideprozess zur Herstellung der ersten Schicht 230 geschaffen
wird.
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Als
nächstes
wird die zweite Schicht 240 auf Grundlage eines geeigneten
Verfahrens abgeschieden, beispielsweise mit Plasma unterstützter CVD (chemische
Dampfabscheidung), wenn zum Beispiel Siliziumnitrid verwendet wird.
Somit können
in der gezeigten anschaulichen Ausführungsform die Schichten 230 und 240 im
wesentlichen die gleichen Atomsorten jedoch mit einer variierenden
Zusammensetzung und Molekularstruktur enthalten, um damit die unterschiedlicher
Arten innerer Verspannung bereit zu stellen. In einem entsprechenden Ätzprozess
auf der Grundlage der Ätzmaske 204,
die beispielsweise durch gut etablierte Fotolithographieverfahren
hergestellt werden kann, wird jedoch ein ausgeprägtes Endpunkterkennungssignal
aufgrund der Ähnlichkeit
der entsprechenden flüchtigen
Nebenprodukte, die während
des Ätzprozesses
erzeugt werden, nicht beobachtet, wenn die Ätzfront während des Entfernens der Schicht 240 zu
der Schicht 230 weiterwandert. In diesem Falle wird ein Ätzprozess 205 angeführt, der
auf der Grundlage optischer Messdaten gesteuert wird, die das Ätzverhalten kennzeichnen,
d. h. die Abtragsrate, um damit die freiliegenden Bereiche der Schicht 240 im
wesentlichen vollständig
zu entfernen, ohne unnötig
Material der Schicht 230 abzutragen. Die optische Messdaten die
während
des Ätzprozesses 205 verwendet
werden, können
auf Basis von Messverfahren, etwa Interferometrie mit einer Streumessung,
und dergleichen gewonnen werden, wie nachfolgend detaillierter mit
Bezug zu den 2c–2g beschrieben
ist, um damit den Prozessschwankungen bei der Herstellung der Schicht 240 und/oder Ätzratenschwankungen
des Prozesses 205 Rechnung zu tragen, die zwischen diversen
Substraten vorhanden sein können,
die in der gleichen oder unterschiedlichen Prozesskammern bearbeitet
werden. Nachdem zumindest ein Prozessparameter eingestellt ist,
etwa die Ätzzeit
des Prozesses 205 auf der Grundlage der optischen Messdaten
kann somit die Schicht 240 im wesentlichen vollständig von
dem ersten Bauteilgebiet 210 entfernt werden.
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2b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach dem Ätzprozess 205 und
dem Entfernen der Ätzmaske 204.
Folglich wird ein hohes Maß an
Homogenität
in der Materialzusammensetzung in dem Halbleiterbauelement 200 im
Hinblick auf die Schichten 230 und 240 erhalten,
selbst an kritischen Positionen, etwa in dem Bereich 231,
der dem Saum entspricht, der während
des Abscheidens der ersten und der zweiten Schicht 230, 240 (siehe 1a)
geschaffen wird, und auch an einem Bereich 252, der einem Überlappungsgebiet
der ersten und der zweiten Schicht 230, 240 entspricht,
das nunmehr aus im wesentlichen gleichen Material aufgebaut ist,
da eine dazwischenliegende Ätzindikatorschicht
nicht vorhanden ist.
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Somit
kann die weitere Bearbeitung, d. h. das Abscheiden eines Zwischenschichtdielektrikumsmaterials
und das nachfolgende Strukturieren des Zwischenschichtdielektrikumsmaterials
und der ersten und der zweiten Schicht 230, 240 auf
Grundlage gut etablierter Ätzschemata
verbesserter Gleichmäßigkeit
ausgeführt
werden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, die Strukturgrößen auf Grundlage
gut etablierter Prozesstechniken weiter zu verringern.
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Mit
Bezug zu den 2c–2g werden nunmehr
anschauliche Ausführungsformen
beschrieben, in denen geeignete optische Messdaten für den Ätzprozess 205 auf
Grundlage von Steuermesstechniken erhalten werden, wobei die Messdaten
dann als geeignete Rückkopplungsdaten
in einer entsprechenden Steuerungstechnik verwendet werden können.
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2c zeigt
schematisch eine Messstelle 260, die an einer geeigneten
Position in dem Halbleiterbauelement 290 angeordnet ist,
so dass ein Zugriff auf die Messstelle 260, z. B. durch
einen einfallenden optischen Strahl 261 und das Empfangen
eines gestreuten Strahls 262 durch ein Messgerät ermöglicht wird,
wobei der Strahl 262 Information über die geometrische Konfiguration
der Messstelle 260 enthält. In
der gezeigten Ausführungsform
umfasst die Messstelle 260 eine gitterartige Messstruktur
mit mehreren linienartigen Strukturelementen 240G mit entsprechenden
Abständen 240S,
wodurch ein entsprechendes Gitter geschaffen wird. Beispielsweise
kann die Messstelle 260 Abmessungen aufweisen, die für ein automatisches
Erkennen der Messstelle 260 und für ein Hinführen des Strahls 261 durch
bekannte Einrichtungen, etwa Laser und dergleichen geeignet sind,
um damit den gestreuten Strahl 262 im wesentlichen ohne
störende „Rauschkomponenten" zu gewinnen, die
sich von Bereichen außerhalb
der Messstelle 260 einstellen können. Beispielsweise kann die Messstelle 260 mit
lateralen Abmessungen von einigen 10 μm, ungefähr 50 μm × 50 μm, und dergleichen vorgesehen
werden. Des weiteren sind die Linien 240G und Abstände 240S in
geeigneter Größe in Bezug
auf einen speziellen Wellenlängenbereich
gestaltet, um damit eine gewünschte
Antwort zum Bestimmen mindestens einer speziellen Eigenschaft der
Linien und Abstände 204G, 240S zu
erhalten. Zum Beispiel kann die entsprechende Tiefe der Abstände 204S auf
Grundlage des gestreuten Strahls 262 auf der Basis geeigneter
Streumessverfahren bestimmt werden, d. h. durch Vergleichen der
optischen Antwort, die in dem Strahl 262 enthalten ist,
mit geeignet ausgewählten
Referenzdaten, die auf Basis einer Simulation und dergleichen gewonnen
werden können. Beispielsweise
wird in der gezeigten Ausführungsform
das Gitter, das durch die Linien 240G und die Abstände 240S definiert
ist, auf der Basis der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht 240 gebildet, während die
Schicht 230 im wesentlichen unstrukturiert bleibt oder
im wesentlichen vollständig
von der Messstelle 260 in Abhängigkeit von den Prozesserfordernissen
entfernt werden kann. Somit kann das Gitter 240G, 240S in
einer sehr effizienten Weise im Hinblick auf eine optische Antwort
gestaltet werden, um beispielsweise die entsprechende Grabentiefe abzuschätzen, was
eine Angabe der Ätzrate
repräsentieren
kann, die während
des Herstellens der Abstände 240S aus
der anfänglich
abgeschiedenen zweiten verspannungsinduzierenden Schicht 240 angetroffen
wird.
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In
dem gezeigten Beispiel wird während
des Ätzprozesses 205 (siehe 2a)
eine geeignete Lackmaske über
der Messstelle 260 vorgesehen, um damit die grundlegende
Struktur der Linien und Abstände 240G, 240S zu
definieren. Während
des entsprechenden Ätzprozesses 205 werden
freiliegende Bereiche der Schicht 240 in der Messstelle 260 auf Basis
im wesentlichen der gleichen Ätzbedingungen geätzt, wie
sie auch in dem Bauteilgebiet 210 angetroffen werden, so
dass beispielsweise die entsprechende Tiefe der Abstände 240S eine
Angabe über die
jeweilige Ätzrate
für eine
gegebene Ätzzeit
des Prozesses 205 liefert. In 2c sei
angenommen, dass der entsprechende Ätzprozess 205 zu einer
jeweiligen Restschicht 240R geführt hat, deren Dicke die resultierende
Tiefe der Abstände 240S bestimmt. Die
entsprechende Information über
die resultierende Tiefe 240S ist in dem gestreuten Strahl 262 enthalten
und kann daher in Kombination mit der anfänglichen Schichtdicke als eine
Angabe für
die Ätzrate
des Prozesses 205 verwendet werden. Diese Information kann
dann in geeigneter Weise als Rückkopplungsinformation
für einen
nachfolgenden Ätzprozess
verwendet werden, um in geeigneter Weise mindestens einen Prozessparameter
des Ätzprozesses 205 so
zu steuern, dass ein im wesentlichen vollständiges Entfernen der Schicht 240 über dem
Bauteilgebiet 210 erreicht wird, ohne dass unnötig darunter
liegende Materialien abgetragen werden.
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2d zeigt
schematisch die Messstelle 260, wobei angenommen sei, dass
der entsprechende Ätzprozess 205 zu
einem vollständigen
Abtragen freiliegender Bereiche der Schichten 240 innerhalb der
Abstände 240S geführt hat
oder wobei auch Material der darunter liegenden Schicht 230,
falls dieses in der Messstelle 260 vorgesehen ist, abgetragen wurde.
Somit ist eine entsprechende Information über eine erhöhte Tiefe
der Abstände 240S in
dem gestreuten Strahl 262 enthalten und kann daher auf der
Grundlage der anfänglichen
Schichtdicke bewertet werden, um damit die entsprechende Ätzrate des Prozesses 205 anzugeben,
wobei in 2d eine erhöhte Ätzrate repräsentiert wird, wenn im wesentlichen
die gleiche Ätzzeit
zum Erhalten der Konfiguration der Messstelle 260, die
in den 2c und 2d gezeigt
ist, verwendet wurde.
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2e zeigt
schematisch die Messstelle 260 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in
denen die erste verspannungsinduzierende Schicht 230 während eines
entsprechenden Ätzprozesses
zum Entfernen der ersten Schicht 230 von dem zweiten Bauteilgebiet 220 (siehe 2a)
strukturiert ist, um damit entsprechende Linien 230 g und jeweilige
Abstände
bereitzustellen, die mit Material der Schicht 240 gefüllt sind.
Aufgrund der anfänglich bereitgestellten
Oberflächentopografie
kann die Schicht 240 die entsprechenden Abstände 240S zwischen
den jeweiligen Linien 230G bilden.
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2f zeigt
schematisch die Messstelle 260 in einem fortgeschrittenen
Herstellungsstadium, d. h. nach dem Ätzprozess 205 für das im
wesentlichen Entfernen von Material der Schicht 240 von
dem ersten Bauteilgebiet 210, wodurch auch die Dicke der Schicht 240 reduziert
wird, die in den Abständen 240S ausgebildet
ist, während
das Material über
den Linien 230G durch die Ätzmaske abgedeckt ist. Abhängig von
den Prozessbedingungen während
des Prozesses 205 führen
die entsprechende Ätzrate
in Verbindung mit der jeweiligen angemeldeten Ätzzeit zu einem mehr oder weniger
vollständigen
Abtrag des Materials 240 in dem ersten Bauteilgebiet 210 und
auch in den Abständen 240S in
der Messstelle 260. Wenn zum Beispiel ein unvollständiger Abtrag durch
die entsprechenden Prozessbedingungen hervorgerufen wird, wird eine
Restschicht 240R in den Abständen 240S geschaffen,
wodurch die Gesamteigenschaften der Abstände 240S, etwa deren
Tiefe, beeinflusst wird. Während
des entsprechenden optischen Messprozesses und basierend auf einem
geeigneten Modell der Messstelle 260 wird folglich die Information
in Bezug auf die Ätzrate
in der zuvor beschriebenen Weise erhalten. Es sollte beachtet werden,
dass der Strukturierungsprozess zum Schaffen der Linie 230G und
der entsprechenden Abstände aus
der ersten verspannungsinduzierenden Schicht 230 im wesentlichen
unabhängig
von dem entsprechenden Ätzprozess
zum Strukturieren der ersten verspannungsinduzierenden Schicht 230 aufgrund der
entsprechenden hohen Selektivität
zwischen der Schicht 230 und einem darunter liegenden Material, z.
B. der Ätzstoppschicht 233,
ist. Somit wird ein Einfluss der Ätzeigenschaften des Prozesses
zum Strukturieren der Schicht 230 auf die schließlich erreichten
Eigenschaften der Abstände 240S,
die während
des zweiten Ätzprozesses 205 erhalten
werden, vermieden und entsprechende Schwankungen in den jeweiligen
Abscheideprozessen können
auf der Grundlage entsprechender Schichtdickemessungen für die erste
und die zweite verspannungsinduzierende Schicht 230, 240 bestimmt
werden. Auch in diesem Falle wird eine effiziente Messstruktur bereitgestellt,
indem beide Schichten 230, 240 strukturiert werden,
wobei die jeweiligen Prozesseigenschaften des Ätzprozesse 205 auf
Grundlage der Streumessverfahren bestimmt werden, wie dies zuvor
beschrieben ist. Wenn z. B. der entsprechende Ätzprozess eine Ätzrate aufweist,
die zu einem übermäßigen Materialabtrag
führt,
wird die Restschicht 240R in dem Abstand 240S vollständig entfernt,
wobei der entsprechende Ätzprozess
dann zuverlässig
an der Ätzstoppschicht 233 anhält, während das
Material an den Seitenwänden
der Linien 230G dann zunehmend abgetragen wird, wodurch
ebenfalls die schließlich
erhaltenen Eigenschaften des Abstands 240S geändert werden.
Somit kann auch in diesem Falle die Messstelle 260 selbst
für eine
erhöhte
oder geringere Ätzrate
des Prozesses 205 sensitiv sein, während dennoch äußerst effiziente
Streumessungsmodelle, d. h. Referenzdaten, aufgrund der relativ einfachen
Struktur aus Linien und Abständen
erzeugt werden können.
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In
einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Messstelle 260 euch zum Bestimmen von Dickenwerten
für die
Schichten 230 und/oder 240 auf Grundlage von Streumessverfahren
verwendet. Beispielsweise wird in der in 2e gezeigten Konfiguration
ein geeignetes Modell, d. h. Referenzdaten, für die Struktur erzeugt, die
durch die Linie 230G und die entsprechenden Abstände definiert
ist, bevor die zweite verspannungsinduzierende Schicht 240 abgeschieden
wird. In diesem Falle gibt die entsprechende Tiefe der Abstände zwischen
der Linie 230G die anfänglich
Schichtdicke an, da die Tiefe der entsprechenden Abstände im wesentlichen
unabhängig
von Schwankungen des Ätzprozesses
ist, da der Ätzprozess
typischer Weise so ausgeführt
wird, dass das Material auf Grundlage der Ätzstoppschicht 233 oder
eines anderen Materials mit einer deutlich unterschiedlichen Ätzrate im
Vergleich zu dem Material der Schicht 230 im wesentlichen
vollständig
abgetragen wird. Die Dicke der Schicht 230 kann bestimmt
und verwendet werden, um eine Prozessüberwachung, Steuerung, und
dergleichen auszuführen.
In ähnlicher
Weise kann ein geeignetes Modell für die Messstelle 260 erstellt
werden, nachdem die zweite verspannungsinduzierende Schicht 240 abgeschieden
ist, um damit auch die anfängliche
Schichtdicke vor dem Ausführen
des Ätzprozesses 205 zu bestimmen.
Abhängig
von der Prozessstrategie können
entsprechende Messdaten, die die Schichtdicke der Schicht 230 angeben,
beim Bestimmen der Dicke der Schicht 240 verwendet werden.
Somit können
die gleichen Messanlage und die gleichen Prozessverfahren zum Bestimmen
der anfänglichen
Schichtdicke der Schicht 240 und des jeweiligen Materialabtrags
während
des Prozesses 205 angewendet werden, wie dies zuvor erläutert ist,
wodurch ein Maß für die entsprechende Ätzrate,
die sich während
des Ätzprozesses 205 ausbildet,
erhalten wird.
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In
anderen Fällen
wird die anfängliche Schichtdicke
zumindest der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht 240 auf
der Grundlage anderer Messverfahren, etwa Ellipsometrie und dergleichen bestimmt.
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2g zeigt
schematisch einen Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200 auf
der Grundlage einer geeigneten Steuerungsstrategie, die in einer
anschaulichen Ausführungsform eine
Modell-basierte Steuertechnik umfasst, die auch als eine APC-(fortschrittliche
Prozeßsteuerungs-)Strategie
bezeichnet wird. Der Prozessablauf, der als 270 angegeben
ist, enthält
die Prozesssequenz, wie sie zuvor für das Bauelement 200 beschrieben
ist, wobei der Einfachheit halber der Abscheideprozess zur Herstellung
der verspannungsinduzierenden Schicht 240 als der erste
Prozess gezeigt ist. Der Abscheideprozess kann das nachfolgende
Bestimmen der Schichtdicke, beispielsweise auf der Grundlage der
Messstelle 260, wie sie zuvor beschrieben ist, oder auf
der Grundlage eines anderen geeigneten Schichtdickemessprozesses,
beinhalten. Die jeweiligen Messdaten werden einer Steuerung 280 zugeführt, die
in einer anschaulichen Ausführungsform
darin eingerichtet einen Modell-basierten Algorithmus aufweist,
um damit einen geeigneten Prozessparameterwert festzulegen, d. h.
einen geeigneten Wert für
einen mit der Ätzung
in Beziehung stehenden Parameter, etwa die Ätzzeit, Durchflussraten von
Gasen und dergleichen, des Ätzprozesses 205 auf
Basis der Schichtdickendaten, die zuvor erhalten wurden. Die Steuerung 280 enthält ferner
optische Messdaten 281, beispielsweise in Form entsprechender
geometrischer Daten, die durch Streumessung erhalten werden, wie
dies zuvor mit Bezug zu den 2c–2f beschrieben
ist, wobei diese optischen Messdaten eine Angabe darin enthalten
im Hinblick auf den Status der entsprechenden Ätzumgebung, die in dem Ätzprozess 205 beim
Ausführen mit
einem zuvor bearbeiteten Substrat verwendet werde. Somit kann durch
Bewerten der Ätzrate,
d. h. der optischen Messdaten, die beispielsweise eine Tiefe der
entsprechenden Abstände 240S enthalten, und
der anfänglichen
Schichtdicke kann die Steuerung 280 einen Sollwert für den Ätzprozess 205 für ein Halbleiterbauelement 200,
das nachfolgende zu bearbeiten ist, festlegen, wobei der entsprechende Wert
des betrachteten Prozessparameters daher an den aktuellen oder vorhergesagten
aktuellen Status des Ätzprozesses 205 angepasst
ist, wodurch Prozessschwankungen im wesentlichen kompensiert werden,
die während
des Abscheidens der Schicht 240, die zu bearbeiten ist,
und während
des Ätzprozesses 205 für ein zuvor
bearbeitetes Substrat aufgetreten sind.
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Zum
Beispiel kann die Steuerung 280 darin eingerichtet ein
lineares Modell für
den Ätzprozess enthalten,
wobei eine Dicke von entferntem Material von der Ätzzeit und
der Ätzrate
abhängt,
und wobei ein Sollwert für
die Dicke des abgetragenen Materials durch die anfängliche
Schichtdicke der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht 240 definiert
wird. Auf der Grundlage der optischen Messdaten 281 wird dann
ein aktualisierter Wert für
mindestens einen Prozessparameter bestimmt, um damit die Ätzumgebung
so umzugestalten, dass die Schicht 240 im wesentlichen
vollständig
entfernt wird, wobei ein übermäßiges Material
abtragend der darunter liegenden Schicht 230 vermieden
wird. Zum Beispiel kann die Steuerung 280 eine geeignete Ätzzeit und/oder
einen anderen geeigneten Parameterwert, etwa eine modifizierte Durchflussrate
reaktiver Gaskomponenten, Trägergaskomponenten
und dergleichen bestimmen, um damit das gewünschte Prozessergebnis zu erhalten.
Aufgrund des entsprechenden Modells, das in der Steuerung 280 eingerichtet
ist, wird eine geeignete Anpassung des Ätzprozesses 205 erreicht,
selbst wenn eine gewisse Verzögerung
auftritt, bevor die entsprechenden optischen Messdaten 281 verfügbar sind,
wobei auch eine moderate Abdeckung der Messdaten 281 in
Bezug auf die Anzahl der bearbeiteten Substrate aufgrund des vorhersagenden
Verhaltens der Steuerung 280 ausreichend ist. Folglich kann
der neue Sollwert für
den entsprechenden Prozessparameter, etwa die Ätzzeit, so ermittelt werden, dass
ein im wesentlichen vollständiges
Abtragen freiliegender Bereiche des Materials 240 erreicht
wird, ohne dass ein zusätzlicher Ätzsteuerungsmechanismus
etwa über
ein Ätzindikatormaterial,
und dergleichen erforderlich ist. Es sollte beachtet werden, dass für eine verbesserte
Steuerungsstabilität
geeignete Maßnahmen
getroffen werden, etwas das Anwenden eines gleitenden Mittelwerts,
etwa eines exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwerts (EWMA),
um die in dem Modell der Steuerung 280 verwendete Ätzrate in
geeigneter Weise zu gewichten. In anderen Ausführungsformen können jedoch
auch andere geeignete Steuerungsschemata eingesetzt werden.
-
Mit
Bezug zu den 2j–2k werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen beschrieben,
in denen die Ätzbedingungen
während des
Prozesses 205 durch optische Messdaten in einer nahezu
Echt-Zeit-Manier erhalten werden, wodurch das Antwortverhalten eines
entsprechenden Steuerungsmechanismus in Bezug auf Ätzratenschwankungen,
und dergleichen deutlich verbessert wird.
-
2h zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 während des Ätzprozesses 205,
wobei der Einfachheit halber die entsprechende Messstelle 260 gezeigt
ist. Die Messstelle 260 wird mit einem einfallenden optischen
Strahl 261 mit geeigneten optischen Eigenschaften, etwa
Wellenlänge,
Polarisierung, und dergleichen sondierte, um damit eine geeignete
Information über
die kontinuierlich abhängige Dicke
der Schicht 240 während
des Prozesses 205 zu erhalten. Zum Beispiel wird in einer
anschaulichen Ausführungsform
der einfallende Strahl 261 durch diverse Grenzflächen, die
durch die Schichten 240 und 230 und einem darunter
liegenden Material gebildet sind, reflektiert, wodurch der reflektierte
Strahl 262 erzeugt wird, in welchem eine Differenz in der
optischen Weglänge
zu entsprechenden Intensitätsschwankungen
führt,
die durch Interferenzwirkung hervorgerufen werden. Die entsprechende
optische Antwort ist daher abhängig
von der Wellenlänge
des einfallenden Strahls 261 und den optischen Eigenschaften
der Schichten 240, 230 und von darunter liegendem
Material, das eine Grenzfläche
mit der Schicht 230 bildet. Somit kann durch Beobachten
der entsprechenden Intensitätsänderung
eine jeweilige Änderung
der Schichtdicke, die durch den Prozess 205 hervorgerufen
wird, erfasst werden und kann daher die aktuelle Ätzrate des
Prozesses 205 angeben. Es sollte beachtet werden, dass
die optischen Eigenschaften der Schichten 240, 230 in
einigen Ausführungsformen
aufgrund der im wesentlichen identischen Atomsorten, die darin eingebaut
sind, sehr ähnlich
sein können.
In diesem Fall kann die Änderung
der zusammengesetzten Schichtdicke der Schichten 240, 230 auf
Grundlage des reflektierten Strahls 262 beobachtet werden.
-
Die
Messzeile 260 ist in geeigneter Weise auf den jeweiligen
Substraten positioniert, so dass diese während des Ätzprozesses 205 zugänglich ist, wodurch
für eine
Linien interne Erkennung und Überwachung
der entsprechenden Änderung
der Schichtdicke und somit auch der aktuellen Ätzrate ermöglicht wird.
-
2i zeigt
schematisch einen Graphen, der die Änderung der Intensität des reflektierten Strahls 262 im
zeitlichen Verlauf für
zwei unterschiedliche Ätzprozesse,
die auf der Grundlage im wesentlichen des gleichen Rezepts des Ätzprozesses 205 ausgeführt werden,
darstellt.
-
Die
Kurve A repräsentiert
den zeitlichen Verlauf einer Änderung
der Schichtdicke, die durch den Strahl 262 angegeben wird,
gemäß einer
relativ langsamen Ätzrate,
während
die Kurve B die Situation für eine
erhöhte Ätzrate zeigt,
die zu einer höheren
Frequenz der entsprechenden Intensitätsschwankungen führt. Auf
der Grundlage der optischen Messdaten, die in dem reflektierten
Strahl 262 enthalten sind, wird eine entsprechende Ätzrate oder
ein geeigneter damit verknüpfter
Wert bestimmt, um damit zumindest einen Prozessparameter, etwa die Ätzzeit,
und dergleichen in effizienter Weise zu steuern, um damit ein gewünschtes
Prozessergebnis zu erhalten. Zu diesem Zweck werden die jeweiligen
optischen Messdaten, die als 281 angegeben sind, mit geeigneten
Referenzdaten oder vorhergehenden Prozessdaten verglichen, um einen
geeigneten aktualisierten Wert des betrachteten Prozessparameters
zu bestimmen. D. h., es wird eine Steuerungsschleife eingerichtet,
in der eine Abweichung der aktuellen Ätzrate erfasst wird und verwendet
wird, um den aktualisierten Wert für ein geeignetes Steuern des
Prozesses 205 zu bestimmen. Zu diesem Zweck können gut bekannte
proportionaldifferential-integral Steuerungsschemata oder Kombinationen
davon eingesetzt werden, wobei die entsprechende „Verstärkung" der entsprechenden
Steuerungsschleife und die unmittelbare Verfügbarkeit der optischen Messdaten 208 für eine schnelle
Antwort auf Ätzfluktuationen
sorgen. Zusätzlich
zu den optischen Messdaten 281 kann auch in diesem Falle
die jeweilige anfängliche
Schichtdicke der Schicht 240 verwendet werden, um durch
die Abscheidung hervorgerufene Dickenschwankungen zu kompensieren,
um damit im wesentlichen vollständig
freiliegende Bereiche der Schicht 240 zu entfernen. Zum
Beispiel kann eine Änderung
der Anfangsschichtdicke der Schicht 240 durch einen entsprechenden
Offset des manipulierten betrachteten Prozessparameters, etwa der Ätzzeit,
berücksichtig
werden, die wiederum in einer sehr dynamischen Weise auf der Grundlage
der optischen Messdaten 281 gesteuert werden kann. In anderen
Fällen
wird die Ätzrate
des Prozesses 205 auf Basis der optischen Messdaten 281 auf
der Grundlage einer geschlossenen Steuerungsschleife gesteuert,
wie sie zuvor beschrieben ist, zum Beispiel auf der Grundlage eines
geeigneten Parameters, etwa der Durchflussrate, dem Prozessdruck,
und dergleichen, während
eine Schwankung einer Anfangsschichtdicke durch geeignetes Variieren
der entsprechenden Ätzzeit
des Prozesses 205 kompensiert wird. Jedoch können auch
andere Prozessstrategien zum Einstellen des Ätzprozesses auf einen gewünschten
Wert angewendet werden.
-
2j zeigt
schematisch den Prozessablauf 270, wenn die Linien internen
oder in-situ-Messdaten 281,
die während
des Ätzprozesses 205 erhalten werden,
und die Steuerung 280 so verwendet werden, dass zumindest
ein Prozessparameter, etwa die Ätzzeit
während
des aktuell ausgeführten Ätzprozesses 205,
in geeigneter Weise eingestellt wird. Es sollte beachtet werden
im Hinblick auf die Steuerungsstabilität, die Langzeitstabilität und dergleichen,
dass geeignete Mechanismen in die Steuerung 280 eingebaut
werden können,
um entsprechende Schwingungen im Steuerungsverhalten im wesentlichen
zu vermeiden. Beispielsweise kann die entsprechende Verstärkung in
der Rückkopplungsschleife
relativ gering gewählt
werden, oder es können
entsprechende Dämpfmechanismen,
etwa ein integrale Komponenten vorgesehen werden, die selbst mehrere
nachfolgende Ätzprozesse 205 berücksichtigen
können.
Auf diese Weise wird eine schnelle Antwort während der Sequenz 270 erreicht,
wobei dennoch ein hohes Maß an
Steuerungsstabilität
erreicht wird.
-
2k zeigt
schematisch eine weitere anschauliche Ausführungsform, in der der Ätzprozess 205 auf
Grundlage der optischen Messdaten 281, wie sie in 2i gezeigt
sind, gesteuert wird, um damit eine schnelle Reaktion zu erreichen,
wobei zusätzlich
eine zweite Steuerungsrate 283 überlagert ist, um damit ein
geeignetes Langzeitverhalten der Steuerungsstrategie zu gewährleisten.
Zum Beispiel die Steuerung 280 die Messdaten 281 und
bestimmt eine geeignete Ätzzeit,
um damit ein gewünschtes
Prozessergebnis für
den aktuellen Ätzprozess 205 zu
erhalten. Zusätzlich
empfängt
die Steuerung 280 die Messergebnisse 281, die
die aktuelle Ätzrate
des Prozesses 205 angeben, oder entsprechende Messdaten,
wie sie zuvor mit Bezug zu den 2c–2f beschrieben
sind, die verzögerte
optische Messdaten repräsentieren,
wobei die entsprechende Steuerung 283 darin eingerichtet,
einen geeigneten Algorithmus zum erneuten Einstellen mindestens
eines Prozessparameters enthält,
um eine Ätzrate
innerhalb eines gewünschten
Wertebereichs zu erhalten. Somit reagiert die Steuerung 283,
wenn diese beispielsweise auf einem Modell ...?... Algorithmus beruht,
auf Langzeitvariationen des Ätzprozesses 205, wohingegen
die Steuerung 280 die geeignete Ätzzeit für das aktuell bearbeitete Substrat
liefert. Auf diese Weise können
stark zunehmende oder abfallende Ätzzeiten vermieden werden,
die durch eine kontinuierliche Verschiebung in entsprechenden Ätzanlagen zum
Ausführen
des Prozesses 205 hervorgerufen werden können, was
durch systematische Abweichung, und dergleichen unter Umständen bewirkt werden
kann. Folglich kann der entsprechende Durchsatz der zugeordneten Ätzanlagen
im wesentlichen konstant gehalten werden, wobei dennoch ein effizienter
Steuerungsbereich zum Reagieren auf Ätzprozessfluktuationen und
durch die Abscheidung hervorgerufene Fluktuationen bereitgestellt
wird.
-
Mit
Bezug zu den 3a–3c werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen beschrieben,
in denen zusätzlich
oder alternativ Bereitstellen entsprechender optischer Messdaten,
die die Ätzrate
des Ätzprozesses
angeben, ein Ätzindikatormaterial
in die erste oder die zweite verspannungsinduzierende Schicht eingebaut
wird, um damit die Möglichkeit
zu schaffen, ein effizientes Endpunkterkennungssignal zu erzeugen.
-
3a zeigt
schematisch ein Halbleiterbauelement 300, das im wesentlichen
die gleiche Konfiguration wie das Bauelement 200, wie es
in 2a gezeigt ist, aufweisen kann, wobei zusätzlich eine
geeignete Atomsorte in jeweiligen verspannungsinduzierenden Schichten
enthalten ist, um damit ein entsprechendes Endpunkterkennungssignal
zu erzeugen. Daher werden entsprechende Komponenten des Bauelements 300 mit
den gleichen Bezugszeichen belegt, wobei die führende Ziffer „2" durch „3" ersetzt ist und
eine entsprechend Erläuterung
dieser Komponenten weggelassen wird. Das Bauelement 300 unterscheidet
sich von dem Bauelement, wie es in 2a gezeigt
ist, dahingehend, dass eine entsprechende Atomsorte 308 in
der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht eingebaut ist, so
dass ein entsprechender Unterschied beim Freisetzen der jeweiligen
Sorte in die Ätzumgebung
des Ätzprozesses 305 erreicht
wird. In einer anschaulichen Ausführungsform ist die erste verspannungsinduzierende Schicht 330 aus
Siliziumnitrid mit einer moderat hohen Zugverspannung aufgebaut,
während
die zweite verspannungsinduzierende Schicht 340 so gebildet ist,
dass diese eine hohe innere kompressive Verspannung aufweist. Die
ersten und zweite Schicht 330, 340 enthalten beide
Atomsorten, etwa Silizium und Stickdorf möglicherweise mit Wasserstoff,
und dergleichen. Wie zuvor erläutert
ist, sind geeignete Prozessrezepte zum Abscheiden von Siliziumnitridschichten
mit hoher Zugverspannung im Stand der Technik gut bekannt. Im Gegensatz
zu der ersten Schicht 330 wird die zweite Schicht 340 auf
Grundlage von Silizium und Stickstoff gebildet und kann einen deutlichen
Anteil an Kohlenstoff aufweisen, wodurch eine Kohlenstoff angereicherte
Siliziumnitridschicht oder eine Stickstoff angereicherte Siliziumkarbidschicht
(SICN) geschaffen wird, die auch durch Plasma unterstütze CVD-Verfahren gebildet
werden kann und die eine kompressive Verspannung aufweist. Während des Ätzprozesses 305 wird
daher die Kohlenstoffsorte kontinuierlich in die Ätzumgebung freigesetzt
und kann auf der Grundlage gut etablierter Endpunkterkennungsverfahren
erfasst werden, wobei das Kohlenstoffmaterial ein ausgeprägtes optisches
Signal auf der Grundlage einer Absorptions- oder Emissionsspektrumanalyse
ergibt. Zum Beispiel kann bei einem signifikanten Abfall der Intensität eines
durch den Kohlenstoff hervorgerufenen optischen Signals in dem Endpunkterkennungssignal
ein entsprechendes im wesentlichen vollständiges Abtragen des freiliegenden
Bereichs der Schicht 340 erkannt werden. Somit wird dann
ein geeigneter Endpunkt des Prozesses 305 bestimmt, wodurch
auch die Menge des von der Schicht 330 entfernten Materials
bei einem geringen Pegel gehalten wird. Durch Bereitstellen einer
Silizium-Stickstoff und Kohlenstoff enthaltenden Verspannungsschicht
in Verbindung mit einer Silizium und Stickstoff enthaltenden Schicht wird
ein hohes Maß an
Kompatibilität
mit nachfolgenden Prozessschritten beibehalten, zum Beispiel im Hinblick
auf die Ätzstoppeigenschaften
der Schichten 330, 340 und dergleichen, wobei
dennoch der verformungsinduzierende Mechanismus mit hoher Effizienz
beibehalten werden kann.
-
In
anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Atomsorte 308, die in der zweiten Schicht 340 bereitgestellt
wird, mit geringer Konzentration im Hinblick auf das Basismaterial,
etwa Siliziumnitrid, eingebaut, um nicht in unerwünschter
Weise die Gesamteigenschaften der Schicht 340 im Hinblick
auf das Ätzverhalten,
die innere Verspannung und das Abscheideverhalten, und dergleichen
zu beeinflussen, wobei dennoch für
ein ausgeprägtes
Endpunkterkennungssignal gesorgt wird. Zum Beispiel können geeignete
Vorstufen Gase, etwa mit Metallkomponenten, und dergleichen, mit sehr
geringer Konzentration während
des Abscheidens einer Silizumnitridschicht eingeführt werden,
um damit eine im wesentlichen kontinuierliche Verteilung innerhalb
der Schicht 340 zu erreichen, was dann zu einem entsprechenden
erkennbaren Signal während
des Prozesses 305 führt.
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3b zeigt
schematisch den entsprechenden Prozessablauf 370 zum Steuern
des Ätzprozesses 305 auf
der Grundlage der mindestens einen unterschiedlichen Atomsorte in
den Schichten 330 gemäß anschaulicher
Ausführungsformen.
Während des Ätzprozesses 305 erhält die Steuerung 380 kontinuierlich
das Endpunkterkennungssignal, das darin kodiert die Anwesenheit
der Atomsorte 308, etwa Kohlenstoff, enthält, wodurch
ein kontinuierlicher Abtrag des Materials der Schicht 340 angezeigt
wird. Beim Erkennen einer Verarmung der Sorte 308 in der Ätzumgebung
bestimmt die Steuerung 380 eine geeignete Nachätzzeit,
um damit im wesentlichen das Material 340 zu entfernen,
ohne unerwünschter
Weise Material der Schicht 330 in dem ersten Bauteilgebiet 310 abzutragen.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen
erhält
die Steuerung 380 entsprechende der Ätzung nachgeordnete Messdaten,
etwa die optischen Messdaten, wie sie zuvor mit Bezug zu den 2a–2k beschrieben
sind, um Ätzratenschwankungen
zu bestimmen und zu kompensieren, wie dies zuvor beschrieben ist.
Des weiteren können entsprechende
Dickendaten zumindest für
das Abscheiden der zweiten Schicht 340 vorgesehen sein, um
damit die Genauigkeit der der Ätzung
nachgeordneten Messdaten zu verbessern und/oder um die durch die
Abscheidung hervorgerufenen Schwankungen zu berücksichtigen.
-
3c zeigt
schematisch den Prozessablauf 370 gemäß einer weiteren anschaulichen
Ausführungsform,
in der während
der Abscheidung 1, d. h. während der Abscheidung der Schicht 330 eine geeignete
Atomsorte eingebaut wird, um einen Unterschied zwischen den Schichten 330 und 340 zu
erhalten, selbst wenn diese ähnliche
Komponenten mit Ausnahme der entsprechenden Sorte 308 enthalten. Zum
Beispiel kann die erste Schicht 330 als eine Stickstoff
angereicherte Siliziumkarbidschicht mit einer hohen kompressiven
Verspannung vorgesehen werden, während
die zweite Schicht 340 als eine Siliziumnitridschicht mit
Zugverspannung bereitgestellt wird, wobei zu beachten ist, dass
die entsprechenden Bauteilgebiete 310, 320 darin
eingebaut entsprechende Transistorelemente aufweisen, die die geeignete
Verformung benötigen,
die durch die jeweiligen Schichten 330, 340 hervorgerufen
wird. Auch in diesem Falle kann die Steuerung 380 eine
geeignete Nachätzzeit
bestimmen, um das gewünschte
bewertete Ergebnis zu erhalten. Es sollte beachtet werden, dass
unterschiedliche Atomsorten während
der Abscheidung 1 und der Abscheidung 2 vorgesehen
werden können
um damit einen Unterschied im optischen Antwortverhalten an einer
Grenzfläche
zwischen den Schichten 330 und 340 weiter zu erhöhen. Zum
Beispiel kann die zweite Schicht 340 darin eingebaut eine
Kohlenstoffsorte aufweisen, wie dies zuvor mit Bezug zu 3b beschrieben
ist, während zusätzlich die
erste Schicht 330 zumindest an einem Oberflächenbereich
davon eine andere Sorte eingebaut aufweist, beispielsweise mit einer
sehr geringen Konzentration, wobei diese Sorte ansonsten in der Ätzumgebung
des Prozesses 305 nicht vorhanden ist. In noch anderen
anschaulichen Ausführungsformen
werden beide Schichten 330 und 340 so gebildet,
dass eine sehr geringe Konzentration an Atomsorten mit unterschiedlichem
Absorptions- und Emissionsspektrum enthalten ist, wodurch für eine erhöhte Zuverlässigkeit
des entsprechenden Endpunkterkennungsmechanismus gesorgt wird. Zum
Beispiel können
unterschiedliche Wellenlängenbereiche überwacht
und ein geeignetes Ende des Ätzprozesses
auf der Grundlage beider Wellenlängenbereiche bestimmt
werden, wodurch Steuerungen, etwa Rauschen, und dergleichen, reduziert
werden.
-
Folglich
kann der Ätzprozess 305 so
gesteuert werden, dass im wesentlichen der freiliegende Bereich
des Materials 340 entfernt wird, ohne dass das Material 330 unerwünschter
Weise beeinflusst wird, wobei gut etablierte Endpunkterkennungssysteme
eingesetzt werden können,
so dass verbesserte Prozessergebnisse erreicht werden können, ohne dass
zur Prozesskomplexität
beigetragen wird oder die Anzahl der Prozessschritte kann sogar
aufgrund des Vermeidens einer zusätzlichen Abscheidung eines
Siliziumdioxid-basierten Ätzindikatormaterials verringert
werden.
-
Mit
Bezug zu den 4a–4d werden weitere
anschauliche Ausführungsformen
beschrieben, in denen ein geeignetes Ätzindikatormaterial, das kein
Siliziumdioxid ist, in einen dünnen
Oberflächenbereich
der ersten verspannungsinduzierenden Schicht gebildet wird oder
als separate dünne
Materialschicht, d. h. als eine Materialschicht mit einer Dicke
von ungefähr
5 nm oder deutlich weniger, auf einer ersten verspannungsinduzierenden
Schicht vorgesehen wird.
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4a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 400 mit
einem Substrat 401, einer Halbleiterschicht 402 und
entsprechenden ersten und zweiten Bauteilgebieten 410, 420 ähnlich zu
dem zuvor beschriebenen Halbleiterbauelementen 100, 200 und 300.
Die entsprechenden Transistorelemente in dem ersten und dem zweiten
Bauteilgebiet 410, 420 besitzen im wesentlichen
die gleiche Konfiguration, wie dies zuvor beschrieben ist und daher
wird eine Beschreibung dieser Komponenten weggelassen. Ferner ist
dieser Fertigungsphase eine erste verspannungsinduzierende Schicht 430 über dem
ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 410, 420 ausgebildet,
wobei die Schicht 430 eine Konfiguration aufweist, wie
sie zuvor mit Bezug zu den entsprechenden Schichten 130, 230 und 330 beschrieben
ist. Des weiteren wird das Halbleiterbauelement 400 in
einer Ausführungsform einem
Prozess 407 unterzogen, um eine Indikatorsorte 408 in
einen dünnen
Oberflächenbereich
der Schicht 430 einzubauen. D. h., die Indikatorsorte 408 wird
in die Schicht 430 bis zu einer Tiefe von beispielsweise
5 nm oder deutlich weniger eingeführt oder die Behandlung 407 führt zu einer
entsprechenden Oberflächenschicht
mit einer Dicke von 5 nm oder weniger. Zum Beispiel kann der Prozess 407 einen
Implantationsprozess mit geringer Energie repräsentieren oder kann eine Plasmabehandlung
darstellen, die auf der Grundlage von Prozessparametern, etwa Implantationsenergie,
Plasmaleistung, und dergleichen ausgeführt wird, die eingestellt werden, um
eine geringe mittlere Eindringtiefe für die Sorte 408 zu
erhalten, woraus sich eine Schichtdicke entsprechend dem oben spezifizierten
Bereich ergibt. Die Sorte 408 kann eine beliebige geeignete
Sorte repräsentieren,
die ein effizient erkennbares Endpunkterkennungssignal liefert,
selbst wenn es in moderat geringer Konzentration vorgesehen ist.
Folglich modifiziert der Einbau der Sorte 408 durch den
Prozess 407 die Oberflächeneigenschaften
der Schicht 430 nicht wesentlich.
-
Danach
wird die Schicht 430 von dem zweiten Bauteilgebiet 420 auf
Basis einer Prozessstrategie, wie sie zuvor erläutert ist, entfernt. Während des entsprechenden
Materialabtrags können
unerwünschte
Auswirkungen der Sorte 408 auf einem geringen Niveau aufgrund
der moderat geringen Konzentration und/oder aufgrund der geringen
Schichtdicke gehalten werden, so dass der entsprechende Ätzprozess
mit großer
Gleichmäßigkeit
selbst in kritischen Bereichen, etwa einem Bereich 431,
abläuft.
-
In
einigen anschaulichen Ausführungsformen
können
die Schichtdicke und/oder die Konzentration der Sorte 408 deutlich
reduziert werden, indem eine geeignete Sorte ausgewählt wird,
die ein gut erkennbares Endpunkterkennungssignal liefert, wobei der
Mechanismus zum Einbau der Sorte 408, etwa eine Ionenimplantation
und eine Plasmabehandlung, für
ein hohes Maß an
Flexibilität
bei Anwendung geeigneter Kandidaten, selbst sehr exotischer Sorten, etwa
Metallen, und dergleichen, bieten. Geeignete Prozessparameter für den Prozess 407 können wirksam
auf Grundlage von Simulationen, Testdurchlaufen, und dergleichen
ermittett werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen führt die
Behandlung 407 zu einer Schichtdicke oder einer mittleren Eindringtiefe
von 2 nm und weniger, wodurch ein moderat scharfes Endpunkterkennungssignal
bereitgestellt wird, wenn entsprechende Ätzraten von ungefähr einigen
Angstrom pro Sekunde angewendet werden.
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4b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 400 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Eine zweite verspannungsinduzierende
Schicht 440 ist über
dem zweiten Bauteilgebiet 420 und auf der ersten Schicht 430 gebildet,
die darin eingebaut die Sorte 408 bis zu einer Tiefe von
5 nm oder weniger aufweist. Des weiteren bedeckt eine Ätzmaske 404 das
zweite Bauteilgebiet. 420 während eines entsprechenden Ätzprozesses 405 zum Entfernen
des freiliegenden Bereichs der Schicht 440. Während des Ätzprozesses 405 wird
die Indikatorsorte 408 gesetzt und erzeugt das entsprechende Endpunkterkennungssignal,
das dann zum Definieren eines geeigneten Endes des Prozesses 405 verwendet
werden kann. Somit kann abhängig
von der Steuerungsstrategie die Oberflächenschicht mit der Indikatorsorte 408 ebenfalls
entfernt werden, wobei diese jedoch nicht deutlich die Gesamteigenschaften der
Schicht 430 beeinflusst. Des weiteren kann ein entsprechender
Verlust an Material der Schicht 430 durch entsprechendes
Einstellen der anfänglichen Schichtdicke
kompensiert werden.
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4c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 400 gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform,
in der das Indikatormaterial 408 in Form einer dünnen Schicht,
die ebenfalls als 408 bezeichnet ist, auf Grundlage eines
geeigneten Abscheideverfahrens aufgebracht wird, etwa CVD, PVD,
und dergleichen, wobei die zugeordnete Dicke 408T ungefähr 5 nm
oder weniger beträgt,
wodurch eine nachteilige Auswirkung auf das Gesamtverhalten der
Schicht 430 verringert wird. Ferner ist die Materialzusammensetzung
der Schicht 408 so gewählt, dass
diese im wesentlichen „unsichtbar" für die weitere
Bearbeitung des Bauelements 400 ist. D. h., die Gesamteigenschaften
der Schicht 408 entsprechen im wesentlichen den Eigenschaften
der Schicht 430 oder sind ähnlich dazu. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Materialzusammensetzung der Schicht 408 so gewählt, dass
zumindest atomare Sorte eingebaut ist, die ansonsten in der entsprechenden
Umgebung nicht vorhanden ist, wie während des nachfolgenden Ätzprozesses 405 geschaffen
wird. Während
des Abscheideprozesses 407 können auch exotische Sorten
eingebaut werden, so dass eine Schichtdicke von 5 nm und deutlich weniger,
etwa 2 nm oder weniger ausreichend ist, um eine ausgeprägtes Endpunkterkennungssignal
zu erhalten. Es sollte beachtet werde dass der Abscheidprozess 407 kein
hohes Maß an
Stufenbedeckung oder Konformität
erfordert, da selbst eine entsprechende nicht-kontinuierliche Schicht
für das
erforderliche Endpunkterkennungssignal aufgrund der Anwesenheit
einer geeigneten Atomsorte sorgt. Somit können mittels gut etablierter
konventioneller Abscheideverfahren, etwa CVD, PVD, und dergleichen, äußerst dünne Schichten
erreicht werden, um damit nicht in negativer Weise die weitere Bearbeitung
des Bauelements 400 zu beeinflussen, wobei dennoch eine
gewünschte Ätzsteuerung
bereitgestellt wird.
-
4d zeigt
schematisch ein Halbleiterbauelement 400 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium, wobei ein weiteres dielektrisches Material 450 bei
der ersten und zweiten Schicht 430, 440 gebildet
ist, wobei in dieser Fertigungsphase entsprechende Öffnungen 451 in
dem Material 450 gebildet sind. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
werden die erste und die zweite Schicht 430, 440 als Ätzstoppschichten
zum Steuern eines entsprechenden Ätzprozesses zum Ätzen durch
das Material 450 eingesetzt. Aufgrund der verbesserten Gleichmäßigkeit
des entsprechenden Strukturierungsprozesses zur Herstellung der
Schichten 430, 440 sind die jeweiligen Ätzstoppfähigkeiten
in einer sehr gleichmäßigen Weise
ausgebildet, und es wird auch in einem nachfolgenden Ätzprozess
zum Öffnen
der jeweiligen Schichten 430, 440 eine erhöhte Prozessgleichmäßigkeit
erreicht, wodurch die Probleme im wesentlichen vermieden oder zumindest deutlich
reduziert werden, die in konventionellen Strategien angetroffen
werden, wie dies zuvor erläutert
ist.
-
Es
gilt also: Die hierin offenbarten Ausführungsformen stellen eine verbesserte
Prozessstrategie zur Herstellung unterschiedlich verspannter dielektrischer
Schichten, etwa Siliziumnitrid-basierter Schichten, in jeweiligen
Transistorelementen bereit, wobei negative Einflüsse eines Abscheideprozesses, der
konventioneller Weise zum Bereitstellen einer Ätzindikatorschicht ausgeführt wird,
deutlich verringert werden können.
Zu diesem Zweck wird in einigen Ausführungsformen der Abscheideprozess
weggelassen und der jeweilige Strukturierungsprozess zum Entfernen
unerwünschter
Bereiche der zweiten verspannungsinduzierenden Schicht wird auf
Grundlage einer verbesserten Steuerungsstrategie ausgeführt, z.
B. auf Grundlage optischer Rückkopplungsmessdaten
und Vorwärtskopplungsmessdaten,
wodurch entsprechende Prozessfluktuationen während des Abscheidens der verspannungsinduzierenden Schicht
und Fluktuationen des Ätzprozesses
berücksichtig
werden. Die optischen Rückkopplungsdaten sind
auf Basis von Streu- und/oder Interferometriemesstechniken gewonnen.
Die Messdaten können dann
in einer APC-Technik eingesetzt werden, um mindestens einen Prozessparameter,
etwa die Ätzzeit,
die Durchflussraten, und dergleichen zu steuern, um damit das gewünschte Prozessergebnis
zu erreichen. In anderen Aspekten wird der Endpunkterkennungsmechanismus
während
des Strukturierens der verspannungsinduzierenden Schicht verbessert,
indem eine geeignete Indikatorsorte vorgesehen wird, beispielsweise
indem eine geeignete Zusammensetzung verspannungsinduzierenden Schichten
vorgesehen wird, um damit eine entsprechende Differenz in dem optischen
Endpunkterkennungssignal zu erzeugen, ohne dass eine zusätzliche
Indikatorschicht zwischen den entsprechenden verspannten Schichten
vorgesehen wird. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird ein äußerst effizientes Ätzindikatormaterial
in Form einer sehr dünnen
Oberflächenschicht
vorgesehen, die durch Oberflächenmodifizierung
und/oder Abscheidung hergestellt wird, wobei eine Dicke ungefähr 5 nm
oder deutlich weniger beträgt
und wobei die reduzierte Schichtdicke und/oder die geringe Konzentration
für ein
hohes Maß an
Kompatibilität
mit dem nachfolgenden Prozessablauf sorgt, während dennoch ein ausgeprägtes Endpunkterkennungssignal
erzeugt wird. Diese Konzepte können
in effizienter Weise mit den zuvor beschriebenen verbesserten Steuerungsstrategien auf
Grundlage optischer Messdaten kombiniert werden. Folglich kann der
negative Einfluss von Siliziumdioxidbasierten Ätzindikatorschichten verringert
oder reduziert werden, ohne dass im wesentlichen zusätzliche
Prozesskomplexität
geschaffen wird oder indem die Gesamtkomplexität im Vergleich zu konventionellen
Verfahren verringert wird.
-
Weitere
Modifizierungen und Variationen werden für den Fachmann angesichts dieser
Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich
anschaulich und für
die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des
Ausführens
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind
die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
zu betrachten.