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GEBIET DER
ERFINDUNG UND ZUM STAND DER TECHNIK
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Mikrovorrichtung und auf
die Anordnung struktureller Komponenten derselben. Genauer gesagt,
die Erfindung befaßt
sich mit einer Einrichtung und einer Anordnung struktureller Komponenten
dieser, die durch einen Mehrfachbelichtungsvorgang herzustellen
ist, bei dem unterschiedliche Musterarten durch einen ersten Belichtungsprozeß überlagert
gedruckt werden, wie er durch einen Standard- oder üblichen Belichtungsvorgang
dargestellt werden kann, wie durch einen Projektionsbelichtungsvorgang
und einen zweiten Belichtungsvorgang höherer Auflösung als beim ersten Belichtungsprozeß, wodurch
ein Muster (nachstehend "gewünschtes
herzustellendes Muster" genannt)
mit kleinster Linienbreite entsprechend dem zweiten Belichtungsvorgang
erzeugt werden kann. Die vorliegende Erfindung läßt sich passend anwenden bei
verschiedenen Einrichtungen, beispielsweise einem Halbleiterchip
(IC oder LSI), einer Anzeigeeinrichtung (Flüssigkristallanzeigefeld als
Beispiel), einer Nachweiseinrichtung (Magnetkopf als Beispiel) und
bei einer Bildaufnahmeeinrichtung (beispielsweise einer CCD).
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Viele
Projektionsbelichtungsgeräte
zum Herstellen von Einrichtungen wie IC, LSI oder Flüssigkristallfelder
als Beispiel basieren aktuell auf der Photographie und verwenden
als Lichtquelle einen Excimerlaser. Die einfache Verwendung eines
derartigen Excimerlasers als Lichtquelle in einem Projektionsbelichtungsgerät stellt
die Information feiner Muster mit einer Linienbreite von 0,15 μm oder weniger
keineswegs sicher.
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Um
eine Lösung
zu schaffen, ist es erforderlich, die numerische Apertur (NA) eines
optischen Projektionssystems zu vergrößern oder die Lichtwellenlänge zu verkürzen. In
der Praxis ist es jedoch nicht sehr leicht, die NA zu vergrößern oder
die Belichtungswellenlänge
zu verkürzen.
Dies hat folgenden Grund: da die Tiefenschärfe eines optischen Projektionssystem
umgekehrt proportional zum Quadrat von NA ist, während es proportional zur Wellenlänge λ ist, verursacht
das Vergrößern von
NA des optischen Projektionssystem eine verringerte Tiefenschärfe, womit
es schwierig wird, mit dem Scharfeinstellen zu Rande zu kommen,
und somit wird die Produktivität
verlangsamt. Die meisten Glasmaterialien haben einen außerordentlich
niedrigen Übertragungsfaktor
in Hinsicht auf den Bereich tiefen Ultravioletts. Selbst für ein geschmolzenes
Siliziumdioxid (Quarz), das mit einer Wellenlänge von λ = 248 nm verwendet wird (KrF-Excimerlaser)
der Übertragungsfaktor
fast auf Null verringert, wenn die Wellenlänge λ = 193 nm oder kürzer ist.
Kein Glasmaterial ist bisher entwickelt worden, das faktisch im
Belichtungsbereich mit der Wellenlänge λ = 150 nm oder geringer arbeiten
kann, entsprechend einer Linienbreite von 0,15 μm oder weniger, um mit einem
Standard oder einem üblichen
Belichtungsprozeß hergestellt
werden zu können.
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Die
japanische Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 304232/1997 entsprechend
dem Dokument JP-A-11-143 085 (wird nachstehend als "ältere japanische Patentanmeldung" bezeichnet), eingereicht
vom Anmelder der hiesigen Anmeldung, schlägt einen dualen Belichtungsprozeß vor, der
auf einer Kombination einer Dualstrahlinterferenzbelichtung und
einer Standardbelichtung basiert, wobei eine mehrwertige Belichtungsbetragsverteilung
bei einem Substrat angewandt wird, das zu belichten ist, um eine
hochauflösende
Belichtung sicherzustellen. In einem Ausführungsbeispiel, das in der älteren japanischen
Patentanmeldung offenbart ist, wird der Dualstrahlinterferenzbelichtungsprozeß ausgeführt unter
Verwendung einer Phasenschiebemaske mit einem Zeilen- und Raum-Muster (L&S-Muster) von 0,1 μm Linienbreite,
und ein Feinlinienmuster wird durch kohärente Beleuchtung gedruckt.
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Danach
wird ein üblicher
Belichtungsprozeß, beispielsweise
ein Belichtungsprozeß,
auf teilweise kohärenter
Beleuchtung basierend, ausgeführt,
während
eine Maske aus einem Muster mit Abschnitten unterschiedlicher Transmissionsfaktoren
und einer Gestalt entsprechend einem aktuellen Einrichtungsmuster
geringster Linienbreite von 0,1 μm
verwendet wird. Gemäß dem in
der älteren
japanischen Patentanmeldung offenbarten Verfahren kann ein Muster kleinster
Linienbreite von 0,1 μm
durch den üblichen Belichtungsprozeß unter
Verwendung eines Projektionsbelichtungsgeräte mit einem optischen Projektionssystem
erzeugt werden, das eine Bildseiten-NA [NA = numerische Apertur]
von 0,6 hat.
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Ein
anderes Verfahren zum Feinmusterdrucken ist ein Musterbelichtungsverfahren,
bei dem ein Muster gezeichnet und auf ein lichtempfindliches Glied
gedruckt wird unter Verwendung einer Sonde. Die Sonde kann auf AFM
basieren unter Verwendung einer Interatomkraft, STM unter Verwendung
eines Tunnelstroms, eines Elektronenstrahls, eines Laserstrahls
oder Nahlicht als Beispiel. Das Ausführen der Sondenbelichtung über den
gesamten Belichtungsbereich hat jedoch den Nachteil geringen Durchsatzes.
Unter Berücksichtigung
dieser Tatsache können jene
Abschnitte eines gewünschten
herzustellenden Musters, die durch einen üblichen Belichtungsprozeß geschaffen
werden können,
durch Photodruck unter Verwendung einer größeren Lichtmenge als ein Belichtungsschwellwert
eines lichtempfindlichen Substrats verwendet werden. Andererseits
können
jene Abschnitte ungenügender
Auflösung
durch Photodruck überlagert
werden mit Drucken, das auf einer üblichen Belichtung und einer
Sondenbelichtung basiert, mit der jeweiligen Lichtmenge, die geringer
als der Belichtungsschwellwert des lichtempfindlichen Materials
ist, aber wenn beides kombiniert wird, ist der Belichtungsschwellwert
höher.
Im Ergebnis wird eine mehrwertige Belichtungsbetragsverteilung angewandt,
wie sie zuvor beschrieben wurde (japanische Patentanmeldung mit
der Anmeldenummer 137476/1998 entsprechend dem Dokument JP-A-11-317
351.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
zuvor beschriebene Mehrfachbelichtungsprozeß (wird nachstehend als "IDEAL-Belichtungsvorgang" bezeichnet), wenn
eine Levenson-Maske verwendet, ein Feinlinienmuster wird nur in
einem Bereich erzeugt, bei dem die Levenson-Maskendaten präsent sind.
Die Anordnung des Musters ist beschränkt auf den Regelabstand der
Levenson-Maske (das heißt,
die Linienbreite und die Beabstandung).
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimale Anordnung
struktureller Komponenten einer Einrichtung zu schaffen, wenn diese
auf der Grundlage des "IDEAL-Belichtungsprozesses" hergestellt wird.
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Insbesondere
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optimale Lösung zur
Anordnung struktureller Komponenten der Einrichtung zu schaffen,
wie Kontakt, Halbleiterzone und Gate der Einrichtung als Beispiel,
um die größtmöglichen
Verbesserungen bei der Integrationsdichte und der Einrichtung zu
gewinnen, bei der Belichtungsprozesse wiederholt werden.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung
deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1A, 1B, 1C und 1E sind schematische
Ansichten zur Erläuterung
eines "grid IDEAL
exposure process" [idealer
Gitterbelichtungsprozeß]
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2A, 2B, 2C beziehungsweise 2D sind
schematische Ansichten zur Erläuterung
eines "linear IDEAL
exposure process" [linearer idealer
Belichtungsprozeß]
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Beispiel optimaler
Anordnung struktureller Komponente einer Halbleitereinrichtung,
die gemäß dem Prozeß der 1A–1E oder
der 2A–2D herzustellen
ist;
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang Linie A–A' in 3;
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5 ist
eine schematische Ansicht einer Halbleitereinrichtung nach einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei die Anordnung nicht optimiert
ist;
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6A, 6B beziehungsweise 6C sind
vergrößere Querschnittsansichten
entlang Linien B–B', C–C' beziehungsweise
D–D' in 5;
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7 ist
eine schematische Ansicht einer Halbleitereinrichtung mit optimaler
Anordnung, die auf einem SOI-Substrat gebildet ist;
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8A, 8B, 8C beziehungsweise 8D sind
vergrößere Querschnittsansichten
längs einer
Linie E–E' in 7.
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9 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels optimaler
Anordnung struktureller Komponenten einer Halbleitereinrichtung,
bei der zusätzlich
zu der Struktur von 1 Leitungsabschnitte
nach Kontaktabschnitten vorgesehen sind;
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10 ist
eine vergrößere Querschnittsansicht
entlang Linie F–F' in 9;
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11 ist
eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines speziellen Beispiels
von Kontaktzonen;
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12 ist
ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung
der Sequenz bei der Mikroeinrichtungsherstellung; und
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13 ist
ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung
der Sequenz eines Waferverfahrens in 12 in
Einzelheiten.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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3 veranschaulicht
die Struktur einer Einrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. Mit Bezugszeichen 301 in der Zeichnung versehen
sind aktive Halbleiterzonen, und mit Bezugszeichen 302 versehen
sind Polysilizium-Gate-Zonen. Mit Bezugszeichen 303 versehen ist
eine Einrichtungstrennzone, und mit Bezugszeichen 304 versehen
sind Kontaktzonen.
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Die 1A bis 1E veranschaulichen das
Prinzip des Dreifachbelichtungsverfahrens, um die Kontaktzone 304 von
der Einrichtung von 3 in quadratische Gestalt zu
bringen, wobei jede Seite eine Länge
L von L = 0,1 μm
hat. Anfänglich
wird ein Levenson-Muster (1A) mit
einem Streifenmuster, das eine Linienbreite und eine gleiche Beabstandung
von L hat, unter Verwendung eines Belichtungsgerätes gedruckt auf der Grundlage
des Zweistrahlinterferenzbelichtungsverfahrens und gemäß einer
Belichtungsmenge 1. Danach wird ein Muster entsprechend einem ähnlichen
Levenson-Muster gedruckt, aber um 90° gedreht, wie gemäß einer
erneuten Belichtungsmenge 1. Im Ergebnis wird das zu belichtende
Substrat wie im in 1B gezeigten Zustand belichtet.
Mit Bezugszeichen 305 in 1 versehen sind
jene Zonen (nachstehend als "Levenson-Doppelbelichtungszonen" bezeichnet) mit
einer zweifachen Belichtung durch das Levenson-Muster. Mit Bezugszeichen 306 versehen
sind jene Zonen (sind nachstehend mit "Levenson-Einzelbelichtungszonen" bezeichnet), die
einmal mit dem Levenson-Muster belichtet worden sind. Mit Bezugszeichen 307 versehen
sind jene Zonen (sind nachstehend mit "unbelichtete Levenson-Zonen" bezeichnet), die
noch nicht bei der Levenson-Musterbelichtung belichtet worden sind. 1C veranschaulicht
Belichtungsmengen an unterschiedlichen Abschnitten längs einer
Linie G–G' in 1B.
Jeder einzelne Levenson-Belichtungsbereich 306 ist mit
der Belichtungsmenge 1 belichtet worden, während jeder Levenson-Doppelbelichtungsbereich 305 mit
einer Belichtungsmenge 2 belichtet wurde. Die Belichtungsmenge 2
ist niedriger eingestellt als der Belichtungsschwellwert ETH eines Photolackes, der auf das zu belichtende
Substrat aufgetragen worden ist.
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Nach
Drucken der orthogonalen Levenson-Muster auf das Substrat in der
zuvor beschrieben Weise wird ein Grobmaskenmuster 101,
wie es in 1D dargestellt ist, gedruckt
unter Verwendung eines üblichen,
beispielsweise eines Projektionsbelichtungsgerätes mit einer Belichtungswellenlänge λ = 248 nm
(KrF-Ekzimer-Laser) und einem optischen Projektionssystem mit einer
Abbildungsseiten-NA von 0,6 als Beispiel gemäß einer Belichtungsmenge 1.
Das Grobmaskenmuster 101 besteht aus einem Quadratmuster,
dessen Mitte mit der Mitte der gewünschten Levenson-Doppelbelichtungsbereiche 105 übereinstimmt,
und das vier Seiten einer Länge 2L
besitzt, wie definiert werden kann durch Erweitern der vier Seiten
des Levenson-Doppelbelichtungsbereichs 105 in vier Richtungen
jeweils um 0,5L. 1E stellt Belichtungsmengen
bei unterschiedlichen Abschnitten längs Linie G–G' dar, nach dem das Grobmaskenmuster 101 photogedruckt
ist. Nur jene Abschnitte, die überlagernd
durch die Levenson-Doppelbelichtungen und das Grobmaskenmuster 101 belichtet
wurden, sind mit einer Belichtungsmenge 3 belichtet worden. Hier
können
die Belichtungsmengen jeweiliger Muster so bestimmt werden, daß der Belichtungsschwellwert
ETH vom Photolack auf einem Niveau zwischen
der Belichtungsmenge 2 und der Belichtungsmenge 3. Ein Quadratmuster
mit einer Seitenlänge
L kann somit erzeugt werden. Dieses Belichtungsverfahren ist nachstehend
bezeichnet mit "grid
IDEAL exposure process" [idealer
Gitterbelichtungsprozeß].
Hier werden die Belichtungsmengen 1, 2 und 3 nur zur Erleichterung
der Beschreibung verwendet, und diese haben keine spezielle physikalische
Bedeutung.
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2A bis 2D sind
schematische Ansichten zur Erläuterung
des Prinzips vom Dualbelichtungsverfahren zum bilden von Mustern,
wie beispielsweise die Silizium-Gate-Zone 302 in der Einrichtung
von 3 mit einer geringsten Linienbreite L und einem
geringsten Regelabstand L in einer Richtung, und einer kleinsten
Linienbreite und kleinster Beabstandung in Richtung orthogonal zu
der einen Richtung, die beide größer als
L sind. 2A stellt ein Levenson-Muster
mit einer Linienbreite und einer Beabstandung dar, die beide gleich
L sind. 2B zeigt ein Grobmaskenmuster,
und 2D zeigt ein Muster, das hergestellt wird (ist
nachstehend als "gewünschtes
herzustellendes Muster" bezeichnet).
Das Grobmaskenmuster enthält
einen ersten Musterbereich 201 mit einem Transmissionsfaktor
von 1 und eine zweite Musterzone 202 mit einem Transmissionsfaktor
von 2. Die kleinste Linienbreite und die kleinste Beabstandung dieser
Bereiche werden gleichermaßen
auf 2L gebracht. Das Levenson-Muster und das Grobmaskenmuster werden photogedruckt überlagert
auf einem Substrat, wie in
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2C gezeigt,
gemäß dem Zweistrahlinterferenzbelichtungsverfahren
und dem üblichen
Belichtungsverfahren, wie es zuvor beschrieben worden ist. Der Belichtungsschwellwert
ETH vom Photolack, auf den diese Muster
gedruckt werden, sowie die Muster und die Belichtungsmengen in den
Musterbereichen, werden entsprechend einer geeigneten Beziehung
zueinander eingestellt, wie im zuvor beschriebenen "grid IDEAL exposure
process". Im Ergebnis,
wie es in 2D gezeigt ist, kann ein Muster, wie
eine Polysilizium-Gate-Zone 302 in 3 als Beispiel
mit einer kleinsten Linienbreite und einer kleinsten Beabstandung
hergestellt werden, die beide gleich L sind. Nachstehend beschrieben
ist der Vorgang: linearer idealer Belichtungsvorgang ("linear IDEAL exposure
process"). Die Transmissionsfaktoren
1 und 2 sind gleichermaßen
nur zur Vereinfachung der Beschreibung so vorgesehen, und sie haben
keine spezielle physikalische Bedeutung.
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3 veranschaulicht
ein Beispiel optimaler Anordnung struktureller Komponenten einer
Halbleitereinrichtung, die gemäß dem zuvor
beschriebenen "grid
IDEAL exposure process" hergestellt
werden. In der Zeichnung mit Bezugszeichen 301 versehen
sind aktive Halbleiterzonen, und mit Bezugszeichen 302 versehen
sind Polysilizium-Gate-Zonen. Mit Bezugszeichen 303 versehen
ist eine Einrichtungstrennzone, und mit Bezugszeichen 304 versehen
sind Kontaktbereiche.
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Mit
Bezugszeichen 305 versehen sind Levenson-Doppelbelichtungsbereiche,
die festgelegt werden können
durch den "GITTER-
UND IDEAL-BELICHTUNGSVORGANG",
und mit Bezugszeichen 306 versehen sind einzelne Levenson-Belichtungsbereiche.
Mit Bezugszeichen 307 versehen sind unbelichtete Levenson-Bereiche.
Die Polysilizium-Gate-Zone 302 ist als Teil der Polysiliziumzone 309 gebildet.
Der Abschnitt der Polysiliziumzone 309, der sich mit der
aktiven Haltleiterzone 301 überlappen muß, stellt
nämlich
die Polysilizium-Gate-Zone 302 bereit, und der restliche
Abschnitt stellt einen Polysiliziumverdrahtungsabschnitt 308 dar.
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Der
Kontaktbereich 304 ist aus einem Feinmuster gebildet durch überlagerndes
Drucken des Raummaskenmusters an einer gewünschten Stelle des Levenson-Doppelbelichtungsbereichs 305.
Die Größe vom Kontakt
ist hier etwa 1L, wenn der Musterabstand oder die Musterbreite der
Levenson-Maske (oder etwa eine Hälfte
des Musterreglabstands) als eine Bezugseinheit L herangezogen wird.
Auch der Polysiliziummusterbereich 309 ist als ein feines Gate-Muster
gemäß dem zuvor
beschriebenen "linearen
IDEAL-Belichtungsvorgang" gebildet, wie zuvor beschrieben,
unter Verwendung wenigstens des Abschnitts 302 der aktiven
Halbleiterzone 301. Die geringste Breite der Gate-Zone 302 beträgt etwa
1L. Der Verdrahtungsbereich ist unter Verwendung des Grobmaskenmusters
gebildet. Die kleinste Breite vom Grobmuster in diesem Abschnitt
beträgt
etwa 2L. Während
aktive Halbleiterzonen 301 verwendet werden, die auf den
gegenüberliegenden
Seiten der Polysilizium-Gate-Zone 302 als Drain und Source
liegen, kann ein MOS-Transistor hergestellt werden. Die Elektroden
für das
Gate, den Drain und die Source können
durch Kontaktzonen 304 gebildet werden, die auf den entsprechenden
aktiven Halbleiterzonen 301 und den Polysiliziumverdrahtungszonebereichen 308 festgelegt
sind. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A–A' in 3,
wobei gleiche Bezugszeichen wie jene in 3 die entsprechenden Elemente
bedeuten. Mit Bezugszeichen 401 versehen ist eine Source-Drain-Zone
eines Transistors, und mit Bezugszeichen 402 versehen ist
ein Halbleitersubstrat.
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Wenn
in Übereinstimmung
mit diesem Ausführungsbeispiel
der Musterabstand oder die Musterbreite der Levenson-Maske (oder
etwa die Hälfte
des Musterregelabstands 2L) als Bezugseinheit L herangezogen wird,
genügt
der Abstand S des Kontaktbereichs 304 folgender Beziehung: S ≥ (2n–1)l wobei
n eine Ganzzahl nicht unter 2 ist.
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Wenn
Kontaktbereiche 304 herzustellen sind, wenn diese festgelegt
sind mit Abweichung von darunter liegenden Polysiliziumverdrahtungsbereichen 308 oder
aktiven Halbleiterzonen 301 auf Grund eines Ausrichtfehlers
oder einer Mustergrößenumsetzdifferenz,
kann im allgemeinen ein elektrischer Kurzschluß mit dem darunter liegenden
Element auftreten, was eine Unordnung der Kontaktwiderstände oder
Kurzschluß zwischen
elektrischen Quellen verursacht. Aus diesem Grund muß der darunter
liegende Polysiliziumverdrahtungsbereich 308 und die aktive
Halbleiterzone 301 größer sein
als die Kontaktgröße.
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5 und 6A–6C stellen
ein Beispiel der Anordnung struktureller Komponenten einer Halbleitereinrichtung
in einem Beispiel dar, bei dem das Konzept herkömmlichen "IDEAL-Belichtungsvorgang" direkt auf den "IDEAL-Gitter-Belichtungsvorgang" angewandt wird. Während der geringste Abstand
in der Anordnung von Kontakten gemäß dem "IDEAL-Belichtungsvorgang" = 1L ist, wenn dies direkt angewandt
wird auf den "IDEAL-Gitterbelichtungsvorgang", und wenn der Kontaktbereich 304 und
der Polysiliziumverdrahtungsbereich 308 mit Abweichung
von der aktiven Halbleiterzone 301 gebildet sind, wird
ein Abschnitt des Polysiliziumverdrahtungsbereichs 308,
der vorgesehen ist für
die Kontaktbildung, sich mit der aktiven Zone 301 überlappen,
wie in der Aufsicht von 5 oder in der Querschnittsansicht
B–B' von 6A dargestellt
ist. Zu dieser Gelegenheit wird ein Abschnitt des Verdrahtungsbereichs 308 als
Gate-Elektrode eines MOS-Transistors arbeiten, wodurch ein Kanal
an einem überflüssigen Abschnitt
gebildet wird. Abhängig vom
Umfang der Überlappung
kann die Strom-Spannungs-Kennlinie
des Transistors unvorteilhaft variieren. Unter Berücksichtigung
des obigen sollte der Abstand zwischen dem Kontaktbereich 304 und
der Polysiliziumzone 308 und der Kontaktbereich 304 auf der
aktiven Halbleiterzone 301 wünschenswerter weise 3L oder
mehr betragen.
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Wie
auch in der Aufsicht von 5 und dem Querschnitt C–C' von 6B dargestellt,
wird die Breite des Einrichtungstrennbereichs 303 ungenügend sein,
wenn der Abstand zwischen den Kontaktbereichen 304, die
auf der aktiven Halbleiterzone festgelegt sind, nicht größer als
3L ist, so daß es
einen Leckstrom zwischen benachbarten Einrichtungen geben kann.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird für die Bestleistung eines Transistors
eine kleinste Bezugseinheit 1L als Gate-Länge verwendet. Während im
Falle von 6B die Breite des Einrichtungstrennbereichs 303 gleich
dem minimalen 1L eingerichtet ist, muß die Struktur so ausgelegt
werden, daß kein
elektrischer Strom zwischen sich gegenüberliegenden aktiven Halbleiterzonen 301 fließt, ungeachtet
des Potentials des Einrichtungstrennbereichs 303. Bis dahin
muß die
Stärke
des Einrichtungstrennbereichs 303 hinreichend groß sein,
und darüber
hinaus muß die
Verunreinigungsdichte unter dem Einrichtungstrennbereichs des Halbleitersubstrats 402 hinreichend
groß sein.
Jedoch ist es in der Praxis sehr schwierig, die Dicke zu vergrößern, während die
Breite minimal gehalten wird, oder die dichte Zone in der kleinsten Breite
zu halten. Der Einrichtungstrennbereich sollte folglich eine Größe von 2L
oder mehr haben, und zwar aus dem Gesichtspunkt vom Gesamtausgleich. In
diesem Falle sollten Abstände
zwischen benachbarten Kontaktbereichen 304, die auf der
aktiven Halbleiterzone gebildet sind, wünschenswerter weise eine Länge von
5L oder mehr haben.
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Was
den Abstand zwischen benachbarten Kontakten anbetrifft, die auf
dem Polysiliziumverdrahtungsbereich 308 festzulegen sind,
kann der Abstand zwischen benachbarten Polysiliziumverdrahtungsbereichen 308 im
wesentlichen nicht so gehalten werden, daß dort ein elektrischer Kurzschluß auftritt,
weil der Verdrahtungsbereich 308 größer als der Kontaktbereich 304 aus
diesem zuvor beschriebenen Grund gemacht ist, wenn der Abstand der
Kontakte gleich 1L eingerichtet wird, wie im Querschnitt D–D' von 6C gezeigt.
Unter Berücksichtigung
dieser Tatsache sollte der Abstand zwischen benachbarten Kontakten
auf der Polysiliziumzone 302 wünschenswerter weise 3L oder
mehr betragen.
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Wenn
der Abstand S der zuvor beschriebenen Beziehung S ≥ (2n–1)L (n
= 2, 3, ...) genügt,
ist die Eigenschaft der Einrichtung höchst stabil, und die Integrationsdichte
wird maximal.
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Wenn
die Größe des Kontaktes
gleich der kleinsten Größe 2L gemacht
wird, wie im obigen Falle, kann die Größe des Polysiliziumverdrahtungsbereich
unter dem Kontakt wünschenswerter
weise gleich 2L betragen, und darüber hinaus kann es wünschenswert
sein, eine Abweichung von etwa 0,5L für den Regelabstand der kleinsten
Bezugseinheit L vorzusehen. Während
die Regel des Grobmusters dann erfüllt ist, kann eine Paßgenauigkeitsgrenze
von 0,5L für
die kleinste Größe sichergestellt
werden, wobei die Abweichung in Hinsicht auf den Kontakt berücksichtigt
ist.
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Im
zuvor beschrieben Ausführungsbeispiel ist
der Verdrahtungsbereich 308 erläutert worden, während als
Beispiel Polysilizium herangezogen wurde. Jedoch ist die Erfindung
nicht darauf beschränkt. Beispielsweise
kann eine Silizidschicht, ein Mehrschichtfilm oder einer Silizidschicht
und einer Polysiliziumschicht oder ein Metallfilm verwendet werden, mit
dem Ergebnis gleicher Vorteile.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Hinsichtlich
der Herstellung zum Schaffen eines Transistors auf einem SOI-Substrat
(Silizium-Auf-Isolator-Substrat) sind viele Anwendungen vorgeschlagen
worden, weil es verschiedene Vorteile gibt, wie eine geringe Wahrscheinlichkeit
von Leckströmen
zwischen den Einrichtungen und die Kleinheit der parasitären Kapazität vom Transistor,
die eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
richtet sich an ein Beispiel optimaler Anordnung einer Halbleitereinrichtung,
die auf einem SOI-Substrat gemäß dem "IDEAL-Gitterbelichtungsvorgang" und dem linearen "IDEAL-Belichtungsvorgang" herzustellen ist.
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7 ist
eine Aufsicht auf die Einrichtung, und 8A und 8B sind
Querschnittsansichten entlang Linie E–E'. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Abstand
zwischen benachbarten aktiven Halbleiterzonen 301 (das
heißt,
dem Einrichtungstrennbereich 303), der gleich 3L im ersten
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist, gleich 2L gemacht. Hier bedeutet Bezugszeichen 801 einen
Isolierschichtbereich, der auf einem Halbleitersubstrat 402 vorgesehen
ist. Ein Transistor wird in der aktiven Halbleiterzone 301 gebildet,
die auf diesem Isolationsschichtbereich 801 vorgesehen
ist. Ein Substrat mit einer Struktur, die eine aktive Halbleiterzone 301 hat,
ist auf dem Isolierschichtbereich 801 vorgesehen und wird
allgemein SOI-Substrat
genannt. 8C und 8D sind
Querschnittsansichten zum Vergleich von Beispielen, wobei ein Einrichtungstrennbereich 303 auf
einem üblichen
Substrat gebildet ist (ohne Isolationsschichtbereich 801)
unter derselben Bedingungen wie im Falle von 8A oder 8B.
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Das
Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist
nachstehend detailliert anhand der 8A bis 8D beschrieben. 8C zeigt
einen Fall, bei dem der geringste Abstand (3L) benachbarter Kontakte 304 sowie
der kleinste Abstand (2L) benachbarter aktiver Halbleiterzonen 301 kleiner
als jene (5L und 3L) vom ersten Ausführungsbeispiel sind. Wenn, wie
zuvor anhand 6B beschrieben, der Kontaktbereich 304 festgelegt
ist mit Abweichung in Hinsicht auf die aktive Halbleiterzone 304,
wie in 8D gezeigt, wird der Ätzprozeß für die Kontaktbildung
des Ätzvorgangs
fortschreiten, selbst zum Isolationsschichtbereich 303 für den Einrichtungstrennbereich hin.
Tritt dies auf, wird ein elektrischer Kurzschluß zwischen dem Kontaktbereich 304 und
dem darunter liegenden Halbleitersubstrat 402 aufkommen,
womit eine Unordnung des Kontaktwiderstands oder Kurzschluß zwischen
elektrischen Quellen verursacht wird. Die zuvor beschriebene Anordnung
ist von daher nicht wünschenswert.
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Ist
ein Transistor auf einem SOI-Substrat vorgesehen, wie in 8A gezeigt,
selbst wenn der Ätzvorgang
die Isolationsschicht 303 vom Einrichtungstrennbereich
erreicht, tritt irgend ein Defekt oder Kontakt nicht auf, weil wegen
der Anwesenheit eines darunter liegenden dicken Isolationsschichtbereichs 801.
Da des weiteren benachbarte aktive Halbleiterzonen 301 vollständig voneinander
getrennt sind mittels der Isolatoren 303 und 801,
gibt es keine Notwendigkeit, die dichte Bedingungen oder dergleichen
zu berücksichtigen,
unter dem Einrichtungstrennbereich 303 des Halbleitersubstrats 402, wie
zuvor unter Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Breite der Einrichtungstrennung kann folglich kleiner ausfallen.
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In
den Fällen
eines Transistors, der auf einem SOI-Substrat vorgesehen ist, sollte
aus den zuvor beschriebenen Gründen
die Einrichtungstrennweite gleich 2L oder mehr gemacht werden, und
der Abstand zwischen benachbarten Kontakten auf der aktiven Halbleiterzone
sollte wünschenswerter
weise gleich 2L oder mehr sein.
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Während dieses
Ausführungsbeispiel
unter Bezug auf ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem ein Isolierschichtbereich 803 über der
gesamten Oberfläche
eines Halbleitersubstrats 402 gebildet ist, läßt sich
die Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränken. Gleiche Vorteile werden
erzielt mit einem Substrat, das einen Isolierschichtbereich 801 besitzt, der
nur auf einem Abschnitt unter einer aktiven Halbleiterzone 301 vorgesehen
ist.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Dieses
Ausführungsbeispiel
richtet sich auf ein Beispiel optimaler Anordnung in einem Falle,
zusätzlich
zum hier vor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, eines Verdrahtungsbereichs,
der auf einem Kontaktbereich 304 festgelegt ist. 9 ist eine
Aufsicht der Anordnung, und
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10 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie F–F' in 9. Mit Bezugszeichen 901 versehen
sind Verdrahtungsbereiche, die auf Kontaktbereichen 304 gebildet
sind. Hinsichtlich der Verdrahtungsschicht für den Verdrahtungsbereich 901 können Materialien,
wie Aluminium, eine Mischung aus Aluminium und Silizium oder Kupfer
hauptsächlich verwendet
werden. Jedoch sind auch andere Materialien verwendbar, wie Kobalt,
Titan, Wolfram, Tantal oder Molybdän.
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Wenn
im allgemeinen ein Verdrahtungsbereich auf einem Kontakt fehl angeordnet
ist in Hinsicht auf den Kontakt auf Grund eines Ausrichtfehlers oder
einer Mustergrößenumsetzdifferenz
bei der Halbleiterherstellung, kann das Drahtmetall nicht den gesamten
Kontakt bedecken, der ein Absinken der effektiven Kontaktgröße und somit
einen Anstieg des Kontaktwiderstands hervorruft. Alternativ kann
eine Lücke
im Kontakt geschaffen werden, die eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit
verursacht. Aus diesen Gründen
sollte der Verdrahtungsbereich, der auf dem Kontakt zu bilden ist,
größer gemacht
werden als die Kontaktgröße.
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Wenn
hier die Größe des Kontakts 304 gleich
der kleinsten Größe 1L ist,
kann hier die Größe des Verdrahtungsbereichs 901 auf
dem Kontakt wünschenswerter
weise gleich einer Breite von 2L werden, darüber hinaus können die
Auslegepositionen des Verdrahtungsbereichs und des Kontaktes mit
einer Abweichung von etwa 0,5L vom Regelabstand der kleinsten Bezugseinheit
L angeordnet sein. Während
der Regel vom Grobmuster genügt
wird, kann eine Paßgenauigkeitsgrenze
von 0,5L für
die kleinste Größe sichergestellt
werden, wobei die Abweichung in Hinsicht auf den Kontakt berücksichtigt
ist.
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Der
Abstand zwischen benachbarten Verdrahtungsbereichen 901 sollte
2L oder mehr betragen, um einen Kurzschluß zwischen Drähten zu
vermeiden.
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Im
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
kann ein Feinlinienmuster erzeugt werden durch Dualstrahlinterferenzbelichtung
eines Levenson-Musters. Anstelle dieses kann jedoch ein Feinlinienmuster
erzeugt werden gemäß dem Sondenzeichenprozeß unter
Verwendung von AFT, STM, Elektronenstrahl, Laserstrahl oder Nahfeldlicht.
Bei dieser Gelegenheit kann die Sondenzeichnung nur für den Abschnitt
des Levenson-Musters erfolgen, bei dem der Photolackbelichtungsschwellwert
nicht erreicht wird, nur durch Belichten eines Grobmaskenmusters, während die
Lichtmenge entsprechend dem Levenson-Musterbelichtungsbetrag in
diesem Abschnitt verwendet wird. Die Zeit zum Zeichnen kann somit weitestgehend
verkürzt
werden. Im Falle von 1B kann nämlich beispielsweise ein gewünschter
Levenson-Doppelbelichtungsbereich 105 in 1B mit
Belichtungsmenge 2 belichtet werden. Auch im Falle von 2C sind
nur die Abschnitte 203 vom Levenson-Muster mit dem Musterbereich 201 des
Grobmaskenmusters zu überlagern
(2C), wobei ein Übertragungsfaktor 1 gegeben
ist, auf dem ein gewünschtes
Musters zu erzeugen ist, läßt sich
dies mit einer Lichtmenge entsprechend dem Übertragungsfaktor 1 zeichnen.
Hinsichtlich des Feinlinienmusters kann nicht nur ein periodisches
Musters, wie das Levenson-Muster verwendet werden, sondern auch
ein nicht periodisches Muster, bei dem Feinlinienmuster nicht zu
einem regelmäßigen Abstand
angeordnet sind.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist Bezug genommen worden auf die Lagebeziehung des Kontaktbereichs 304 unter
den unterschiedlichen Bereichen 301, 302 und 308.
Bei der Halbleiterherstellung kann es Fälle geben, wie in 11 gezeigt,
bei denen eine Vielzahl von Kontaktbereichen 304 in ein und
demselben Bereich festgelegt sind. Im Beispiel von 11 gibt
es zwei Kontaktbereiche 304, die in einem einzigen Verdrahtungsbereich 308 mit
einer Beabstandung von 1L gebildet sind, und es gibt dort auch 6
Kontaktbereiche 304 in einer einzigen aktiven Halbleiterzone 301,
teilweise mit einem Abstand 1L.
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Hinsichtlich
der Kontaktbereiche 304, die an verschiedenen Bereichen
zu bilden sind, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen,
können
die Kontaktbereiche 304 vorzugsweise mit einem Abstand
S angeordnet werden, wenn die Bezugseinheit L ist, womit der Beziehung
S ≥ (2n–1)L genügt ist,
wobei n eine Ganzzahl nicht unter 2 ist. Wenn andererseits eine
Vielzahl von Kontaktbereichen 304 auf ein und demselben
Bereich zu bilden sind, können
die Kontaktbereiche 304 vorzugsweise mit einem Abstand
entsprechend der Minimaleinheit 1L angeordnet werden. Dies liegt
an den Vorteilen, daß der
Widerstand des Kontaktabschnitts mit einer Vielzahl von Kontaktbereichen 304 niedriger
ausfällt, und
daß, selbst
wenn ein Kontaktbereich 304 auf Grund irgend eines Herstellfehlers
nicht öffnet,
stellt ein anderer Kontaktbereich oder andere Kontaktbereiche 304 die
elektrische Übertragung
sicher, was zu einem Anstieg des Produktionsdurchsatzes führt. Da in
diesem Falle jeder der vielen Kontaktbereiche 304 die selbe
Funktion erwartungsgemäß auszuführen hat,
gibt es keine Notwendigkeit des Trennens dieser Kontaktbereiche
untereinander durch einen Abstand von mehr als (2n–1)L. Die
Anordnung kann mit einem Abstand der Minimaleinheit 1L oder mehr
erfolgen.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Als
nächstes
erläutert
ist ein Ausführungsbeispiel
eines Halbleitereinrichtungsherstellverfahrens, das auf dem zuvor
beschriebenen Belichtungsverfahren fußt.
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12 ist
ein Ablaufdiagramm der Prozedur zur Herstellung von Mikroeinrichtungen,
wie Halbleiterchips (beispielsweise IC oder LSI), Flüssigkristallfelder,
CCD, magnetische Dünnfilmköpfe oder
Mikromaschinen als Beispiel.
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Schritt 1 ist
ein Einrichtungsvorgang zum Einrichten einer Schaltung einer Halbleitereinrichtung.
Schritt 2 ist ein Vorgang zur Maskenherstellung auf der
Grundlage der Schaltungsmustereinrichtung. Schritt 3 ist
ein Vorgang zum Aufbereiten eines Wafers unter Verwendung eines
Materials, wie beispielsweise Silizium. Schritt 4 ist ein
Wafervorgang (wird Vorverarbeitung genannt), wobei unter Verwendung einer
derart aufbereiteten Maske und eines Wafers Schaltungen praktisch
auf dem Wafer durch Lithographie gebildet werden. Schritt 5,
der hiernach folgt, ist ein Schritt des Zusammenbauens (sogenannte Nachverarbeitung,
wobei der Wafer in Schritt 4 verarbeitet wurde, und nun
in Halbleiterchips geformt wird. Dieser Schritt enthält einen
Zusammenbauvorgang (in-Wafer-Schneide- und Kontaktierungsvorgang)
sowie ein Verkapselungsvorgang (Chipversiegelungsvorgang). Schritt 6 ist
ein Inspektionsschritt, bei dem eine Operationsüberprüfung, Haltbarkeitsprüfung usw.
für die
Halbleitereinrichtungen ausgeführt
werden, die in Schritt 5 bereitgestellt wurden. Mit diesen Vorgängen sind
die Halbleitereinrichtungen fertiggestellt, und sie werden ausgeliefert
(Schritt 7).
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13 ist
ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten der Waferverarbeitung zeigt.
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Schritt 11 ist
ein Oxidationsprozeß,
durch den die Oberfläche
des Wafers oxidiert wird. Schritt 12 ist ein CVD-Vorgang zum Bilden
einer Isolationsschicht auf der Waferoberfläche. Schritt 13 ist
ein Elektrodenformierungsprozeß zum
Erzeugen von Elektroden auf dem Wafer durch Dampfauftragung. Schritt 14 ist
ein Ionenimplantationsprozeß zum
Implantieren von Ionen auf den Wafer. Schritt 15 ist ein Photolackprozeß zum Auftragen
eines Photolacks (lichtempfindliches Material) auf den Wafer. Schritt 16 ist
ein Belichtungsprozeß zum
Drucken durch Belichtung von Schaltungsmustern auf die Maske des
Wafers durch das oben beschriebene Belichtungsgerät. Schritt 17 ist
ein Entwicklungsprozeß,
mit dem der belichtete Wafer entwickelt wird. Schritt 18 ist
ein Ätzprozeß, der andere
Abschnitte außer
dem entwickelten Photolackbild beseitigt. Schritt 19 ist
ein Photolacktrennprozeß,
der das Photolackmaterial abtrennt, das auf dem Wafer zurückgeblieben
ist, nachdem dieser dem Ätzprozeß unterzogen
worden ist. Durch Wiederholen dieser Vorgänge werden die Schaltungsmuster
in überlagerter
Form auf dem Wafer gebildet.
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Mit
diesen Prozessen können
hochdichte Mikroeinrichtungen hergestellt werden, und zwar mit niedrigen
Kosten.
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Gemäß den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann eine Einrichtung mit stabiler Eigenschaft
und hoher Integrationsdichte hergestellt werden.