在微电子结构上的层内对准局部的开孔方法技术

本发明专利技术涉及在微电子结构上在层（１５）内对准局部的开孔方法，其中凸起的辅助结构（１１）沉积到衬底（１，５，７，９）上，使它覆盖一部分衬底（１，５，７，９）表面，应开孔的层（１５）沉积到辅助结构（１１）上，并且通过平面蚀刻，去除层（１５）的材料，必要时去除其它材料（１７）直到在辅助结构（１１）上的层开孔和辅助材料（１３）暴露为止。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在层内，尤其是在微电子结构上的保护层内对准局部的开孔的方法。本专利技术尤其涉及用于储存二进制数据的非易失存储单元的制法。这种存储单元一般具有一只开关晶体管和一只存储电容器。电容器电极可以包含铂类金属，在电极之间安排铁电或顺电体材料作为介质。传统的微电子半导体存储器件(DRAM动态随机存取存储器)主要由一只选择晶体管或开关晶体管和一只存储电容器构成，其中在两电容器板之间嵌入介质材料。一般多半用具有介电常数最大约为8的氧化物层或氮化物层作为介质。为了缩小存储电容器以及制造非易失存储器需要具有显著较高介电常数的“新颖的”电容器材料(铁电或顺电材料)。在W.Hnlein的出版物“Neue Dielektrika für Gbit-Speicherchips(千兆比特存储器芯片用的新介质)，Phys，B1、55(1999)举出这种材料的例子。为了制造在高集成密度非易失半导体存储器元件内使用的铁电电容器，例如，SrBi2(Ta，Nb)2O9(SBT或SBTN)，Pb(Zr，Ti)O3(PZT)，或Bi4Ti3O12(BTO)铁电材料可以用作电容器板之间的介质。但是也可以应用如例如(Ba，Sr)TiO3(BST)顺电材料。然而，为了应用这种新颖介质，半导体工艺技术面临挑战。也就是首先这些新颖材料不再可以与传统的多晶硅电极材料组合。因此，必须使用惰性的电极材料，例如铂类金属或其导电氧化物(例如Ru2O)。其原因是在铁电介质淀积后，它必须在温度大约550-800℃的含氧气氛内视情况多次退火(老化处理)。因此，为了避免铁电介质与电极的不希望的化学反应，它大多由铂或另一足够温度稳定和惰性的材料，如另一铂类金属(Pd、Ir、Rh、Ru、Os)制造。为了集成存储电容器，实施发生在含氢环境内的工艺步骤。所以例如为了金属化和晶体管的老化处理必须在由95％氮(N2)和5％氢(H2)组成的混合气体内退火。然而氢向处理过的存储电容器，即向介质内的渗透通过还原反应可以导致介质的氧化物陶瓷的退化。此外，金属间氧化物或氮化硅-钝化层的等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)，基于层内高的含氢量促使介质的铁电或顺电材料的还原。即使在导电材料如高融点金属如钨或钛淀积时也用氢。这种淀积用于例如产生层或填充接触孔。为了电容器，更确切地说，其介质防止氢，建议提供保护层用作防止氢向电容器内渗透的壁垒。保护层例如由氧化物材料如Al2O3、ZrO2或TiON构成，以及例如直接沉积到电容器结构上。通常为了微电子结构的电接触，在制造固有的结构之后，必要时在沉积其它材料到结构之后，刻蚀接触孔并对该接触孔用导电材料填充。如果从保护层所处的一侧出发进行电接触，则必须对其开孔。按照RIE法(Reactive Ion Etching反应离子蚀刻)建立接触孔是众所周知的。RIE属于化学物理干蚀刻法。为了可以精确对准地开孔，这时采用抗蚀掩模。虽然按照这种方式可以进行具有较高局部精密度的蚀刻，然而尤其在Al2O3和ZrO2情况下蚀刻速率较低。在按已知方法，例如RIE进行接触孔蚀刻时，由于以下原因使问题更加尖锐，即接触孔必须首先通过一般处于保护层上的材料(多半为SiO2)进行蚀刻。在相应的蚀刻推进后才到达保护层。但是在孔底上反正只是一层难以腐蚀的材料，在这里是接触孔上部的蚀刻是特别困难的，即特别缓慢而常常是不精密的。此外，在不同材料之间的选择性是微不足道的，即该方法通常也导致抗蚀掩模材料的蚀刻和/或在接触孔底上电极材料的蚀刻。在离子倾斜入射到应蚀刻的表面时，即当离子并非垂直轰击表面时，可以在倾斜的蚀刻侧面上发生反射。这导致形成不希望的沟槽或孔在蚀刻侧面边缘上或在蚀刻孔底部侧面(所谓沟槽效应)。此外在RIE过程中用高动能的离子轰击可能导致应蚀刻表面的损伤。最终在RIE时可以产生，所谓的再沉积作用，即，刻蚀掉的材料可以在别处沉积。尤其在涉及应开孔层的集成度时，如上述用作对氢渗透的壁垒的保护层情况下，上述效应引起对层的功能或微电子结构的功能有害影响。例如在刻蚀的孔底上的侧向沟槽随后导致氢分子渗入氢的壁垒。本专利技术的任务是提供本文一开始所述类型的方法，用此方法对应开孔的层精确对准的局部开孔是可能的，其中在开孔的区域以外的应开孔的层应保持尽可能完好。本任务通过具有下述特征的方法解决—由辅助材料构成的至少一种凸起的辅助结构沉积到衬底上，必要时有位于其上的结构，使辅助结构复盖衬底的一部分表面，—应开孔的层沉积到辅助结构上，使它复盖衬底和辅助结构的有关联的表面区域，以及—通过基本上平面蚀刻去除应开孔层的材料，必要时去除处于表面上的其它材料直到在辅助结构上的层开孔，并且露出辅助材料为止。进一步扩展是从属权利要求的目标。根据本专利技术的方法在衬底上，必要时与其上存在的结构，尤其是微电子结构，至少是淀积一层由辅助材料构成的凸起的辅助结构，使辅助结构复盖一部分衬底表面。这时对于衬底可以理解为其上淀积微电子结构的原来的衬底和结构的统一体。可以存在算作衬底的其它层或元件。应开孔的层淀积到辅助结构上，使它复盖衬底和辅助结构的相关联的表面区。此后，通过主要为平面蚀刻去除层的材料，并在必要时去除处在表面上的其它材料，直到在辅助结构上的层开孔，并使辅助材料露出为止。把平面蚀刻理解为这样一种蚀刻方法，它使在平坦表面上的材料大体上均匀地侵蚀掉，或者在表面上的材料这样侵蚀掉，使得形成基本上平坦表面。因此，通过平面蚀刻恰好除去在凸起的辅助结构上存在的层材料，并使辅助结构(辅助材料)露出。与此相反，在凸起的表面区之外的辅助材料不受影响。本专利技术的一个主要优点是在层开孔时不希望的副作用，如沟槽效应和再沉积作用不再产生。此外，在应开孔的层和辅助结构材料之间形成界线分明的、精确定义的过渡。该过渡的尺寸或位置通过辅助结构和层的形状和平面蚀刻的进展确定。然而在层内开孔的大小也可以与平面蚀刻的进展无关，即当在凸起的辅助结构边缘上的层向垂直蚀刻面方向伸展。在这种情况下，只去除在辅助结构凸处上存在的、尤其是对蚀刻面平行伸展的材料。该凸起的辅助结构尤其是小岛状凸起。在这种情况下，层的材料是这样去除的，使得围绕露出的辅助材料形成一封闭的环行边缘。当应该穿过应开孔的层作电接触时，则本方法的扩展首先可以有益地应用。在本方法的扩展中，在沉积应开孔的层之后，沉积第2辅助材料，使得至少局部补偿了表面不平整性或者至少局部填充低洼的区域。首先，在平面蚀刻时的蚀刻面被调整为大体上平行于第2辅助材料表面的走向。可以由同一物质或与辅助结构的辅助材料不同的另一物质构成的第2辅助材料用于整个结构，尤其是用于应开孔的层的机械稳定性。因此保证，仅通过平面蚀刻工艺进程来控制材料的去除。第2辅助材料也持久地防止处于应开孔区外的层的材料受外界影响。第1和/或第2辅助材料尤其是氧化物材料，例如SiO2。但是也可以应用任一种其它合适材料。如果通过第1和/或第2辅助材料应当达到电绝缘，则可以使用任意的介质材料，例如也可使用聚合物，如PTFE(聚四氟乙烯)。这些材料其特征为一部分具有特别高的介电常数。平面蚀刻最好至少部分地通过CMP(化学机械抛光)实现。在这种作为平面化方面众知的、本来大家熟知的方法中，在化学辅助机械抛光和通过机械作用辅助的化学湿法蚀刻之间的工艺部本文档来自技高网...

【技术保护点】
在层（１５）内，尤其在微电子结构上的保护层内对准局部的开孔方法，其特征为，－由辅助材料（１３）构成的至少一种凸起的辅助结构（１１）沉积到衬底（１，５，７，９）上，必要时有位于其上的结构，使辅助结构复盖衬底（１，５，７，９）的一部分表面，－应开孔的层（１５）沉积到辅助结构（１１）上，使它复盖衬底（１，５，７，９）和辅助结构（１１）的有关联的表面区域，以及－通过基本上平面蚀刻去除层（１５）的材料，必要时去除处于表面上的其它材料（１７）直到在辅助结构（１１）上的层（１５）开孔，并且露出辅助材料（１３）为止。

【技术特征摘要】
DE 2000-6-14 10029290.91.在层(15)内，尤其在微电子结构上的保护层内对准局部的开孔方法，其特征为，—由辅助材料(13)构成的至少一种凸起的辅助结构(11)沉积到衬底(1，5，7，9)上，必要时有位于其上的结构，使辅助结构复盖衬底(1，5，7，9)的一部分表面，—应开孔的层(15)沉积到辅助结构(11)上，使它复盖衬底(1，5，7，9)和辅助结构(11)的有关联的表面区域，以及—通过基本上平面蚀刻去除层(15)的材料，必要时去除处于表面上的其它材料(17)直到在辅助结构(11)上的层(15)开孔，并且露出辅助材料(13)为止。2.根据权利要求1所述的方法，其特征为，凸起的辅助结构(11)是岛形凸起和层(15)的材料是这样去除的，使其围绕暴露辅助材料(13)形成一个封闭环绕的边缘。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征为，在应开孔层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克雷恩克，G欣德勒，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]