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DTXT_TITLE: Die wesentlichen Schritte der Chip-Herstellung (1990) DOC_TYPE: Image ARCHIV: 1000 FIL_ID: 1060762 FIL_ORG: 002801_2.jpg FIL_EXT: jff FIL_WIDTH: 3770 FIL_HEIGHT: 2513 FIL_RES: 72 FIL_SIZE: 4663861 FIL_COLOR: RGB FIL_ROTATE: FIL_CLIP: FIL_CROP: FIL_IMG: 002801 FIL_PATH: Box_05/CD_064/IBM/SCSHIGH/00/00/11 DOC_SPERRVERMERK: DOC_INPUT: 03-08-1995 00:00:00 DOC_UPDATE: 08-09-2008 10:34:52 DOC_STATUS: 2 DOC_KATALOG: 1 DOC_SPERR: 3 BESCHREIBUNG: 1. Am Beginn steht die Reinigung der Wafer von ungewollt entstandenen, natürlichen Oxiden, von organischen und anorganischen Stoffen. Der weitere Prozeßverlauf umfaßt eine Vielzahl weiterer Reinigungsschritte, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Auf der Oberfläche des reinen Siliziums läßt man zunächst eine dünne Oxidschicht aufwachsen. Dies geschieht in einem Gasstrom bei einer Temperatur von annähernd 1100°C. Dann scheidet man durch ein chemisches Verfahren in einem Vakuum eine Nitridschicht ab. Diese dient als Maskenmedium für den folgenden Fotoschritt A.n3. Fotoschritt A - Auf den in die Nitridschicht aufgebrachten Fotolack werden die Zellmotive von der Fotomaske A durch Belichtung und anschließende Entwicklung des Fotolacks übertragen. Ein Ätzverfahren überträgt die Fotolackstruktur durch Abtragen der nicht vom Fotolack bedeckten Flächen in Form von Fenstern in die Nitrid- und Oxidschicht. Pro Chip werden nun 4 194 304 Gräben in das Wafersilizium durch die Fenster an den vorgegebenen Stellen geätzt. Jeder einzelne Graben ist 0,7 µm breit und 7 µm tief. Im Vergleich zur Dicke des Wafers von 750 µm ist das nur ca. ein Prozent des Wafermaterials.n4. Auf die Wände der Gräben wächst in einem Heißprozeß eine hauchdünne Oxidschicht auf, die zusammen mit einer anschließend auf dem Oxid abgeschiedenen Nitridschicht das Dielektrikum des Speicherkondensators bildet. Das Dielektrikum muß von hoher Güte sein, um eine ausreichende elektrische und mechanische Spannungsfestigkeit zu garantieren. Je dünner dieses Dielektrikum ist, desto größer ist die Menge der elektrischen Ladung, die der Kondensator speichern kann. Hohe Ladungsmengen machen den Kondensator unempfindlicher gegen Speicherung von Information.n5. Die Gräben werden mit polykristallinem Silizium gefüllt. Dieses bildet eine der beiden Kondensatorplatten. Die andere bildet das Material des Wafersiliziums, das den Graben umgibt, getrennt durch das Dielektrikum. In weiteren, hier nicht beschriebenen Prozeßschritten wird durch Ionenimplantation unter anderem die elektrische Leitfähigkeit des Polysiliziums eingestellt.n 6. Fotoschritt B - Der Fotoschritt B definiert die Abgrenzung der Speicherzellen untereinander. Das Maskenmedium dafür bildet eine weitere, zuvor aufgebrachte Nitridschicht. In sie wird die vom belichteten und entwickelten Fotolack vorgegebene Struktur eingeätzt.n7. Die freigelegten Oxidschichten, die rahmenförmig die Speicherzellen umgeben, wachsen unter hohem Druck und hoher Temperatur zu einem dicken Oxid. Aus den dünnen Oxidrähmchen sind nun vergleichsweise dicke Wände geworden, die die Speicherzellen untereinander elektrisch isolieren.n8. Nachdem die als Maskenmedium eingesetzten Nitridschichten entfernt sind und die Oberfläche als Ganzes gereinigt worden ist, wächst ein einem Heißprozeß erneut eine dünne Oxidschicht auf. Sie bildet nach der Strukturierung im folgenden Fotoschritt das Gate-Oxid der FETs. Dieses Gate-Oxid unterliegt den gleichen Güteanforderungen wie das Dielektrikum des Speicherkondensators. Dem Aufwachsen des Gate-Oxids ist ein Schritt der Ionenimplantation vorgeschaltet, durch den die Schaltschwelle des FETs eingestellt wird.n9. Um die Gate-Elektroden des FETs und der Wort-Adreßleitungen zu erzeugen, wird eine Polysiliziumschicht auf dem Gate-Oxid chemisch abgeschieden. Eine Ionenimplantation sorgt wiederum für die elektrische Leitfähigkeit der Polysiliziumschicht.n10. Fotoschritt C - In diesem Fotoschritt werden die Motive für die Gate-Elektroden und Wort-Adreßleitungen in die Polysiliziumschicht übertragen. Die Isolierung der Seitenwände der Gate-Elektroden geschieht durch Oxidation der geätzten Strukturen aus Polysilizium. Anschließend entfernt man die nicht benötigten Oxide durch einen Foto- und Ätzprozeß. Diese Vorgänge öffnen gleichzeitig die Source/Drain-Bereiche des FETs. 11. Zwei Prozeßschritte der Ionenimplantation, einschließlich Fotoprozessen, stellen die elektrischen Eigenschaften der p- und n-Typ-FETs ein.n12. Ein Kontaktstreifen aus epitaktisch aufgebrachtem Silizium bildet die elektrische Brücke zwischen einer Platte des Speicherkondensators und einem S/D-Anschluß des Transfer-FETs der Speicherzelle.n13. Für die Isolation zwischen den Speicherzellen und der folgenden metallischen Leiterzugschicht sorgt eine dicke Schutzschicht, die ganzflächig chemisch abgeschieden wird.n14. Fotoschritt D - Er öffnet die Kontaktlöcher in der Schutzschicht zu den darunterliegenden S/D-Anschlüssen der Trasfer-FETs und allen anderen Schaltelementen, die untereinander verdrahtet werden müssen.n15. Vor dem Aufdampfen der Metallschicht werden die Kontaktlöcher zunächst mit verschiedenen Metall-Legierungen gefüllt, die im Verbund für gute Kontaktübergänge und gute Haftung auf ihren Unterlagen sorgen.n16. Fotoschritt E - Jetzt werden die elektrischen Verbindungen zu den Schaltelementen hergestellt und ebenso die Bit-Adreßleitungen (S/D-Anschluß Transfer-FETs), indem die entsprechende Metallschicht strukturiert wird.n17. Nach diesem Fotoschritt ist der Speicherchip zwar noch nicht voll funktionsfähig, aber mit Hilfe der Testmuster, die sich zwischen den Speicherzellen auf dem Wafer befinden, können jetzt umfangreiche elektrische Tests stattfinden. Sie liefern Meßdaten, die Rückschlüsse auf die vorangegangenen Prozeßfolgen zulassen.n18. Am Schluß aller Prozeßschritte und vor der Endprüfung wird die gesamte Chip-Oberfläche mit einer Schutzschicht abgedeckt. Sie schützt den Chip vor mechanischen und anderen Umwelteinflüssen.n19. Fotoschritt F - Um die äußeren Anschlüsse herzustellen, öffnet der Fotoschritt F die erforderlichen Kontaktlöcher in der Schutzschicht - dadurch werden die Metallschichtkontakte freigelegt.n20. Im elektrischen Endtest prüft man die gesamte Funktion jedes einzelnen Chips. Dabei wird jede Speicherzelle ca. 300mal unter den verschiedensten Bedingungen beschrieben und gelesen. Im Rahmen dieses Endtests können auch fehlerhafte Zellen repariert werden, denn auf dem Chip gibt es zusätzliche Speicherzellen, die bei Fehlerfreiheit nicht benutzt werden. Man aktiviert eingebaute Sicherungen, die fehlerhafte Speicherzellen umgehen und die redundanten Zellen verfügbar machen. Die redundanten Speicherzellen und die Sicherungen wurden beim Entwurf der Chips vorbeugend eingeplant. So kann die Ausbeute einwandfreier Chips und damit die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses gesteigert werden.n(IBM Pressefoto 1990) BU: BILDRECHTE: IBM IBM_NUMMER: 01411 FARBE: farbig RUBRIK: Forschung Technologie Fertigung PRODUKTFAMILIE: Microelectronics BILDART: Infografik FORMAT: Quer ORIGINAL: Dia EINGABE: Häßler EXPORTPATH: 8/images/1060762.jff |
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