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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere das Einebnen einer Metallisierungsschicht
und/oder das Entfernen von überschüssigem Metall
von einer dielektrischen Schicht.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Bei
der Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen,
werden diverse Materialschichten auf einem Substrat abgeschieden und
durch Lithographie, etwa Photolithographie, und Ätzprozesse und dergleichen
strukturiert, um eine große
Anzahl individueller Strukturelemente, etwa Schaltungselemente in
Form von Transistoren, Kondensatoren, Widerständen, Verbindungsstrukturen, und
dergleichen zu schaffen. Auf Grund der ständigen Reduzierung der Strukturgrößen einzelner
Strukturelemente wurden anspruchsvolle Lithographie- und Ätzverfahren
entwickelt, die das Auflösen
kritischer Abmessungen, d. h. minimaler Strukturgrößen, deutlich
unter der Wellenlänge
der Strahlung ermöglichen,
die zum Übertragen
von Abbildungen von einem Retikel in eine Maskenschicht, die in
nachfolgenden Ätzprozessen
verwendet werden, verwendet wird. Da diese anspruchsvollen Abbildungsverfahren sehr
empfindlich sind auf darunter liegende Materialschichten und auf
die Oberflächentopographie
ist es häufig
notwendig, die entsprechenden Bauteilebenen einzuebnen, die über dem
Substrat ausgebildet sind, um damit eine im Wesentlichen ebene Oberfläche für das Aufbringen
weiterer Materialschichten zu schaffen, die zu strukturieren sind.
Dies gilt insbesondere für
sogenannte Metallisierungsschichten, die in integrierten Schaltungen
oder anderen Mikrostrukturbauelementen mit einer Vielzahl an elektrischen
Elementen erforderlich sind, um die einzelnen Schaltungselemente
miteinander elektrisch zu verbinden. Abhängig von den Strukturgrößen der
Schaltungselemente und deren Anzahl werden typischerweise eine Vielzahl
von Metallisierungsschichten, die übereinandergestapelt und elektrisch
durch sogenannte Kontaktdurchführungen
verbunden sind, zum Bereitstellen der komplexen Funktion moderner
integrierter Schaltungen erforderlich.
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Es
ist daher bei der Herstellung gestapelter Metallisierungsschichten üblich, die
aktuelle Bauteilebene des Substrat vor dem Ausbilden einer nachfolgenden
Metallisierungsschicht einzuebnen. Das chemisch-mechanische Polieren
(CMP) hat sich als eine geeignete Prozesstechnik zu diesem Zweck
verwiesen. Beim chemisch-mechanischen
Polieren einer Substratoberfläche
wird zusätzlich
zum mechanischen Abtragen des Materials ein Schleifmittel zugeführt, das
typischerweise ein oder mehrere chemische Mittel aufweist, die mit
dem Material oder den Materialien auf der Oberfläche reagieren, wobei dann die
Reaktionsgruppe effizient durch den mechanischen Polierprozess entfernt
werden können.
Zusätzlich
zu einer geeigneten Auswahl der Schleifmittelzusammensetzung werden
die Relativbewegung zwischen dem Substrat und einem Polierkissen
sowie die Auflagekraft, mit der das Substrat gegen das Polierkissen
gedrückt
wird, gesteuert, um die gewünschte
Abtragsrate zu erhalten.
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In
jüngerer
Zeit hat das chemisch-mechanische Polieren an Bedeutung gewonnen,
da Aluminium zunehmend durch Kupfer oder anderen Metalle oder Metalllegierungen
mit erhöhter
Leitfähigkeit
in modernsten integrierten Schaltungen, in denen Strukturgrößen im Bereich
deutlich unter einem Mikrometer vorherrschen, ersetzt wird. Obwohl
Kupfer und Legierungen davon bessere Eigenschaften im Vergleich
zu Aluminium im Hinblick auf die Leitfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit
gegen Elektromigration zeigen, sind viele Probleme bei der Bearbeitung
kupferbasierter Materialien in einer Halbleiterstätte beteiligt,
wovon eines in der Tatsache begründet
liegt, dass Kupfer nicht in sehr effizienter Weise in größeren Mengen
durch gut etablierte Abscheideverfahren, etwa das chemische Dampfabscheiden
und die Sputter-Abscheidung aufgebracht werden können. Des weiteren kann Kupfer
nicht effizient durch konventionelle anisotrope Ätzverfahren strukturiert werden.
Daher wurde anstelle des Auftragens von Kupfer oder Kupferlegierungen
als ebene Schicht und Strukturieren der Metallleitungen die sogenannte Damaszener-Technik
oder Einlegetechnik als Standardprozessverfahren eingeführt, um
Metallisierungsschichten mit Kupfer herzustellen.
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In
der Damaszener-Technik werden Gräben und
Kontaktlochöffnungen
in einer dielektrischen Schicht gebildet und anschließend wird
das Metall in die Gräben
und Kontaktlochöffnungen
eingefüllt,
wobei ein gewisses Maß an Überfüllung vorgesehen wird,
um in zuverlässiger
Weise die Gräben
und Kontaktlochöffnungen
zu füllen.
Vor dem Abscheiden des Metalls, was üblicherweise durch Ausführen eines Plattierungsprozesses
vonstatten geht, etwa Elektroplattieren oder stromloses Abscheiden,
wird eine Barrierenschicht in dem Graben gebildet, um eine Diffusion
von Kupfer oder anderen gut diffundierenden Metallverbindungen in
das benachbarte Dielektrikum zu minimieren. Danach wird eine dünne Saatschicht
für Elektroplattierungsverfahren
oder ein anderes Aktivierungsmaterial aufgebracht, wobei geeignete
Abscheideverfahren eingesetzt werden, etwa die Sputter-Abscheidung,
CVD, ALD (Atomlagenabscheidung), stromloses Plattieren, und dergleichen, um
den nachfolgenden Plattierungsprozess des restlichen Metallmaterials
zu unterstützen.
Nach dem Abscheiden des Metalls muss das überschüssige Metall einschließlich der
dünnen
Barrierenschicht und der Saatschicht zuverlässig entfernt werden, um Metallgräben und
Kontaktdurchführungen
zu erhalten, die elektrisch voneinander isoliert sind. Das überschüssige Material
wird häufig
durch eine Prozesssequenz entfernt, in der ein chemisch-mechanischer
Polierprozess enthalten ist. Der entsprechende nasschemische Abscheideprozess
kann anspruchsvolle Rezepte erfordern, um zuverlässig die Gräben und Kontaktlochöffnungen
mit unterschiedlichen Aspektverhältnissen
in einer im Wesentlichen hohlraumfreien Weise zu füllen. Ferner
hängt das
Abscheideverhalten von der lokalen Mustergeometrie ab, d. h. dicht
gepackte Bereiche führen
zu einer unterschiedlichen lokalen Abscheiderate in Bereichen außerhalb
der Gräben
und Kontaktlochöffnungen
im Vergleich zu Bereichen, in denen isolierte Metallgebiete vorhanden
sind. Somit kann nach dem nasschemischen Abscheideprozess eine ausgeprägte Oberflächentopographie
gebildet sein. Auf Grund der komplexen Oberflächentopographie und der mehreren
unterschiedlichen Materialien, die gleichzeitig zumindest während einer
abschließenden
Phase des Polierprozesses vorhanden sein können, ist ein anspruchsvoller
Betriebsmodus zum Entfernen des wesentlichen Anteils des Metalls
in einer ersten Polierperiode und das Entfernen von Metall, Barrierenmaterial
und zu einem gewissen Maße
des Dielektrikums während
einer nachfolgenden Phase des Polierprozesses erforderlich. Der
Polierprozess kann daher in mehreren Schritten oder Betriebsmodi
ausgeführt
werden, wobei die Gleichmäßigkeit
jeder Phase einen deutlichen Einfluss auf die Gesamtprozessgleichmäßigkeit
ausübt.
Somit sind unterschiedliche Chemien in den Schleifmitteln sowie
unterschiedliche Parametereinstellungen und den Geschwindigkeitsbetrag
der Relativbewegung und/oder die Andruckkraft, die auf das Substrat
ausgeübt
wird, während
dieser unterschiedlichen Polierphasen erforderlich. In anspruchsvollen
Prozessschemata können
die Schleifmittel eine sehr effiziente chemische Komponente aufweisen,
um damit eine gewünschte hohe
Abtragsrate auf der Grundlage der chemischen Reaktion zu erreichen,
wobei auch Schleifprodukte dem Schleifmittel hinzugefügt sind,
um die mechanische Abtragsrate einzustellen. In der abschließenden Phase
wird der Materialabtrag komplexer, da zwei Polymermaterialien gleichzeitig
poliert werden müssen,
d. h. das Metall, das Barrierenmaterial und des Dielektrikum. Ferner
ist ein gewisser Grad an „Überpolieren" anzuwenden, um zu
versuchen, im Wesentlichen das gesamte leitende Material auf Oberflächenbereichen
des dielektrischen Materials zu entfernen, um damit die Leckströme oder
Kurzschlüsse zwischen
benachbarten Metallleitungen zu minimieren. Das vollständige Abtragen
des leitenden Materials von einem Substrat mit einem Durchmesser
von 200 mm oder 300 mm ist jedoch eine herausfordernde Aufgabe und
führt für gewöhnlich zu
einem gewissen Maß an
Einkerbung und Materialverlust der Metallisierungsstrukturen, wie
dies mit Bezug zu den 1a und 1b erläutert ist.
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1a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 100 mit
einem Substrat 101 mit einer dielektrischen Schicht 102,
die über dem
Substrat 101 ausgebildet ist. Das Substrat 101 enthält Schaltungselemente,
etwa Transistoren, Widerstände,
und dergleichen, die der Einfachheit halber in 1a nicht
gezeigt sind. Die dielektrische Schicht 102 ist aus einem
beliebigen geeigneten Material aufgebaut, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, dielektrische
Materialien mit kleinem ε,
die als Dielektrika mit einer Dielektrizitätskonstante zu verstehen sind,
die ungefähr
3,0 und kleiner ist. Gräben 103 mit einer
lateralen Abmessung und einem Abstand entsprechend den Bauteilerfordernissen
die einen Bauteilbereich repräsentieren,
der dichtliegende Metallleitungen enthält. Beispielsweise können die
lateralen Abmessungen der Gräben
103 im Bereich von einigen 100 nm bis 100 nm oder weniger in modernsten
Halbleiterbauelementen liegen. Die dielektrische Schicht 102 umfasst
ferner einen Breitengraben 105, der mit einem größeren Abstand
zu den dicht gepackten Bereich, der durch die Gräben 103 repräsentiert
ist, vorgesehen kann. Die Gräben 103 und 105 werden
mit einem gut leitenden Metall 107, etwa Kupfer, aufgefüllt, wobei
eine entsprechende Barrierenschicht 104 das Kupfer 107 von
dem dielektrischen Material der Schicht 102 trennt. Die
Kupferschicht 107 ist über
der Struktur 100 mit einer Dicke ausgebildet, die zuverlässig die
Gräben 105 und 103 füllt, wodurch
auch eine ausgeprägte
Oberflächentopographie
geschaffen wird, die zu einer erhöhten Überschussdicke über den
Gräben 103 und
einer minimalen Überschussdicke über den
Breitengraben 105 führt.
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Die
in 1a gezeigte Halbleiterstruktur 100 kann
gemäß gut bekannter
Strukturierungs- und
Abscheideverfahren hergestellt werden, wie sie bereits zuvor kurz
beschrieben sind. D. h., nach dem Ausbilden von Schaltungselementen
wird die dielektrische Schicht 102 auf der Grundlage gut
etablierter Techniken hergestellt, woran sich eine Strukturierungssequenz
zur Herstellung der Gräben 103 und 105 anschließt. Danach wird
die Barrierenschicht 104 und eine Saatschicht (nicht gezeigt)
gebildet. Als nächstes
wird die Kupferschicht 107 durch einen elektrochemischen
Abscheideprozess gebildet, in welchem für gewöhnlich komplexe Abscheidechemien
und Stromimpulsschemata eingesetzt werden, um damit die Gräben 103 und 105 zu
füllen.
Die lokale Abscheiderate kann deutlich von der lokalen Musterdichte
abhängen,
d. h. der Anzahl an Metallleitungen pro Einheitsfläche, den
Abmessungen der zu füllenden Öffnungen
und dem entsprechenden Abscheiderezept. Somit kann eine deutliche
und lokale Höhenschwankung
in der Schicht 107 auftreten, wodurch ein chemisch-mechanischer
Polier-(CMP)Prozess beeinflusst wird, der so gestaltet ist, dass
das überschüssige Material
der Schicht 107 und auch das Barierenmaterial der Schicht 104 entfernt
wird, um damit elektrisch isolierte Metallleitungen zu erhalten. Während des
CMP-Prozesses bestimmen das Schleifmittel und die mechanischen Parameter,
etwa die Andruckkraft die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Substrat 101 und
einem Polierkissen und dergleichen im Wesentlichen die Auftragsrate
und die Prozessgleichmäßigkeit.
In modernsten Anwendungen kann die Abtagsrate erhöht werden,
indem ein Schleifmittel mit relativ hochwertigen chemischen Komponenten
eingesetzt wird, wobei die ausgeprägte Oberfächentopographie, die sich aus
der Abscheidung der Schicht 107 ergibt, entsprechende Höhenungleichmäßigkeiten
während
des CMP-Prozesses erzeugen können
auf Grund der verstärkten
chemischen Komponente des CMP-Prozesses.
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1b zeigt
schematisch die Halbleiterstruktur 100 nach dem Ende des
CMP-Prozesses. Die
leitenden Materialien der Schichten 107 und 104 sind
im Wesentlichen von der Oberfläche
der dielektrischen Schicht 102 entfernt. Da entsprechende Nachpolierzeiten
erforderlich sind, um leitende Reste zwischen den dichtliegenden
Gräben 103 vollständig zu
entfernen, und auf Grund der verstärkten chemischen Komponente
in dem Polierprozess kann ein deutlicher Grad an Einkerbung 108 auftreten,
wodurch möglicherweise
der Graben 105 unzuverlässig wird
auf Grund der geringeren Querschnittsfläche die zu erhöhten Stromdichten
während
des Betriebs führen
kann. Eine Verringerung der chemischen Effizienz des Schleifmittels
zu Gunsten einer erhöhten mechanischen
Abtragungskomponente ist jedoch wenig wünschenswert auf Grund der deutlichen
Verringerung der Gesamtabtragsrate.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Probleme besteht ein Bedarf für eine Prozessstrategie
zum Entfernen von überschüssigem Metallmaterial
und zum Einebnen der Oberflächentopographie.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen betrifft der hierin offenbarte Gegenstand eine verbesserte
Technik zum Einebnen von Metallisierungsebenen moderner Mikrostrukturbauelemente
mit einer ausgeprägten
Oberflächentopographie
auf der Grundlage einer Prozesssequenz, die einen chemisch-mechanischen
Polierprozess (CMP) beinhaltet. Der CMP-Prozess wird auf der Grundlage
einer Schleifmittelkomponente mit einem sehr effizienten chemischen
Mittel ausgeführt,
um damit eine hohe Abtragsrate zu gewährleisten, wobei eine verbesserte
Prozessgleichmäßigkeit
erreicht wird, indem die Auswirkung des chemisch reaktiven Schleifmittels
in Materialbereichen mit einem geringen Höhenniveau selektiv verringert
wird. Folglich können
während
des CMP-Prozesses freiliegende metallenthaltende Bereiche mit dem
chemisch-effizienten Schleifmittelmaterial reagieren, wodurch eine hohe
Abtragsrate in diesen Bauteilgebieten beibehalten wird, wohingegen
die Bereiche mit geringem Höhenpegel
eine deutlich geringere Abtragsrate erfahren. Somit kann die ausgeprägte Oberflächentopographie
in einer effizienten dynamischeren Weise im Vergleich zu konventionellen
Strategien eingeebnet werden, wodurch auch Ungleichmäßigkeiten
in der abschließenden
Phase des CMP-Prozesses effizient reduziert werden. Somit kann eine
erhöhte
Materialerosion über
Metallleitungen, die in Bereichen mit einem anfänglich geringen Höhenniveau
enthalten sind, verringert werden, wodurch zu einer verbesserten
Leistungsfähigkeit
und Zuverlässigkeit
der entsprechenden Metallisierungsstruktur beigetragen wird.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
umfasst eine Ausführungsform
das Bilden einer Metallschicht über
einer strukturierten dielektrischen Schicht, die über einem
Substrat ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden
einer Deckschicht auf der Metallschicht und das Entfernen der Deckschicht
und von überschüssigem Material
der Metallschicht durch chemisch-mechanisches Polieren.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Einebnen einer metallenthaltenden Schicht
eines Halbleiterbauelements offenbart. Das Verfahren umfasst das
selektive Freilegen von Metallmaterial eines ersten Bereichs der
metallenthaltenden Schicht zur Einwirkung eines Schleifmittels während eines
chemisch-mechanischen
Polierprozesses, während
ein zweiter Bereich der metallenthaltenden Schicht bedeckt ist.
Der erste Bereich besitzt ein Höhenniveau,
das geringer ist als ein zweites Höhenniveaus eines zweiten Bereichs
der metallenthaltenden Schicht.
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Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren das Bilden eines metallenthaltenden Materials über einer
dielektrischen Schicht eines Halbleiterbauelements, wobei die dielektrische
Schicht mehrere Öffnungen
aufweist, die mit dem metallenthaltenden Material gefüllt sind.
Das metallenthaltende Material umfasst einen ersten Bereich an überschüssigem Material
mit einem ersten Höhenniveau
und enthält
einen zweiten Bereich aus überschüssigem Material
mit einem zweiten Höhenniveau,
das tiefer ist als das erste Höhenniveau.
Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer Deckschicht zumindest
auf dem zweiten Bereich des metallenthaltenden Materials und das
Entfernen des ersten und des zweiten Bereichs durch einen Prozess,
der einen chemisch-mechanischen Polierprozess enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und 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 und 1b schematisch
Querschnittsansichten einer Metallisierungsstruktur eines Halbleiterbauelements
während
diverser Fertigungsphasen beim Entfernen von überschüssigem Kupfermaterial auf Grundlage
eines CMP-Prozesses zeigen, der zu einer erhöhten Materialerosion auf Grund der
anfänglich
ausgeprägten
Oberflächentopographie
des Kupfermaterials führt;
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2a bis 2d schematisch
Querschnittsansichten eines Mikrostrukturbauelements mit einer Metallisierungsebene
während
diverser Fertigungsphasen beim Entfernen von überschüssigem Material und beim Einebnen
der Oberflächentopographie auf
der Grundlage eines CMP-Prozesses zeigen, wobei eine Einwirkung
eines chemisch reaktiven Schleifmittelmaterials während des
CMP-Prozesses in Bauteilbereichen mit geringerem Höhenniveau
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
reduziert wird; und
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2e schematisch
eine Querschnittsansicht einer Metallisierungsebene eines Halbleiterbauelements
mit einer nicht konformen Deckschicht gemäß noch weiterer anschaulicher
Ausführungsformen
zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl
der hierin offenbarte Gegenstand mit Bezug zu den Ausführungsformen
beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie
in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Offenbarung 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 verbesserte
Einebnungsverfahren, die bei der Herstellung von Metallisierungsebenen
von modernen Halbleiterbauelementen eingesetzt werden, etwa bei
integrierten Schaltungen mit einer oder mehreren Metallisierungsschichten,
die auf Grundlage gut leitender Metallmaterialien, etwa Kupfer,
Kupferlegierungen, und dergleichen gebildet werden. Wie zuvor erläutert ist,
werden in modernen Metallisierungsschichten gut leitende Materialien,
etwa Kupfer, Kupferlegierungen, Silber, und dergleichen auf Grundlage
von Einlege-Techniken abgeschieden, wodurch sehr moderne elektrochemische
Abscheideverfahren erforderlich sind, die zu einer ausgeprägten Oberflächentopographie
führen
können,
wie dies zuvor erläutert
ist. Beim Entfernen des überschüssigen Materials
zur Erzeugung elektrisch isolierter Metallleitungen und Metallgebiete
werden chemisch sehr reaktive Schleifmittelmischungen während des
CMP-Prozesses eingesetzt, um eine hohe Abtragsrate im Hinblick auf
einen verbesserten Durchsatz im Gesamtprozessablauf zu erreichen
und um eine mechanische Belastung in der Metallisierungsebene während der
mechanischen Wechselwirkung des Polierkissens mit der zu behandelnden Oberfläche zu reduzieren,
da typischerweise dielektrische Materialien mit kleinem ε in Verbindung
mit gut leitenden Metallen eingesetzt werden, um die parasitäre Kapazität zu reduzieren.
Folglich kann die erhöhte
chemische Aktivität
des Schleifmittelmaterials auch auf Bauteilbereiche mit reduziertem
Höhenniveau
einwirken und daher kann dies einen signifikanten Materialabtrag
selbst ohne intensive mechanische Wechselwirkung mit den entsprechenden
Polierkissen hervorrufen. Somit können ausgeprägte Unterschiede
im Höhenniveau
in der Metallschicht unter Umständen
in wenig wirksamer Weise eingeebnet werden, wodurch deutliche Ungleichmäßigkeiten während einer
abschließenden
Phase des CMP-Prozesses erzeugt werden, die daher zu einem signifikanten
Materialverlust in Metallgebieten führen kann, die in Bereichen
mit anfänglich
geringen Höhenniveaus
angeordnet sind.
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Durch
die hierin offenbarten Ausführungsformen
werden die nachteiligen Auswirkungen des chemisch reaktiven Schleifmittelmaterials
lokal reduziert oder kompensiert, indem eine Deckschicht so vorgesehen
wird, dass die Einwirkung auf Metallmaterial, das in Bereichen mit
einem geringen Höhenniveau angeordnet
ist, deutlich verzögert
wird. Somit kann das Metall in Bereichen mit einem höheren Höhenniveau
effizient durch die chemische Wirkung des Schleifmittelmaterials
und die mechanische Wechselwirkung entfernt werden, wohingegen die
Bereiche mit geringem Höhenniveau
eine deutlich reduzierte Abtragsrate auf Grund des im Wesentlichen fehlenden
mechanischen Kontakts mit dem Polierkissen und der deutlich reduzierten
Wechselwirkung mit dem Schleifmittelmaterial besitzen. Z. B. kann
die Materialzusammensetzung der Deckschicht in einer geeigneten
Weise so gewählt
werden, dass eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit im Hinblick auf das
chemische Mittel in dem Schleifmittelmaterial erreicht wird. In
dieser Weise kann eine moderat geringe Dicke der Deckschicht für ein hohes
Maß an chemischer
Stabilität
sorgen, wobei auch ein effizientes mechanisches Abtragen der Deckschicht
sichergestellt ist, wenn im Wesentlichen identische Höhenniveaus
zu nicht abgedeckten Bereichen während des
CMP-Prozesses erreicht sind. Somit kann die Deckschicht dann effizient
entfernt werden, um damit auch Metallmaterial freizulegen, das dann
auch in äußerst effizienter
Weise beim Kontakt mit dem chemisch reaktiven Schleifmittelmaterial
abgetragen wird.
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In
anderen Aspekten ist eine ausgeprägte Selektivität des Deckmaterials
nicht erforderlich und eine entsprechende Selektivität in der
Abtragsrate kann auf Grundlage stark nicht-konformer Abscheideverfahren
erreicht werden, wenn die Deckschicht gebildet wird, um damit die
resultierende Oberflächentopographie
auf der Grundlage der nicht-konformen Abscheidung zu verringern,
wodurch auch für verbesserte
Prozessbedingungen während
des nachfolgenden CMP-Prozesses gesorgt wird. Durch selektives Verringern
oder Verzögern
der chemischen Wechselwirkung mit dem äußerst reaktiven Schleifmittelmaterial
in Bereichen mit geringerem Höhenniveau
kann folglich eine deutliche Verbesserung der Gesamtprozessgleichmäßigkeit
des Einebnens von Metallisierungsschichten erreicht werden, ohne
dass die Prozesszeit des CMP-Prozesses nachteilig
beeinflusst wird.
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Mit
Bezug zu den 2a bis 2e werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter
beschrieben.
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2a zeigt
schematisch ein Mikrostrukturbauelement 200, etwa ein modernes
Halbleiterbauelement, und dergleichen, das ein Substrat 201 aufweist,
das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial repräsentiert,
um darauf und dann entsprechende Mikrostrukturelemente, etwa Schaltungselemente, und
der gleichen zu bilden. Beispielsweise kann das Substrat 201 ein
beliebiges geeignetes Trägermaterial
repräsentierten,
das daraus ausgebildet eine geeignete Halbleiterschicht (nicht gezeigt)
besitzt, die so gebildet ist, dass darin moderne Halbleiterbauelemente,
etwa Feldeffekttransistoren, Kondensatoren, und dergleichen gebildet
werden können.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen
weist das Substrat 201 darin ausgebildet Schaltungselemente
mit kritischen Abmessungen auf, d. h. mit minimalen lateralen Abmessungen,
von ungefähr
50 nm oder weniger, wenn z. B. eine Gatelänge entsprechender Feldeffekttransistoren
betrachtet wird. Über
dem Substrat 201 und den entsprechenden Mikrostrukturelementen
und Schaltungselementen ist eine dielektrische Schicht 202 gebildet,
die aus einem beliebigen geeigneten Material entsprechend den Bauteilerfordernissen
aufgebaut sein kann. Es sollte beachtet werden, dass die dielektrische
Schicht 202 aus unterschiedlichen Materialien und Schichten
aufgebaut sein kann, abhängig
von der Schicht 202 in dem Bauteil 201. Z. B.
kann die dielektrische Schicht 202 aus gut etablierten
konventionellen Dielektrika, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid,
Siliziumoxinitrid, und dergleichen aufgebaut sein, während in
anspruchsvolleren Anwendungen die dielektrische Schicht 202 zusätzlich oder alternativ
zu den vorhergehenden dielektrischen Materialien ein dielektrisches
Material mit kleinem ε aufweisen
kann, zumindest teilweise, wobei geeignete Ätzstoppschichten, Deckschichten,
und dergleichen entsprechend den Prozess- und Bauteilerfordernissen
eingebaut sein können.
Die dielektrische Schicht 202 kann unterschiedliche Bauteilbereiche 210, 220 und 230 aufweisen,
die sich in der geometrischen Gestaltung, z. B. im Hinblick auf
die Anzahl und Größe der dann
ausgebildeten Öffnungen
unterscheiden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst beispielsweise
der erste Bereich 210 mehrere Gräben 203, die als dichtliegende
Komponenten mit einer Breite von einigen 100 nm und deutlich weniger, etwa
200 nm und weniger vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen benachbarten
Gräben 203 in einer ähnlichen
Größenordnung
liegt. Andererseits umfasst der Bereich 230 eine Öffnung 205,
beispielsweise in Form eines Grabens oder eines anderen Strukturelements,
wobei die entsprechenden lateralen Abmessungen zumindest in einer
Dimension deutlich größer sein
können
im Vergleich zu den lateralen Abmessungen der Gräben 203. Beispielsweise kann
die Öffnung 205 einen
Breitengraben repräsentieren.
Des weiteren repräsentiert
der Bereich 220 ein Gebiet mit einer im Wesentlichen ebenen
Oberflächenkonfiguration.
Es sollte beachtet werden, dass die Bereiche 210, 220 und 230 so
dargestellt sind, dass diese entsprechende Oberflächenkonfigurationen
der dielektrischen Schicht 202 über das Substrat 202 hinweg
repräsentieren,
um damit einen deutlichen Unterschied in der Musterdichte, Größe und Form
entsprechender Öffnungen
und dergleichen, wie sie typischerweise in modernen Metallisierungsstrukturen
von Halbleiterbauelementen anzutreffen sind, darzustellen.
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In
dieser Fertigungsphase können
die Gräben 203 und
die Öffnung 205 mit
einem geeigneten metallenthaltenden Material, etwa Kupfer, Kupferlegierung,
Silber und dergleichen gefüllt
sein, wie dies durch die Bauteilerfordernisse festgelegt ist. Das
entsprechende metallenthaltende Material kann Form einer Metallschicht 207 vorgesehen
werden, die entsprechende Bereiche aus überschüssigem Material mit unterschiedlichen
Höhenniveaus
aufweisen kann, abhängig
von beispielsweise der Oberflächentopographie
der dielektrischen Schicht 202, den entsprechenden Prozessparametern
eines Abscheideprozesses zur Bildung der Metallschicht 207,
wie dies zuvor erläutert
ist, und dergleichen. Beispielsweise ist in der gezeigten Ausführungsform
ein erster Überschussbereich 207a über den
Bereich 210 gebildet, während
zugehörige Überschussbereiche 207b, 207c über den
jeweiligen Bereichen 220, 230 angeordnet sind,
wobei ein Höhenniveau
des Bereichs 207b kleiner ist als das des Bereichs 207a und
wobei das Höhenniveau
des Bereichs 207c geringer ist als das Höhenniveau
des Bereichs 207b. Des weiteren kann das entsprechende
Material der Schicht 207 von dem dielektrischen Material
der Schicht 202 durch ein geeignetes Barrierenmaterial 204 getrennt sein,
was aus beliebigen geeigneten Materialien, etwa Tantal, Tantalnitrid,
Titan, Titannitrid, geeignete Metalllegierungen, etwa wolframenthaltende
Verbindungen, und dergleichen aufgebaut ist.
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Ferner
ist in dieser Fertigungsphase das Bauelement 200 mit einer
Deckschicht 240 versehen, die aus einem geeigneten Material
aufgebaut ist, das eine moderat hohe chemische Widerstandsfähigkeit
in Bezug auf ein Schleifmittelmaterial 250 aufweist, das
während
eines chemisch-mechanischen Polierprozesses, der als 253 bezeichnet
ist, zum Einebnen der Oberflächentopographie
des Bauelements 200 angewendet wird, wie dies zuvor erläutert ist.
Beispielsweise kann die Deckschicht 240 als eine im Wesentlichen
konforme Schicht vorgesehen sein, um damit die Oberflächentopographie der
Metallschicht 207 nachzubilden. Z. B. können eine Vielzahl an Polymermaterialien
für die
Deckschicht 240 verwendet werden, wodurch die Deckschicht 240 eine
hohe chemische Resistenz in Bezug auf das Schleifmittelmaterial 250 verliehen
wird, wobei dennoch für
eine verstärkte
mechanische Abtragseffizienz beim Kontakt mit einem Polierkissen 251 während des
nachfolgenden CMP-Prozesses 253 gesorgt wird. Somit kann
die Deckschicht 240 eine hohe chemische Resistenz aufweisen,
wobei dennoch ähnliche
mechanische Eigenschaften im Vergleich zu der Metallschicht 207 beim
Kontakt mit dem Polierkissen 251 erreicht werden. In anderen
anschaulichen Ausführungsformen
repräsentiert
die Deckschicht 240 ein anderes geeignetes Material, etwa
dielektrische Materialien, leitende Materialien, und dergleichen,
die ein deutlich unterschiedliches Ätzverhalten in Bezug auf das
Schleifmittelmaterial 250 im Vergleich zu den Metallen
der Schicht 207 aufweisen kann.
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Es
sollte beachtet werden, dass geeignete Materialzusammensetzungen
für die
Deckschicht 240 effizient bestimmt werden können, sobald
die Zusammensetzung des Schleifmittelmaterials 250 ausgewählt ist,
so dass eine Flexibilität
beim Bereitstellen geeigneter Schleifmittelmaterialien 250 und
Materialien für
die Deckschicht 240 erreicht werden kann. Abhängig von
den chemischen und mechanischen Eigenschaften der Deckschicht 240 wird
dessen Dicke so eingestellt, dass ein gewünschtes Maß an Abblockung oder Reduzierung
der Wechselwirkung des Schleifmittelmaterials 250 mit dem
Material der Schicht 207 in den Bereichen 220 und 230 mit dem
geringeren Höhenniveau
erreicht wird. Z. B. können
Polymermaterialien mit einer hohen chemischen Resistenz in Bezug
auf das Schleifmittelmaterial 250 mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
bis 100 nm oder mehr vorgesehen werden, wobei die mechanischen Eigenschaften
der Deckschicht 240, d. h. die Abtragsrate bei mechanischen
Kontakt mit dem Polierkissen 251 z. B. auf Grundlage geeigneter
der Abscheidung nachgeordneter Behandlungen des Polymermaterials,
etwa Aushärten,
und dergleichen eingestellt werden können. Somit kann die Härte der Deckschicht 240 in
geeigneter Weise so eingestellt werden, dass die Gesamtabtragsrate
beim Kontakt mit dem Polierkissen 251 nicht unerwünscht beeinflusst
wird.
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Das
in 2a gezeigte Bauelement 200 kann auf der
Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Nach Herstellung
entsprechender Mikrostrukturelemente und Schaltungselemente in und über dem
Substrat 201 auf Grundlage gut etablierter Prozessverfahren
wird die dielektrische Schicht 202 auf Grundlage von Abscheideverfahren, Aufschleuder-Prozessen
und dergleichen abhängig von
der Materialzusammensetzung der dielektrischen Schicht 202 gebildet.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird die dielektrische Schicht 202 auf Grundlage von dielektrischen
Materialien mit kleinem ε mit
einer geringen mechanischen Stabilität im Vergleich zu konventionellen
Dielektrika, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, und dergleichen
gebildet, wodurch fortschrittlichere Einebnungsverfahren auf Grundlage
chemisch reaktiver Schleifmittelmaterialien, etwa dem Schleifmittel 250,
erforderlich sind. Nach dem Bilden des dielektrischen Materials
der Schicht 202 können
geeignete Strukturierungsverfahren ausgeführt werden, um die gewünschte Oberflächentopographie
in der Schicht 202 zu erhalten, d. h. es werden die Gräben 203 und
die Öffnung 205 in den
entsprechenden Bereichen 210, 220 und 230 gebildet.
Es können
beispielsweise moderne Photolithographieverfahren in Verbindung
mit anisotropen Ätzprozessen
eingesetzt werden, um die Gräben 203 und
die Öffnung 205 zu
bilden. Danach wird bei Bedarf das Barrierenmaterial 204 zumindest
in den Gräben 203 und
der Öffnung 205 auf
Grundlage geeigneter Abscheideverfahren, wozu CVD, ALD, elektrochemische
Abscheideprozesse, und dergleichen gehören, gebildet. Es sollte beachtet
werden, dass das Strukturieren der dielektrischen Schicht 202 das
Ausbilden entsprechender Kontaktdurchführungen (nicht gezeigt) umfassen
kann, die eine elektrische Verbindung eines oder mehrerer der Gräben 203 und
des Gebiets 205 zu anderen leitenden Bereichen, etwa Kontaktbereichen
von Schaltungselementen, Metallleitungen und Gebieten von darunter
liegenden Metallisierungsebenen und dergleichen bilden. Somit werden
in einigen Vorgehensweisen die entsprechenden Kontaktdurchführungsöffnungen
mit dem Barrierenmaterial 204 zusammen mit den Gräben 203, 205 beschichtet,
wodurch modernste Abscheideverfahren erforderlich sind. Während des
nachfolgenden Einfüllens
von Material der Schicht 207 sind verbesserte Abscheidestrategien
in den entsprechenden elektrochemischen Prozessen anzuwenden, wenn
Kontaktlöcher
mit hohem Aspektverhältnis gemeinsam
mit den Gräben 203, 205 zu
füllen
sind. Während
des entsprechenden Abscheideprozesses können die lokal unterschiedlichen
Abscheidebedingungen sowie die entsprechenden Prozessparameter zu
der ausgeprägten
Oberflächentopographie führen, wie
dies durch die entsprechenden Überschussbereiche 207a, 207b und 207c angezeigt
ist. Als nächstes
wird die Deckschicht 204 gebildet, beispielsweise auf Grundlage
sehr konformer Abscheideverfahren, etwa CVD zur Anwendung eines
geeignetes Vorstufenmaterials, wobei geeignete Abscheiderezepte
im Hinblick auf eine Vielzahl von Polymermaterialien, dielektrische
Materialien, siliziumbasierte Materialien, und dergleichen im Stand
der Technik verfügbar
sind. Z. B. können
siliziumbasierte dielektrische Materialien mit einer sehr geringen
Dicke auf Grund ihrer chemischen Stabilität in Bezug auf eine Vielzahl
von Schleifmittelmaterialien 250 mit einer hohen chemischen
Effizienz in Bezug auf das Entfernen des Materials der Schicht 207 abgeschieden werden.
In diesem Falle können
selbst sehr dünne Schichten
mit 10 nm und weniger zum effizienten Verzögern des Freilegens der Überschussbereiche 207b, 207c ausreichend
sein, ohne dass die mechanische Gesamtabtragungsrate beim Kontakt
mit dem Polierkissen 251 unnötig reduziert wird. In anderen anschaulichen
Ausführungsformen
wird eine geeignete physikalische Dampfabscheideverfahren eingesetzt,
wobei eine Vielzahl gut etablierter Rezepte verfügbar sind. Z. B. kann die Deckschicht 240 ein
Metall aufweisen, etwa Tantal, Titan, Wolfram, und dergleichen,
das effizient durch physikalische Dampfabscheidung, etwa Sputter-Abscheidung,
aufgebracht werden kann.
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In
noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen
wird die Deckschicht 240 auf der Grundlage elektrochemischer
Abscheideverfahren hergestellt, etwa Elektroplattieren oder stromloses
Plattieren, wobei eine geeignete Materialzusammensetzung aufgebracht
wird. In diesem Falle kann die zuvor gebildete Schicht 207 vorteilhafterweise
als eine Stromverteilungsschicht oder eine Aktivierungsschicht verwendet
werden, wenn ein stromloser Abscheideprozess betrachtet wird. Nach
dem elektrochemischen Abscheiden der Schicht 207 kann z.
B. das Bauelement 200 in einer nachfolgenden Prozesskammer
auf der Grundlage einer geeigneten Elektrolytlösung zur Herstellung des gewünschten Materials
der Schicht 240 behandelt werden. In diesem Falle wird
ein effizienter Gesamtprozessablauf erreicht, da der entsprechende
Abscheideprozess effizient in einer geeignet gestalteten Mehrkammeranlage
ausgeführt
werden kann.
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In
anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Deckschicht 240 auf der Grundlage einer Oberflächenbehandlung
der Schicht 207 gebildet. Zu diesem Zweck kann die Schicht 207 einer
geeigneten reaktiven Umgebung ausgesetzt werden, um die entsprechenden
Oberflächenbereiche
davon zu modifizieren. In einer anschaulichen Ausführungsform
wird eine reaktive Gasumgebung errichtet, um eine Oberflächenreaktion
mit dem Material 207 zu initiieren, wodurch die Deckschicht 240 gebildet
wird. Beispielsweise kann die reaktive Gasumgebung eine oxidierende
Umgebung mit einschließen,
wodurch ein entsprechendes Metalloxidmaterial in den Oberflächenbereich
der Schicht 207 erzeugt wird, das dann abhängig von
den Eigenschaften des Schleifmittelmaterials 250 eine deutlich
erhöhte
chemische Stabilität
in Bezug auf das Schleifmittelmaterial 250 im Vergleich
zu dem Material der Metallschicht 207 aufweisen kann. In
anderen anschaulichen Ausführungsformen
führt die
Gasumgebung zu einer unterschiedlichen chemischen Reaktion, etwa
eine Silizidierung, Nitrierung, und dergleichen, wodurch deutlich
unterschiedliche chemische Eigenschaften des modifizierten Oberflächenbereichs
geschaffen werden, der nunmehr als die Deckschicht 240 dient.
In anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Gasumgebung auf Basis einer Plasmaumgebung geschaffen,
um eine geeignete chemische Reaktion mit freiliegenden Oberflächenbereichen
der Metallschicht 207 zu fördern oder zu initiieren. Zum
Anwenden einer geeigneten Plasmaumgebung kann folglich eine beliebige
geeignete Sorte in die Oberfläche
der Schicht 207 eingebaut werden, um deren Oberflächeneigenschaften
zu modifizieren und/oder um eine chemische Reaktion in Gang zu setzen,
wodurch die Deckschicht 240 gebildet wird. In noch anderen
anschaulichen Ausführungsformen
wird eine entsprechende Oberflächenmodifizierung
auf der Grundlage eines Implantationsprozesses mit geringer Energie erreicht,
um damit eine geeignete Spezies, etwa Stickstoff, Silizium, Aluminium,
und dergleichen, abhängig
von den Eigenschaften des Schleifmaterials 250 und dem
Grad der chemischen „Inertheit" der schließlich erhaltenen
modifizierten Oberfläche
der Schicht 207 einzubauen. Da entsprechende Plasmaumgebungen
und Implantationsprozesse für
eine Vielzahl atomarer und molekularer Sorten etabliert sind, können die
entsprechenden Oberflächeneigenschaften
des modifizierten Materials der Schicht 207, d. h. der
Deckschicht 240, an das spezielle chemische Verhalten des
Schleifmittelmaterials 250 mit hoher Flexibilität angepasst
werden.
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In
noch anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Oberflächenmodifizierung
der Schicht 207 auf Grundlage einer nasschemischen Umgebung
ausgeführt,
die auf der Basis geeigneter Mittel zum geeigneten Modifizieren
des Materials der Schicht 207 eingerichtet wird. Wenn beispielsweise ein
Oxid des Materials der Schicht 207 als eine ausreichende
chemische Resistenz in Bezug auf das Schleifmittel 250 aufweisend
erkannt wurde, kann ein entsprechender nasschemischer Oxidationsprozess ausgeführt werden,
um die Deckschicht 240 zu erhalten. Für kupferbasierte Materialien
sind eine Vielzahl nasschemischer Mischungen bekannt, die das chemische
Verhalten des kupferbasierten Materials nach dem nasschemischen
Prozess deutlich modifizieren können.
In noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen kann eine entsprechende
nasschemische Mischung oder Verbindung in einer Anfangsphase eines
entsprechenden CMP-Prozesses aufgebracht werden, der auf der Grundlage
des Polierkissens 251 ausgeführt wird, wobei vor dem Zuführen des
Schleifmittelmaterials 250 eine entsprechende chemische
Komponente zugeführt
wird. Somit kann in diesem Falle die Zufuhr der entsprechenden nasschemischen
Komponente zu einer effizienten Umwandlung von Material der Schicht 207 in
einen chemisch äußerst inerten
Bereich der Schicht 240 in den Bauteilbereichen 220 und 230 führen, in
denen ein unmittelbarer mechanischer Kontakt mit dem Polierkissen 251 im
Wesentlichen vermieden ist oder zumindest deutlich reduziert ist
auf Grund des unterschiedlichen Höhenniveaus. Andererseits kann
eine ausgeprägte
Ausbildung des Materials der Schicht 240 auf dem Überschussbereich 207a auf
Grund der ständigen
mechanischen Abtragung, die durch den unmittelbaren Kontakt mit
dem Polierkissen 251 hervorgerufen wird, vermieden werden.
Nach einer gewissen Zeitdauer kann die entsprechende nasschemische
Komponente entfernt werden, beispielsweise durch Spülen des
Substrats 200 und danach kann das Schleifmittel 250 zugeführt werden,
um das eigentliche chemisch-mechanische
Polieren mit hoher Abtragsrate in dem Bereich 210 zu beginnen,
während
die Bereiche 207b, 207c effizient von der Deckschicht 240 bedeckt
sind. Somit kann in diesem Falle die Deckschicht 240 in
einer sehr selektiven Weise während
des CMP-Prozesses
gebildet werden, wodurch eine sehr effiziente Prozesssequenz bereitgestellt
wird, wobei selbst eine Dicke der Schicht 240 über den
Bereich 207a in-situ zu bildende Schicht 240 reduziert
werden kann auf Grund des unmittelbaren mechanischen Kontakts mit
dem Polierkissen 251. In anderen Fällen wird die Deckschicht 240 durch
einen nasschemischen Prozess ohne mechanischen Kontakt mit dem Polierkissen 251 während einer
beliebigen geeigneten Phase vor dem CMP-Prozess 253 gebildet.
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Nach
der Herstellung des Deckschicht 240 wird der CMP-Prozess
auf Grundlage des Polierkissens 251 und des Schleifmittels 250 ausgeführt, das darin
eine chemisch reaktive Komponente zum Erhöhen der Abtragsrate des Materials 207 bei
direkten Kontakt mit dem Schleifmittelmaterial 250 aufweist. Somit
kann nach dem Freilegen des Bereichs 207a auf Grund des
direkten Kontakts mit dem Polierkissen 251 eine gewünschte hohe
Abtragsrate in dem Bereich 207a erreicht werden, während die
Bereiche 207b und 207c chemisch durch die Schicht 240 geschützt ist
und wobei ein entsprechender mechanischer Kontakt mit dem Polierkissen 251 auf
Grund der ausgeprägten
Oberflächentopographie
deutlich reduziert ist.
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2b zeigt
schematisch das Bauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen
Stadium des CMP-Prozesses 253. Wie gezeigt geht das Schleifmittel 250 eine
chemische Wechselwirkung mit dem Material der Schicht 207 ein,
während
die mechanische Wirkung des Polierkissens 251 die entsprechende
Abtragsrate weiter erhöht,
wodurch vorzugsweise Material für
einen Bereich 207a entfernt wird, während die Bereiche 207b, 207c,
die noch von einem merklichen Anteil der Deckschicht 240 bedeckt sind,
im Wesentlichen bewahrt werden.
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2c zeigt
schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen
Phase des CMP-Prozesses 253, wobei die Deckschicht 240 in dem
Bauteilbereich 220 durch chemische Wechselwirkung mit dem
Polierkissen 251 entfernt ist, wodurch das Material 207 freigelegt
wird, das nunmehr mit dem Schleifmittelmaterial 250 wechselwirkt,
wodurch die erhöhte
Abtragsrate in den Bereich 220 erhalten wird, wenn ein ähnliches
Höhenniveau
im Vergleich zu dem Bereich 210 erreicht ist. Somit kann
mit dem Fortschreiten des CMP-Prozesses 253 eine hohe Abtragsrate
und ähnliche
Höhenniveaus
in den Bereichen 210, 220 erreicht werden, während das Material
der Schicht 207 in dem Bereich 230 weiterhin von
einem Teil der Deckschicht 240 bedeckt ist.
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Die 2d zeigt
schematisch das Bauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen
Stadium des CMP-Prozesses 253, wobei das verbleibende Material
der Deckschicht 240 über
den Bereich 230 im Wesentlichen durch die mechanischen
Wechselwirkung mit dem Polierkissen 251 abgetragen ist,
wodurch auch das Material 207 in diesem Bereich für die Einwirkung
des chemisch reaktiven Schleifmittelmaterials 250 freigelegt
ist. Somit sind im Wesentlichen ähnliche
Prozessbedingungen sowie ähnliche Höhenniveaus
in den Bereichen 210, 220 und 230 in einem
sehr fortgeschrittenen Stadium des CMP-Prozesses 253 gegeben, der
nunmehr in sehr gleichmäßigerer
Weise voranschreitet. Folglich kann das überschüssige Material der Schicht 207 effizient
von den entsprechenden Bauteilbereichen entfernt werden, unabhängig von
der anfänglich
vorgegebenen ausgeprägten
Oberflächentopographie,
wobei selbst das Barrierenmaterial 204 mit erhöhter Gleichmäßigkeit
abgetragen werden kann, während
in übermäßigen Materialerosionen
in dem Bereich 230 im Wesentlichen vermieden werden kann.
Somit kann das Leistungsverhalten der Metallisierungsebene des Bauelements 200 auf
Grund reduzierter CMP-induzierter Prozessvariationen verbessert
und damit kann auch die Zuverlässigkeit
erhöht
werden. Folglich wird ein sehr effizienter CMP-Prozess auf der Grundlage
chemisch reagierender Schleifmittelmaterialien ausgeführt, wodurch
hohe Abtragsraten ohne übermäßige mechanische
Belastung sichergestellt sind, wobei die Abhängigkeit von der anfänglichen Oberflächentopographie
nach dem Abscheiden der Metallschicht 207 deutlich verringert
werden kann.
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2e zeigt
schematisch das Bauelement 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen.
Hier ist die anfängliche
ausgeprägte
Oberflächentopographie
der Metallschicht 207 deutlich reduziert oder kompensiert
durch das Bereitstellen der Deckschicht 240 in einer sehr
nicht-konformen Weise. Beispielsweise kann die Deckschicht 240 in
Form eines geeigneten Polymermaterials, etwa eines Photolackmaterials,
und dergleichen bereitgestellt werden, das auf Grundlage nicht-konformer Abscheideverfahren,
etwa Aufschleuderverfahren und dergleichen aufgebracht wird. In
anderen Fällen
können
andere nicht-konforme Abscheideprozesse eingesetzt werden. Auf Grund
der deutlichen Verringerung der Oberflächentopographie erfordern CMP-Prozesse 253,
wird ein hohes Maß an
Flexibilität
beim Auswählen
geeigneter Materialien für
die Schicht 240 bereitgestellt. Beispielsweise ist in einigen
Fällen
eine ausgeprägte
chemische Widerstandsfähigkeit
der Schicht 240 in Bezug auf das Schleifmittelmaterial 250 nicht
erforderlich, solange die mechanischen Eigenschaften des Materials
der Schicht 240 zu einer ähnlichen Abtragsrate im Vergleich
zu freiliegenden Bereichen der Metallschicht 207 führen. Z.
B. können die
Materialeigenschaften der Deckschicht 240 so gewählt werden,
dass das Material ausreichend weicher im Vergleich zum Metall der
Schicht 207 ist, wodurch ein effizientes Abtragen beim
mechanischen Kontakt mit dem Polierkissen 251 gewährleistet
ist. In anderen Fällen
können
die chemischen und mechanischen Abtragungseigenschaften des Materials
der Schicht 240 ähnlich
sein zu dem Metall 207, wodurch eine gleichmäßige Gesamtabtragsrate
erreicht wird.
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Es
gilt also: Der hierin offenbarte Gegenstand stellt eine verbesserte
Technik zum Einebnen von Metallisierungsebenen moderner Mikrostrukturbauelemente
auf Grundlage einer Prozesssequenz, die einen CMP-Prozess beinhaltet,
bereit, wobei Höhenniveaus
der anfänglich
ausgeprägten
Oberflächentopographie
in effizienterer Weise eingeebnet werden können, insbesondere wenn Schleifmittelmaterialien
mit sehr reaktiven chemischen Komponenten verwendet werden, indem
der Kontakt des Schleifmittelmaterials mit den Bauteilbereichen
mit einem geringeren Höhenniveau
selektiv verzögert wird.
Dies kann auf der Grundlage einer Deckschicht erreicht werden, die
in einigen anschaulichen Ausführungsformen
eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit
in Bezug auf das Schleifmittelmaterial aufweist, während in
anderen Aspekten eine deutliche Reduzierung der anfänglichen
Oberflächentopographie
auf Grundlage der Deckschicht erreicht wird, wenn diese in einer
sehr nicht-konformen Weise vorgesehen wird. Somit kann die Gesamtprozessgleichmäßigkeit
während
des Einebnungsprozesses verbessert werden, wodurch auch ein Leistungsverlust und
Zuverlässigkeitsschwankungen
entsprechender Metallleitungen verringert werden.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung 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 Ausführungsformen als die gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
zu betrachten.