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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung die Herstellung
von Mikrostrukturen, etwa moderne integrierte Schaltungen, und betrifft
insbesondere die Herstellung leitender Strukturen, etwa von Metallisierungsschichten
auf Kupferbasis, und Verfahren zur Reduzierung der Elektromigration
und anderer durch Belastung hervorgerufener Materialtransporteffekte
während
des Betriebs.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Bei
der Herstellung moderner Mikrostrukturen, etwa integrierter Schaltungen,
gibt es ein ständiges
Bestreben, die Strukturgrößen von
Mikrostrukturelementen zu verringern, um damit die Funktionsfähigkeit
dieser Strukturen zu verbessern. Beispielsweise haben in modernen
integrierten Schaltungen die minimalen Strukturgrößen, etwa
die Kanallänge von
Feldeffekttransistoren, den Bereich unterhalb einem Mikrometer erricht,
wodurch das Leistungsverhalten dieser Schaltungen im Hinblick auf
die Geschwindigkeit und/oder die Leistungsaufnahme verbessert werden.
Wenn die Größe der einzelnen Schaltungselemente
bei jeder neuen Schaltungsgeneration verringert wird, wodurch beispielsweise
die Schaltgeschwindigkeit der Transistorelemente verbessert wird,
wird auch der verfügbare
Platz für
Verbindungsleitungen verringert, die elektrisch die einzelnen Schaltungselemente
verbinden. Folglich werden auch die Abmessungen dieser Verbindungsleitungen
reduziert, um dem geringen Anteil an verfügbaren Platz und der größeren Anzahl
an Schaltungselementen, die pro Einheitschipfläche vorgesehen ist, Rechnung
zu tragen, da typischerweise die Anzahl der erforderlichen Verbindungen
schneller anwächst
als die Anzahl der Schaltungselemente. Somit werden mehrere gestapelte „Verdrahtungsschichten", die auch als Metallisierungsschichten
bezeichnet werden, typischerweise vorgesehen, wobei einzelne Metallleitungen
einer einzelnen Metallisierungsschicht mit einzelnen Metallleitungen
einer darüber
liegenden oder darunter liegenden Metallisierungsschicht durch sogenannte
Kontaktdurchführungen
verbunden sind. Trotz des Vorsehens mehrerer Metallisierungsschichten
ist das Reduzieren der Abmessungen der Verbindungsleitungen notwendig, um
der enormen Komplexität
von beispielsweise modernen CPU's,
Speicherchips, ASIC's
(anwendungsspezifische IC's,
und dergleichen) Rechnung zu tragen. Die reduzierte Querschnittsfläche der
Verbindungsstrukturen möglicherweise
in Verbindung mit einer Zunahme der statischen Leistungsaufnahme äußerst größenreduzierter
Transistorelemente führt zu
beträchtlichen
Stromdichten in den Metallleitungen, die für jede neue Bauteilgeneration
noch zunehmen kann.
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Moderne
integrierte Schaltungen mit Transistorelementen, die eine kritische
Abmessung von 0,1 μm
oder weniger aufweisen, werden daher typischerweise bei deutlich
erhöhten
Stromdichten bis zu mehreren Kiloampere pro cm2 in
den einzelnen Verbindungsstrukturen betrieben. Diese erhöhte Stromdichte
tritt trotz des Vorsehens einer relativ großen Anzahl an Metallisierungsschichten
auf Grund der hohen Anzahl an Schaltungselementen pro Einheitsfläche auf.
Das Betreiben der Verbindungsstrukturen bei erhöhten Stromdichten führt jedoch
zu einer Reihe von Problemen, die mit einer durch Belastung hervorgerufenen
Beeinträchtigung
der Leitungen verknüpft
sind, was schließlich
zu einem vorzeitigen Ausfall der integrierten Schaltung führen kann.
Ein wichtiges Phänomen
in dieser Hinsicht ist der strominduzierte Materialtransport in
Metallleitungen und Kontaktdurchführungen, was auch als „Elektromigration" bezeichnet wird.
Elektromigration wird durch einen Impulsübertrag von Elektronen auf
Ionenrümpfe hervorgerufen,
wodurch sich ein resultierender Impuls in Richtung des Elektronenstromflusses
ergibt. Insbesondere bei höheren
Stromdichten wird damit eine deutliche kollektive Bewegung oder
eine gerichtete Diffusion von Atomen in den Verbindungsmetalle hervorgerufen,
wobei das Vorhandensein von entsprechenden Diffusionspfaden einen
deutlichen Einfluss auf die transportierte Menge an Material, die sich
aus dem Impulsübertrag
ergibt, ausüben
kann. Somit kann die Elektromigration zur Ausbildung von Hohlräumen innerhalb
und von Materialanhäufungen nahe
an der Metallverbindung führen,
wodurch sich ein reduziertes Leistungsverhalten und eine geringere
Zuverlässigkeit
oder ein vollständiger
Ausfall des Bauelements ergeben kann. Z. B. werden Aluminiumleitungen,
die in Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid eingebetet sind, häufig als
Metall für
Metallisierungsschichten eingesetzt, wobei, wie zuvor erläutert ist,
moderne integrierte Schaltungen mit kritischen Abmessungen von 0,1 μm oder weniger
deutlich reduzierte Querschnittsflächen für die Metallleitungen erfordern
und somit erhöhte
Stromdichten zur Folge haben, wodurch Aluminium zu einem wenig attraktiven
Material für
die Herstellung von Metallisierungsschichten ist.
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Daher
wird Aluminium zunehmend durch Kupfer und Kupferlegierungen ersetzt,
d. h. einem Material mit einem wesentlich geringeren Widerstand und
mit einer erhöhten
Widerstandsfähigkeit
gegen Elektromigration selbst bei deutlich höheren Stromdichten im Vergleich
zu Aluminium. Die Einführung von
Kupfer bei der Herstellung von Mikrostrukturen und integrierten
Schaltungen geht mit einer Reihe von schwerwiegenden Problemen einher,
die in der Eigenschaft des Kupfers begründet liegt, dass es gut in
Siliziumdioxid und einer Vielzahl von dielektrischen Materialien
mit kleinem ε diffundiert,
die typischerweise in Verbindung mit Kupfer verwendet werden, um damit
die parasitäre
Kapazität
in komplexen Metallisierungsschichten zu reduzieren. Um die erforderliche
Haftung zu erreichen und um das ungewünschte Diffundieren von Kupferatomen
in empfindliche Bauteilgebiete zu vermeiden, ist es daher für gewöhnlich erforderlich,
eine Barrierenschicht zwischen dem Kupfer und dem dielektrischen
Material, in welchem die Verbindungsstrukturen auf Kupferbasis eingebettet
sind, vorzusehen. Obwohl Siliziumnitrid ein dielektrisches Material
ist, das effizient die Diffusion von Kupferatomen verhindert, ist
die Auswahl von Siliziumnitrid als ein Zwischenschichtdielektrikumsmaterial
wenig wünschenswert,
da Siliziumnitrid eine moderat hohe Permittivität aufweist, wodurch die parasitäre Kapazität zwischen
benachbarten Kupferleitungen erhöht
wird, was zu nicht akzeptablen Signalausbreitungsverzögerungen
führt.
Somit wird eine dünne leitende
Barrierenschicht, die auch die erforderliche mechanische Stabilität für das Kupfer
mit sich bringt, ausgebildet, um den Großteil des Kupfers von den umgebenden
dielektrischen Material abzutrennen, wodurch die Kupferdiffusion
in die dielektrischen Materialien von unerwünschten Atomsorten, etwa Sauerstoff,
Fluor, und dergleichen in das Kupfer verringert wird. Ferner schaffen
die leitenden Barrierenschichten auch gut stabile Grenzflächen zu
dem Kupfer, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines merklichen Materialtransports
an der Grenzfläche
reduziert wird, die typischerweise ein kritisches Gebiet im Hinblick auf
verstärkte
Diffusionswege ist. Aktuell werden Tantal, Titan, Wolfram und ihre
Verbindungen mit Stickstoff und Silizium und dergleichen als bevorzugte
Kandidaten für
eine leitende Barrierenschicht eingesetzt, wobei die Barrierenschicht
zwei oder mehr Teilschichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung
aufweisen kann, um damit die Erfordernisse im Hinblick auf die Diffusionsunterdrückung und
die Haftung zu erfüllen.
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Eine
weitere Eigenschaft des Kupfers, die es deutlich von Aluminium unterscheidet,
ist die Tatsache, dass Kupfer nicht effizient in größeren Mengen durch
chemische und physikalische Dampfabscheideverfahren aufgebracht
werden kann, wozu sich die Tatsache gesellt, dass Kupfer nicht effizient
durch anisotrope Trockenätzprozesse
strukturiert werden kann, wodurch eine Prozessstrategie erforderlich
ist, die üblicherweise
als Damaszener-Technik oder Einlegetechnik bezeichnet wird. In den
Damaszener-Prozess wird zunächst
eine dielektrische Schicht gebildet, die dann strukturiert wird,
so dass diese Gräben
und/oder Kontaktlochöffnungen
aufweist, die nachfolgend mit Kupfer gefüllt werden, wobei, wie zuvor
angemerkt ist, vor dem Einführen
des Kupfers eine leitende Barrierenschicht an Seitenwänden der Gräben und
Kontaktlochöffnungen
gebildet wird. Das Abscheiden des Großteils des Kupfermaterials
in die Gräben
und Kontaktlöcher
wird für
gewöhnlich
durch nasschemische Abscheideprozesse bewerkstelligt, etwa das Elektroplattieren
und das stromlose Plattieren, wobei das zuverlässige Füllen von Kontaktlochöffnungen
mit einem Aspektverhältnis
von 5 oder mehr mit einem Durchmesser von 0,3 μm oder weniger, in Kombination
mit Gräben
mit einer Breite im Bereich von 0,1 μm bis einige Mikrometer erforderlich ist.
Elektrochemische Abscheideprozesse für Kupfer sind auf dem Gebiet
der elektronischen Leiterplattenherstellung gut etabliert. Jedoch
ist die hohlraumfreie Auffüllung
von Kontaktlochöffnungen
mit hohem Aspektverhältnis
eine äußerst komplexe
und herausfordernde Aufgabe, wobei die Eigenschaften der schließlich erhaltenen
Verbindungsstruktur auf Kupferbasis deutlich von Prozessparametern,
Materialien und der Geometrie der interessierenden Struktur abhängen. Da
die Geometrie von Verbindungsstrukturen im Wesentlichen durch die
Entwurfserfordernisse festgelegt ist und daher nicht wesentlich
für eine vorgegeben
Mikrostruktur geändert
werden kann, ist es von großer
Wichtigkeit, den Einfluss von Materialien, etwa leitende und nicht
leitende Barrierenschichten, der Kupfermikrostruktur und ihre gegenseitige
Wechselwirkung im Hinblick auf die Eigenschaften der Verbindungsstruktur
abzuschätzen
und zu steuern, um damit eine hohe Ausbeute sowie die erforderliche
Produktzuverlässigkeit
sicherzustellen. Insbesondere ist es wichtig, Mechanismen zur Beeinträchtigung
und zum Ausfall in Verbindungsstrukturen zu erkennen, zu überwachen
und zu reduzieren, wobei dies für
diverse Konfigurationen zu erfolgen hat, um damit die Bauteilzuverlässigkeit
für jede
neue Bauteilgeneration oder jeden Technologiestandard zu bewahren.
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Es
werden daher große
Anstrengungen unternommen, um die Beeinträchtigung von Kupferverbindungen
zu untersuchen, insbesondere in Verbindung mit dielektrischen Materialien
mit kleinem ε mit einer
relativen Permittivität
von 3,1 oder weniger, um damit neue Materialien und Prozessstrategien
zu finden, um kupferbasierte Leitungen und Kontaktdurchführungen
mit einer geringen Gesamtpermittivität zu bilden. Obwohl der exakte
Mechanismus für
die Elektromigration in Kupferleitungen noch nicht vollständig verstanden
ist, so zeigt sich doch, dass Hohlräume, die in und an Seitenwänden und
insbesondere an Grenzflächen
zu benachbarten Materialien angeordnet sind, einen deutlichen Einfluss
auf das schließlich erreichte
Leistungsverhalten und die Zuverlässigkeit der Verbindungsstrukturen
ausüben.
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Ein
Ausfallmechanismus, von dem angenommen wird, dass er deutlich zu
dem vorzeitigen Bauteilausfall beiträgt, ist der durch Elektromigration hervorgerufene
Materialtransport insbesondere entlang einer Grenzfläche, die
zwischen dem Kupfer und einer dielektrischen Deckschicht gebildet
ist, die vorgesehen wird, nachdem das Kupfermaterial in die Gräben und
in die Kontaktlochöffnungen
eingefüllt ist,
wobei die Seitenwände
durch leitende Barrierenmaterialien beschichtet sind. Zusätzlich zur
Bewahrung der Kupferversehrtheit kann die dielektrische Deckschicht
auch als eine Ätzstoppschicht
während des
Ausbildens der Kontaktlochöffnungen
in dem Zwischenschichtdielektrikum dienen. Häufig verwendete Materialien
sind beispielweise Siliziumnitrid und Silizium/Kohlenstoffnitrid,
die eine moderat hohe Ätzselektivität in Bezug
auf typischerweise eingesetzte Zwischenschichtdielektrika aufweisen,
etwa für
eine Vielzahl von dielektrischen Materialien mit kleinem ε, und die
auch die Diffusion von Kupfer in das Zwischenschichtdielektrikum
zu unterdrücken.
Jüngere Forschungsergebnisse
scheinen jedoch anzudeuten, dass die Grenzfläche, die zwischen dem Kupfer
und der dielektrischen Deckschicht gebildet ist, ein wesentlicher
Diffusionspfad für
den Materialtransport während
des Betriebs der Metallverbindung ist.
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Folglich
wurden viele Alternativen in dem Versuch entwickelt, die Grenzflächeneigenschaften zwischen
dem Kupfer und der Deckschicht, die das Kupfer zuverlässig einschließen und
dessen Integrität
bewahren kann, zu verbessern. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen,
selektiv leitende Materialien auf dem kupferenthaltenden Gebiet
vorzusehen, die ein verbessertes Elektromigrationsverhalten zeigen,
wobei der Gesamtwiderstand der entsprechenden Metallleitungen nicht
unerwünschterweise
beeinträchtigt
wird. Beispielsweise erweisen sich eine Verbindung aus Kobalt/Wolfram/Phosphor,
Kolbalt/Wolfram/Bor und dergleichen als vielversprechende Kandidaten
für leitende
Deckschichten, die deutlich die Elektromigrationsauswirkungen in
einer entsprechenden Metallleitung reduzieren können. Obwohl diese Materialien
deutliche Vorteile im Leistungsverhalten in Bezug auf die Elektromigrationswirkungen bieten
können,
sind entsprechende Aufwendungen in einem zugeordneten Prozessablauf
auf der Basis gut etablierter Einlegeverfahren erforderlich, wenn
entsprechende Metalllegierungen in das entsprechende Metallisierungsschema
einzubin den sind. Z. B. können
die entsprechenden Metalllegierungen, obwohl diese deutliche Vorteile
in Bezug auf das Elektromigrationsverhalten bieten, zu einer reduzierten
Leitfähigkeit
an kritischen Bereichen führen,
an denen benachbarte Metallisierungsschichten durch entsprechende
Kontaktdurchführungen
verbunden sind. D. h., beim Ausbilden einer entsprechenden Kontaktlochöffnung,
die zu dem tieferliegenden Metallgebiet eine Verbindung herstellt,
das darauf ausgebildet die entsprechende leitende Deckschicht aufweist,
kann die Prozesssequenz auf der Grundlage gut etablierter Verfahren,
etwa das Abscheiden geeigneter Barrierenschichten innerhalb der
Kontaktlochöffnung
zu einem erhöhten
Gesamtreihenwiderstand führen, während eine
aggressive Materialverringerung an der Unterseite der Kontaktdurchführung zu
entsprechenden Schäden
des Kupfermaterials Anlass geben kann, das unter der leitenden Deckschicht
vorhanden ist. Somit sind entsprechend hochkomplexe Prozessschritte
erforderlich, um eine unerwünschte
Kupferschädigung
zu verringern, wobei dennoch ein nicht erwünschter Anstieg des Reihenwiderstands
der entsprechenden elektrischen Verbindung zu reduzieren ist.
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Die
Patentanmeldung
EP
1 335 038 A1 offenbart eine Anlage zum stromlosen Plattieren
von Halbleiterwafern, in der Kupferfüllungen, Kupfersaat- und Barrierenschichten,
sowie Saatverstärkungsschichten
und leitende Deckschichten (z. B. aus CoWP) von Verbindungsleitungen
gebildet werden können.
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Die
Patentanmeldung US 2004/0238961 A1 offenbart ein Verfahren zum Bilden
von Kupferverbindungsleitungen, wobei hochohmige Deckschichten aus
CoWP und Barrierenschichten aus Ta/TaN entfernt werden. Nach dem
Freilegen einer unteren Kupferleitung kann durch „Ersetzungsplattieren" mit Ag, Pd oder
Pt eine Passivierungsschicht gebildet werden, die keine oder nur
geringe Barriereneigenschaften aufweist.
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Die
Patentanmeldung US 2005/0127511 A1 offenbart einen Rücksputterprozess,
wobei leitende Deckschichten, Barrieren- und Opferschichten von einem
Kontaktlochboden an die unteren Seitenwände des Kontaktlochs gespritzt
werden.
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Die
Patentanmeldung
EP
1 102 315 A2 offenbart ein Verfahren zum Vermeiden von
Kupferkontamination auf den Seitenwänden von Kontaktlöchern beim
Kontaktlochätzen
durch Vorsehen einer Deckschicht auf der darunterliegenden Kupferschicht.
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Die
vorliegende Offenbarung richtet sich an die diverse Verfahren, die
die Auswirkungen eines oder mehrerer der oben erkannten Probleme
vermeiden oder zumindest reduzieren können.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Offenbarung an verbesserte
Fertigungsverfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen
benachbarten Metallisierungsschichten, wobei ein effizientes Integrationsschema
für ein
verbessertes Elektromigrationsverhalten sorgt, wobei dennoch nicht
das gesamte elektrische Leistungsverhalten der entsprechenden Verbindungsstruktur
unerwünscht negativ
beeinflusst wird.
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Gemäß einem
Aspekt umfasst ein Verfahren das Bilden einer Öffnung in einem dielektrischen Schichtstapel,
der über
einem metallenthaltenden Gebiet gebildet ist, wobei das metallenthaltende
Gebiet eine leitende Deckschicht aufweist, die mindestens eine Grenzfläche mit
dem dielektrischen Schichtstapel bildet. Das Verfahren umfasst ferner das
Bilden einer ersten Barrierenschicht an Seitenwänden der Öffnung und das Ausführen eines
Sputter-Prozesses,
um Material von einer Unterseite der Öffnung zu entfernen und um
mindestens einen Teil des Materials an den Seitenwänden abzuscheiden. Es
wird ein stromloser Ab scheideprozess ausgeführt, wobei das abgeschiedene
Material als Katalysator verwendet wird, um eine zweite Barrierenschicht
abzuscheiden. Schließlich
wird die Öffnung
mit einem Material gefüllt,
dass ein Metall enthält.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren das Bilden einer Öffnung in
einem dielektrischen Schichtstapel, der über einem metallenthaltenden
Gebiet ausgebildet ist, wobei das metallenthaltende Gebiet eine
leitende Deckschicht aufweist, die mindestens eine Grenzfläche mit
dem dielektrischen Schichtstapel bildet. Das Verfahren umfasst ferner
das Ausführen
eines Sputter-Prozesses, um Material der leitenden Deckschicht abzutragen
und um einen Teil des entfernten Materials an einem unteren Bereich
der Seitenwände
abzuscheiden. Eine Barrierenschicht wird an den unteren Bereich
unter Anwendung eines stromlosen Abscheideprozesses abgeschieden,
wobei das abgeschiedene Material als Aktivierungsmaterial dient.
Schließlich
wird die Öffnung
mit einem Material gefüllt,
das ein Metall enthält.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren das Bilden einer leitenden
Deckschicht über
einem kupferenthaltenden Metallgebiet, das in einem dielektrischen
Material vorgesehen ist, und das Bilden eines dielektrischen Schichtstapels über der
leitenden Deckschicht. In dem dielektrischen Schichtstapel ist eine Öffnung gebildet,
um einen Teil der leitenden Deckschicht freizulegen. Ferner folgt ein
Ausführen
eines Sputter-Prozesses, um Material der leitenden Deckschicht abzutragen.
Ferner wird eine erste leitende Barrierenschicht an Seitenwänden der Öffnung gebildet.
Ferner wird eine zweite leitende Barrierenschicht gebildet, die
die erste leitende Barrierenschicht bedeckt, an einem unteren Teil
der Öffnung
unter Anwendung eines stromlosen Abscheideprozesses gebildet. Schließlich wird
eine Saatschicht auf der zweiten leitenden Barrierenschicht gebildet
und die Öffnung
mit einem Material gefüllt,
das ein Metall enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ausführungsformen
des hierin offenbarten Gegenstandes 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 bis 1g schematisch
Querschnittsansichten eines Teils einer Metallisierungsschicht eines
Halbleiterbauelements während
diverser Fertigungsphasen bei der Herstellung einer Kontaktdurchführung zeigen,
die eine Verbindung zu einem Metallgebiet mit einer leitenden Deckschicht
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
herstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl
der hierin offenbarte Gegenstand mit Bezug zu Ausführungsformen
beschrieben ist, wie sie in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie
in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegend Erfindung auf die speziellen anschaulich
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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Der
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung richtet sich an eine effiziente
Prozessstrategie zur Bereitstellung von Metallisierungsstrukturen, etwa
kupferbasierte Metallleitungen und entsprechende Kontaktdurchführungen,
die damit verbunden sind, wobei die entsprechenden leitenden Deckschichten,
die aus geeigneten Metalllegierungen aufgebaut sind, eingesetzt
werden, um das Elektromigrationsverhalten zu verbessern oder um
andere durch Belastung hervorgerufene Materialtransporteffekte in
Metallleitungen moderner Halbleiterbauelemente zu reduzieren. Obwohl
die vorteilhaften Eigenschaften entsprechender Metalllegierungen
für ein verbessertes
Elektromigrationsverhalten sorgen können, wie dies zuvor erläutert ist,
wodurch höhere Stromdichten
in den entsprechenden Verbindungsstrukturen möglich sind, erweisen sich konventionelle Lösungsansätze als
wenig attraktiv im Hinblick auf die Aufwendungen, die Prozesskomplexität, den Durchsatz
und dergleichen. Ferner kann ein reduziertes elektrisches Leistungsverhalten
entsprechender kritischer Verbindungen, d. h. des Übergangsbereichs
zwischen einem Metallgebiet und einer zugehörigen Kontaktdurchführung, hervorgerufen
werden, da an diesen kritischen Bereich die leitende Deckschicht
eine Grenzfläche
mit der entsprechenden Barrierenschicht in der Kontaktdurchführungsöffnung bilden
muss, wodurch möglicherweise
zu einem erhöhten
elektrischen Widerstand beigetragen wird und/oder wodurch eine Schädigung und
reduzierte Zuverlässigkeit
des entsprechenden kupferenthaltenden Gebiets hervorgerufen wird.
Entsprechende Probleme, die mit konventionellen Strategien verknüpft sind,
können
sich aus moderat aggressiven Prozessschritten ergeben, etwa nasschemischen Ätzprozessen, plasmagestützten Ätzprozessen,
und dergleichen, um in geeigneter Weise die Öffnung in dem darunter liegenden
Metallgebiet herzustellen, in dem Versuch, das kupferenthaltende
Gebiet nicht unnötig
zu schädigen
und um auch einen tolerierbaren Reihenwiderstand zu schaffen. Im
Gegensatz zu dieser Vorgehensweise bieten die hierin offenbarten Ausführungsformen
eine effiziente Prozessstrategie dadurch, dass entsprechende Prozessschritte,
die für
die Herstellung geeigneter Barrierenschichten in einer entsprechenden
Kontaktlochöffnung
erforderlich sind, in geeigneter Weise kombiniert werden, wobei
die Kombination dieser Prozessschritte so gesteuert wird, dass mehrere
einzelne Schritte, wovon jeder zu dem Gesamtprozessergebnis in gut
steuerbarer Weise beiträgt,
gemeinsam zu einem gewünschten
Maß an
Integrität
des Barrierenmaterials führen.
Somit kann eine verbesserte Gesamtsteuerbarkeit der entsprechenden
Prozesssequenz erreicht werden, wodurch ein verbesserter Prozessdurchsatz im
Vergleich zu konventionellen Lösungsmöglichkeiten
geschaffen wird, wobei dennoch das elektrische Leistungsverhalten
und das Elekgromigrationsverhalten verbessert werden. D. h., die
leitende Deckschicht, die aus Verbindungen aus Kobalt, Wolfram, Phosphor
(CoWP), Kobalt, Wolfram, Bor (CoWB), Nickel, Molybdän, Bor (NiMoB),
Nickel, Molybdän, Phosphor
(NiMoP) und dergleichen aufgebaut sein kann, wird so vorgesehen,
dass insbesondere fehleranfällige
Bereiche in Metallisierungsschichten, etwa der Übergangsbereich zwischen Kontaktdurchführungen
und Metallleitungen, deutlich verstärkt wird, indem intakte Barrierenschichten
vorgesehen werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen
eine effiziente skalierbare Prozesssequenz bereitstellen, da die
entsprechenden Fertigungsprozesse ohnehin während der Herstellung der entsprechenden
Kontaktlochöffnung und
während
des nachfolgenden Abscheidens entsprechender Barrierenmaterialien
ausgeführt
werden müssen,
wobei jedoch das Steuern eines Parameters der entsprechenden Prozesse
auf der Grundlage vorermittelter Sollwerte ausgeführt wird,
um damit negative Auswirkungen jedes einzelnen individuellen Prozessschritts
im Hinblick auf die Schädigung
des Metallmaterials zu reduzieren, wobei dennoch ein Prozessergebnis
entsprechend den jeweiligen Sollwerten in Bezug auf die Schichtdicke,
die Materialzusammensetzung und dergleichen erreicht wird. Somit kann
der hierin offenbarte Gegenstand vorteilhafterweise in stark skalierten
Bauelementen, etwa Halbleiterbauelementen der 32-Nanometer-Technologie und
darunter eingesetzt werden.
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Mit
Bezug zu den 1a bis 1g werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter
beschrieben.
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1a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 während eines
moderat fortgeschrittenen Fertigungsstadiums. Das Halbleiterbauelement 100 umfasst
ein Substrat 101, das ein beliebiges Substrat repräsentiert,
das für die
Herstellung von Schaltungselementen geeignet ist. Beispielsweise
kann das Substrat 101 ein Halbleitervollsubstrat sein oder
ein isolierendes Substrat mit einer darauf ausgebildeten Halbleiterschicht,
etwa ein kristallines Siliziumgebiet, ein Silizium/Germanium-Gebiet
oder eine andere III/V- oder II-VI-Halbleiterverbindung, und dergleichen.
Typischerweise repräsentiert
das Substrat 101 einen Träger mit einer großen Anzahl
darauf ausgebildeter Schaltungselemente, etwa Transistoren, Kondensatoren,
und dergleichen, wie dies zum Bilden einer komplexen integrierten
Schaltung erforderlich ist. Diese Schaltungselemente sind elektrisch
entsprechend einem speziellen Schaltungsentwurf mittels einer oder
mehrerer Metallisierungsschichten verbunden, wobei der Einfachheit
halber lediglich ein Bereich eines entsprechenden Metallisierungsschichtstapels
hierin gezeigt und beschrieben ist. Es sollte jedoch beachtet werden,
dass das Konzept des Verbesserns des Elektromigrationsverhaltens
oder der durch Belastung hervorgerufenen Materialtransportdefekte
durch Verwendung einer leitenden Deckschicht in Verbindung mit verbesserten
Prozessstrategien zur Herstellung einer Kontaktlochöffnung,
die damit in Verbindung steht, auf beliebige komplexe Bauteilkonfigurationen angewendet
werden können,
wobei auch mehrere Metallisierungsschichten vorgesehen sein können. In anschaulichen
Ausführungsformen
sind die Metallgebiete oder Leitungen kupferbasierter Metallleitungen und
Gebiete, die in anschaulichen Ausführungsformen in einem dielektrischen
Material mit kleinem ε ausgebildet
sind, das als ein Material verstanden werden kann, dessen Dielektrizitätskonstante
3,0 oder kleiner ist.
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Das
Halbleiterbauelement 100 umfasst eine dielektrische Schicht 102,
die das dielektrische Material einer Metallisierungsschicht oder
ein anderes Zwischendielektrikumsmaterial und dergleichen repräsentieren
kann. In sehr modernen Halbleiterbauelementen weist die dielektrische
Schicht 102 ein dielektrisches Material mit kleinem ε auf, um
damit die parasitäre
Kapazität
zwischen benachbarten Metallleitungen zu reduzieren. Ferner ist
ein Metallgebiet 103 in der dielektrischen Schicht 102 ausgebildet
und ist aus einem metallenthaltenden Metall aufgebaut, etwa einem
kupferenthaltenden Metall, das typischerweise von Seitenwandbereichen
davon und an der Unterseite durch eine Barrierenschicht 104 eingeschlos sen
ist. Wenn Kupfer oder andere gut diffundierende Materialverbindungen
in dem Metallgebiet 103 vorhanden sind, muss, wie zuvor
erläutert
ist, die Barrierenschicht 104 eine gute Haftung, gut Diffusionsblockiereigenschaften
und dergleichen aufweisen. Folglich kann die Barrierenschicht 104 typischerweise
aus zwei oder mehreren Materialschichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung
aufgebaut sein, um die Integrität
des Metallgebiets 103 und des umgebenden dielektrischen
Materials der Schicht 102 zu bewahren, wobei gleichzeitig
die erforderliche Stabilität
der entsprechenden Grenzfläche
in Bezug auf belastungsinduzierte Materialtransporteffekte bereitgestellt
wird. Beispielsweise wird Tantalnitrid in Verbindung mit Tantal
häufig
für kupferbasierte
Metallisierungsschemata eingesetzt. Jedoch können auch andere Materialzusammensetzungen gemäß den Bauteilerfordernissen
eingesetzt werden. Des weiteren ist das Metallgebiet 103 durch
eine leitende Deckschicht 105 eingeschlossen, die mit einer geeignet
ausgewählten
Metalllegierung aufgebaut ist, beispielsweise einer Zusammensetzung,
wie sie zuvor beschrieben ist. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement 100 eine
zweite dielektrische Schicht 106, die in Form eines Schichtstapels
vorgesehen sein kann, wobei mindestens eine oder mehrere Materialschichten
in Form eines dielektrischen Materials mit kleinem ε abhängig von
den Bauteilerfordernissen vorgesehen sind. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
repräsentiert
die dielektrische Schicht 102 das dielektrische Material
einer weiteren Metallisierungsschicht einschließlich des dielektrischen Materials
für eine
Kontaktlochschicht, in der entsprechende Kontaktdurchführungen
herzustellen sind, um damit eine elektrische Verbindung zwischen
dem Metallgebiet 103, das eine Metallleitung oder ein anderes
Metallgebiet einer ersten Metallisierungsschicht repräsentiert,
und entsprechende Metallleitungen zu bilden, die in einem Bereich
der dielektrischen Schicht 106 herzustellen sind. In anderen
Fällen
repräsentiert
die dielektrische Schicht 106 das Material einer Kontaktdurchführungsschicht,
wobei entsprechende Metallleitungen in der nächsten Metallisierungseben
zu bilden sind, indem ein separates dielektrisches Material in einem
fortgeschrittenen Fertigungsstadium vorzusehen ist. Ferner kann in
dieser Fertigungsphase die dielektrische Schicht 106 eine Öffnung 107 aufweisen,
die sich zu der leitenden Deckschicht 105 erstreckt.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100,
wie es in 1a gezeigt ist, kann die folgenden
Prozesse umfassen. Nach gut etablierten Prozessverfahren zur Herstellung
von Schaltungselementen und/oder Mikrostrukturelementen in und auf
dem Substrat 101 wird die dielektrische Schicht 102 gebildet,
die zwei oder mehr Teilschichten abhängig von den Bauteilerfordernissen
aufweisen kann. Z. B. wird die dielektri sche Schicht 102 auf
der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützter CVD-Techniken hergestellt,
wenn Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, und dergleichen vorgesehen
werden. Es können
jedoch auch andere Abscheideverfahren eingesetzt werden, etwa Aufschleudertechniken
für Polymermaterialien
mit kleinem ε,
und dergleichen. Danach wird ein geeignet gestalteter Lithographieprozess
eingesetzt, um eine geeignete Lackmaske bereitzustellen, die zum
Strukturieren eines entsprechenden Grabens auf der Grundlage gut etablierter
anisotroper Ätzverfahren
eingesetzt wird. Als nächstes
wird die Barrierenschicht 104 durch eine geeignete Abscheidetechnik
hergestellt, etwa die Sputter-Abscheidung, die chemische Dampfabscheidung,
eine Atomlagenabscheidung, und dergleichen. Z. B. ist die Barrierenschicht 104 aus
leitenden Materialien, etwa Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid,
Wolfram, Wolframnitrid, oder anderen geeigneten Materialien aufgebaut,
wobei typischerweise zwei oder mehr unterschiedliche Materialzusammensetzungen
und Schichten vorgesehen werden, wie dies zum Erreichen der gewünschten
Hafteigenschaften und Diffusionsblockiereigenschaften erforderlich
ist. Es sollte beachtet werden, dass die Barrierenschicht 104 auch
auf der Grundlage entsprechender Prozessschemata hergestellt werden
kann, wie sie mit Bezug zu der Barrierenschicht 108 und
etwaigen weiteren Barrierenschichten, die darauf zu bilden sind, beschrieben
werden. Beispielsweise kann die Barrierenschicht 104 zusätzlich zu
den oben genannten Materialien eines oder mehrere der Materialien
aus CoWP, CoWB, NiMoB und NiMoP aufweisen, d. h. zumindest in einer
obersten Schicht.
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Nach
dem Abscheiden der Barrierenschicht 104 kann eine Kupfersaatschicht
durch ein geeignetes Abscheideverfahren aufgebracht werden, etwa Sputter-Abscheidung,
stromlose Abscheidung, und dergleichen, wenn ein kupferbasiertes
Material auf der Grundlage gut etablierter nasschemischer Abscheideverfahren
einzufüllen
ist. Entsprechende Rezepte zur Herstellung einer Saatschicht sind
im Stand der Technik gut etabliert. Danach wird das Metallmaterial
für das
Gebiet 103 auf Grundlage von beispielsweise Elektroplattieren,
stromlosen Plattieren, und dergleichen aufgebracht, wobei typischerweise
ein gewisses Maß an Überschussmaterial
vorgesehen wird, um ein zuverlässiges
Füllen
des entsprechend Grabens zu gewährleisten.
Das entsprechende überschüssige Material
wird auf der Grundlage von chemisch-mechanischen Polieren (CMP),
elektrochemischen Polieren, und dergleichen entfernt, wobei dies auf
Grundlage gut etablierter Rezepte erfolgen kann. Beispielsweise
kann eine im Wesentlichen ebene Oberflächentopologie durch den CMP-Prozess
bereitgestellt werden und nachfolgen kann eine elektrochemischer Ätzprozess
ausgeführt
werden, um weiteres restliches Material abzutragen und um eine Vertiefung
in dem entsprechenden Metallgebiet 103 zu bilden. In anderen
Ausführungsformen
wird der CMP-Prozess, der zum Einebnen der Oberflächentopographie
eingesetzt wird, fortgesetzt auf der Grundlage einer spezifizierten
Nachpolierzeit, um damit bei Bedarf eine Vertiefung in dem Gebiet 103 zu
bilden. Während
der entsprechenden Prozesssequenz zum Einebnen der Oberflächentopographie
und/oder zum Bilden einer Vertiefung, falls diese erforderlich ist, kann
auch überschüssiges Material
der Barrierenschicht 104 abgetragen werden. In einigen
anschaulichen Ausführungsformen
wird dann ein Katalysatormaterial aufgebracht, was auf der Grundlage
gut selektiver Abscheideverfahren bewerkstelligt werden kann, beispielsweise
unter Anwendung eines stromlosen Plattierungsprozesses, wodurch
selektiv die Oberfläche
des Metallgebiets 103 für
das Abscheiden des Materials der leitenden Deckschicht 105 vorbereitet
wird. Es sollte jedoch beachtet werden, dass viele andere Prozessstrategien
eingesetzt werden können,
um eine sehr selektive Abscheidung des Materials der leitenden Deckschicht 105 auf
der Grundlage nasschemischer Abscheiderezepte zu ermöglichen.
Somit kann danach die Deckschicht 105 auf Grundlage eines
elektrochemischen Prozesses gebildet werden, wodurch eine starke
Grenzfläche
mit dem Metallgebiet 103 gebildet wird, die verbesserte Eigenschaften
im Hinblick auf das Elektromigrationsverhalten aufweist, wie dies
zuvor erläutert
ist. Nach dem Abscheiden der Deckschicht 105 wird überschüssiges Material,
das sich möglicherweise
während
des nasschemischen Ätzprozesses
gebildet hat, entfernt und die Oberflächentopographie des Bauelements 100 wird
eingeebnet, falls dies erforderlich ist, auf der Grundlage gut etablierter
Verfahren, etwa CMP, elektrochemisches Ätzen, und dergleichen.
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Anschließend wird
die dielektrische Schicht 106, d. h. typischerweise ein
dielektrischer Schichtstapel, auf der leitenden Deckschicht 105 und
der dielektrischen Schicht 102 gebildet. Abhängig von
der gewünschten
Materialzusammensetzung der dielektrischen Schicht 106 werden
beispielsweise entsprechende Abscheideverfahren eingesetzt, wobei
typischerweise eine Ätzstoppschicht
als eine erste Schicht gebildet wird, wie dies nachfolgend beschrieben
ist, während
im Fertigungsverfahren Material der Schicht 106 direkt
auf der leitenden Deckschicht 106 gebildet werden kann.
Danach wird ein entsprechender Strukturierungsprozess ausgeführt, um
die Öffnung 107 in
der dielektrischen Schicht 106 zu bilden, wobei typischerweise
gut etablierte Lithographieprozesse in Verbindung mit modernen Ätzverfahren
eingesetzt werden können.
Insbesondere kann der dielektrische Schichtstapel 106 ein
dielektrisches Material und ein Ätzstoppmaterial
aufweisen. Das dielektrische Material 106 kann ein beliebiges
geeignetes dielektrisches Material entsprechend den Bauteiler fordernissen
repräsentieren,
während
die Ätzstoppschicht
so ausgewählt
wird, dass sie eine hohe Ätzselektivität während eines
entsprechenden anisotropen Ätzprozesses
zur Bildung einer Öffnung 107 in dem
dielektrischen Material aufweist. Es sollte beachtet werden, dass
die Ätzstoppschicht
in Bezug auf Schichtdicke und Materialzusammensetzung so ausgewählt werden
kann, dass die gewünschten Ätzstoppeigenschaften
geschaffen werden, da ein effizienter Einschluss von Kupfer und
Kupferlegierungen in dem Metallgebiet 103 mit der leitenden
Deckschicht 105 erreicht wird. Somit können selbst dielektrische Materialien
mit moderat geringer Permittivität verwendet
werden, solange die entsprechende Ätzselektivität bereitgestellt
wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Ätzstoppschicht als
eine lateral begrenzte Schicht vorgesehen, um einen Bereich entsprechend
der Öffnung 107 abzudecken,
während
der Rest des dielektrischen Materials 106 und der leitenden
Deckschicht 105 unbedeckt bleibt, wodurch die Gesamtpermittivität des resultierenden
dielektrischen Schichtstapels reduziert wird.
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Wie
in 1b gezeigt ist, wird die erste Barrierenschicht 108 auf
der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik gebildet, etwa einer
physikalischen Dampfabscheidung, CVD, auf Grundlage von selbstbeschränkenden
CVD-Prozessen, die auch als ALD's
bezeichnet werden (Atomlagenabscheidung), auf Basis von elektrochemischen
Abscheideverfahren, und dergleichen. Auf diese Weise können die Öffnung 107 und
horizontale Bereich der dielektrischen Schicht 106 durch
eine erste Barrierenschicht 108, die aus einem beliebigen
geeigneten Material aufgebaut ist, etwa Tantalnitrid, und dergleichen,
abgedeckt werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die erste
Barrierenschicht 108 durch einen Prozess aufgebracht, der
in einer Umgebung ausgeführt
wird, die das Erzeugen einer entsprechenden Sputter-Atmosphäre ermöglicht,
um damit in steuerbarer Weise Material von der Unterseite der Öffnung 107 zu
entfernen. Beispielsweise wird der Abscheideprozess als ein Sputter-Abscheideprozess
ausgeführt,
in welchem eine oder mehrere geeignete Atomsorten, etwa Tantal und
Stickstoff auf freiliegenden Oberflächenbereichen der Öffnung 107 und
der Schicht 106 auf Grundlage gut etablierter Rezepte abgeschieden
werden. Der Abscheideprozess 109 kann ein erster Prozess
von mehreren Abscheideprozessen sein, um die erste Barrierenschicht 108 zu
bilden, die eine von zwei oder mehr Barrierenkomponenten repräsentieren
kann, die in der Öffnung 107 zu
bilden sind.
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Jedoch
führt,
wie schematisch in 1b gezeigt ist, das Abscheiden
der ersten Barrierenschicht 108 in vielen Fallen zu einer
ungleichmäßigen Bedeckung
der Seitenwände
in ei nem unteren Bereich 109 der Öffnung 107, so dass
die Dicke der Barrierenschicht 108 in diesem Gebiet nicht
ausreichend ist.
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1c zeigt
schematisch das Bauelement 100 während eines ersten Sputter-Prozesses 110, der
in einigen anschaulichen Ausführungsformen in-situ
mit dem zuvor beschriebenen Abscheideprozess ausgeführt wird,
um in steuerbarer Weise Material von der Unterseite der Öffnung 107 zu
entfernen. Somit kann der Prozess 110 in der gleichen Prozesskammer
eingerichtet werden, indem beispielsweise eine Vorspannung an das
Substrat 101 angelegt wird, um damit einen Ionenbeschuss
mit hoher Richtungsstabilität
an der Unterseite der Öffnung 107 zu erhalten,
wodurch entsprechendes zuvor abgeschiedenes Material freigesetzt
wird und schließlich
die leitende Deckschicht 105 freigelegt wird. Ferner kann der
entsprechende Sputter-Prozess 110 zum Freisetzen von Kontaminationsstoffen,
etwa Sauerstoff, Fluor, und dergleichen führen, die in geringen Mengen auf
Grund vorhergehender Prozesse vorhanden sein können, beispielsweise auf Grund
eines entsprechenden Ätzprozesses
zur Herstellung der Öffnung 107.
Ein Teil des während
des Prozesses 110 freigesetzten Materials kann sich wieder
an Seitenwänden der Öffnung 107 absetzen,
insbesondere an einen unteren Bereich 109, während stark
flüchtige
Sorten, etwa Sauerstoff und Fluor und dergleichen dennoch zu einem
gewissen Grade in die Sputter-Umgebung freigesetzt und entfernt
werden. Selbst wenn geringe Mengen dieser Kontaminationsstoffe sich
wieder in der Öffnung 107 absetzen,
sind doch weniger kritische Bereiche, etwa die Seitenwandbereiche
als Abscheidebereich betroffen, wodurch zu einer Verschiebung von
entsprechenden Kontaminationsstoffen von den kritischen Unterseitenbereich
zu den weniger kritischen Seitenwandbereichen beigetragen wird.
Auf Grund der Neuabscheidung von Material an den unteren Bereich 109 der
Seitenwände
kann die Stufenbedeckung verbessert werden. Jedoch ist dabei weiterhin
keine ausreichende Schichtbildung vorhanden. Es sollte beachtet
werden, dass entsprechende Prozessparameter für den ersten Abscheideprozess
und den nachfolgenden Sputter-Prozess 110 auf der Grundlage
entsprechender Testabläufe
ermittelt werden können,
um entsprechende Abscheideraten und Ätzraten für eine spezielle Materialzusammensetzung
und Bauteilgeometrie zu ermitteln.
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Wie
in 1d gezeigt ist, wird ein weiterer Sputter-Prozess 111 ausgeführt, in
welchem Material von der leitenden Deckschicht 105 entfernt
und an den Seitenwänden
an einen unteren Bereich 109 der Öffnung 107 abgeschieden
wird. Auf diese Weise wird eine Aktivierungsschicht 112 auf
Grundlage des leitenden Deckschichtenmaterials gebildet. Der Sputter-Prozess 111 kann
unter Anwendung der gleichen oder unterschiedlicher Prozessparameter
im Vergleich zum Sputter-Prozess 110 ausgeführt werden. Der
Sputter-Prozess 111 wird so gesteuert, dass ein Teil der
leitenden Deckschicht 105 bewahrt wird. Ferner ergibt der
Sputter-Prozess 111 eine Aktivierungsschicht 112 an
den unteren Bereich 109 der Seitenwände. Obwohl die Aktivierungsschicht
die erste Barrierenschicht 108 an den unteren Bereich der Öffnung 107 vollständig abdecken
kann, ist eine vollständige
Bedeckung nicht erforderlich, sofern ausreichend Material an den
Seitenwänden
abgeschieden wird, um als ein Katalysator für einen nachfolgenden stromlosen
Abscheideprozess zu dienen, so dass schließlich eine intakte Barrierenschicht
erhalten wird.
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1e zeigt
einen stromlosen Abscheideprozess, wobei das Material der Aktivierungsschicht 112 als
ein Katalysator zur Herstellung einer zweiten Barrierenschicht 113 verwendet
wird. Gleichzeitig kann der stromlose Abscheideprozess auch die
Dicke der leitenden Deckschicht 105 im Vergleich zu dem
vorhergehenden Schritt vergrößern. Somit
ermöglicht
es das erfindungsgemäße Verfahren,
konventionelle Sputter-Verfahren zur Herstellung der Öffnung 107 und
der Barrierenschicht anzuwenden, wobei jedoch eine intakte Barrierenschicht
auf Grund einer Art Reparaturprozess im Hinblick auf kritische Gebiete
an den unteren Bereichen der Öffnung 107 erhalten
wird.
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In
einem nachfolgenden Schritt wird, wie 1f gezeigt
ist, eine metallische Schicht 114 während eines Abscheideprozesses 115 abgeschieden. Dieser
Abscheideprozess 115 wird unter Anwendung eines Saat-Sputter-Prozesses
oder eines Plattierungsprozesses mit direkter Abscheidung auf dem Barrierenmaterial
ausgeführt.
Insbesondere kann ein konventioneller Sputter-Prozess zur Abscheidung von
Kupfer (Cu) als Saatmaterial eingesetzt werden, der zu einer Kupfer-(Cu)-Saatschicht 114 führt. Es kann
auch eine Kombination eines Saat-Sputter-Prozesses und eines elektrolytischen
oder stromlosen Plattierungsprozesses eingesetzt werden, um eine sogenannte
Verstärkung
der Saatschicht oder eine Reparatur der Saatschicht auszuführen.
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1g zeigt
schematisch das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen
Fertigungsphase. Hier ist ein gut leitendes Material, etwa ein kupferbasiertes
Material in die Öffnung 107 eingefüllt, wodurch
eine entsprechendes Metallgebiet 116 gebildet ist, das
eine entsprechende Metallleitung oder eine Kontaktdurchführung repräsentieren
kann, die eine Verbindung zu dem darunter liegenden Metallgebiet 103 herstellt.
Das Metallgebiet 116 kann auf Grundlage gut etablierter
Abscheideverfahren gebildet werden, etwa dem Elektroplattieren,
dem stromlosen Plattieren oder Kombinationen davon. Folglich kann das
Metallgebiet 116 eine äußerst zuverlässige Verbindung
zu dem Metallgebiet 103 schaffen, wobei ein entsprechender
Reihenwiderstand im Wesentlichen durch die Gesamtabmessungen und
durch die Dicke der leitenden Deckschicht 105 definiert
ist.
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Nach
dem Füllen
der Öffnung
kann ein gut etablierter Einebnungsprozess ausgeführt werden, etwa
ein konventionelles Polieren mit Schleifmittel oder ein CMP. Nach
dem Einebnen kann eine leitende Deckschicht auf dem Metallgebiet 116 gebildet werden,
wobei Techniken eingesetzt werden, wie dies zuvor im Zusammenhang
mit der leitenden Deckschicht 105 erläutert ist.
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Es
gilt also: Der hierin offenbarte Gegenstand bietet eine Lösung für das Bewahren
des elektrischen Leistungsverhaltens von Metallisierungsstrukturen
an den Übergangsbereich
von einer Metallisierungsebene zu einer anderen, wobei Elektromigration
zuverlässig
auf Grund einer intakten Barrierenstruktur unterdrückt wird.
Ferner können
Prozessschritte eingesetzt werden, wie sie typischerweise zum Abscheiden
der gewünschten
Materialzusammensetzung der Barrierenschicht erforderlich sind,
wobei zwischenliegende Sputter-Prozesse
eingesetzt werden können,
wodurch nicht wesentlich zur Prozesskomplexität beigetragen wird, wobei zusätzliche
Prozessschritte im Wesentlichen vermieden werden können mit
Ausnahme geringer Modifizierungen und Anpassungen, um damit die
entsprechende Sputter- und Plattier-Umgebung geschaffen wird, was
in einer effizienten in-situ-Sequenz
erreicht werden kann. Folglich ist die oben beschriebene Prozesssequenz
für weitere
Bauteilgenerationen skalierbar und kann effizient in die entsprechenden
Prozessstrategien ohne weitere Komplexität integriert werden. Ferner
kann die entsprechende Prozesssequenz zu einem reduzierten Maß an Kontamination an
den entsprechenden hinteren Bereich der Kontaktdurchführung, die
mit dem gut leitenden Metallmaterial verbunden ist, führen.
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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 Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.