DE60012518T2 - Herstellung einer selbst-justierten Doppel-Damaszener-Verbindung - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, im Besonderen auf das Herstellen von Hochleistungshalbleitervorrichtungen mit hoher Dichte, die Dual-Damascene-Verbindungen haben.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Halbleitervorrichtungen, im Besonderen Schaltungen mit sehr hoher Integration ("VLSI = very large scale integration") und mit ultrahoher Integration ("ULSI = ultra-large scale integration"), erfordern heutzutage eine sehr große Zahl von Verbindungen in dem Halbleitersubstrat, um die gestiegenen Ansprüche an Dichte und Leistung zu befriedigen.
  • Die Verbindungen werden zwischen passiven und aktiven Vorrichtungen in dem Substrat hergestellt, sowie zwischen einer Vielzahl von Verdrahtungsschichten, die die Schaltkreise auf einem Substrat ausmachen.
  • Der Anspruch einer hohen Dichte für eine solche Verdrahtung erfordert flache Schichten mit minimalen Abständen zwischen leitenden Verdrahtungsleitungen.
  • Solche Verbindungsstrukturen sind traditionell durch substraktives Ätzen oder durch Etch-Back-Verfahren gebildet worden. In solchen Verfahren wird eine Isolierschicht, wie z. B. eine Oxidschicht, auf dem Halbleitersubstrat gebildet, wobei leitende Kontakte/Vias in der Isolierschicht gebildet werden. Eine Metallschicht wird auf der Isolierschicht aufgebracht, und ein Fotoresistmuster wird entsprechend dem Verdrahtungsmuster auf der Metallschicht gebildet. Nach dem Ätzen wird dem resultierenden Verdrahtungsmuster eine dielektrische Schicht zugeführt.
  • Nach dem Ausfüllen der Räume zwischen der leitenden Verdrahtung ist es jedoch extrem schwierig eine flache Schicht zu bilden, z. B. durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP).
  • Weiterhin führen solche Ätztechniken häufig zur Bildung von Lücken zwischen der Verbindungsverdrahtung, und Verunreinigungen oder flüchtige Materialien können in den Verdrahtungsräumen eingefangen werden oder können dort hineingelangen.
  • Andere Probleme, wie z. B. die Bildung von Metallkurzschlüssen, geringe Ausbeute, unsichere Zuverlässigkeit und schlechte ULSI-Erweiterbarkeit wurden außerdem bei Vorrichtungen identifiziert, die durch Verwenden solcher Ätzverfahren hergestellt wurden.
  • Das Damascene-Verfahren ist entwickelt worden, um das Bilden von Verbindungen in einem Halbleitersubstrat zu ver einfachen und zu verbessern. 'Damascene' umfasst im wesentlichen das Bilden einer Rinne, die mit einem Metall, z. B. Kupfer, ausgefüllt wird, gefolgt von einer Planarisierung, im Gegensatz zu traditionellen Etch-Back-Verfahren, die das Aufbauen einer Metallverdrahtungsschicht und das Ausfüllen der Verdrahtungszwischenräume mit einem dielektrischen Material umfassen.
  • Das Damascene-Verfahren ist nützlich, um die Feingeometrie der Metallisierung zu erreichen, die für fortschrittliche Halbleitervorrichtungen erforderlich ist.
  • In einem Einzel-Damascene-Verfahren werden Rillen in einer Isolierschicht gebildet und mit Metall ausgefüllt, um leitende Leitungen zu bilden. Dieses Verfahren resultiert in einer einzelnen leitenden Öffnung, z. B. einem leitenden Via.
  • Dieses Einzel-Damascene-Verfahren stellt eine gegenüber bekannten Ätzverfahren verbesserte Planarisierung zur Verfügung. Wenn mehrere Schichten und Verbindungen erforderlich sind, ist dieses Verfahren jedoch zeitraubend. Weiterhin ergibt sich eine Zwischenschicht zwischen dem leitenden Via und der leitenden Verdrahtung. Weiterhin ist es nicht möglich, angemessene flache Schichten mit sehr schmalen Verdrahtungszwischenräumen zu umfassen, die in Schaltkreisen mit hoher Dichte erforderlich sind.
  • Eine Verbesserung gegenüber des Einzel-Damascene-Verfahrens ist das 'Dual-Damascene'-Verfahren, in dem zusätzlich zu dem Bilden der Rillen, wie in dem Einzel-Damascene-Verfahren, die leitenden Lochöffnungen auch in der Isolierschicht gebildet werden. Die resultierende Verbundstruktur aus Rillen und Löchern wird mit Metall gefüllt. Das Verfahren wird so oft wiederholt wie erforder lich, um die mehrstufigen Verbindungen zwischen den Metallleitungen und den dazwischen gebildeten Löchern zu bilden. Kontaktlöcher werden direkt über dem Substrat gebildet, wo das Metall in dem Loch die Oberfläche des Substrats kontaktiert, während die Bohrlöcher zwischen den Metallschichten gebildet werden.
  • Da die Öffnung für die Verdrahtung der Metallisierungsebene und den unterliegenden Vias, die den Draht mit einer niedrigeren Metallisierungsebene verbinden, zur selben Zeit gebildet werden, wird die Zahl der Verfahrensschritte für eine gegebene Metallisierungsebene verringert. Weiterhin stellt dieses Verfahren einen Vorteil in der Lithografie dar und erlaubt eine verbesserte Steuerung der kritischen Dimension.
  • In dem Standard-Dual-Damascene-Verfahren ist die Isolierschicht z. B. mit einem Resistmaterial beschichtet, das einer ersten Maske mit dem Bildmuster der Viaöffnung ausgesetzt wird, und das Muster wird geätzt, um eine Öffnung für das Via zu bilden. Nach dem Entfernen des Resistmaterials wird die Isolierschicht mit einem anderen Resistmaterial beschichtet, das einer zweiten Maske ausgesetzt wird, die nach dem Ätzen eine zweite Öffnung bildet, die dem gewünschten Rinnenmuster entspricht. Dieses Verfahren kann dann wiederholt werden, um verschiedene Schichten wie gewünscht zu bilden. Variationen des Verfahrens sind möglich.
  • Dual-Damascene-Module werden hauptsächlich für kupferbasierte Metallisierungen und Verbindungen für das Back-End der Leitungsverarbeitungen bei dem Herstellen von FC-Vorrichtungen verwendet. Kupfermetallschichten können normalerweise nicht plasmageätzt werden und müssen daher durch Kanäle in den dielektrischen Zwischenmetallschichten (Oxide oder Materialien mit niedrigem k) bemustert werden.
  • Die zur Zeit verwendeten drei alternativen Dual-Damascene-Verfahren werden jetzt, jeweils mit Bezug auf 1, 2 und 3, beschrieben.
  • Das selbstjustierende Dual-Damascene-Verfahren umfasst zuerst das Beschichten der Isolierschicht mit einem Resistmaterial, das einer ersten Maske mit dem Bildmuster des Via ausgesetzt wird. Dieses Muster wird geätzt (Schritt 2) und in dem Schritt 3 wird das Resist entfernt. Als nächstes wird eine weitere Oxidschicht oben auf dem Substrat aufgebracht. Diese Schicht wird dann mit einem Resistmaterial beschichtet, das einer zweiten Maske mit dem Bildmuster der Rinne ausgesetzt wird. Diese wird dann geätzt (Schritt 6) und das Resist wird entfernt (Schritt 7). Der resultierende Raum wird dann mit Metall, z. B. Kupfer, gefüllt und einem chemischen Metallpolieren (CMP) unterworfen.
  • Der Vorteil dieses Systems liegt darin, dass es ein einfaches Prinzip verwendet und Lithografie auf einer flachen Oberfläche zulässt. Ein Nachteil liegt jedoch darin, dass das Verfahren eine dicke Zwischensperrschicht mit einem hohen k-Wert benötigt. Weiterhin gibt es ein sehr kleines Verarbeitungsfenster zwischen einer guten Ecken-SiN-Selektivität und einer niedrigen Mikrobeladung und keine Ätzsperre bei höheren Seitenverhältnissen, z. B. in dem Fall eines gestapelten Via.
  • Weiterhin ist dieses Verfahren höchst empfindlich gegenüber jeder beliebigen Fehlausrichtung zwischen der Leitungs- und Vialithografie.
  • Ein zweites bekanntes Dual-Damascene-Verfahren ist das in 2 gezeigte "Via-zuerst-Dual-Damascene"-Verfahren.
  • Hier wird das Via durch zwei oder mehr Isolierschichten geätzt, wonach die Rinne geätzt wird und der resultierende Raum wird dann mit Metall gefüllt.
  • Dieses Verfahren ist hinsichtlich einer Lithografieausrichtung weniger anspruchsvoll, und das Verfahren kann durch Verwenden einer dünneren Sperrschicht oder sogar ohne irgendeine Sperrschicht ausgeführt werden.
  • Die Vias haben jedoch höhere Seitenverhältnisse und die Ätzanforderungen sind stringent. Weiterhin können Probleme auftreten, wenn organisches BARC verwendet wird, da Rückstände in den Vias zu Defekten an der Bohrkrone führen können, die Kontaktwiderstandsprobleme verursachen.
  • In einem dritten Verfahren, bekannt als das 'Rinnezuerst'-Verfahren, wird zuerst die Rinne in die obere Schicht geätzt, wonach das Via durch die Schichten geätzt wird und die Struktur dann wieder mit Kupfer gefüllt und poliert wird.
  • Dieses Verfahren ist hinsichtlich des Ätzens weniger anspruchsvoll, und eine Nitridzwischenschicht wird nicht notwendigerweise benötigt. Das Bilden des Vialithografiemusters über die Rinne ist jedoch schwierig, da dies keine flache Oberfläche ist und es ist eine große Tiefenschärfe erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung möchte ein vereinfachtes Dual-Damascene-Verfahren zur Verfügung stellen, das weniger lithografie- und ätzintensiv ist. Diese Erfindung stellt ein System zur Verfügung, in dem die Rille zu der unter der Rille angeordneten Via selbstjustiert wird, was in einer verbesserten Metallleiterabdeckung resultiert. Weiterhin möchte die Erfindung die oben erwähnten, mit den Systemen nach dem Stand der Technik verknüpften Probleme und andere Nachteile und Beschränkungen des Standes der Technik abmildern oder vermeiden.
  • Die US 6,042,999 offenbart ein stabiles Dual-Damascene-Verfahren, wo die Teilstruktur in einem Substrat vor Beschädigungen, die durch Mehrfachätzungen verursacht werden, die in einem Damascene-Verfahren erforderlich sind, durch Füllen einer Kontakt- oder Bohrlochöffnung mit einem Schutzmaterial vor dem Bilden der leitenden Leitungsöffnung der Damascenestruktur, die eine Ätzsperrschicht hat, die eine untere und eine obere dielektrische Schicht trennt, geschützt wird. In einem ersten Beispiel wird das Schutzmaterial teilweise von der Lochöffnung entfernt, wobei die Teilstruktur vor dem Bilden der oberen leitenden Leitungsöffnung durch Ätzen erreicht wird. In einem zweiten Beispiel wird das Schutzmaterial in dem Loch zu der selben Zeit entfernt, zu der die leitende Leitungsöffnung durch Ätzen gebildet wird. In einem dritten Beispiel wird das offenbarte Verfahren ohne die Notwendigkeit einer Ätzsperrschicht für das Dual-Damascene-Verfahren angewendet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt ein selbstregulierendes Dual-Damascene-Verfahren nach dem Stand der Technik dar;
  • 2 stellt ein "Via-zuerst"-Dual-Damascene-Verfahren nach dem Stand der Technik dar;
  • 3 stellt ein "Rinne-zuerst"-Dual-Damascene-Verfahren nach dem Stand der Technik dar;
  • 412 stellen durch vereinfachte Draufsichten und Querschnittsansichten ein Verfahren des Bildens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Schichten in einer Mehrschichthalbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
  • 1321 stellen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dar; und
  • 22 stellt ein vereinfachtes Flussdiagramm des Verfahrens dar.
  • Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • 412 stellen das Verfahren 200 gemäß der vorliegenden Erfindung des Bildens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Schichten in einer Mehrschichthalbleitervorrichtung durch vereinfachte Draufsichten (A) und Querschnittsansichten (B) dar. 412 stellen die Erfindung dar, und 1321 stellen eine Ausführungsform außerhalb der vorliegenden Erfindung dar. Die Abbildungen stellen Folgendes dar: die Isolierschichten 21, 22 (auf einem Wafer), das Resistmuster 10 (auf der Oberseite der Schicht 21), den Durchlass 30 (später in die Rinne 60 und das Via 35 gewandelt), die Metallstruktur 40, das Fotoresistmaterial 50, 51, die Hartmaskenschicht 70, die Ätzsperre 71, das Metall 80, die Hartmaske 90, die Mehrschichthalbleitervorrichtung 100 (durch das Verfahren zur Verfügung gestellt) sowie die restliche Höhe H des Resistmaterials 51, die Tiefe D der Rinne 60, die Breite W des Durchlasses 30, die Breite W1 des Via 35 und die Breite W2 der Rinne 60. Bevorzugte Materialien sind: Siliziumoxid für die Schichten 21, 22, Siliziumnitrid für die Hartmaske 90 und Kupfer als das Metall 80.
  • 22 stellt ein vereinfachtes Flussdiagramm des Verfahrens 200 dar. 22 stellt die folgenden Schritte dar: Das Bereitstellen der Schichten 205, das Bilden 210 eines Durchlasses (z. B. mit dem Bilden 215 des Resistmusters; dem Ätzen 217); das Füllen 220 des Durchlasses; das Definieren 230 einer Rinne (z. B. mit dem Ätzen 235); das Definieren 240 eines Via (z. B. durch das Entfernen 245 des Resists); das Entfernen 247 einer Hartmaske; das Füllen 250 der Rinne und des Via mit Metall; und das Polieren 255. Es sind jedoch nicht alle gezeigten Schritte erforderlich.
  • Kurz gesagt, wird das Verfahren 200 des Bildens einer Verbindung zwischen den zwei Isolierschichten 21 und 22 mit den Schritten beschrieben: Bilden 210 des Durchlasses 30 durch die Schichten 21, 22 durch das Ätzen 217 durch die Schichten 21, 22 (vergl. 46); das Füllen 220 des Durchlasses 30 mit dem Resistmaterial 51 bis zu der vorbestimmten Höhe H, d. h. bis zur Hartmaske 70 zwischen den Schichten 21, 22 (vergl. 78); das Definieren 230 der Rinne 60 durch das weitere Ätzen 235 des Durchlasses 30, wobei die Tiefe D der Rinne 60 durch die Höhe H des Resistmaterials 51 definiert wird (vergl. 9); das Definieren 240 des Via 35 durch das Entfernen 245 des Resistmaterials 51 (vergl. 10); und das Füllen 250 der Rinne 60 und des Via 35 mit dem Metall 80 (vergl. 12).
  • Vorzugsweise umfasst das Bilden 210 des Durchlasses 30 das Definieren eines Viamusters durch das Bilden des Resistmusters 10 auf der Oberseite der Schichten 21, 22 (vergl. 45).
  • Die Breite w des Durchlasses 30 wird optional durch die Hartmaske 90 definiert (vergl. 5), wobei die Hartmaske 90 vor dem Füllen 250 der Rinne 60 und des Via 35 mit dem Metall 80 entfernt 247 wird (vergl. 8).
  • Vorzugsweise wird das Polieren 255 auf der resultierenden Struktur durchgeführt (den Schichten 21, 22, des Via 35, der Rinne 60, dem Metall 80, vergl. 9); chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist zweckmäßig.
  • 12 stellt die Mehrschichthalbleitervorrichtung 100 dar, die durch das Verfahren 200 zur Verfügung gestellt wird. Die Vorrichtung 100 umfasst die untere Isolierschicht 22, die obere Isolierschicht 21, die Viahartmaskenschicht 70, das Via 35, die die Breite W1 hat (vergl. 9) und die Rinne 60, die die Breite W2 hat. In der Vorrichtung 100 wird die Viahartmaskenschicht 70 zwischen den unteren 22 und den oberen 21 Schichten aufgebracht und definiert die Breite W1, wird die Rinne 60 mit dem Via 35 ausgerichtet, ist die Breite W2 größer als die Breite W1 und ist die Rinne 60 symmetrisch zu dem Via 35 und werden das Via 35 und die Rinne 60 mit dem Metall 80 gefüllt.
  • Für die Erfindung wird das Verfahren im Folgenden ausführlicher beschrieben:
  • Es wird zuerst auf 412 Bezug genommen, die die Schritte zeigen, die an dem selbstjustierenden maskenlosen Rinnen-Dual-Damascene-Verfahren der vorliegenden Erfindung beteiligt sind, darin wird zuerst der Vialithografieverfahrensschritt (vergl. 215) mit der fotoresistbemusterten Struktur 10 auf der Oberseite des Oxidschichtstapels ausgeführt, der aus den Schichten 21, 22 aus TEOS, f-TEOS oder anderen dielektrischen Schichten mit niedrigem k und verschiedenen Zusatzschichten, wie zum Beispiel ARCs oder Ätzsperrschichten, besteht.
  • Als nächstes wird in dem Viaätzverfahren (vergl. 217) ein Durchlass 30 durch die verschiedenen Schichten herunter zu den unterliegenden Metallstrukturen 40 geätzt. Der be musterte Fotoresiststreifen 10 wird dann weggeräumt (vergl. 245).
  • Als nächstes überzieht eine Schicht aus Fotoresist oder Harz 50 die Oberfläche mit einer gewünschten Dicke, wobei der Durchlass, der gerade geätzt worden ist, gefüllt wird. Dieses Harz oder andere veraschbare "Spin-on"-Schichten müssen nicht hart gebacken sein, z. B. kann das Harz mit einem Gießlösungsmittel formuliert werden, das eine angemessene Spinbeschichtung gestattet, das aber schnell aushärtet, so dass ein Backen nicht erforderlich ist. In diesem Falle kann ein weniger komplexes Beschichtungswerkzeug verwendet werden (im Gegensatz zum Verwenden einer Fotoresistspur, was es erforderlich macht, ein Expositionswerkzeug zu unterstützen).
  • Als nächstes wird der Wafer verarbeitet, z. B. in einem Aschewerkzeug mit einem Descum-Verfahren, das eine niedrige steuerbare Ascherate mit guter Gleichmäßigkeit quer über den Wafer hat, um das Harz oder den Fotoresist bis herunter zu einer gesteuerten Tiefe D in dem Durchlassprofil zu entfernen (wie in 8 zu sehen). Dieses Verfahren kann z. B. ein zeitgesteuertes Verfahren sein oder kann eine optische oder interferometrische Endpunktbestimmung verwenden. Die Tiefe der Harzentfernung in dem Via wird durch die Dicke der oberen dielektrischen Schicht 21 und dem Grad der dazu erforderlichen Verjüngung bestimmt.
  • Der nächste Schritt (vergl. 235) umfasst ein hoch selektives isotropes Oxidätzverfahren, um die oberen Schichten wegzuätzen, wo der Fotoresist oder das Harz nicht vorkommen, um eine Rinne 60 zu bilden. Vorzugsweise wird das Ätzen als isotropes Ätzen oder durch ein flüssiges chemisches Ätzagens durchgeführt.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung resultiert in der Selbstjustierung der Rinne 60 mit der Durchlassstruktur 30 und erzeugt die Rinne selbst ohne irgendein Bemustern, d. h. ohne den Bedarf an einer Maske für die Rinne.
  • Eine Ätzsperre 70 (bestehend aus Schichten wie z. B. Siliziumoxinitrid oder Siliziumnitrid) wird zwischen den dielektrischen Oxidschichten zur Verfügung gestellt, um in dem Rinnenätzschritt ein Ätzen in die untere Oxidschicht zu verhindern, oder um als eine Referenz für die Endpunktbestimmung verwendet zu werden.
  • Das Rinnenätzverfahren kann mit einem Aschewerkzeug, das über eine isotope Oxidätzfähigkeit verfügt, oder mit einem Plasmaoxidätzwerkzeug mittlerer bis niedriger Dichte durchgeführt werden.
  • Der Fassetten- (definiert als ein abgerundeter oberer Abschnitt mit vertikalem Profil) oder Verjüngungs- (kontinuierliche oder gekrümmte Neigung zum Boden) Winkel, und die Tiefe werden durch das Ätzverfahren gesteuert, um die gewünschte Rinnengröße zu erzeugen. Durch Anpassen des Grades des anisotropen Oxidätzverhaltens kann das Profil vertikal verjüngt werden und können die kritischen Dimensionen in der oberen Oxidschicht gesteuert werden. Weiterhin kann die Fassettenverjüngung durch die Tiefe der oberen dielektrischen Oxidschicht gesteuert und die nachfolgende CMP-Oxiddicke entfernt werden. Eine leichte Verjüngung kann für das nachfolgende Kupferfüllverfahren vorteilhaft sein.
  • Nachdem die Rinne 60 geätzt worden ist, werden das Harz oder der Fotoresist 51, die in dem Durchlass verblieben sind, durch Veraschen und möglicherweise durch Reinigen mit Lösungsmitteln entfernt (vergl. 245), um sicherzustellen, dass kein organisches Material auf der Bodenoberfläche verbleibt. Das Entfernen wird bis hinunter zu der vorbestimmten Tiefe gesteuert (z. B. durch ein zeitgesteuertes Verfahren). Das Entfernen wird vorzugsweise durch einen Etch-Back-Schritt oder einen Vertiefungsschritt durchgeführt.
  • Die Nassreinigungschemie oder das Nassreinigungsverfahren kann auch verwendet werden, um den Durchlass zu modifizieren, z. B. durch Aufrauen der Oberfläche oder Beeinflussen des Oberflächenzustandes, um die Adhäsion der Kupfersaat oder der Kupferschicht zu begünstigen, wenn sie hinzugefügt wird.
  • In dem nächsten Schritt wird die Kupfermetallablagerung 80 in dem Via und der Rinne abgeschlossen. In einem alternativen Verarbeitungsschema können Viaplugstrukturen durch Verwenden von Wolfram oder anderen verknüpften Schichten, wie z. B. Titannitrid, vor dem Kupferaufbringungsschritt zur Verfügung gestellt werden. Daraufhin wird das Metall-CMP-Verfahren abgeschlossen, um die Kupferleitungsbreite in der Rinne vollständig zu definieren. Dies schließt das Back-End-Verfahrensmodul für diese Metallisierungsschicht ab. Das Verfahren kann für zusätzliche Metallisierungsschichten wiederholt werden, um die vollständige Back-End-Sequenz für diese Vorrichtung abzuschließen.
  • Die resultierende Kontur ist, wie man sehen kann, gerundet. Dies kann durch Verändern der Kontaktform korrigiert werden.
  • Während des Verfahrens kann eine obere Hartmaske 90 (vergl. 10) gebildet werden, die das Via definiert. Diese würde vor dem Kupferfüllungsschritt entfernt werden. Diese Hartmaske wird jedoch nicht benötigt.
  • Das oben beschriebene Verfahren arbeitet gut mit geketteten oder gruppierten Viastrukturen. Wo isolierte Viastrukturen mit anderen gruppierten oder isolierten Vias verbunden werden sollen, kann das in 1321 gezeigte Verfahren verwendet werden, um die Kupferleitungsbreitenverbindung zu fördern. Diese Bereiche können durch Eindrucken schmalerer Leitungen zwischen den Vias verbunden werden. Dies resultiert in dem Oxidätzen bis zu einer Tiefe die geringer ist als das Via. Eine Ätzsperre zwischen den dielektrischen Schichten kann verwendet werden, um ein Durchdringen zu der unteren dielektrischen Schicht zu verhindern, im Besonderen wo es andere zuvor definierte Strukturen unter dieser Ebene gibt. Dies gestattet, dass eine Reihe von Vias gedruckt werden können, die bei dieser Ebene stoppen. Ein anderes mögliches Verfahren besteht darin, zusätzliche Vias zu drucken, die kleiner sind und mit geringerem Abstand zueinander angeordnet sind als die ursprünglichen Vias. Dies führt nicht zu vollständig, bis zur normalen Tiefe geätzten Vias, sondern bildet flachere, breitere Vias, die eine Rillenleitung bilden, wie ein Trog, die mit Kupfer gefüllt wird, um eine Leitungsbreite zu bilden.
  • In einer Ausführungsform können der Harzveraschungs-, Oxidätz- und Kupfersaataufbringungsverfahrensschritt in einer einzelnen Mehrkammerplattform ausgeführt werden. Dies führt zu einer Verringerung der Verarbeitungszeit und verringert außerdem das Risiko einer Verunreinigung und das Risiko von Defekten.
  • Weiterhin kann in eine solche Plattform eine in-situ-Messeinheit installiert werden, um Messungen zur Verfügung zu stellen, um so ein einwandfreies Reinigen sicherzustellen, d. h. Schichtätzen, die richtige Ätztiefe und verun reinigungsfreie Oberflächen sicherzustellen (d. h. keine Aschereste oder Partikel). In dem Fall der Ausführungsform, die die Messanwendung verwendet, ist es nötig ein globales Waferjustierungsmodul zur zusätzlichen Waferjustierung und eine Musterkarte der Standorte der Abtastwerte für die Messung, die in den eingebetteten Messsoftwareroutinen programmiert sind, zur Verfügung zu stellen.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft, als es nur einen Lithografiejustierschritt auf der flachen Oberfläche erfordert.
  • Es ersetzt ein schwieriges Beschichtungs/Expositions/Entwicklungs-Verfahren, das nach dem Stand der Technik erforderlich ist, durch ein einfaches Beschichtungs/Resist/Vertiefungs-Verfahren. Die resultierende Rinne wird mit dem Via wirklich selbstjustiert.
  • Die Fassette und der Winkel der Rille können leicht abgestimmt und eingestellt werden, um das Metallfüllen zu optimieren.
  • Weiterhin können, wie oben erwähnt, der Resistveraschungs-, Oxidätz- und Kupferaufbringungsschritt auf einer einzelnen Mehrkammerplattform ausgeführt werden.
  • Somit wird ein Lithografieaussetzungsschritt pro Metallisierungsschicht in wirksamer Weise eliminiert, und das verknüpfte Ätzverfahren kann in einem weniger komplexen Ätzwerkzeug durchgeführt werden. Die resultierende Verbindungsstruktur ist genau und justiert, sogar mit sehr dichten Strukturen.
  • Die Erfindung lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: das Verfahren des Bildens elektrisch leitender horizontaler und vertikaler Verbindungen umfasst die Schritte gemäß Anspruch 1.
  • Obwohl die Erfindung hinsichtlich besonderer Strukturen, Vorrichtungen und Verfahren beschrieben worden ist, ist dem Fachmann auf dem Gebiet, basierend auf der hierin gegebenen Beschreibung, klar, dass sie nicht nur auf solche Beispiele beschränkt ist und dass der gesamte Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche richtig bestimmt wird.

Claims (13)

  1. Verfahren (200) zum Bilden einer elektrisch leitenden Verbindung, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Bilden (205) einer Hartmaske (70) zwischen zwei dielektrischen Schichten (21, 22); Bilden (210) eines Durchlasses (30) durch die Schichten und die Hartmaske durch Ätzen durch die Schichten und die Hartmaske, wobei das Verfahren weiter gekennzeichnet ist durch: Füllen (220) des Durchlasses mit einem Resistmaterial (51) bis herauf zu der Hartmaske (70); Definieren (230) einer Rinne durch isotropes Ätzen des Durchlasses, wobei die Tiefe der Rinne durch die Höhe des Resistmaterials definiert wird; Definieren (240) eines Via (35) durch Entfernen des Resistmaterials; und Füllen (250) der Rinne und des Via mit Metall (80).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das isotrope Ätzen als Plasmaätzen durchgeführt wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das isotrope Ätzen durch ein flüssiges chemisches Ätzagens durchgeführt wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Bildens (210) des Durchlasses (30) das Definieren eines Viamusters durch das Bilden (215) eines Resistmusters (10) auf der Oberfläche der Schichten (21, 22) umfasst.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem eine Breite (W) des Durchlasses (30) durch eine Maske (90) definiert wird, bei dem die Maske (90) vor dem Schritt des Füllens (250) der Rinne (60) und des Via (35) mit dem Metall (80) entfernt wird (247).
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Polierens (255) der resultierenden Struktur durch Verwenden von chemisch-mechanischem Polieren (CMP) umfasst.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des Füllens (220) des Durchlasses (30) mit dem Resistmaterial (51) das im wesentlichen vollständige Füllen (220) des Durchlasses (30) mit dem Resistmaterial (51) und dann das gesteuerte Entfernen (245) des Resistmaterials herunter bis zu der vorbestimmten Tiefe umfasst.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Entfernen durch einen Etch-Back-Schritt durchgeführt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Entfernen durch einen Recess-Schritt durchgeführt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das gesteuerte Entfernen durch ein zeitgesteuertes Verfahren durchgeführt wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das gesteuerte Entfernen eine optische oder interferometrische Endpunktbestimmung ("end pointing") umfasst.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin eine einzelne Mehrkammerplattform umfasst, um das Verfahren darin durchzuführen.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, das weiterhin das Verwenden einer in-situ-Messeinheit umfasst, um Messungen während des Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
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