DE10064041A1

DE10064041A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement

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Publication number: DE10064041A1
Application number: DE10064041A
Authority: DE
Inventors: Sung Gyu Pyo
Original assignee: Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2001217204A; KR20010063476A; CN1308371A; GB0029288D0; GB2362993A; CN1168131C; KR100338112B1; US6492268B1; DE10064041B4; JP4850337B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement beschrieben. Das Verfahren stellt eine neue Technik bereit, bei der eine Anzuchtschicht durch eine metallorganisch-chemische Abscheidungstechnik aus der Dampfphase unter Verwendung von 1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentadionato-(3,3-dimethyl-1-buten)-kupfer(I) ((hfac)Cu(DMB)) als Kupfervorläufer gebildet wird, wobei die Bedingungen des Abscheidungsverfahrens einer Kupferabscheidungseinrichtung in optimaler Weise eingestellt werden und Cu anschliessend durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren aufgebracht wird. Alternativ werden eine erste Anzuchtschicht durch physikalische Abscheidung aus der Dampfphase und anschließend eine zweite Anzuchtschicht unter Verwendung von ((hfac)Cu(DMB)) als Kupfervorläufer mittels des metallorganisch-chemischen Abscheidungsverfahrens aus der Dampfphase abgeschieden. Cu wird anschließend durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren aufgebracht. Demgemäß ist es nicht nur möglich, das Wiederauftreten des Kupferabscheidungsverfahrens auszuführen, sondern auch eine Kupferdünnschicht von hochwertiger Schichtqualität zu erhalten.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement, bei dem nicht nur das Wiederauftreten (reappearance) des Kupferabscheidungsverfahrens erreicht wird, sondern auch eine Kupferdünnschicht mit guter Schichtqualität erhalten wird, indem man sich der Verfahrenstechnik der metallorganisch-chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (MOCVD) bedient, wobei 1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentadionato-(3,3-dimethyl-1-buten)- kupfer(I) (nachstehend als (hfac)Cu(DMB) bezeichnet) als Kupfervorläufer verwendet wird.

Da in der Halbleiterindustrie eine Tendenz zu einer Ultragrossmassstab-Integration (ULSI)besteht, verringert sich im Hinblick auf eine Verbesserung der Leistungsmerkmale und der Zuverlässigkeit die Geometrie der Vorrichtungen auf den Subhalbmikronbereich bei zunehmender Schaltungsdichte. Aus diesen Gründen wird üblicherweise eine Kupferdünnschicht als Verdrahtungs- bzw. Verbindungsmaterial, das für eine integrierte Schaltung geeignet ist, verwendet, da der Schmelzpunkt der Kupferdünnschicht bei der Herstellung einer Metallverdrahtung in einem Halbleiterbauelement höher als der einer Aluminiumdünnschicht ist, wodurch die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbauelements aufgrund seiner höheren Beständigkeit gegen eine Elektromigration (EM) verbessert wird und auch die Signalübertragungsgeschwindigkeit aufgrund des geringeren spezifischen Widerstands erhöht wird.

Unter den Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung stellt das Kupferabscheidungsverfahren ein wichtiges Verfahren zur Herstellung grösserer Bauelemente und zur Erzielung eines höheren Integrationsgrads dar. Dabei werden verschiedene Abscheidungsverfahren verwendet, z. B. die physikalische Abscheidung aus der Dampfphase (PVD), die Elektroplattierung, die stromlose Plattierung, das MOCVD-Verfahren und dergl. Da bei den Abscheidungstechniken die Kupferabscheidung durch das MOCVD-Verfahren in erheblichem Masse durch einen Kupfervorläufer beeinflusst wird, ist es notwendig, einen leicht abzuscheidenden Kupfervorläufer zu entwickeln und ferner ein Abgabesystem zu entwickeln, mit dem das Kupfer in sicherer Weise bewegt werden kann.

Die Kupferabscheidung nach dem MOCVD-Verfahren kann sich folgender Systeme bedienen: Flüssigkeitsabgabesystem (nachstehend als LDS bezeichnet) eines Bubbler-Verfahrens, LDS, z. B. direkte Flüssigkeitseinspritzung (nachstehend als DLI bezeichnet), oder LDS, z. B. ein Kontrollverdampfungsmischer (nachstehend als CEM bezeichnet). Es können auch verschiedene LDS-Typen mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder vom Sprühtyp verwendet werden. Beim LDS-Verfahren wird eine als Vorläufer bezeichnete kupferhaltige Verbindung unter Ausbildung einer Kupferabscheidung abgebaut. Als Kupfervorläufer zur Verwendung im MOCVD- Verfahren wurden nach der Entwicklung von zweiwertigen Kupferverbindungen (Cu^II), wie 1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentadionato-kupfer(II), Cu(hfac)₂, eine Verbindung mit einem niederen Dampfdruck, einwertige Kupferverbindungen (Cu^I) entwickelt, die eine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit aufweisen, da sie einen höheren Dampfdruck als zweiwertige Kupferverbindungen besitzen und die Abscheidung einer hochwertigen Kupferdünnschicht bei niedrigen Temperaturen von 150-250°C erlauben. 1,1,1,5,5,5-Hexafluoro-2,4-pentadionato- (trimethylvinylsilan)-kupfer(I) (nachstehend als (hfac)Cu(TMVS) bezeichnet) stellt von den bisher entwickelten verschiedenen einwertigen Kupferverbindungen einen repräsentativen Kupfervorläufer zur Verwendung beim MOCVD-Verfahren dar, der in grossem Umfang verwendet wird, da er bei Raumtemperatur in flüssiger Phase verbleibt und die Bildung einer hochwertigen Kupferdünnschicht bei niederen Temperaturen erlaubt. Trotz dieser Vorteile besteht bei (hfac)Cu(TMVS) die Schwierigkeit, dass diese Verbindung bei Raumtemperatur abgebaut wird. Somit besteht bei (hfac)Cu(TMVS) eine Schwierigkeit beim Wiederauftreten, wenn sie beim Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements eingesetzt wird. Somit zeigt (hfac)Cu(TMVS) unter den bisher entwickelten verschiedenen Vorläufern einen hohen Dampfdruck, erweist sich aber in bezug auf die Gewährleistung des Wiederauftretens beim herkömmlichen LDS-Verfahren als minderwertig. Somit zeigt (hfac)Cu(TMVS) erhebliche Schwierigkeiten bei der Gewährleistung des Wiederauftretens, sofern nicht ein neues LDS- Verfahren entwickelt wird, das in sicherer Weise durchgeführt werden kann. Da ausserdem der Bereich zwischen der Verdampfungstemperatur und der Kondensationstemperatur von (hfac)Cu(TMVS) äusserst eng ist, besteht eine Schwierigkeit darin, die Temperatur konstant zu halten. Ferner berichtet Schumacher, dass (hfac)Cu(TMVS) bei Verwendung mit einem Stabilisator nur etwa 1 Jahr lang in sicherer Weise verwendet werden kann.

Um die mit (hfac)Cu(TMVS) verbundenen Schwierigkeiten zu lösen, wurde eine (hfac)Cu(DMB)-Verbindung als Vorläufer entwickelt. (hfac)Cu(DMB) stellt eine neue Verbindung dar, die unter Verwendung von 3,3-Dimethyl-1-buten (nachstehend als DMB bezeichnet) als Lewis-Basenligand entwickelt wurde. Da die (hfac)Cu(DMB)-Verbindung anstelle einer Methylgruppe von VTMS DMB mit niedrigem Molekulargewicht und hohem Dampfdruck als Lewis-Basenligand aufweist, zeigt sie einen höheren Dampfdruck als (hfac)Cu(TMVS). Somit stellt (hfac)Cu(DMB) einen guten Vorläufer dar, da es in signifikanter Weise die schlechte Abscheidungsgeschwindigkeit, die eine der grössten Schwierigkeiten bei einem MOCVD-Cu-Vorläufer darstellt, verbessern kann. Jedoch konnte (hfac)Cu(DMB) bisher nicht im Markt eingeführt werden, da keine MOCVD-Verfahrenstechnik unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers in einem herkömmlichen LDS verfügbar war.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement bereitzustellen, das nicht nur das Wiederauftreten (reappearance) des Kupferabscheidungsverfahrens ohne Entwicklung eines neuen LDS, sondern auch die Abscheidung einer Kupferdünnschicht mit hochwertigen Schichteigenschaften ermöglicht, indem man die Bedingungen der Kupferabscheidungseinrichtung in optimaler Weise einstellt und somit eine MOCVD- Verfahrenstechnik bereitstellt, bei der (hfac)Cu(DMB) als Vorläufer verwendet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement bereitgestellt, das durch folgende Stufen gekennzeichnet ist:

- Bildung einer Zwischenisolierschicht auf einem Halbleiterschichtträger, in dem verschiedene Komponenten zur Bildung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden, Bildung eines Kontaktloches und eines Grabens auf der Zwischenisolierschicht und anschliessende Bildung einer Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht mit dem Kontaktloch und dem Graben;
- in situ-Abscheidung einer Cu-Anzuchtschicht (Cu seed layer) auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die Diffusionssperrschicht abgeschieden ist, unter Verwendung eines (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das metallorganisch-chemische Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase (MOCVD);
- Plattieren mit Cu, so dass das Kontaktloch und der Graben, auf denen die Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, in ausreichendem Masse bedeckt werden können, durch ein Plattierungsverfahren; und
- Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens zur Bildung einer Cu- Verdrahtung.

Ferner wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement bereitgestellt, das durch folgende Stufen gekennzeichnet ist:

- Bildung einer Zwischenisolierschicht auf einem Halbleiterschichtträger, in dem verschiedene Komponenten zur Bildung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden, Bildung eines Kontaktloches und eines Grabens auf der Zwischenisolierschicht und anschliessende Bildung einer Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht mit dem Kontaktloch und dem Graben;
- in situ-Abscheidung einer ersten Cu-Anzuchtschicht (Cu seed layer) auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die Diffusionssperrschicht abgeschieden ist, durch ein physikalisches Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase;
- Abscheidung einer zweiten Cu-Anzuchtschicht auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die erste Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, unter Verwendung eines (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das metallorganisch-chemische Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase;
- Plattieren von Cu, so dass das Kontaktloch und der Graben, auf der die erste und zweite Cu- Anzuchtschicht übereinander angeordnet sind, in ausreichendem Masse bedeckt werden können, durch ein Plattierungsverfahren; und
- Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens zur Bildung einer Kupferverdrahtung.

Zur Abscheidung der Kupferanzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das MOCVD-Verfahren bedient man sich einer Kupferabscheidungsvorrichtung mit einer Reaktionskammer und einem Flüssigkeitsabgabesystem. Das Flüssigkeitsabgabesystem umfasst eine Bubbler-Vorrichtung, eine direkte Flüssigkeitseinspritzung, einen Kontrollverdampfungsmischer, ein System mit einem Verdampfer vom Düsentyp und ein System mit einem Verdampfer vom Sprühtyp.

Die Abscheidungsbedingungen für die Kupferanzuchtschicht umfassen die Aufrechterhaltung der Temperatur einer Einrichtung zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers in einem Flüssigkeitsabgabesystem, z. B. einem Kanister einer Bubbler-Vorrichtung, einem Verdampfer einer direkten Flüssigkeitseinspritzung, einem Steuerventil eines Verdampfers in einem Kontrollverdampfungsmischer und einem Verdampfer vom Düsentyp oder vom Sprühtyp im Bereich von 20-120°C. Ferner werden unter den Bedingungen der Abscheidung der Kupferanzuchtschicht die Temperatur von Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Flüssigkeitsabgabesystem in die Reaktionskammer sowie die Innentemperatur und die Temperatur des Brausekopfes in der Reaktionskammer an die Verdampfungstemperatur des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers angeglichen.

Ferner werden folgende Abscheidungsbedingungen für die Kupferanzuchtschicht eingehalten: Temperatur der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer im Bereich von 120-280°C, Innendruck der Reaktionskammer im Bereich von 0,1-5 Torr, Abstand zwischen dem Brausekopf und der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer 1-50 mm und Strömungsgeschwindigkeit des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers im Bereich von 0,1-1,0 sccm.

Die vorerwähnten Aspekte und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fliessdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Bubbler-Vorrichtung mit einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer DLI unter Einschluss einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines CEM unter Einschluss einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den Figuren werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Fig. 1 zeigt ein Fliessdiagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement.

Das erfindungsgemässe Kupferabscheidungsverfahren umfasst folgende Stufen: Initialisierungsstufe 100 einer Kupferabscheidungseinrichtung, Stufe der Beschickung 200 mit einem Waver, auf dem nach Beendigung der Initialisierungsstufe 100 Kupfer in einer Reaktionskammer abgeschieden wird, Stufe der Einstellung der Verfahrensbedingungen 300 in der Kupferabscheidungseinrichtung nach Beendigung der Beschickungsstufe 200 und Stufe der Abscheidung 400 von Kupfer auf dem Waver mittels des MOCVD-Verfahrens unter Verwendung eines (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers nach Beendigung der Stufe der Einstellung der Verfahrensbedingungen 300.

Unter den vorerwähnten Stufen stellt die Stufe der Einstellung 300 der Abscheidungsverfahrensbedingungen in der Kupferabscheidungseinrichtung zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe eine wichtige Stufe dar. Anders ausgedrückt, kann die MOCVD- Verfahrenstechnik unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) nur dann angewandt werden, wenn die Abscheidungsverfahrensbedingungen in optimaler Weise eingestellt werden.

Um die Abscheidungsverfahrensbedingungen in der Kupferabscheidungseinrichtung in optimaler Weise einzustellen, ist es erforderlich, die Eigenschaften der Kupferabscheidungseinrichtung sowie die Eigenschaften der als Kupfervorläufer verwendeten (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu kennen.

Zunächst werden die Eigenschaften der als Kupfervorläufer verwendeten (hfac)Cu(DMB)- Verbindung aufgeführt.

Beim Vergleich der Struktur des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers mit der des (hfac)Cu(TMVS)- Vorläufers gibt es keine Strukturunterschiede, mit der Ausnahme, dass beim (hfac)Cu(DMB)- Vorläufer in der Mitte des neutralen Liganden Si durch C ersetzt ist. Betrachtet man das Ergebnis von TGA/DSC am (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufer und am (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer, so lässt sich feststellen, dass der (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufer bei einer Temperatur von 63°C abgebaut wird, während der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer bei einer Temperatur von etwa 90°C abgebaut wird. Somit ist ersichtlich, dass der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer eine sehr gute thermische Stabilität aufweist. Eine der wichtigsten Eigenschaften, mit der die thermische Stabilität die Eigenschaften eines Vorläufers beeinflusst, ist der Dampfdruck. Betrachtet man das Ergebnis der Dampfdruckmessung, so wird festgestellt, dass der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer einen Dampfdruck aufweist, der um nahezu eine Grössenordnung höher als der Dampfdruck des (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufers liegt. Konkret lässt sich feststellen, dass der Dampfdruck des (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufers bei 55°C 0,67 beträgt, während der Wert des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers 2,01 bei einer Temperatur von 43,5°C beträgt, 3,10 bei einer Temperatur von 54°C, 5,26 bei einer Temperatur von 66°C, 8,75 bei einer Temperatur von 78°C und 12,93 bei einer Temperatur von 88°C. Ferner wird festgestellt, dass der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer bei einer Temperatur von etwa 96°C Abbau-Abscheidungsprodukte erzeugt. Somit ist ersichtlich, dass die Abbautemperatur des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers über der des (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufers liegt. Im Hinblick auf diese Ergebnisse lässt sich feststellen, dass der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer aufgrund seiner im Vergleich zum (hfac)Cu(TMVS)-Vorläufer wesentlich höheren Abbautemperatur die Möglichkeit bietet, dass eine wesentlich höhere Verdampfungstemperatur verfügbar wird. Da der (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer ferner einen wesentlich höheren Dampfdruck aufweist, lässt sich leicht eine Abscheidungsgeschwindigkeit von mehr als 1000 Å/min erreichen.

Die Eigenschaften der Kupferabscheidungseinrichtung zur Durchführung des MOCVD- Verfahrens unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) sind folgende:

Die im MOCVD-Verfahren verwendete Kupferabscheidungseinrichtung besteht im allgemeinen aus dem LDS und einer Reaktionskammer. Ein derzeit zur Aufnahme eines Kupfervorläufers verwendetes repräsentatives LDS umfasst eine Bubbler-Vorrichtung, DLI, CEM, LDS mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder Sprühtyp und dergl.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Bubbler-Vorrichtung unter Einschluss einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement.

Die Bubbler-Vorrichtung 10 umfasst eine Trägergas-Zufuhrleitung 11, einen Kanister 12 und eine Verdampfungsgas-Einlauf-Auslauf-Leitung 14. Das MOCVD-Verfahren unter Verwendung der Bubbler-Vorrichtung 10 umfasst das Einführen eines Trägergases über die Trägergas- Einlaufleitung 11 in den Kanister 12, das Vermischen des eingeführten Trägergases mit einem im Kanister 12 enthaltenen Metall-Flüssigkeitsmaterial 13 in einem bestimmten Verhältnis und das anschliessende Einleiten des gemischten Trägergases in die Reaktionskammer 890 über die Verdampfungsgas-Einlauf-Auslauf-Leitung 14.

Die Reaktionskammer 890 besteht aus dem Brausekopf 80 zum Versprühen des aus der Bubbler- Vorrichtung 10 zugeführten verdampften Materials und einer Aufnahmeplatte 90 zum Beladen mit einem Wafer 111.

In der Bubbler-Vorrichtung 10 wird das Verhältnis des Trägergases zum Metall- Flüssigkeitsmaterial durch die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases, die Temperatur der Bubbler-Vorrichtung und den Innendruck der Bubbler-Vorrichtung festgelegt. Dieser Typ der Bubbler-Vorrichtung eignet sich nicht zur Verwendung für ein Flüssigkeitsmaterial mit einem geringen Dampfdruck, z. B. einem Kupfer-Flüssigkeitsmaterial. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur der Bubbler-Vorrichtung konstant gehalten werden muss, wird das Kupfer-Flüssigkeitsmaterial abgebaut, so dass daraus Teilchen erzeugt werden. Somit entstehen Schwierigkeiten insofern, als dadurch in nachteiliger Weise die Halbleiterabscheidungsschicht beeinflusst, das Wiederauftreten verringert und eine sehr langsame Abscheidungsgeschwindigkeit verursacht werden und dergl.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer DLI mit einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement.

Die DLI 230 besteht aus einer Mikropumpe 20 und einem Verdampfer 30 und weist eine Bauart auf, bei der Flüssigkeitsmaterialien von einer Metallscheibe 32 verdampft werden. Das Flüssigkeitsmaterial aus einem Fläschchen 19 wird auf einen Druck von etwa 14 000 Pa (20 psi) gebracht und anschliessend über ein erstes Ventil 21 der Mikropumpe 20 zugeführt. Während zu diesem Zeitpunkt ein erster Schrittmotor 22 einen ersten Kolben 23 anhebt, wird der erste Zylinder 24 mit Flüssigkeitsmaterial gefüllt. Sodann erfolgen beim Schliessen des ersten Ventils 21 gleichzeitig folgende Vorgänge: Ein zweites Ventil 25 wird geöffnet, der erste Kolben 23 senkt sich und der zweite Schrittmotor 26 hebt den zweiten Kolben 27 an, so dass das in den ersten Zylinder 24 eingefüllte Flüssigkeitsmaterial über das zweite Ventil 25 den zweiten Zylinder 28 füllt. Anschliessend wird beim Schliessen des zweiten Ventils 25 das dritte Ventil 29 geöffnet und der zweite Kolben 27 gesenkt, wodurch das Flüssigkeitsmaterial über das dritte Ventil 29 in den Verdampfer 30 übertragen wird. Zu diesem Zeitpunkt füllt beim Öffnen des ersten Ventils 21 und beim Heben des ersten Kolbens das Flüssigkeitsmaterial erneut den ersten Zylinder 24. Unter Wiederholung dieser Vorgänge wird das Flüssigkeitsmaterial über die Mikropumpe 20 dem Verdampfer 30 zugeführt. Die Durchflusssteuerung wird durch die Anzahl der Zyklen des ersten und zweiten Schrittmotors 22 und 26 festgelegt. Das auf diese Weise aus der Mikropumpe 20 zugeführte Flüssigkeitsmaterial wird über das Abgabeventil 31, das in der Flüssigkeitseinlaufleitung 34 vorgesehen ist, den 99 Metallscheiben 32 zugeführt und anschliessend mittels einer Heizzone 33 verdampft. Das verdampfte Gas wird über die Verdampfungsgas-Einlauf/Auslauf-Leitung 36 zusammen mit einem Trägergas, das über die Trägergas-Einlaufleitung 35 zugeführt wird, in die Reaktionskammer 890 eingeleitet.

Die Reaktionskammer 890 besteht aus einem Brausekopf 80 zum Versprühen des aus der DLI 230 zugeführten verdampften Materials und einer Aufnahmeplatte 90 zum Beladen mit dem Wafer 111.

Die DLI 230 ist so aufgebaut, dass das Flüssigkeitsmaterial zwischen die gestapelten 99 Metallplatten 32 eingeführt und anschliessend durch den Verdampfer 30 verdampft wird. Somit weist die DLI einen günstigen Wärmeaustausch-Wirkungsgrad auf, da sie einen sehr ausgeprägten Wärmeaustausch gewährleistet und das eingeführte Flüssigkeitsmaterial mit mehreren 10 bis mehrere 100 psi übertragen kann. Da jedoch der Innendruck des Verdampfers 30 auf einem sehr niederen Druck von etwa einigen Torr gehalten wird, kann die DLI den Volumenausdehnungseffekt in Abhängigkeit von der Druckdifferenz ausüben. Somit kann die DLI den Verdampfungswirkungsgrad auf ein Maximum bringen. Die DLI ist jedoch insofern nachteilig, als es schwierig ist, den Druck des Flüssigkeitsmaterials konstant zu halten und es sehr lange dauert (einige 10 Minuten) bis der Druck des Flüssigkeitsmaterials sich im Gleichgewichtszustand befindet, da die Vorrichtung darauf angewiesen ist, dass das zugeführte Flüssigkeitsmaterial die Metallplatten 32 treibt, und sie so konstruiert ist, dass die Mikropumpe 20 den Druck erzeugen kann. Wenn ferner das Flüssigkeitsmaterial in einem Anfangszustand abgesaugt wird, besteht die Schwierigkeit, dass der Verdampfer 30 sich verstopft, da eine grosse Menge an Flüssigkeitsmaterialien, die den Metallplatten 32 zugeführt werden, in unverdampftem Zustand verbleibt.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines CEM unter Einschluss einer Reaktionskammer zur Erläuterung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement.

Der CEM 567 besteht aus einer Flüssigkeitsmassen-Durchflusssteuervorrichtung 49 (nachstehend als LMFC bezeichnet) und einem Verdampfer 50, in dem ein Flüssigkeitsmaterial an einem Wärmetauscher 70 verdampft wird. Der Verdampfer 50 besteht aus einem Steuerventil 60 und einem Wärmetauscher 70. Das Steuerventil 60 besteht aus einer Düse 61, einem Mischer 62 und einer Betätigungsvorrichtung 63. Es umfasst eine Flüssigkeitseinlaufleitung 64 zum Zuführen eines Flüssigkeitsmaterials, eine Trägergas-Einlaufleitung 65 zum Zuführen eines Trägergases und eine Flüssigkeitsaustrittsleitung 66. Der Wärmetauscher 70 ist mit einem Spiralrohr 71 versehen. Wenn das Trägergas den Mischer 62 durchläuft, entsteht eine starke Spiralströmung, so dass das durch die Düse 61 tretende Flüssigkeitsmaterial in Form eines Nebels auf den Wärmetauscher 70 gebracht wird. Das im Mischer 62 mit dem Trägergas vermischte Flüssigkeitsmaterial wird während des Durchgangs durch das Spiralrohr 71 verdampft. Anschliessend wird das verdampfte Gas über die Verdampfungsgas-Einlauf/Auslauf- Leitung 72 der Reaktionskammer 890 zugeführt.

Die Reaktionskammer 890 besteht aus einem Brausekopf 80 zum Versprühen des aus dem CEM 567 zugeführten verdampften Materials und einer Aufnahmeplatte 90 zum Beladen mit dem Wafer 111.

Im Verdampfer 50 des CEM 567 kommt es kaum zum Verstopfen der Düse 61, da diese nicht direkt erwärmt wird. Da jedoch die Düse eine sehr geringe Leitfähigkeit aufweist und es zur Verdampfung entlang des Spiralrohrs 71 kommt, besteht eine Schwierigkeit darin, dass aufgrund von Kondensation und Abbau des Flüssigkeitsmaterials leicht Teilchen entstehen.

Im Fall der Abscheidung von Kupfer durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) als Kupfervorläufer und der in Fig. 2 dargestellten, mit der Reaktionskammer ausgestatteten Bubbler-Vorrichtung 10 ergeben sich folgende Kupferabscheidungs- Verfahrensbedingungen zur Erzielung des Wiederauftretens des Kupferabscheidungsverfahrens:

Um die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verdampfen, wird die Temperatur des Kanisters 12 im Bereich von 20-120°C gehalten. Die über die Trägergas- Einlaufleitung 11 in den Kanister 12 eingeleiteten Trägergase können Helium (He), Wasserstoff (H₂), Argon (Ar) und dergl. umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gase liegt im Bereich von 10-700 sccm. Um die Leitfähigkeit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verbessern, während ein Abbau und die Kondensation der Verbindung, die im Kanister 12 verdampft wird, verhindert werden, werden die Temperaturen sämtlicher Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Kanister 12 in die Reaktionskammer 890 auf gleicher Höhe wie die Temperatur des Kanisters 12 gehalten. Um Verunreinigungen vollständig zu evakuieren, während die in die Reaktionskammer 890 eingeleitete verdampfte (hfac)Cu(DMB)-Verbindung abgebaut wird und anschliessend reines Kupfer auf dem Wafer 111 abgeschieden werden kann, werden die Innentemperatur der Reaktionskammer 890 und die Temperatur des Brausekopfes 80 auf gleicher Höhe wie die Temperatur des Kanisters 12 gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur der Aufnahmeplatte 90, die mit dem Wafer 111 beschickt wird, im Bereich von 120-280°C gehalten. Ferner wird der Innendruck der Reaktionskammer 890 im Bereich von 0,1-5 Torr gehalten. Der Abstand zwischen dem Brausekopf 80 und der Aufnahmeplatte 90 beträgt 1- 50 mm. Das als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB) kann als solches ohne jegliche Additive eingesetzt werden. Wenn jedoch im (hfac)Cu(DMB) Additive verwendet werden, können DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% bzw. eine Kombination aus DMB und Hhfac als Additive zugegeben werden.

Im Fall der Abscheidung von Kupfer durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) als Kupfervorläufer und der in Fig. 3 dargestellten, mit der Reaktionskammer 890 versehenen DLI 230 ergeben sich folgende Kupferabscheidungs-Verfahrensbedingungen zum Erzielen des Wiederauftretens des Kupferabscheidungsverfahrens:

Um die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verdampfen wird die Temperatur des Verdampfers 30 im Bereich von 20-120°C gehalten. Die Temperatur des in den Verdampfer 30 eingeleiteten Trägergases wird im Bereich von 40-140°C, d. h. 20°C über der Temperatur des Verdampfers 30, gehalten, so dass die Verbindung vollständig evakuiert werden kann. Dabei können die verfügbaren Trägergase Helium (He), Wasserstoff (H₂), Argon (Ar) und dergl. umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gase kann im Bereich von 10-700 sccm liegen. Um die Leitfähigkeit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verbessern, während der Abbau und die Kondensation der Verbindung, die am Verdampfer 30 verdampft wird, verhindert wird, werden sämtliche Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer 30 in die Reaktionskammer 890 auf der gleichen Temperatur wie der Verdampfer 30 gehalten. Um Verunreinigungen vollständig zu evakuieren, während die in die Reaktionskammer 890 eingeleitete, verdampfte (hfac)Cu(DMB)-Verbindung abgebaut wird und anschliessend reines Kupfer auf dem Wafer 111 abgeschieden wird, werden die Innentemperatur der Reaktionskammer 890 und die Temperatur des Brausekopfes 80 auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers 30 gehalten. Dabei wird die Temperatur der Aufnahmeplatte 90, die mit dem Wafer 111 beschickt wird, im Bereich von 120-280°C gehalten. Ferner wird der Innendruck der Reaktionskammer 890 im Bereich von 0,1-5 Torr gehalten. Der Abstand zwischen dem Brausekopf 80 und der Aufnahmeplatte 90 beträgt 1-50 mm. Die Strömungsgeschwindigkeit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung liegt im Bereich von 0,1-1,0 sccm. Beim vorstehenden Verfahren kann die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)- Verbindung ohne jegliche Additive verwendet werden. Bei Verwendung von Additiven in der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung können DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% bzw. eine Kombination von DMB oder Hhfac als Additive zugegeben werden.

Im Fall der Abscheidung von Kupfer durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) als Kupfervorläufer und des in Fig. 4 dargestellten, mit der Reaktionskammer 890 versehenen CEM 567 ergeben sich folgende Kupferabscheidungs-Verfahrensbedingungen zur Erzielung des Wiederauftretens des Kupferabscheidungsverfahrens:

Wenn das Trägergas zum Verdampfen der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung den Mischer 62 im Verdampfer 50 durchläuft, bildet sich eine starke Spiralströmung, so dass die durch die Düse 61 tretende (hfac)Cu(DMB)-Verbindung in Form eines Nebels auf den Wärmetauscher 70 übertragen wird. Somit wird die Temperatur des Wärmetauschers 70 im Bereich von 20-120°C gehalten, während die Temperatur des Steuerventils 60 auf Raumtemperatur gehalten wird. Die Temperatur des in das Steuerventil 60 des Verdampfers 50 eingeleiteten Trägergases kann über oder unter der Temperatur des Wärmetauschers 70 des Verdampfers 50 gehalten werden. Dabei können die verfügbaren Trägergase Helium (He), Wasserstoff (H₂), Argon (Ar) und dergl. umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gase kann im Bereich von 10-700 sccm liegen. Um die Leitfähigkeit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verbessern, während der Abbau und die Kondensation der Verbindung, die am Wärmetauscher 70 des Verdampfers 50 verdampft wird, verhindert wird, werden sämtliche Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer 50 in die Reaktionskammer 890 auf der gleichen Temperatur wie der Wärmetauscher 70 des Verdampfers 50 oder um 5-20°C höher gehalten. Um Verunreinigungen vollständig zu evakuieren, während die in die Reaktionskammer 890 eingeleitete, verdampfte (hfac)Cu(DMB)-Verbindung abgebaut wird und anschliessend reines Kupfer auf dem Wafer 111 abgeschieden werden kann, werden die Innentemperatur der Reaktionskammer 890 und die Temperatur des Brausekopfes 80 auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Wärmetauschers 70 des Verdampfers 50 gehalten. Dabei wird die Temperatur der Aufnahmeplatte 90, die mit dem Wafer 111 beschickt wird, im Bereich von 120-280°C gehalten. Ferner wird der Innendruck der Reaktionskammer 890 im Bereich von 0,1-5 Torr gehalten. Der Abstand zwischen dem Brausekopf 80 und der Aufnahmeplatte 90 beträgt 1-50 mm. Die Strömungsgeschwindigkeit der als Kupfervorläufer verwendeten (hfac)Cu(DMB)-Verbindung liegt im Bereich von 0,1-1,0 sccm. Beim vorstehenden Verfahren kann die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)-Verbindung ohne jegliche Additive verwendet werden. Wenn jedoch Additive mit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung verwendet werden, so können DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% bzw. eine Kombination von DMB und Hhfac zugegeben werden.

Im Fall der Abscheidung von Kupfer durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von (hfac)Cu(DMB) als Kupfervorläufer und eines Flüssigkeitsabgabesystems mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder Sprühtyp, wobei eine Reaktionskammer (nicht abgebildet) vorgesehen ist, ergeben sich folgende Kupferabscheidungs-Verfahrensbedingungen für das Wiederauftreten des Kupferabscheidungsverfahrens:

Die Temperatur des Verdampfers zum Verdampfen der als Kupfervorläufer verwendeten (hfac)Cu(DMB)-Verbindung wird im Bereich von 20-120°C gehalten. Die Temperatur des in den Verdampfer eingeleiteten Trägergases wird so gesteuert, dass sie im Bereich von 40-140°C liegt, was um 20°C über der Temperatur des Verdampfers liegt, so dass die Verbindung vollständig evakuiert werden kann. Dabei können die verfügbaren Trägergase Helium (He), Wasserstoff (H₂), Argon (Ar) und dergl. umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Gase liegt im Bereich von 10-700 sccm. Um die Leitfähigkeit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung zu verbessern, während der Abbau und die Kondensation der Verbindung, die im Verdampfer verdampft wird, verhindert wird, werden sämtliche Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer auf der gleichen Temperatur wie der Verdampfer gehalten. Um Verunreinigungen vollständig zu evakuieren, während die in die Reaktionskammer eingeleitete, verdampfte (hfac)Cu(DMB)-Verbindung abgebaut wird und anschliessend reines Kupfer auf dem Wafer abgeschieden werden kann, werden die Innentemperatur der Reaktionskammer und die Temperatur des Brausekopfes auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers gehalten. Dabei wird die Temperatur der Aufnahmeplatte, die mit dem Wafer beschickt wird, im Bereich von 120-280°C gehalten. Ferner wird der Innendruck der Reaktionskammer im Bereich von 0,1-5 Torr gehalten. Der Abstand zwischen dem Brausekopf und der Aufnahmeplatte beträgt 1-50 mm. Die Strömungsgeschwindigkeit der (hfac)Cu(DMB)- Verbindung liegt im Bereich von 0,1-1,0 sccm. Beim vorstehenden Verfahren kann die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)-Verbindung ohne jegliche Zusätze verwendet werden. Werden jedoch mit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung Zusätze verwendet, so können DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% bzw. eine Kombination von DMB und Hhfac als Additive zugegeben werden.

Auf der Grundlage der vorstehenden Kupferabscheidungsbedingungen wird nachstehend ein Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement in verschiedener Weise erläutert.

Erstens wird im Fall der in situ-Abscheidung von Kupfer für eine Kupfer-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens und der Abscheidung von Kupfer für eine Kupferverdrahtung durch das Elektroplattierverfahren das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement auf folgende Weise durchgeführt:

Eine Zwischenisolierschicht wird auf einem Halbleiterschichtträger gebildet, in dem verschiedene Komponenten zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden. Anschliessend werden ein Kontaktloch und ein Graben unter Verwendung einer Maske auf der Zwischenisolierschicht ausgebildet und sodann einem Reinigungsverfahren unterworfen. Hierauf wird eine Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht, die das Kontaktloch und den Graben umfasst, ausgebildet und eine Cu-Anzuchtschicht in situ auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens abgeschieden. Cu wird auf die erhaltene Oberfläche durch das Elektroplattierverfahren plattiert, so dass das Kontaktloch und der Graben, auf denen die Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, in ausreichendem Masse bedeckt werden können. bedecken. Nach Beendigung der Cu-Plattierung wird die mit Cu plattierte Oberfläche einem thermischen Wasserstoff-Reduktionsverfahren und sodann einem chemisch-mechanischen Polierverfahren (nachstehend als CMP-Verfahren bezeichnet) unterworfen. Auf diese Weise entsteht eine Kupferverdrahtung.

Beim vorstehenden Verfahren wird die Isolierzwischenschicht aus einer Isolierschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante unter 2,7 gebildet. Das Kontaktloch und der Graben werden mit einem doppelten Damaszierverfahren ausgebildet. Das Reinigungsverfahren kann sich eines HF-Plasmas (RF plasma) bedienen, sofern eine Bodenschicht aus Metallen, wie Wolfram (W) oder Aluminium (Al), hergestellt ist. Sofern die Bodenschicht aus Metallen, wie Kupfer (Cu), besteht, kann ein reaktives Reinigungsverfahren herangezogen werden. Die Diffusionssperrschicht kann aus mindestens einem der folgenden Bestandteile gebildet werden: Ionisations-PVD-TiN, CVD-TiN, MOCVD-TiN, Ionisations-PVD-Ta, Ionisations-PVD-TaN, CVD-Ta, CVD-TaN und CVD-WN.

Die Cu-Anzuchtschicht wird in der Cu-Abscheidungseinrichtung, die aus einer Reaktionskammer und einem LDS besteht, gebildet. Das LDS umfasst eine Bubbler- Vorrichtung, eine DLI und einen CEM. Ferner kann ein LDS mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder vom Sprühtyp und dergl. verwendet werden. Die Bedingungen der jeweiligen Kupferabscheidungseinrichtungen zum Abscheiden der Cu-Anzuchtschicht entsprechen den vorstehend erwähnten Bedingungen. Somit erübrigt sich die ausführliche Beschreibung dieser Bedingungen.

Die als Kupfervorläufer verwendete (hfac)Cu(DMB)-Verbindung kann ohne jegliche Zusätze verwendet werden. Wenn jedoch Zusätze mit der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung verwendet werden, so können DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% bzw. eine Kombination von DMB und Hhfac als Additive zugegeben werden. Das thermische Wasserstoffreduktionsverfahren umfasst die Durchführung eines thermischen Verfahrens im Bereich von Raumtemperatur bis 350°C für eine Zeitspanne von 30-180 Minuten unter einer Wasserstoffreduktionsatmosphäre, um der (hfac)Cu(DMB)-Verbindung eine Kornmorphologie zu verleihen. Dabei kann die Wasserstoffreduktionsatmosphäre nur Wasserstoff (H₂) oder ein Wasserstoffmischgas, wie H₂ + Ar (1-95%), H₂ + N₂ (1-95%) und dergl., umfassen. Nach dem CMP-Verfahren kann ein Nachreinigungsverfahren durchgeführt werden. Das Reinigungsverfahren und das Verfahren zur Bildung der Diffusionssperrschicht laufen in situ ohne zeitliche Verzögerung ab. Ferner können das Cu-Plattierungsverfahren und das thermische Wasserstoffreduktionsverfahren in situ ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt werden.

Nach Bildung einer Cu-Anzuchtschicht wird der Wafer zur Cu-Elektroplattierung aus der Abscheidungseinrichtung in die Elektroplattierkammer übertragen. Die Cu-Elektroplattierung umfasst zwei Stufen, nämlich eine Stufe zur Entfernung der an der Cu-Anzuchtschicht gebildeten Oxidschicht und eine Cu-Elektroplattierungsstufe, oder drei Stufen, nämlich eine Oberflächenreinigungsstufe unter Einschluss einer Vorbenetzung, eine Stufe zur Bildung einer Cu-Elektroplattierungs-Anzuchtschicht und eine Cu-Elektroplattierungsstufe. Die Cu- Plattierungslösung kann 1-100 g/Liter H₂SO₄, 1-200 g/Liter CuSO₄, 500 ppm HCl und dergl. sowie 1-20 ml/Liter Additive und dergl. enthalten. Die Elektroplattierungstemperatur beträgt 0- 80°C. Bei der Oberflächenreinigungsstufe, die eine Vorbenetzung umfasst, handelt es sich um eine Stufe mit einer Verweilzeit von 1 Sekunde bis 2 Minuten, beginnend zum Zeitpunkt, an dem der Elektrolyt aus der Kammer eingeleitet wird, um den Wafer zu erreichen. Beim Cu- Elektroplattierungsverfahren kann das Stromversorgungsverfahren ein Gleichstromplattierungsverfahren, ein zweistufiges Gleichstromplattierungsverfahren, ein mehrstufiges Gleichstromplattierungsverfahren, ein unipolares Pulsplattierungsverfahren, ein bipolares Umkehrplattierungsverfahren, ein Verfahren unter Verwendung von Wechselstom und dergl. umfassen.

Beispielsweise wird bei Anwendung eines mehrstufigen Gleichstromplattierungsverfahrens zur Plattierung von Kupfer ein Vorgang, bei dem Strom von 1-10 A für eine Zeitspanne von 0,1 msec bis 100 sec fliesst, anschliessend die Stromzufuhr gestoppt und sodann die Stromzufuhr wieder aufgenommen wird, 2 bis 10 mal unter Drehung des Wafers mit 5-100 U/min wiederholt. Bei Anwendung eines gepulsten Umkehrplattierungsverfahrens, wird ein Vorgang durchgeführt, bei dem Vorwärtsstrom von 1 mA bis 20 A für eine Zeitspanne von 1 msec bis 200 sec fliesst, eine Ausschaltzeit von 1 msec bis 30 sec eingehalten wird, Rückwärtsstrom von 1-10 A für eine Zeitspanne von 1 msec bis 50 sec fliesst und eine Abschaltzeit von 1 msec bis 30 sec eingehalten wird. Dabei wird empfohlen, dass die durchschnittliche Wafer-Stromdichte auf 1 mA/cm² bis 50 A/cm² gehalten wird. Nach Bildung einer Cu-Elektroplattierungsschicht wird ein Schleuder- und Spül-Trocknungsvorgang unter Verwendung von entionisiertem Wasser mit einer Drehgeschwindigkeit des Wafers von 100-2500 U/min durchgeführt.

Zweitens wird bei der in situ-Abscheidung von Kupfer für eine Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das MOCVD-Verfahren und der Abscheidung von Kupfer für eine Kupferverdrahtung durch das stromlose Plattierungsverfahren ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement folgendermassen durchgeführt:

Eine Zwischenisolierschicht wird auf einem Halbleiterschichtträger gebildet, in dem verschiedene Komponenten zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden. Anschliessend werden ein Kontaktloch und ein Graben unter Verwendung einer Maske auf der Zwischenisolierschicht ausgebildet und sodann einem Reinigungsverfahren unterworfen. Hierauf wird eine Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht, die das Kontaktloch und den Graben umfasst, ausgebildet und eine Cu-Anzuchtschicht in situ auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens abgeschieden. Cu wird auf die erhaltene Oberfläche durch das stromlose Plattierungsverfahren plattiert, so dass das Kontaktloch und der Graben in ausreichendem Masse bedeckt werden können. Nach Beendigung der Cu-Plattierung wird die mit Cu plattierte Oberfläche einem thermischen Wasserstoff-Reduktionsverfahren und sodann dem CMP-Verfahren unterworfen. Auf diese Weise entsteht eine Kupferverdrahtung.

Beim vorstehenden Verfahren wird die Isolierzwischenschicht aus einer Isolierschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante unter 2,7 gebildet. Das Kontaktloch und der Graben werden mit einem doppelten Damaszierverfahren ausgebildet. Das Reinigungsverfahren kann sich eines HF-Plasmas bedienen, sofern eine Bodenschicht aus Metallen, wie Wolfram (W), oder Aluminium (Al), hergestellt ist. Sofern die Bodenschicht aus Metallen, wie Kupfer (Cu) besteht, kann ein reaktives Reinigungsverfahren herangezogen werden. Die Diffusionssperrschicht kann aus mindestens einem der folgenden Bestandteile gebildet werden: Ionisations-PVD-TiN, CVD- TiN, MOCVD-TiN, Ionisations-PVD-Ta, Ionisations-PVD-TaN, CVD-Ta, CVD-TaN und CVD- WN.

Die Cu-Anzuchtschicht wird in der Cu-Abscheidungseinrichtung, die aus einer Reaktionskammer und einem LDS besteht, gebildet. Das LDS umfasst eine Bubbler- Vorrichtung, eine DLI und einen CEM. Ferner kann ein LDS mit einen Verdampfer vom Düsentyp oder vom Sprühtyp und dergl. verwendet werden. Die Bedingungen der jeweiligen Kupferabscheidungseinrichtungen zum Abscheiden der Cu-Anzuchtschicht entsprechen den vorstehend erwähnten Bedingungen. Somit erübrigt sich die ausführliche Beschreibung dieser Bedingungen.

Nach der Bildung der Cu-Anzuchtschicht umfasst bei einem Verfahren zum Füllen mit Cu durch stromlose Plattierung das stromlose Cu-Plattierungsverfahren zwei Sufen: eine Stufe zur Entfernung der auf der Cu-Anzuchtschicht gebildeten Oxidschicht und eine Cu-Plattierungsstufe.

Drittens wird bei der in situ-Abscheidung von Kupfer für eine erste Cu-Anzuchtschicht durch das PVD-Verfahren, zur Abscheidung von Kupfer für eine zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das MOCVD-Verfahren und zur Abscheidung von Kupfer für eine Kupferdünnschicht durch Elektroplattierung ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement folgendermassen durchgeführt:

Eine Zwischenisolierschicht wird auf einem Halbleiterschichtträger gebildet, in dem verschiedene Komponenten zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden. Anschliessend werden ein Kontaktloch und ein Graben unter Verwendung einer Maske auf der Zwischenisolierschicht ausgebildet und sodann einem Reinigungsverfähren unterworfen. Hierauf wird eine Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht, die das Kontaktloch und den Graben umfasst, ausgebildet und eine erste Cu-Anzuchtschicht in situ auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens unter Anwendung des PVD-Verfahrens gebildet. Anschliessend wird auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die erste Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, eine zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens abgeschieden. Sodann wird Cu auf die erhaltene Oberfläche durch das Elektroplattierungsverfahren so plattiert, dass das Kontaktloch und der Graben, auf denen die erste und zweite Cu-Anzuchtschicht übereinander angeordnet sind, in ausreichendem Masse bedeckt werden. Nach Beendigung der Cu-Plattierung wird die mit Cu plattierte Oberfläche einem thermischen Wasserstoff-Reduktionsverfahren und sodann dem CMP-Verfahren unterworfen. Auf diese Weise entsteht eine Kupferverdrahtung.

Beim vorstehenden Verfahren wird die Isolierzwischenschicht aus einer Isolierschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante unter 2,7 gebildet. Das Kontaktloch und der Graben werden mit einem doppelten Damaszierverfahren ausgebildet. Das Reinigungsverfahren kann sich eines HF-Plasmas bedienen, sofern eine Bodenschicht aus Metallen, wie Wolfram (W) oder Aluminium (Al), hergestellt ist. Sofern die Bodenschicht aus Metallen, wie Kupfer (Cu), besteht, kann ein reaktives Reinigungsverfahren herangezogen werden. Die Diffusionssperrschicht kann aus mindestens einem der folgenden Bestandteile gebildet werden: Ionisations-PVD-TiN, CVD- TiN, MOCVD-TiN, Ionisations-PVD-Ta, Ionisations-PVD-TaN, CVD-Ta, CVD-TaN und CVD- WN.

Die erste Cu-Anzuchtschicht wird in einer Dicke innerhalb von 200 Å und bei einer Abscheidungstemperatur von 30-300°C gebildet.

Die zweite Cu-Anzuchtschicht wird in der Cu-Abscheidungseinrichtung, die aus einer Reaktionskammer und einem LDS besteht, gebildet. Das LDS umfasst eine Bubbler- Vorrichtung, eine DLI und einen CEM. Ferner kann ein LDS mit einen Verdampfer vom Düsentyp oder vom Sprühtyp und dergl. verwendet werden. Die Bedingungen der jeweiligen Kupferabscheidungseinrichtungen zum Abscheiden der Cu-Anzuchtschicht entsprechen den vorstehend erwähnten Bedingungen. Somit erübrigt sich die ausführliche Beschreibung dieser Bedingungen.

Nach Bildung einer zweiten Cu-Anzuchtschicht wird der Wafer aus der Abscheidungseinrichtung in die Elektroplattierungskammer zur Cu-Elektroplattierung übertragen. Die Cu-Elektroplattierung umfasst zwei Stufen, nämlich eine Stufe zur Entfernung der auf der Cu-Anzuchtschicht gebildeten Oxidschicht und eine Cu-Elektroplattierungsstufe, oder drei Stufen, nämlich eine Oberflächenreinigungsstufe unter Einschluss einer Vorbenetzung, eine Stufe zur Bildung einer Cu-Elektroplattierungs-Anzuchtschicht und eine Cu- Elektroplattierungsstufe. Die Cu-Plattierungslösung kann 1-100 g/Liter H₂SO₄, 1-200 g/Liter CuSO₄, 500 ppm HCl, und dergl. sowie 1-20 ml/Liter Additive und dergl. enthalten. Die Elektroplattierungstemperatur beträgt 0-80°C. Bei der Oberflächenreinigungsstufe, die eine Vorbenetzung umfasst, handelt es sich um eine Stufe mit einer Verweilzeit von 1 Sekunde bis 2 Minuten, beginnend zum Zeitpunkt, an dem der Elektrolyt aus der Kammer eingeleitet wird, um den Wafer zu erreichen. Beim Cu-Elektroplattierungsverfahren kann das Stromversorgungsverfahren ein Gleichstromplattierungsverfahren, ein zweistufiges Gleichstromplattierungsverfahren, ein mehrstufiges Gleichstromplattierungsverfahren, ein unipolares Pulsplattierungsverfahren, ein bipolares Umkehrplattierungsverfahren, ein Verfahren unter Verwendung von Wechselstom und dergl. umfassen.

Beispielsweise wird bei Anwendung eines mehrstufigen Gleichstromplattierungsverfahrens zur Plattierung von Kupfer ein Vorgang, bei dem Strom von 1-10 A für eine Zeitspanne von 0,1 msec bis 100 sec fliesst, anschliessend die Stromzufuhr gestoppt und sodann die Stromzufuhr wieder aufgenommen wird, 2 bis 10 mal unter Drehung des Wafers mit 5-100 U/min wiederholt. Bei Anwendung eines gepulsten Umkehrplattierungsverfahrens, wird ein Vorgang durchgeführt, bei dem Vorwärtsstrom von 1 mA bis 20 A für eine Zeitspanne von 1 msec bis 200 sec fliesst, eine Ausschaltzeit von 1 msec bis 30 sec eingehalten wird, Rückwärtsstrom von 1-10 A für eine Zeitspanne von 1 msec bis 50 sec fliesst und eine Abschaltzeit von 1 msec bis 30 sec eingehalten wird. Dabei wird empfohlen, dass die durchschnittliche Wafer-Stromdichte auf 1 mA/cm² bis 50 A/cm² gehalten wird. Nach Bildung einer Cu-Elektroplattierschicht wird ein Schleuder- und Spül-Trocknungsvorgang unter Verwendung von entionisiertem Wasser mit einer Drehgeschwindigkeit des Wafers von 100-2500 U/min durchgeführt.

Viertens wird bei der in situ-Abscheidung von Kupfer für eine erste Cu-Anzuchtschicht durch das PVD-Verfahren, zur Abscheidung einer zweiten Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das MOCVD-Verfahren und zur Abscheidung von Kupfer für eine Kupferdünnschicht durch stromloses Plattieren ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement folgendermassen durchgeführt:

Eine Zwischenisolierschicht wird auf einem Halbleiterschichtträger gebildet, in dem verschiedene Komponenten zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden. Anschliessend werden ein Kontaktloch und ein Graben unter Verwendung einer Maske auf der Zwischenisolierschicht ausgebildet und sodann einem Reinigungsverfahren unterworfen. Hierauf wird eine Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht, die das Kontaktloch und den Graben umfasst, ausgebildet und eine erste Cu-Anzuchtschicht in situ auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens unter Anwendung des PVD-Verfahrens gebildet. Anschliessend wird auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die erste Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, eine zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens abgeschieden. Sodann wird Cu auf die erhaltene Oberfläche durch das stromlose Plattierungsverfahren so plattiert, dass das Kontaktloch und der Graben, auf denen die erste und zweite Cu-Anzuchtschicht übereinander angeordnet sind, in ausreichendem Masse bedeckt werden. Nach Beendigung der Cu-Plattierung wird die mit Cu plattierte Oberfläche einem thermischen Wasserstoff-Reduktionsverfahren und sodann dem CMP-Verfahren unterworfen. Auf diese Weise entsteht eine Kupferverdrahtung.

Nach der Bildung der Cu-Anzuchtschicht umfasst bei einem Verfahren zum Bedecken mit Cu durch stromlose Plattierung das stromlose Cu-Plattierungsverfahren zwei Sufen: eine Stufe zur Entfernung der auf der Cu-Anzuchtschicht gebildeten Oxidschicht und eine Cu-Plattierungsstufe.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann erfindungsgemäss nicht nur das Wiederauftreten des Kupferabscheidungsverfahrens erreicht werden, sondern man erhält auch eine Kupferdünnschicht von hochwertiger Schichtqualität, indem man in optimaler Weise die Bedingungen des Abscheidungsverfahrens der Kupferabscheidungseinrichtung einstellt, um eine MOCVD-Verfahrenstechnik einzuführen, bei der eine (hfac)Cu(DMB)-Verbindung als Vorläufer verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform für eine spezielle Anwendung beschrieben. Für den Fachmann ergeben sich aus der Lehre der vorliegenden Erfindung zusätzliche Modifikationen und Anwendungsmöglichkeiten innerhalb des Rahmens des Schutzumfangs der Erfindung.

Die beigefügten Ansprüche sollen somit sämtliche Anwendungsmöglichkeiten, Modifikationen und Ausführungsformen innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung umfassen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement, umfassend folgende Stufen:

- Bildung einer Zwischenisolierschicht auf einem Halbleiterschichtträger, in dem verschiedene Komponenten zur Bildung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden, Bildung eines Kontaktloches und eines Grabens auf der Zwischenisolierschicht und anschliessende Bildung einer Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht mit dem Kontaktloch und dem Graben;
- in situ-Abscheidung einer Cu-Anzuchtschicht auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die Diffusionssperrschicht abgeschieden ist, unter Verwendung eines (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das metallorganisch-chemische Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase (MOCVD);
- Plattieren mit Cu, so dass das Kontaktloch und der Graben, auf denen die Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, in ausreichendem Masse bedeckt werden können, durch ein Plattierungsverfahren; und
- Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens. zur Bildung einer Cu- Verdrahtung.

2. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das Kontaktloch und der Graben durch ein doppeltes Damaszierverfahren gebildet werden.

3. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Diffusionssperrschicht aus mindestens einem der folgenden Bestandteile gebildet wird: Ionisations-PVD-TiN, CVD-TiN, MOCVD-TiN, Ionisations-PVD-Ta, Ionisations-PVD-TaN, CVD-Ta, CVD-TaN und CVD-WN.

4. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Cu-Anzuchtschicht in einer Cu-Abscheidungseinrichtung abgeschieden wird, die aus einer Reaktionskammer und einem Flüssigkeitsabgabesystem besteht und wobei das Flüssigkeitsabgabesystem eine Bubbler-Vorrichtung, eine direkte Flüssigkeitseinspritzung, einen Kontrollverdampfungsmischer, ein System mit einem Verdampfer vom Düsentyp und ein System mit einem Verdampfer vom Sprühtyp umfasst.

5. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung der Bubbler-Vorrichtung zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur des Kanisters in der Bubbler-Vorrichtung liegt im Bereich von 20-120°C; das in den Kanister der Bubbler-Vorrichtung eingeleitete Trägergas umfasst mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar); die Strömungsgeschwindigkeit des Gases liegt im Bereich von 10-700 sccm; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Kanister der Bubbler-Vorrichtung in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Kanisters der Bubbler- Vorrichtung gehalten.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung der direkten Flüssigkeitseinspritzung zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur des Verdampfers in der direkten Flüssigkeitseinspritzung liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in den Verdampfer eingeleiteten Trägergases wird auf 20°C über der Temperatur des Verdampfers eingestellt, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10- 700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers gehalten.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des Kontrollverdampfungsmischers zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur eines Steuerventils des Verdampfers im Kontrollverdampfungsmischer wird auf Raumtemperatur gehalten; die Temperatur eines Wärmetauschers im Verdampfer liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in das Steuerventil eingeleiteten Trägergases wird auf eine unter oder über der Temperatur des Wärmetauschers liegende Temperatur eingestellt, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10-700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Wärmetauschers oder um 5-20°C darüber gehalten.

8. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des Flüssigkeitsabgabesystems mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder Sprühtyp zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur des Verdampfers liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in den Verdampfer eingeleiteten Trägergases wird um 20°C über der Temperatur des Verdampfers gehalten, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10-700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers gehalten.

9. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei folgende Bedingungen der Reaktionskammer zum Abscheiden der Cu- Anzuchtschicht eingehalten werden: die Innentemperatur der Reaktionskammer und die Temperatur eines Brausekopfes in der Reaktionskammer liegen im Bereich von 20-120°C; die Temperatur der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer liegt im Bereich von 120-280°C; der Innendruck der Reaktionskammer liegt im Bereich von 0,1-5 Torr; und der Abstand zwischen dem Brausekopf und der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer liegt im Bereich von 1-50 mm.

10. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei beim Plattierungsverfahren entweder ein Elektroplattierungsverfahren oder ein stromloses Plattierungsverfahren angewendet wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des (hfac)Cu(DMB)-vorläufers im Bereich von 0,1-1,0 sccm liegt.

12. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1-20% oder eine Kombination von DMB und Hhfac zum (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer als Additive gegeben werden.

13. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei nach dem Cu-Plattierungsverfahren ein thermisches Wasserstoffreduktionsverfahren in situ ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt wird und dieser Vorgang im Bereich von Raumtemperatur bis 350°C für eine Zeitspanne von 30-180 Minuten unter einer Wasserstoff-Reduktionsatmosphäre durchgeführt wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, wobei die Wasserstoffreduktionsatmosphäre einen der Bestandteile H₂, H₂ + Ar (1- 95%) und H₂ + N₂ (1-95%) umfasst.

15. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei nach dem Verfahren zur Bildung der Diffusionssperrschicht ein Reinigungsverfahren durchgeführt wird und wobei das Reinigungsverfahren und das Verfahren zur Bildung der Diffusionssperrschicht in situ ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt werden.

16. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement, umfassend folgende Stufen:

- Bildung einer Zwischenisolierschicht auf einem Halbleiterschichtträger, in dem verschiedene Komponenten zur Bildung eines Halbleiterbauelements ausgebildet werden, Bildung eines Kontaktloches und eines Grabens auf der Zwischenisolierschicht und anschliessende Bildung einer Diffusionssperrschicht auf der Oberfläche der Zwischenisolierschicht mit dem Kontaktloch und dem Graben;
- in situ-Abscheidung einer ersten Cu-Anzuchtschicht (Cu seed layer) auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die Diffusionssperrschicht abgeschieden ist durch ein physikalisches Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase;
- Abscheidung einer zweiten Cu-Anzuchtschicht auf der Oberfläche des Kontaktloches und des Grabens, auf der die erste Cu-Anzuchtschicht abgeschieden ist, unter Verwendung eines (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers durch das metallorganisch-chemische Abscheidungsverfahren aus der Dampfphase;
- Plattieren von Cu, so dass das Kontaktloch und der Graben, auf der die erste und zweite Cu- Anzuchtschicht übereinander angeordnet sind, in ausreichendem Masse bedeckt werden können, durch ein Plattierungsverfahren; und
- Durchführung eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens zur Bildung einer Kupferverdrahtung.

17. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei das Kontaktloch und der Graben durch ein doppeltes Damaszierverfahren gebildet werden.

18. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die Diffusionssperrschicht aus mindestens einem der folgenden Bestandteile gebildet wird: Ionisations-PVD-TiN, CVD-TiN, MOCVD-TiN, Ionisations-PVD-Ta, Ionisations-PVD-TaN, CVD-Ta, CVD-TaN und CVD-WN.

19. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die erste Cu-Anzuchtschicht in einer Dicke innerhalb von etwa 200 Å bei einer Abscheidungstemperatur von 30-300°C gebildet wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die zweite Cu-Anzuchtschicht in einer Cu-Abscheidungseinrichtung, die aus einer Reaktionskammer und einem Flüssigkeitsabgabesystem besteht, unter Verwendung eines (hfac)Cu)DMB-Vorläufers mittels des MOCVD-Verfahrens abgeschieden wird und wobei das Flüssigkeitsabgabesystem eine Bubbler-Vorrichtung, eine direkte Flüssigkeitseinspritzung, einen Kontrollverdampfungsmischer, ein System mit einem Verdampfer vom Düsentyp und ein System mit einem Verdampfer vom Sprühtyp umfasst.

21. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung der Bubbler-Vorrichtung zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur des Kanisters in der Bubbler-Vorrichtung liegt im Bereich von 20-120°C; das in den Kanister der Bubbler-Vorrichtung eingeleitete Trägergas umfasst mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar); die Strömungsgeschwindigkeit des Gases liegt im Bereich von 10-700 sccm; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Kanister der Bubbler-Vorrichtung in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Kanisters der Bubbler- Vorrichtung gehalten.

22. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung der direkten Flüssigkeitseinspritzung zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur des Verdampfers in der direkten Flüssigkeitseinspritzung liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in den Verdampfer eingeleiteten Trägergases wird auf 20°C über der Temperatur des Verdampfers eingestellt, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10- 700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgunsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers gehalten.

23. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des Kontrollverdampfungsmischers zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)- Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur eines Steuerventils des Verdampfers im Kontrollverdampfungsmischer wird auf Raumtemperatur gehalten; die Temperatur eines Wärmetauschers im Verdampfer liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in das Steuerventil eingeleiteten Trägergases wird auf eine Temperatur unter oder über der Temperatur des Wärmetauschers eingestellt, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10-700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Wärmetauschers oder um 5-20°C darüber gehalten.

24. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei folgende Abscheidungsbedingungen für die zweite Cu-Anzuchtschicht unter Verwendung des Flüssigkeitsabgabesystems mit einem Verdampfer vom Düsentyp oder Sprühtyp zum Verdampfen des (hfac)Cu(DMB)-Vorläufers eingehalten werden: die Temperatur liegt im Bereich von 20-120°C; die Temperatur des in den Verdampfer eingeleiteten Trägergases wird um 20°C über der Temperatur des Verdampfers gehalten, wobei das Trägergas mindestens einen der gasförmigen Bestandteile Helium (He), Wasserstoff (H₂) und Argon (Ar) umfasst und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich von 10-700 sccm liegt; und die Temperatur der Gasleitungen und Versorgungsleitungen aus dem Verdampfer in die Reaktionskammer wird auf der gleichen Höhe wie die Temperatur des Verdampfers gehalten.

25. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei folgende Bedingungen der Reaktionskammer zum Abscheiden der Cu- Anzuchtschicht eingehalten werden: die Innentemperatur der Reaktionskammer und die Temperatur eines Brausekopfes in der Reaktionskammer liegen im Bereich von 20-120°C; die Temperatur der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer liegt im Bereich von 120-280°C; der Innendruck der Reaktionskammer liegt im Bereich von 0,1-5 Torr; und der Abstand zwischen dem Brausekopf und der Aufnahmeplatte in der Reaktionskammer liegt im Bereich von 1-50 mm.

26. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei beim Plattierungsverfahren entweder ein Elektroplattierungsverfahren oder ein stromloses Plattierungsverfahren angewendet wird.

27. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des (hfac)Cu(DMB)-vorläufers im Bereich von 0,1-1,0 sccm liegt.

28. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei DMB in einer Menge von 0,1-30% oder Hhfac in einer Menge von 0,1- 20% oder eine Kombination von DMB und Hhfac zum (hfac)Cu(DMB)-Vorläufer als Additive gegeben werden.

29. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei nach dem Cu-Plattierungsverfahren ein thermisches Wasserstoffreduktionsverfahren in situ ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt wird und dieser Vorgang im Bereich von Raumtemperatur bis 350°C für eine Zeitspanne von 30-180 Minuten unter einer Wasserstoff-Reduktionsatmosphäre durchgeführt wird.

30. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, wobei die Wasserstoffreduktionsatmosphäre einen der Bestandteile H₂, H₂ + Ar (1- 95%) und H₂ + N₂ (1-95%) umfasst.

31. Verfahren zur Herstellung einer Kupferverdrahtung in einem Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei nach dem Verfahren zur Bildung der Diffusionssperrschicht ein Reinigungsverfahren durchgeführt wird und wobei das Reinigungsverfahren und das Verfahren zur Bildung der Diffusionssperrschicht in situ ohne zeitliche Verzögerung durchgeführt werden.

32. Halbleiterbauelement mit einer Kupferverdrahtung, aufgebracht nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.