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DE102006004428A1 - Technik zum zerstörungsfreien Überwachen der Metallablösung in Halbleiterbauelementen - Google Patents

Technik zum zerstörungsfreien Überwachen der Metallablösung in Halbleiterbauelementen Download PDF

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DE102006004428A1
DE102006004428A1 DE102006004428A DE102006004428A DE102006004428A1 DE 102006004428 A1 DE102006004428 A1 DE 102006004428A1 DE 102006004428 A DE102006004428 A DE 102006004428A DE 102006004428 A DE102006004428 A DE 102006004428A DE 102006004428 A1 DE102006004428 A1 DE 102006004428A1
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Ralf Richter
Carsten Peters
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Publication date
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    • H10W46/00
    • H10W20/062
    • H10W46/501

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

Durch Bereitstellen großflächiger Metallplatten in Verbindung mit entsprechenden peripheren Bereichen mit erhöhter Haftung können Materialablöseereignisse effizient überwacht werden, ohne dass im Wesentlichen das Gesamtverhalten des Halbleiterbauelements während der Bearbeitung und des Betriebs negativ beeinflusst wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen werden Platzhalterkontaktdurchführungen am Rand einer großflächigen Metallplatte vorgesehen, wodurch eine Materialablösung in dem zentralen Bereich möglich ist, während eine vollständige Ablösung der Metallplatte im Wesentlichen vermieden wird. Folglich können wertvolle Informationen im Hinblick auf mechanische Eigenschaften der Metallisierungsschicht sowie über Prozessablaufparameter in effizienter Weise überwacht werden.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung von Metallisierungsschichten mit gut leitenden Metallen, etwa Kupfer, die in einem dielektrischen Material eingebettet sind.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In einer integrierten Schaltung wird eine große Anzahl an Schaltungselementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, und dergleichen, in oder auf einem geeigneten Substrat in einer im Wesentlichen ebenen Konfiguration ausgebildet. Auf Grund der großen Anzahl an Schaltungselementen und der erforderlichen komplexen Anordnung in modernen integrierten Schaltungen werden die elektrischen Verbindungen der einzelnen Schaltungselemente im Allgemeinen nicht in der gleichen Ebene hergestellt, in der die Schaltungselemente ausgebildet sind. Typischerweise werden derartige elektrische Verbindungen in einer oder mehreren zusätzlichen „Verdrahtungs"-Schichten gebildet, die auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden. Diese Metallisierungsschichten enthalten im Allgemeinen metallenthaltende Leitungen, die die ebeneninterne elektrische Verbindung herstellen, und enthalten ferner eine Vielzahl von Zwischenebenenverbindungen, die auch als Kontaktdurchführungen bezeichnet werden, die mit einem geeigneten Metall gefüllt sind. Die Kontaktdurchführungen bilden die elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten gestapelten Metallisierungsschichten, wobei die metallenthaltenden Leitungen und die Kontaktdurchführungen gemeinsam auch als Verbindungsstruktur bezeichnet werden.
  • Auf Grund der ständigen Reduzierung der Strukturgrößen von Schaltungselementen in modernen integrierten Schaltungen steigt auch die Anzahl der Schaltungselemente für eine vorgegebene Chipfläche, d. h. die Packungsdichte, ebenso an, wodurch ein noch größerer Zuwachs in der Anzahl elektrischer Verbindungen erforderlich ist, um die gewünschte Schaltungsfunktion zu erreichen. Daher kann die Anzahl der gestapelten Metallisierungsschichten größer werden und die Abmessungen der einzelnen Metallleitungen und Kontaktdurchführungen kann ggf. zu reduzieren sein, wenn die Anzahl der Schaltungselemente pro Chipfläche größer wird. Die Herstellung einer Vielzahl von Metallisierungsschichten zieht äußerst herausfordernde Aufgaben nach sich, die es zu lösen gilt, etwa das Problem der mechanischen, thermischen und elektrischen Zuverlässigkeit einer Vielzahl gestapelter Schichten. In dem Maße, wie die Komplexität integrierter Schaltungen zunimmt und Leitungen erfordert, die den moderat hohen Stromdichten widerstehen können, gehen Halbleiterhersteller zunehmend dazu über, das gut bekannte Metallisierungsmetall Aluminium durch ein Metall zu ersetzen, das höhere Stromdichten ermöglicht und damit eine Reduzierung der Abmessungen der Verbindungsleitungen und damit der Anzahl der gestapelten Metallisierungsschichten ermöglicht. Beispielsweise sind Kupfer und Legierungen davon Materialien, die zunehmend verwendet werden, um Aluminium zu ersetzen, auf Grund der besseren Eigenschaften im Hinblick auf einen höheren Widerstand gegen Elektromigration und einen deutlich geringeren elektrischen Widerstand im Vergleich zu Aluminium. Trotz dieser Vorteile weisen Kupfer und Kupferlegierungen eine Reihe von Nachteilen hinsichtlich der Bearbeitung und Handhabung in einer Halbleiterfertigungsstätte auf. Beispielsweise kann Kupfer nicht in effizienter Weise in größeren Mengen auf ein Substrat durch gut etablierte Abscheideverfahren, etwa die chemische Dampfabscheidung (CVD) aufgebracht werden und kann auch nicht effizient durch typischerweise eingesetzte anisotrope Ätzprozeduren strukturiert werden. Daher wird bei der Herstellung der Metallisierungsschichten mit Kupfer die sogenannte Einlege- oder Damaszener-Technik (Einzel oder Dual) vorzugsweise eingesetzt, wobei zunächst eine dielektrische Schicht hergestellt und anschließend strukturiert wird, um Graben und/oder Kontaktdurchführungen zu erhalten, die nachfolgend mit Kupfer oder Kupferlegierungen gefüllt werden.
  • Es zeigt sich, dass der Vorgang des Herstellens von Kontaktdurchführungen und Gräben in dem dielektrischen Material der entsprechenden Metallisierungsschicht entsprechend dem Damaszener-Verfahren deutlich die Gesamtproduktionsausbeute während der Herstellung moderner Halbleiterbauelemente mit Metallisierungsschichten auf Kupferbasis auf Grund von Problemen hinsichtlich des Ablösens und auf Grund von mit Geometrie in Beziehung stehenden Ätzeffekten beeinflusst.
  • Mit Bezug zu den 1a bis 1d wird nunmehr ein typischer konventioneller Prozessablauf detaillierter beschrieben, um deutlicher die Probleme aufzuzeigen, die bei der Herstellung äußerst größenreduzierter Metallleitungen in einem dielektrischen Material gemäß einem Damaszener-Verfahren, beispielsweise einem dualen Damaszener-Verfahren auftreten, in welchem Kontaktlochöffnungen vor den entsprechenden Gräben, die mit den Kontaktlöchern verbunden sind, hergestellt werden, wobei diese Vorgehensweise häufig als Vorgehen mit „Kontaktloch zuerst, Graben zuletzt" bezeichnet wird.
  • 1a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit einem Substrat 101, das in Form eines Siliziumvollsubstrats, eines SOI- Silizium-auf-Isolator) Substrat, und dergleichen vorgesehen sein kann, wobei das Substrat 101 auch eine Bauteilschicht repräsentieren kann, die darauf ausgebildet einzelne Schaltungselemente aufweist, etwa Transistoren, Kondensatoren, Leitungen, Widerstände, Kontaktbereiche, und dergleichen. Der Einfachheit halber sind derartige Schaltungselemente in 1a nicht gezeigt. Das Bauelement 100 umfasst ein erstes Bauteilgebiet 120a und ein zweites Bauteilgebiet 120b, wobei das erste Bauteilgebiet 120a ein „inneres" Gebiet repräsentiert, das Kontaktleitungen und Kontaktdurchführungen erhält, wohingegen das zweite Bauteilgebiet 120b ein Bauteilgebiet repräsentieren kann, das eine große Metallfläche in der entsprechenden Metallisierungsschicht zusammen mit entsprechenden Metallleitungen in dem ersten Bauteilgebiet 120a erhalten soll. Beispielsweise kann ein Messgebiet oder dergleichen in dem zweiten Bauteilgebiet 120b gebildet werden, wie dies typischerweise zum Bewerten sogenannter Einkerbungseffekte vorgesehen wird, die während des Entfernens überschüssigen Kupfers durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren) auftreten. Das Bauelement 100 umfasst ferner eine dielektrische Schicht 102, die über dem Substrat 101 gebildet ist, wobei die Schicht 102 ein dielektrisches Material repräsentieren kann, das die einzelnen Schaltungselemente umgibt, das auch als ein Kontaktmaterial bezeichnet wird, oder die Schicht 102 kann einen Teil einer tieferliegenden Metallisierungsschicht repräsentieren, in der metallgefüllte Leitungen eingebettet sind. Abhängig von der speziellen Gestaltung des Bauelements 100 oder der Funktion der Schicht 102 kann diese aus einem konventionellen dielektrischen Material, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid aufgebaut sein oder diese kann ein dielektrisches Material mit kleinem ε, etwa beispielsweise wasserstoffangereichertes Siliziumoxikarbid (SiCOH) oder dergleichen aufweisen. Eine Metallleitung 103a ist in dem ersten Bauteilgebiet 120a und über dem Substrat 101 und zumindest teilweise in der Schicht 102 ausgebildet, um eine elektrische Verbindung zu Schaltungselementen herzustellen, die in dem ersten Bauteilgebiet 120a hergestellt sind. Die Metallleitung 103a kann aus einem kupferenthaltenden Metall mit leitenden Barrierenschichten (nicht gezeigt) aufgebaut sein, um damit die Haftung der Metallleitung 103a an dem umgebenden Material zu erhöhen und um eine Diffusion von Kupfer in empfindliche Bauteilgebiete zu reduzieren.
  • Eine Ätzstoppschicht 104 ist auf der dielektrischen Schicht 102 und der Metallleitung 103a gebildet, wobei die Ätzstoppschicht 104 aus einem Material aufgebaut sein kann, das eine hohe Ätzselektivität zu dem Material einer dielektrischen Schicht 105 besitzt, die auf der Ätzstoppschicht 104 gebildet ist. Des weiteren kann die Ätzstoppschicht 104 als eine Diffusionsbarriere zwischen der Metallleitung 103a und benachbarten Materialien dienen, um damit die Diffusion von Metall, etwa von Kupfer, und die Diffusion von dielektrischen Material in die Metallleitung 103a zu reduzieren.
  • Die dielektrische Schicht 105, die aus einem dielektrischen Material mit kleinem ε aufgebaut sein kann, ist auf der Ätzstoppschicht 104 ausgebildet, woran sich eine ARC-Schicht oder eine Deckschicht 106 anschließt, die aus zwei oder mehreren Teilschichten aufgebaut sein kann, um damit das gewünschte Verhalten im Hinblick auf die optischen Eigenschaften, die mechanische Festigkeit und Maskierungseigenschaften zu erreichen. Beispielsweise kann die Deckschicht 106 als ein Stapel bereitgestellt werden, der eine Siliziumdioxidschicht – die dazu dient, der Schicht 105 eine höhere mechanische Festigkeit zu verleihen, wenn die aus einem Material mit kleinem ε gebildet ist – und einer Siliziumoxinitridschicht zum Anpassen des optischen Verhaltens und einer dünnen Siliziumdioxidschicht, die als eine Stickstoffbarriere für eine Lackmaske 107 dient, die auf der Deckschicht 106 gebildet ist, enthält. Die Lackmaske 107 enthält eine erste Öffnung 107a über dem ersten Bauteilgebiet 102a, die einer Kontaktlochöffnung 105a entspricht, die zur Verbindung der Metallleitung 103a mit einer noch in der dielektrischen Schicht 105 herzustellenden Metallleitung dienen soll.
  • Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100, wie es in 1a gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse umfassen. Nach der Herstellung von Schaltungselementen in dem Substrat 101 wird die dielektrische Schicht 102 durch gut etablierte Abscheiderezepte auf der Grundlage einer plasmaunterstützten CVD (chemische Dampfabscheidung) aufgebracht. Beispielsweise kann die Schicht 102 aus Siliziumdioxid, fluordotiertem Siliziumdioxid oder SiCOH aufgebaut sein, und daher können Abscheiderezepte auf der Grundlage geeigneter Vorstufenmaterialien eingesetzt werden, um die Schicht 102 zu bilden. Anschließend wird die Metallleitung 103a gemäß den Prozessen hergestellt, wie sie nachfolgend mit Bezug zu der Schicht 105 beschrieben sind. Danach wird die Ätzstoppschicht 104 durch beispielsweise gut etablierte plasmaunterstützte CVD mit einer Dicke abgeschieden, die ausreichend ist, um einen Kontaktloch- und Grabenätzprozess, der spä ter ausgeführt wird, zuverlässig anzuhalten. Als nächstes wird die dielektrische Schicht 105 durch CVD oder Aufschleudern, abhängig von dem verwendeten Material, gebildet. Danach wird die Deckschicht 106 durch plasmaunterstützte CVD-Verfahren auf der Grundlage gut etablierter Rezepte gebildet, um damit die gewünschten Eigenschaften für die weitere Bearbeitung des Bauelements 100 bereitzustellen. Schließlich wird die Lackmaske 107 durch moderne Photolithographie gebildet, um damit die entsprechende Öffnung 107a zu bilden. Anschließend wird ein anisotroper Ätzprozess ausgeführt, wobei in einer anfänglichen Phase der freiliegende Bereich der Schicht 106 entfernt und in einem nachfolgenden Prozess das dielektrische Material der Schicht 105 entfernt wird, um die Kontatlochöffnung 105a zu bilden.
  • 1b zeigt schematisch das Bauelement 100 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Das Bauelement 100 umfasst nun eine Lackmaske 109 mit einem darin ausgebildeten Graben 109a über der Kontaktlochöffnung 105a mit Abmessungen, die den Entwurfsabmessungen einer Metallleitung entsprechen, die über und um die Kontaktlochöffnung 105a herum zu bilden ist. Die Lackmaske 109 umfasst ferner eine Öffnung 109b in dem zweiten Bauteilgebiet 120b, die gemäß den Entwurfsabmessungen für ein entsprechendes Metallgebiet gebildet ist, etwa ein Testgebiet, wobei die Abmessungen der Öffnung 109b zumindest in einer Richtung deutlich größer sind als die Abmessung des Grabens 109a. Beispielsweise kann die Öffnung 109b eine Entwurfsabmessung von 100 μm × 100 μm in modernen Bauelementen mit minimalen kritischen Abmessungen von 50 nm oder sogar weniger aufweisen. Des weiteren ist ein Füllmaterial 108 unter der Lackmaske 109 ausgebildet, wobei das Füllmaterial 108 auch in der Öffnung 105a vorgesehen ist. Das Füllmaterial kann einen Photolack unterschiedlicher Art im Vergleich zu der Lackmaske 109 aufweisen, oder das Füllmaterial 108 kann ein anderes Polymermaterial repräsentieren, das in einem Zustand geringer Viskosität aufgebracht werden kann, um damit die Öffnung 105a zu füllen, während gleichzeitig eine im Wesentlichen ebene Oberfläche bereitgestellt wird. Das Füllmaterial 108 kann auch als eine ARC-Schicht während des Strukturierens der Lackmaske 109 dienen.
  • Die Lackmaske 109 kann gebildet werden, indem zuerst das Füllmaterial 108 durch beispielsweise Aufschleudern eines Lackes oder eines Polymermaterials aufgebracht wird, und anschließend ein Photolack durch Aufschleudern aufgebracht wird, ein gut etablierter Photolithographieprozess ausgeführt wird und das Füllmaterial 108 auf der Grundlage der Lackmaske 109 geätzt oder trockenentwickelt wird. Danach wird das Bauelement 100 einer Ätzumgebung 110 auf der Grundlage von Kohlenstoff und Fluor ausgesetzt, um durch die Schicht 106 zu ätzen und um einen Bereich der Schicht 105 zu entfernen, um damit einen Graben um die Kontaktlochöffnung 105a herum und eine Öffnung in dem zweiten Bauteilgebiet 120b entsprechend der Öffnung 109b zu bilden, während das Füllmaterial 108 in der Kontaktlochöffnung 105a einen wesentlichen Materialabtrag darin verhindert. Ferner schützt das Füllmaterial 108 innerhalb der Öffnung 105a, obwohl es während des Ätzprozesses 110 teilweise entfernt werden kann, die restliche Ätzstoppschicht 104 in der Öffnung 104a, so dass die Metallleitung 103a nicht in der Ätzumgebung 110 freigelegt wird. Nachdem ein Graben mit spezifizierter Tiefe um die Kontaktlochöffnung 105a herum und eine entsprechende Öffnung in dem zweiten Bauteilgebiet 120b gebildet sind, werden die Lackmaske 109 und das Füllmaterial 108 durch beispielsweise einer Behandlung auf Basis eines Sauerstoffplasmas entfernt.
  • Während des Ätzprozesses 110 kann die Abtragsrate der dielektrischen Schicht 105 deutlich von der geometrischen Struktur der Gräben und Öffnungen abhängen, die in der dielektrischen Schicht 105 zu bilden sind. Beispielsweise kann die Ätzrate an der Grabenöffnung 109a, wenn diese beispielsweise einen isolierten Graben repräsentiert, deutlich höher sein im Vergleich zur Rate bei der Öffnung 109b, die so gestaltet ist, dass diese ein Testgebiet repräsentiert. Im Allgemeinen werden in modernen Halbleiterbauelementen im Wesentlichen zusammenhängende nicht unterteilte Metallplatten mit größeren Abmessungen im Vergleich zu Metallleitungen in Produktbereichen eine Vielzahl von Test- und Messaufgaben gewünscht. Folglich kann auf Grund des strukturabhängigen und geometrieabhängigen Ätzverhaltens die Ätztiefe und damit die schließlich erreichte Dicke der großflächigen Metallgebiete im Vergleich zu eigentlichen Metallleitungen geringer sein, wodurch sich möglicherweise eine insgesamt reduzierte Stabilität der entsprechenden Metallisierungsschicht ergibt.
  • Nach dem Ätzprozess 110 werden die Lackmaske 109 und das Material der Schicht 108 entfernt und nachfolgend wird die Ätzstoppschicht 104 vollständig durch einen weiteren Ätzprozess geöffnet.
  • 1c zeigt schematisch das Bauelement nach der obigen Prozesssequenz mit einem Graben 111a und einer Öffnung 111b, die in der Schicht 106 und der dielektrischen Schicht 105 in dem ersten bzw. dem zweiten Bauteilgebiet 120a bzw. 120b gebildet sind. Des weiteren unterliegt das Bauelement einem Abscheideprozess 112 zur Herstellung einer leitenden Barrierenschicht 114 auf freiliegenden Oberflächenbereichen und in den Öffnungen 105a, 111a und 111b. Die Barrierenschicht 114 ist aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut, etwa Tantal, Tantalnitrid, Kombinationen davon, oder dergleichen. Die Barrierenschicht 114 ist festgelegt, um die Diffusion von Kupfer in das dielektrische Material der Schicht 105 zu reduzieren und um eine Diffusion von nicht gewünschtem Material, etwa dielektrischen Material, Sauerstoff, oder dergleichen, in das kupferbasierte Material, das noch in die Öffnungen 105a, 111a und 111b einzufüllen ist, zu unterdrücken. Des weiteren soll die Barrierenschicht 114 eine verbesserte Haftung des kupferbasierten Materials an dem umgebenden dielektrischen Material gewährleisten, um damit eine ausreichende mechanische Stabilität der Metallisierungsstruktur während der weiteren Bearbeitung und des Betriebs des Bauelements 100 sicherzustellen. Daher können die Materialzusammensetzung und die Prozessbedingungen, die für den Abscheideprozess 112 eingesetzt werden, merklich das Verhalten der resultierenden Metallisierungsschicht während der weiteren Bearbeitung und während des Betriebs des fertiggestellten Bauelements 100 beeinflussen. Beispielsweise kann die Barrierenschicht 114 durch Sputter-Abscheidung mit vordefinierten Parametern im Hinblick auf die Substrattemperatur, den Gasdruck, die Plasmabedingungen, oder dergleichen abgeschieden werden.
  • 1d zeigt schematisch das Bauelement 100 in einem weiter fortgeschritten Herstellungsstadium, wobei das Bauelement 100 eine metallgefüllte Kontaktdurchführung 113a aufweist, die eine Verbindung zu dem Metallgebiet 103 und einer Metallleitung 112a herstellt, die über der Kontaktdurchführung 113 gebildet ist. In dem zweiten Bauteilgebiet 120b ist ein Metallbereich 112b gebildet, dessen Dicke im Vergleich zu der Dicke der Metallleitung 112a auf Grund möglicher Ätzungleichförmigkeiten während des Ätzprozesses 110 sein kann, wie dies zuvor erläutert ist.
  • Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Bauelements 100, wie es in 1d gezeigt ist, kann das Abscheiden einer Saatschicht (nicht gezeigt) aufweisen, an das sich eine elektrochemische Abscheidung von Kupfer oder einer Kupferlegierung anschließt, wobei für gewöhnlich eine gewisse Menge an Überschussmaterial vorgesehen wird, um die Öffnungen 105a, 111a und 111b zuverlässig zu füllen. Danach wird das überschüssige Material beispielsweise durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren) entfernt. Da das CMP einer von mehreren Prozessschritten ist, in welchem zusätzliche mechanische Kräfte, beispielsweise in Form von Scherungskräften, auf das Bauelement 100 einwirken, kann häufig ein Ablösen bzw. Abblättern von Material beobachtet werden, wobei insbesondere ein Bereich an oder unter dem Metallbereich 112b, der als 105b bezeichnet ist, eine erhöhte Materialablösung aufweisen kann. Da Materialablösung die anfängliche Phase der Ausbildung von Rissen in der dielektrischen Schicht 105 repräsentieren kann, die sich dann sogar in das Bauteilgebiet 120a fortsetzen können, kann sich ein deutlicher Ausbeuteverlust oder eine geringere Zuverlässigkeit während der weiteren Bearbeitung und des Betriebs des Bauelements 100 ergeben. Angesichts dieser Situation wird in einigen Vorgehensweisen die Gestaltung der Bauelemente so geändert, dass die Größe des Metallbereichs 112b unterhalb eines gewissen kritischen Wertes gehalten wird, und/oder eine Struktur aus Platzhalterkontaktdurchführungen unterhalb des Metallbereichs 112b vorgesehen wird. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Ablösung der Metallschicht oder innerhalb der Metallschicht deutlich reduziert werden. Jedoch kann die Funktion des modifizierten Metallgebiets 112b im Hinblick auf gewisse Testprozeduren und das Anzeigen ernsthafter Probleme in Bauteileigenschaften reduziert oder nicht mehr möglich sein, da die Größe und die Struktur geändert werden müssen und Ablöseereignisse, die möglicherweise auf Schwierigkeiten im Prozessablauf hindeuten, nicht mehr auftreten.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine verbesserte Technik, die es ermöglicht, eines oder mehrere der oben bekannten Probleme zu lösen oder deren Auswirkungen zumindest zu reduzieren.
  • Überblick über die Erfindung
  • Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik, die eine zerstörungsfreie Abschätzung von Prozess- und/oder Materialeigenschaften während eines Prozessablaufs zur Herstellung von Metallisierungsschichten von Halbleiterbauelementen ermöglicht. Zu diesem Zweck werden Metalllplatten mit einer geeigneten Größe gemäß einem spezifizierten Prozessablauf in einer Metallisierungsschicht hergestellt, wobei eine Größe der Metallplatte geeignet gewählt ist, um eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Ablöseereignisse während der Fertigungssequenz im Vergleich zu Metallgebieten in einem tatsächlichen Bauteilbereich aufzuweisen, während zusätzlich die Wahrscheinlichkeit für eine vollständige Ablösung der Metallplatte deutlich reduziert ist, indem die Peripherie der Me tallplatte geeignet gestaltet ist, wodurch auch die Gefahr für die Ausbildung von Rissen geringer wird, die ansonsten die weitere Bearbeitung des Halbleiterbauelements nachteilig beeinflussen können. Folglich können auf der Grundlage des Ausmaßes an Materialablösung, die in der Metallplatte erkannt wird, Eigenschaften des Prozessablaufs und damit des Status der Metallisierungsschicht in effizienter Weise abgeschätzt werden, ohne dass im Wesentlichen die weitere Bearbeitung und das Leistungsverhalten des fertiggestellten Bauelements beeinflusst werden.
  • Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer metallenthaltenden Testplatte in einem Metallisierungsschichtstapel eines Halbleiterbauelement, der über einem Substrat gebildet ist, wobei die metallenthaltende Testplatte ein Ablösetestgebiet und ein Haftgebiet mit einer erhöhten Haftung innerhalb des Metallisierungsschichtstapels im Vergleich zu dem Ablösetestgebiet aufweist. Des weiteren umfasst das Verfahren das Abschätzen eines Ausmaßes an Ablösung in dem Ablösetestgebiet.
  • Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer Metallplatte über einem ersten Gebiet in einem Metallisierungsschichtstapel für ein Halbleiterbauelement, das gemäß einer spezifizierten Fertigungssequenz herzustellen ist, wobei die Metallplatte eine Größe aufweist, die eine zerstörungsfreie Inspektion eines zentralen Gebiets der Metallplatte ermöglicht. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines Haftgebietes in dem Metallisierungsschichtstapel, das mit der Metallplatte in Kontakt kommen soll, wobei das Haftgebiet benachbart zu und in Verbindung mit dem zentralen Gebiet ist und eine reduzierte Wahrscheinlichkeit für eine Ablösung während der spezifizierten Fertigungssequenz im Vergleich zu dem zentralen Gebiet aufweist.
  • Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleiterstruktur ein oder mehrere Halbleiterschaltungselemente, die über einem ersten Substratgebiet gebildet sind. Ferner ist eine Metallplatte über einem zweiten Substratgebiet in einem Metallisierungsschichtstapel gebildet, der über dem ersten und dem zweiten Substratgebiet ausgebildet ist, wobei die Metallplatte einen Rand aufweist und ein zentrales Gebiet besitzt, das für eine zerstörungsfreie Inspektion entsprechend dimensioniert ist. Des weiteren umfasst die Halbleiterstruktur ein Haftgebiet, das das zentrale Ge biet der Metallplatte begrenzt, wobei das Haftgebiet ausgebildet ist, dem Rand der Metallplatte eine erhöhte mechanische Stabilität im Vergleich zu dem zentralen Gebiet zu verleihen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
  • 1a bis 1d schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während der Herstellung einer Metallisierungsschicht mit Metallleitungen und einem großflächigen Metallgebiet für Testzwecke während diverser Fertigungsphasen gemäß einem konventionellen Prozessablauf zeigen;
  • 2a und 2b schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements in Form einer Schaltungsanordnung bzw. eines Layouts zeigen, das zum Bestimmen einer Fläche einer Metallplatte für eine zerstörungsfreie Inspektion im Hinblick auf Ablöseereignisse verwendet werden kann, wobei dieser Bereich durch einen Bereich mit erhöhter Haftung begrenzt ist;
  • 2c und 2d schematisch eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zeigen, wobei ein Gebiet mit erhöhter Haftung durch zusätzliche Platzhalterkontaktdurchführungen gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert ist;
  • 2e und 2f eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zeigen, in denen das Haftgebiet in einer Testmetallplatte in Form dielektrischer Inseln gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 2g schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements zeigt, das darin ausgebildet eine Vielzahl von Platzhalterkontaktdurchführungen aufweist, die ein Haftgebiet einer Testmetallplatte definieren, das noch herzustellen ist, gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen; und
  • 2h schematisch eine Testmetallplatte zeigt, in der Platzhalterkontaktdurchführungen, die mit entsprechenden Platzhaltermetallleitungen in einer tieferliegenden Metallisierungsschicht verbunden sind, gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an eine Technik zur Herstellung von Metallisierungsschichten gemäß einer Damaszener- oder Einlegeabfolge, wobei zusätzlich zu Metallleitungen und Kontaktdurchführungen auch großflächige Metallgebiete zum Überwachen des Status der Metallisierungsschicht und/oder zum Abschätzen spezieller Prozesseigenschaften des Fertigungsprozesses für die Metallisierungsschicht vorgesehen sind. In dieser Hinsicht ist eine Metallisierungsschicht als eine dielektrische Schicht zu verstehen, die über einer Bauteilschicht gebildet ist, d. h. einer oder mehreren Schichten mit darin ausgebildeten Halbleiterschaltungselementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, und dergleichen, wobei Metallleitungen und Metallgebiete in dem dielektrischen Metall der Metallisierungsschicht vorgesehen sind, die für die schichtinterne elektrische Verbindung von Schaltungselementen sorgen, wohingegen Kontaktdurchführungen an gewissen Positionen mit den entsprechenden Metallleitungen verbunden sind. Folglich stellen die Kontaktdurchführungen eine elektrische Verbindung zu einem tieferliegenden Metallgebiet her, wodurch schließlich eine elektrische Verbindung der einen oder mehreren Halbleiterschaltungselementen innerhalb der Bauteilebne erreicht wird. Wie zuvor erläutert ist, werden in Halbleiterbauelementen äußerst leitende Metalle, etwa Kupfer oder Kupferlegierungen typischerweise eingesetzt und werden auf der Grundlage der Damaszener-Technik aufgebracht, wobei das dielektrische Material mit entsprechenden Öffnungen ver sehen wird, die nachfolgend mit dem Kupfer oder der Kupferlegierung gefüllt werden, wodurch anspruchsvolle anisotrope Ätzverfahren in Verbindung mit modernen CMP-Prozessen und Barrierenschichtabscheideverfahren erforderlich sind. Ferner werden Kupfer und Legierungen davon häufig in Verbindung mit dielektrischen Materialien mit kleinem ε verwendet, d. h. mit Materialien mit einer dielektrischen Konstante von 3,0 oder sogar weniger, die eine reduzierte mechanische Stabilität und auch eine geringere Haftung an das kupferbasierte Metall aufweisen können. Folglich kann eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine Ablösung in den Metallisierungsschichten beobachtet werden, insbesondere wenn Metallgebiete mit größeren lateralen Abmessungen in einer spezifizierten Metallisierungsschicht herzustellen sind. Die größere Ablösung in Bereichen mit großen Metallplatten, die für Testzwecke verwendet werden, kann jedoch zu einer Ausbildung von Rissen in der Metallisierungsschicht führen, die sich auch in die Bauteilbereiche erstrecken können, wodurch Ausbeute und Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden. Obwohl eine erhöhte Ablösung entsprechender Metallplatten deutlich durch entsprechende Entwurfsmaßnahmen, etwa die Verringerung der Größe einer entsprechenden Metallplatte auf unterhalb eines gewissen kritischen Wertes reduziert werden kann, ist dennoch ein gewisser Nachteil mit diesen Entwurfsmaßnahmen verbunden, etwa eine reduzierte Entwurfsflexibilität und der Verlust an wertvollen Informationen hinsichtlich der Eigenschaften und dem Status von Metallisierungsschichten und dem damit verknüpften Fertigungsprozessablauf.
  • Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können großflächige Metallplatten dennoch in dem Halbleiterbauelement beibehalten werden, wobei trotzdem die Gefahr einer vollständigen Ablösung derartiger Metallplatten verringert wird, indem ein Bereich mit erhöhter Haftung, der auch als ein Haftgebiet bezeichnet wird, vorgesehen wird, der mit dem Metall der Metallplatte verbunden ist und eine deutlich erhöhte Haftkraft zu dem umgebenden Material, etwa dem umgebenden dielektrischen Material aufweist, und/oder mit darunter oder darüber liegenden Materialschichten in Bezug auf die Metallplatte verbunden ist, wodurch die Gefahr der Ausbildung von Rissen deutlich reduziert wird. Auf Grund des Vorsehens der großflächigen Metallplatte, in der ein hohes Maß an „lokalisierter" Ablösung auftreten kann, wird dennoch eine effektive Überwachungsfläche bereitgestellt, in der das Auftreten von Ablöseereignissen in geeigneter Weise mit Eigenschaften der Metallisierungsschicht sowie den entsprechenden Fertigungsprozess verknüpft werden können.
  • Mit Bezug zu den 2a bis 2h werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
  • 2a zeigt schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 200, wobei 2a so zu verstehen ist, dass diese die Verdrahtungsanordnung einer integrierten Schaltung repräsentieren kann, die einen Teil des gezeigten Halbleiterbauelements 200 bildet. In anderen Fällen kann das Halbleiterbauelement 200 so verstanden werden, dass es eine gewisse Art an Halbleiterbauelement mit allen funktionalen und nicht funktionalen Komponenten repräsentiert, die für die Herstellung einer spezifischen Art an Halbleiterbauelementen erforderlich sind. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 200 das Layout oder eine reale Version eines Halbleiterbauelements ähnlich zu dem in den 1a bis 1d gezeigten Bauelement repräsentieren, wobei zusätzlich zu eigentlichen Schaltungselementen und der entsprechenden Verdrahtung eine entsprechende Metallplatte für Testzwecke vorzusehen ist. Somit kann das Halbleiterbauelement 200 oder dessen Entwurf eine oder mehrere Metallisierungsschichten aufweisen, wovon eine in der Draufsicht aus 2a als eine Schicht 230 gezeigt ist. Das Bauelement 200 weist ein erstes Bauteilgebiet 220a und ein zweites Bauteilgebiet 220b auf, die nicht notwendigerweise in dem gleichen Chipgebiet liegen müssen, wenn das zweite Bauteilgebiet 220b ein spezifiziertes Testgebiet repräsentieren soll, das lediglich an einigen wenigen spezifizierten Substratpositionen vorgesehen ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen sind das erste und das zweite Bauteilgebiet 220a und 220b in den gleichen Chipgebiet angeordnet, d. h. innerhalb eines Bereichs, der über einem geeigneten Substrat gebildet ist, der als eine funktionelle Einheit nach dem Bilden des Substrats und der einzelnen Chipgebiete fungiert. Das erste Bauteilgebiet 220a kann eine Vielzahl an Metallleitungen aufweisen, wovon lediglich eine repräsentative Metallleitung 212a dargestellt ist. Die Metallleitung 212a kann mit einem darunter liegenden Metallgebiet oder Kontaktgebiet durch eine oder mehrere Kontaktdurchführungen 213a verbunden sein.
  • In dem zweiten Bauteilgebiet 220b ist ein Metallgebiet 212b vorgesehen, das eine deutlich größere Abmessung zumindest in einer lateralen Richtung aufweist. Das Metallgebiet 212b weist einen zentralen Bereiche 212c und einen Rand 212p auf, wobei in einer Ausführungsform der zentrale Bereiche 212c und der Rand 212p einen Metallbereich repräsentieren, der zumindest in einigen Bereichen zusammenhängend ist, so dass eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Metall des zentralen Gebiets 212c und dem Rand 212p besteht. Das zentrale Gebiet 212c und der Rand 212p sind so ausgebildet, dass sie eine deutlich unterschiedliche Haftung und damit eine Widerstandsfähigkeit gegen eine Materialablösung im Hinblick auf eine vorangegangene oder eine nachfolgende Fertigungssequenz aufweisen. Wie zuvor erläutert ist, kann durch das Bereitstellen einer im Wesentlichen strukturlosen Metallplatte, wie sie beispielsweise in den 1c und 1d gezeigt ist, das resultierende Metallgebiet eine moderat geringe Haftung zu benachbarten Materialien aufweisen, wodurch eine hohe Wahrscheinlichkeit für Ablöseereignisse während des Fertigungsprozesses zur Herstellung des Metallgebiets und während nachfolgender Fertigungsschritte entsteht. Daher kann das zentrale Gebiet 212c ein entsprechendes Metallgebiet repräsentieren, wobei dessen Größe so gewählt ist, dass eine gewisse Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Ablöseereignissen im Hinblick auf eine spezifizierte Fertigungssequenz und Materialzusammensetzung der entsprechenden Metallisierungsschicht erreicht wird. Beispielsweise sind, wie zuvor mit Bezug zu den 1a bis 1d erläutert ist, in vielen Fällen im Wesentlichen nicht geteilte Metallplatten mit vergrößerter Fläche im Hinblick auf gewisse Testprozeduren vorteilhaft, etwa das Überwachen von CMP-Einkerbungseffekten, und dergleichen. Folglich wird die laterale Größe des zentralen Gebiets 212c gemäß den Entwurfserfordernissen im Hinblick auf die Testfunktion des Metallgebiets 212b ausgewählt, wobei jedoch in diesen Bereichen im Wesentlichen keine zusätzlichen Entwurfsmaßnahmen vorgenommen werden, um die Wahrscheinlichkeit für Ablöseereignisse zu reduzieren. Vielmehr wird die laterale Größe des zentralen Gebiets 212c, das im Bereich von ungefähr 2500 μm2 oder größer für Halbleiterbauelemente mit Schaltungselementen mit kritischen Abmessungen von 100 nm und deutlich weniger liegen kann, so festgelegt, dass eine zerstörungsfreie Inspektion des zentralen Gebiets 212c, beispielsweise im Hinblick auf Oberflächenunregelmäßigkeiten, eine quantitative Abschätzung von Eigenschaften des Prozessablaufs und/oder des Status der Metallisierungsschicht 230 ermöglicht wird, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
  • Andererseits besitzt der Rand 212p eine moderat hohe Haftung, die durch geeignetes Strukturieren des Gebiets 212p erreicht wird, um damit dem Rand 212p eine erhöhte Haftung zu verleihen, wodurch die Wahrscheinlichkeit für ein vollständiges Ablösen des Metallgebiets 212b reduziert wird, da der Rand als eine „Barriere" für die Ablösung dienen kann. Durch Begrenzen des zentralen Gebiets 212c, das damit als eine Überwachungsfläche für eine zerstörungsfreie Kennzeichnung von Prozessablauf- und Materialeigenschaften dienen kann, ist die Gefahr für eine negative Beeinflussung von Schaltungselementen, etwa der Metallleitung 212a in dem ersten Bauteilgebiet 220a deutlich reduziert. Somit können wertvolle Informationen über den Prozessablauf und die Eigenschaften der Metallisierungsschicht 230 und möglicherweise über andere Metallisierungsschichten, die unterhalb der Schicht 230 ausgebildet sind, gewonnen werden, indem das zentrale Gebiet 212c inspiziert wird, das Ablöseereignissen unterliegt, die durch den Rand 212p lokal auf das zentrale Gebiet 212c begrenzt sind.
  • 2b zeigt schematisch eine Draufsicht des Halbleiterbauelements 200 in Form einer tatsächlichen Halbleiterstruktur, wobei in dem zweiten Bauteilgebiet 220b mehrere Metallgebiete 212b ausgebildet sind, wobei zumindest einige dieser Gebiete 212b eine unterschiedliche laterale Größe aufweisen. In einer anschaulichen Ausführungsform repräsentiert die Halbleiterstruktur 200, wie sie in 2b gezeigt ist, ein Testbauelement die mehreren darin ausgebildeten Metallgebieten 212b mit unterschiedlicher Größe, um damit eine geeignete laterale Abmessung des zentralen Gebiets 212c (siehe 2a) für einen spezifizierten Prozessablauf und eine spezifizierte Art an herzustellendem Halbleiterbauelement abzuschätzen. D. h., in dieser Ausführungsform wird eine spezifizierte Fertigungssequenz ausgeführt, um die Metallgebiete 212b herzustellen, wobei das Auftreten und/oder das Maß an Ablösung auf der Grundlage einer nachfolgenden Inspektion der mehreren Metallgebiete 212b bewertet wird. Beispielsweise kann eine laterale Größe von 100 μm × 100 μm als eine Standardgröße festgelegt werden, die für das Ausführen einer effizienten Inspektion, etwa einer optischen Inspektion durch Mikroskop auf der Grundlage einer manuellen Bewertung oder automatisierter Bearbeitungssysteme, oder andere geeignete Inspektionsverfahren, etwa das Detektieren der Oberflächenreflektivität und dergleichen geeignet sein kann, wobei auch Metallgebiete 212b mit einer größeren Größe und einer geringeren Größe vorgesehen werden, um eine geeignete Größe für das zentrale Gebiet 212c zu ermitteln. Nach dem Prozessieren des Bauelements 200, wie es in 2b gezeigt ist, gemäß einer spezifizierten Fertigungssequenz, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen im Wesentlichen die gleichen Prozessschritte enthält, wie sie auch für tatsächliche Produkte verwendet werden, wird das Maß und/oder die Anzahl an Ablöseereignissen für diverse Größen der Metallgebiete 212b bestimmt. Beispielsweise kann eine Größe entsprechend dem linken Metallgebiet 212b zu einem höheren Maß an Materialablösung führen, wobei beispielsweise eine hohen Wahrscheinlichkeit besteht, dass im Wesentlichen jedes Metallgebiet 212b mit der entsprechenden Größe ein entsprechendes Ablöseereignis erfährt. Andererseits können kleinere Metallgebiete 212b, etwa wie sie auf der rechten Seite gezeigt sind, eine moderate Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Ablöseereignissen aufweisen, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen die entsprechende Größe als eine geeignete Größe erscheinen lassen, da eine Variation von Materialeigenschaften und/oder Prozesseigenschaften, die zu besseren oder beeinträchtigteren Haftungseigenschaften der Metallgebiete 212b führen, in effizienter Weise auf der Grundlage einer Zunahme oder einer Abnahme der entsprechenden Anzahl oder des Ausmaßes an Ablöseereignissen überwacht werden kann. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen kann eine andere geeignete Größe ausgewählt werden, etwa eine Größe, die im Wesentlichen zu keinen Ablöseereignissen für einen Prozessablauf führt, der die Testspezifikationen erfüllt. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl unterschiedlicher geeigneter lateraler Größen für die zentralen Gebiete 212c bestimmt werden und kann während der Bearbeitung tatsächlicher Produktsubstrate als effiziente zerstörungsfreie Testflächen für die Kennzeichnung des Fertigungsprozesses und/oder des Status der entsprechenden Metallisierungsschicht verwendet werden.
  • In einer anschaulichen Ausführungsform wird die Halbleiterstruktur 200, wie sie in 2b gezeigt ist, auch für das Bestimmen einer Korrelation zwischen spezifischen Materialeigenschaften und/oder Prozesseigenschaften des betrachteten Prozessablaufs zu dem Ausmaß und/oder Anzahl der Ablöseereignisse verwendet. Beispielsweise können ein oder mehrere Prozessparameter, die bei der Herstellung der Metallisierungsschicht 230 von tatsächlichen Produktsubstraten beteiligt sind, für eine Vielzahl von Teststrukturen 200, wie sie in 2b gezeigt sind, variiert werden, um das Ausmaß und die Menge an Ablöseereignissen für eine entsprechende Parametereinstellung zu bestimmen. Beispielsweise können CMP-Parameter variiert werden und das sich ergebende Ausmaß und/oder die Anzahl an Ablöseereignissen für eine oder mehrere unterschiedlichen Größen der Metallgebiete 212b kann aufgezeichnet und bewertet werden. In ähnlicher Weise können Prozessparameter für die Herstellung einer Barrieren- und Haftschicht, wie sie typischerweise für kupferbasierte Metallisierungsschichten vorgesehen ist, in geeigneter Weise variiert werden, um eine Abhängigkeit von Ablöseereignissen und anderen Prozessparametern und Materialeigenschaften der Barrieren- und Haftschicht zu ermitteln. In noch anderen anschaulichen Ausführvngsformen können andere experimentelle Daten mit dem Ausmaß und der Anzahl an Ablöseereignisse in Beziehung gesetzt werden, etwa elektrische Daten, und dergleichen. Zu diesem Zweck weist die in 2b gezeigte Halbleiterstruktur 200 auch mehrere tatsächliche Schaltungselemente auf, von denen eine oder mehrere Eigenschaften benutzt werden können, um eine Korrelation zwischen dem Bauteilstatus und den Prozessablaufeigenschaften und der Ablösung herzustellen. Beispielsweise können Elektromigrationstestergebnisse ermittelt und mit den Inspektionsergebnissen für einen vorgegebenen Satz an Materialparametern und Prozessablaufparametem in Beziehung gesetzt werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen werden die Metallgebiete 212b der Halbleiterstruktur 200 mit den unterschiedlichen Größen zum Abschätzen einer geeigneten Größe für das zentrale Gebiet 212c und/oder zum Abschätzen einer Korrelation zu Materialeigenschaften und/oder Prozessablaufparametem in Verbindung mit entsprechenden Haftgebieten, etwa dem Rand 212p (2a) vorgesehen, um gleichzeitig die Effizienz des entsprechenden Randgebiets im Hinblick auf seine Fähigkeit abzuschätzen, eine vollständige Ablösung zu unterdrücken und/oder um die Ausbildung von Rissen von benachbarten Bauteilbereichen zu unterdrücken. Folglich kann eine geeignete Kombination aus zentralem Gebiet 212c und Rand 212p auf der Grundlage der Inspektionsergebnisse von der Halbleiterstruktur 200, wie sie in 2b gezeigt ist, ausgewählt werden.
  • 2c zeigt schematisch eine Draufsicht des Halbleiterbauelements 200 oder eines Layouts davon, wobei der Rand 212p des Metallgebiets 212b in Form mehrerer Platzhalterkontaktdurchführungen 213b vorgesehen ist, die unter dem Metall des Rands 212p des Metalls 212b ausgebildet sind, wodurch eine erhöhte Haftung auf Grund des „Anker"-Effekts der Platzhalterkontaktdurchführungen 213b erreicht wird. In diesem Zusammenhang ist eine Platzhalterkontaktdurchführung als ein metallgefüllter Pfropfen zu verstehen, der sich zumindest teilweise durch das dielektrische Material in Richtung einer darunter liegenden Materialschicht erstreckt, wobei die Platzhalterkontaktdurchführung im Gegensatz zu funktionellen Kontaktdurchführungen, die in Produktbereichen eines Halbleiterbauelements vorgesehen sind, nicht notwendigerweise elektrisch mit Halbleiterschaltungselementen verbunden ist, die für die Funktionsfähigkeit einer spezifizierten Schaltungsanordnung einer integrierten Schaltung erforderlich sind. Folglich bieten die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b, die mit dem Metallgebiet 212b verbunden sind, eine deutlich vergrößerte Haftfläche zu den benachbarten dielektrischen Materialien und verringern damit deutlich die Wahrscheinlichkeit für eine Ablösung im Vergleich zu dem zentralen Gebiet 212b, in welchem die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b nicht vorhanden sind, so dass dieses dann effizient entsprechende Ablöseereignisse erfahren kann.
  • 2d zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Layouts oder des Bauteils, wie es in 2c gezeigt ist, entlang der in 2c als IId gekennzeichneten Linie. Somit umfasst das Bauelement 200 oder dessen Layout ein Substrat 201 in und auf welchem eine Bauteilschicht 240 vorgesehen ist, die mehrere Schaltungselemente, etwa Halbleiterschaltungselemente in Form von Transistoren, Widerständen, Kondensatoren, und dergleichen enthalten kann. Die entsprechenden Schaltungselemente sind als Gesamtheit mit 241 bezeichnet, wobei dieses Element in der dargestellten Ausführungsform einen Feldeffekttransistor repräsentiert, wobei der Querschnitt entlang der Transistorbreitenrichtung genommen ist, d. h. die horizontale Richtung in 2d repräsentiert die Breitenrichtung des Transistors 241. Des weiteren umfasst die Bauteilschicht 240 metallenthaltende Kontaktpfropfen 242, die in einem Zwischenschichtdielektrikumsmaterial 243 ausgebildet sind und die mit entsprechenden Kontaktgebieten des Schaltungselements 241 verbunden sind. Eine erste Metallisierungsschicht, die durch eine dielektrische Schicht 202 und mehrere darin ausgebildete Metallleitungen repräsentiert ist, die durch die Metallleitung 203 repräsentiert sind, die sich beispielsweise entlang der Transistorbreitenrichtung erstreckt, ist über der Bauteilschicht 240 vorgesehen. Über der ersten Metallisierungsschicht, die durch die dielektrische Schicht 202 und die Metallleitung 203a repräsentiert ist, kann eine weitere Metallisierungsschicht ausgebildet sein, etwa die in 2c gezeigte Metallisierungsschicht 230. In dem ersten Bauteilgebiet 220a kann sich die entsprechende Metallleitung 212a im Wesentlichen senkrecht in einem typischen Entwurf von Metallisierungsschichten zu der Metallleitung 203a erstrecken und kann in einem oberen Bereich 205u einer dielektrischen Schicht 205 gebildet sein. Ferner können sich die Kontaktdurchführungen 213a durch einen unteren Bereich 205l der dielektrischen Schicht 205 erstrecken, um die Metallleitung 212a mit der Leitung 203a zu verbinden. Es sollte beachtet werden, dass in einigen Ausführungsformen moderner Halbleiterbauelemente die dielektrische Schicht 205 in Form eines dielektrischen Materials mit kleinem ε, zumindest in dem oberen Bereich 205u, vorgesehen sein kann. In ähnlicher Weise ist in dem zweiten Bauteilgebiet 220b das Metallgebiet 212b in dem oberen Bereich 205u vorgesehen, wobei die Höhe des Metallgebiets 212b sich von der entsprechenden Höhe der Metallleitung 212a auf Grund von Ätzungleichförmigkeiten unterscheiden kann, wenn die Dicke des oberen Bereichs 205u durch einen Ätzprozess anstatt durch die Platzierung einer Ätzstoppschicht in einen Fertigungsprozess zur Herstellung der Kontaktdurchführungen 213a und der Metallleitungen und Metallgebiet in den oberen Bereich 205u definiert ist. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass Positionsangaben und Informationen, etwa „oberer", „unterer, „über", „unter", „vertikal", „horizontal", „lateral", und dergleichen in Bezug auf das Substrat 201 zu verstehen sind. Beispielsweise ist eine laterale Richtung als eine Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Substrats 201 zu verstehen. Eine Komponente oder eine Schicht ist unter einer anderen Schicht angeordnet, wenn der Abstand der ersteren Komponente oder Schicht in Bezug auf die Oberfläche des Substrats 201 kleiner ist als der zuletzt genannten Schicht.
  • Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200 kann im Wesentlichen die gleichen Prozesse umfassen, wie sie zuvor mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 beschrieben sind. Folglich wird nach dem Herstellen der Schaltungselemente 241 in der Bauteilebene 240 einschließlich der Kontaktpfropfen 242 auf der Grundlage gut etablierter Rezepte die erste Metallisierungsschicht, die durch die dielektrische Schicht 202 und die eine oder die mehreren Metallleitungen 203a repräsentiert ist, auf der Grundlage gut etablierter Verfahren hergestellt, wobei, wie zuvor erläutert ist, häufig ein dielektrisches Material mit kleinem ε in Verbindung mit Kupfer oder Kupferlegierungen verwendet wird. Danach wird die zweite Metallisierungsschicht 230 hergestellt, indem ein geeignetes dielektrisches Material, etwa ein dielektrisches Material mit kleinem ε, bereitgestellt wird, wobei in einer anschaulichen Ausführungsform entsprechende Kontaktlochöffnungen in dem oberen und unteren Bereich 205u, 205l der dielektrischen Schicht 205 auf der Grundlage des Layouts gebildet werden, wie dies in 2c gezeigt ist, wodurch der Rand 212p als ein Haftgebiet mit der erhöhten Haftung bereitgestellt wird. Folglich sind mehrere entsprechende Kontaktlochöffnungen unter einem Bereich ausgebildet, der dem Rand 212p entspricht. Danach werden entsprechende Öffnungen für die Metallleitung 212a und das Metallgebiet 212b, die laterale Abmessungen aufweisen, wie sie gemäß dem zuvor mit Bezug zu 2c beschriebenen Verfahren bestimmt sind, mittels gut etablierter Verfahren über den entsprechenden Kontaktlochöffnungen einschließlich der Öffnungen für die funktionalen Kontaktdurchführungen 213a und die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b gebildet. Danach wird die Barrieren- und Haftschicht 214 möglicherweise mit einer darauffolgenden Saatschicht (nicht gezeigt) in den Kontaktlochöffnungen gebildet, wobei, wie zuvor erläutet ist, die Abscheideparameter sowie die Materialzusammensetzung der Barrierenschicht 214 einen merklichen Einfluss auf das Gesamtverhalten der Metallleitung 212a aufweisen kann. Beispielsweise kann die Barrierenschicht 214, die z. B. Tantal, Tantalnitrid oder dergleichen enthalten kann, durch Sputter-Abscheidung, chemische Dampfabscheidung (CVD), Atomlagenabscheidung (ALD), aufgebracht werden, wobei für eine gegebene Materialzusammensetzung Prozessparameter, etwa die Abscheidetemperatur, und dergleichen, einen deutlichen Einfluss auf die schließlich erreichten Eigenschaften der Schicht 214 ausüben können. Folglich können Material- und Prozessschwankungen, die während der Herstellung der Barrieren- und Haftschicht 214 auftreten, die Hafteigenschaften des Metallgebiets 212b beeinflussen, so dass nach Fertigstellung des Gebiets 212b eine effiziente Prozessüberwachung zum Überwachen und Steuern der Eigenschaften der Schicht 214 bereitgestellt ist. Nach dem Herstellen der Barrierenschicht 214 und möglicherweise einer Saatschicht werden die Metallleitung 212a und das Gebiet 212b durch Einfüllen eines geeigneten Metalls, etwa Kupfer, Kupferlegierung, und dergleichen gebildet. Typischerweise hängen die Eigenschaften des Metalls in der Leitung 212a und des Gebiets 212b von Prozessgegebenheiten, etwa der Kristallstruktur der Saatschicht, wenn diese vorgesehen ist, und dergleichen, sowie von der Abscheidung nachgeschalteten Behandlungen, etwa Ausheizprozeduren, oder dergleichen ab, die daher ebenso einen Einfluss auf die schließlich erreichten Eigenschaften der Metallleitung 212a und das Metallgebiet 212b ausüben können. Danach wird überschüssiges Material des Metalls, das in die Metallleitung 212a und das Gebiet 212b eingefüllt ist, sowie die Saatschicht und die Barrierenschicht 214 entfernt, was typischerweise durch eine Prozesssequenz mit einem CMP-Prozess bewerkstelligt wird. Während des CMP-Prozesses können deutliche Scherungskräfte auf das Bauelement 200 ausgeübt werden, wodurch möglicherweise das Ablösen gefördert wird, insbesondere innerhalb des großflächigen Metallgebiets 212b, das dann in effizienter Weise durch optische oder andere Inspektionsverfahren erkannt werden kann.
  • Nach der Fertigungssequenz zur Herstellung der Metallisierungsschicht 230 wird das Gebiet 212b, d. h. dessen zentrales Gebiet 212c, inspiziert, um Oberflächenunregelmäßigkeiten zu erfassen, die auf das Vorhandensein eines Ablöseereignisses hinweisen. Beispielsweise wird die Anzahl und/oder das Ausmaß, d. h. die Größe, einer Oberflächenunregelmäßigkeit, die ein Ablöseereignis kennzeichnet, aufgezeichnet und im Hinblick auf mindestens eine Eigenschaft der Schicht 230 oder der Fertigungssequenz zur Herstellung der Schicht 230, wie sie zuvor beschrieben ist, bewertet. Beispielsweise kann eine erhöhte Rate an Oberflächenunregelmäßigkeiten, die eine erhöhte Tendenz zur Materialablösung in dem Gebiet 212b kennzeichnen, eine geringere mechanische Stabilität der Metallisierungsschicht 230 andeuten, wodurch das entsprechende Halbleiterbauelement 200 weniger zuverlässig im Vergleich zu Bauelementen ist, die eine reduzierte Rate an Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. In noch anderen Ausführungsformen kann eine Korrelation zwischen dem Materialien und/oder den Prozessablauf zur Herstellung der Metallisierungs schicht 230, die zuvor erstellt wurde, wie dies beispielsweise mit Bezug zu 2b beschrieben ist, angewendet werden, um eine Material- und/oder Prozessabweichung während der Herstellung der Schicht 230 zu erkennen. Zu diesem Zweck kann die Prozessgeschichte eines entsprechenden Substrats 201 analysiert werden, um mögliche Quellen für eine reduzierte Haftung zu ermitteln. Wenn beispielsweise erkannt wird, dass spezielle Substrate oder Lose aus Substraten, die in einer speziellen Sputter-Abscheidekammer bearbeitet wurden, zu einer erhöhten Rate an Oberflächenunregelmäßigkeiten in dem Gebiet 212b führen, kann die entsprechende Kammer identifiziert und neu eingestellt oder zeitweilig von dem Prozessablauf für Wartungszwecke ausgeschlossen werden. Wie zuvor erläutert ist, wird auf Grund des Bereitstellens des Rands 212p, der in der vorliegenden Ausführungsform durch das Vorsehen der Platzhalterkontaktdurchführungen 213b realisiert ist, eine vollständige Ablösung des Metallgebiets 212b im Wesentlichen vermieden, wodurch die weitere Bearbeitung des Bauelements 200 nicht wesentlich negativ beeinflusst wird, unabhängig von dem Ausmaß und der Anzahl der in dem Gebiet 212b erkannten Ablöseereignisse. Somit liefert die Inspektion der Metallgebiete 212b prozesslinieninterne Messdaten, die als Rückkopplungsinformation und/oder Vorwärtskopplungsinformation für eine Prozessanlage des vorhergehenden oder des nachfolgenden Prozessablaufes verwendet werden können. Beispielsweise können auf der Grundlage einer zuvor ermittelten Korrelation zu einem oder mehreren Prozessparametern die Inspektionsdaten als Messdaten für ein APC-(fortschrittliches Prozesssteuerungs-) System für die Prozesssequenz zur Herstellung der Metallisierungsschicht 230 oder für eine Prozesssequenz zur Herstellung weiterer Metallisierungsschichten verwendet werden. Des weiteren können die Inspektionsdaten zusätzlich oder alternativ als Eingangsgröße für ein Fehlerkennungs- und Klassifizierungssystem verwendet werden, um damit Fehler in Prozessanlagen zu bestimmen, die mit der Fertigungssequenz zur Herstellung des Bauelements 200 verknüpft sind.
  • 2e zeigt schematisch die Draufsicht das Halbleiterbauelements 200, wobei der Rand 212p des Metallgebiets 212b in Form dielektrischer Inseln 215 vorgesehen ist, die sich durch das Metall des Metallgebiets 212b erstrecken. Durch das Bereitstellen der Inseln 215 innerhalb der zusammenhängenden Metallfläche des Gebiets 212b wird eine erhöhte Haftung in dem Rand 212p erreicht, wodurch die Gefahr der Metallablösung deutlich reduziert wird. Somit ist das zentrale Gebiet 212c wirksam abgegrenzt und kann damit als ein effizienter Ablösemonitor dienen, wie dies zuvor beschrieben ist.
  • 2f zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Bauelements 200, wie es in 2e gezeigt ist. Somit umfasst das Bauelement 200 die dielektrischen Inseln 215, die in den oberen Bereich 205u der dielektrischen Schicht 205 gebildet sind, wodurch eine effektive Barriere für die Ablösung gebildet wird, die in und unter den zentralen Gebiet 212c auftreten kann. Hinsichtlich der Fertigungssequenz für die Herstellung der dielektrischen Inseln 215 gilt, dass im Wesentlichen die gleichen Prozesse ausgeführt werden können, wie sie zuvor beschrieben sind, wobei während der Herstellung entsprechender Grabenöffnungen für die Metallleitungen 212a eine modifizierte Lithographiemaske verwendet wird, um die Fläche der Inseln 215 während des nachfolgenden anisotropen Ätzprozesses abzudecken. Es sollte beachtet werden, dass in anderen anschaulichen Ausführungsformen eine geeignete Form und Abmessung für die dielektrischen Inseln verwendet werden kann, etwa recheckige Formen, kreisförmige Inseln, und dergleichen, während in anderen anschaulichen Ausführungsformen die dielektrischen Inseln 215 mit einem geeigneten Muster aus Kontaktdurchführungen, etwa den Kontaktdurchführungen 213b kombiniert werden kann, wobei eine räumliche Anordnung der Inseln 215 und der entsprechenden Kontaktdurchführungen entsprechend den Prozesserfordernissen ausgewählt werden kann. Wie zuvor mit Bezug zu 2b erläutert ist, können beispielsweise geeignete Muster und Konfigurationen des Rands 212p im Hinblick auf ihr Ablöseverhalten auf der Grundlage einer Analyse entsprechender Testsubstrate und/oder Produktsubstrate mit darauf ausgebildeten unterschiedlichen Arten an peripheren Gebieten 212p in Verbindung mit dem gleichen zentralen Gebiet 212c getestet werden. In ähnlicher Weise sollte beachtet werden, dass die Konfiguration der Kontaktdurchführungen 213b, die in 2c gezeigt sind, lediglich anschaulicher Natur ist und dass eine andere Anordnung der Kontaktdurchführungen an dem Rand 212p verwendet werden kann, etwa zwei oder mehr Kontaktlochketten, und dergleichen.
  • 2g zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform, wobei die Kontaktdurchführungen 213a und die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b vollständig vor der Herstellung der entsprechenden Metallleitungen und Metallgebiete gebildet werden. Zu diesem Zweck wird der untere Bereich 205l hergestellt und nachfolgend strukturiert, um entsprechende Kontaktlochöffnungen entsprechend dem Entwurf für das Bauelement 200 zu erhalten, wie dies beispielsweise in 2c gezeigt ist. Danach werden die entsprechenden Öffnungen mit einem geeigneten Barrieren- und Saatmaterial, etwa der Barrierenschicht 214, versehen, und danach wird Metall, etwa Kupfer, auf der Grundlage gut etablierter Verfahren abgeschieden. Anschließend wird über schüssiges Material beispielsweise durch CMP und/oder elektrochemische Ätzverfahren entfernt. Danach wird der obere Bereich 205u gebildet, wobei ggf. eine zwischenliegende Ätzstoppschicht (nicht gezeigt) vorgesehen wird, und dann strukturiert wird, um die entsprechenden Öffnungen für die Metallleitung 212a und das Metallgebiet 212b vorzusehen. Wiederum wird ein Barrierenmaterial, möglicherweise in Verbindung mit einem Saatmaterial, abgeschieden und nachfolgend werden die Öffnungen mit Metall gefüllt, wobei daraufhin überschüssiges Material entfernt wird. Da die Kontaktdurchführungen 213a und 213b wirksam mit dem Metall verbunden sind, das in die darüberliegenden Metallleitungen und Gebiete einfüllt wird, wird auch in dieser Fertigungssequenz ein effektiver Anstieg der Haftung für den Rand 212p erreicht.
  • 2h zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements 200 gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein zusätzlicher Anstieg der Haftung des Randes erreicht, indem die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b in entsprechende Metallleitungen 203b, die zusammen mit der entsprechenden Metallleitung 203a in dem Bauteilgebiet 230a gebildet sind, „verankert werden. Es sollte beachtet werden, dass das gezeigte Bauelement 200 eine Querschnittsansicht entsprechend einer Längsrichtung des Bauelements 241 darstellt, wobei beispielsweise eine Gatelänge 241a des Transistors 241 z. B. 100 nm oder deutlich weniger beträgt. Obwohl entsprechende Kontaktpfropfen 242 mit den entsprechenden Metallleitungen 203 verbunden sind, können die Metallleitungen 203 einer beliebigen geeigneten Abmessung und Form vorgesehen werden, um zumindest eine Verbindung mit einigen der Platzhalterkontaktdurchführungen 213b herzustellen, wodurch ein deutlicher Anstieg der Gesamthaftkraft des Randes 212p erreicht wird. In einer anschaulichen Ausführungsform werden die Metallleitungen 203b unter dem Metallgebiet 212b so gebildet, dass der Rand 212p im Wesentlichen nachgebildet wird, wodurch eine Verbindung mit jeder Platzhalterkontaktdurchführungen 213b hergestellt wird. Folglich kann eine noch höhere Differenz der Haftung zwischen dem Rand 212p und dem zentralen Gebiet 212c erreicht werden, wodurch in noch zuverlässigerer Weise eine vollständige Ablösung des Gebiets 212b unterdrückt wird. Folglich kann das zentrale Gebiet 212c mit einer größeren Fläche bei Bedarf vorgesehen werden, um damit „die Empfindlichkeit des Metallgebiets 212b für Ablöseereignisse, die durch Prozess und Material hervorgerufen werden, zu vergrößern. Beispielsweise kann eine Fläche von ungefähr 2500 bis 10 000 μm2 oder mehr in anspruchsvollen Anwendungen mit Metallisierungsschemata mit kritischen Abmessungen in der Bau teilebene 240, etwa der Gatelänge 241a, von ungefähr 50 nm oder weniger vorgesehen werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Platzhalterkontaktdurchführungen 213b in Verbindung mit den darunterliegenden Metallleitungen 203b auch mit anderen die Haftung vergrößernden Gestaltungsmaßnahmen kombiniert werden können, etwa den dielektrischen Inseln 215, wie sie in den 2d und 2e gezeigt sind.
  • Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine neue Technik für die Herstellung von Metallisierungsschichten einschließlich eines Überwachungsbereichs für eine zerstörungsfreie Überwachung von Prozessablauf- und Materialeigenschaften bereit. Zu diesem Zweck wird eine großflächige Metallplatte bereitgestellt, die zumindest an einigen Grenzen von einem Haftgebiet mit erhöhter Haftkraft im Hinblick auf ein zentrales Gebiet der Metallplatte begrenzt ist, wodurch das zentrale Gebiet der Metallplatte eine Materialablösung erfahren kann, während eine vollständige Ablösung der Metallplatte im Wesentlichen vermieden wird. Folglich können wertvolle Informationen hinsichtlich des Prozessablaufs und Materialeigenschaften auf der Grundlage der Bewertung des Ausmaßes und/oder der Anzahl an Oberflächenunregelmäßigkeiten, die ein Ablöseereignis kennzeichnen, gewonnen werden, während im Wesentlichen negative Auswirkungen durch die weitere Bearbeitung des Halbleiterbauelements vermieden werden, da die Ausbildung von Rissen innerhalb der Metallisierungsschicht auf Grund des Haftgebiets deutlich unterdrück ist. In anschaulichen Ausführungsformen wird eine erhöhte Haftung des Randes der Metallplatte erreicht, indem strukturelle Elemente, etwa Platzhalterkontaktdurchführungen, dielektrische Inseln, und dergleichen bereitgestellt werden, die effizient in den konventionellen Prozessablauf integriert werden können, wodurch ein hohes Maß an Prozesskompatibilität erreicht wird. Basierend auf der Bewertung von Materialablöseereignissen, die durch optische Inspektion auf manueller oder automatisierter Basis erfasst werden können, können Unzulänglichkeiten im Prozessablauf beispielsweise in Form defekter Prozessanlagen, und dergleichen effizient erkannt werden. Des weiteren können Prozessparameter, die für die mechanischen Eigenschaften der Metallisierungsschicht entscheidend sind, erkannt werden und können in effizienter Weise überwacht und in einigen Ausführungsformen durch Messdaten gesteuert werden, die aus der Teststruktur der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Zu diesem Zweck werden geeignete Korrelationen zwischen einen oder mehreren Prozessparametern und dem entsprechenden Ablöseverhalten der entsprechenden Überwachungsflächen er stellt, was auf der Grundlage entsprechender Testsubstrate oder sogar auf der Grundlage von Produktsubstraten bewerkstelligt werden kann, da ein negativer Einfluss auf die weitere Bearbeitung von Substraten durch das Vorsehen des Haftgebiets im Wesentlichen verhindert werden kann, das als eine Barriere für die Ablösung dient, die in den zentralen Gebiet der Metallplatte auftritt.
  • Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims (24)

  1. Verfahren mit: Bilden einer metallenthaltenden Testplatte in einem Metallisierungsschichtstapel eines Halbleiterbauelements, das über einem Substrat gebildet ist, wobei die metallenthaltende Testplatte ein Ablösetestgebiet und ein Haftgebiet mit einer erhöhten Haftung innerhalb des Metallisierungsschichtstapels im Vergleich zu dem Ablösetestgebiet aufweist; und Abschätzen eines Maßes an Materialablösung in dem Ablösetestgebiet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abschätzen eines Maßes an Materialablösung in dem Ablösetestgebiet optisches Inspizieren des Ablösetestgebiets umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen einer Prozesssequenz, die zum Bilden des Metallisierungsschichtstapels angewendet wird auf der Grundlage des abgeschätzten Maßes an Materialablösung des Metallisierungsschichtstapels.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst: Angeben mindestens eines Prozesses der Prozesssequenz als Quelle einer erhöhten Materialablösung auf der Grundlage eines Ergebnisses der Überwachung.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bilden der metallenthaltenden Testplatte umfasst: Bestimmen einer kritischen Größe für eine Metallfläche, um verstärkt Ablösung für eine spezifizierte Fertigungssequenz zu erleiden, Auswählen einer Größe des Ablösetestgebiets so, dass diese größer als die kritische Größe ist und Bilden des Haftgebiets, um das Ablösetestgebiet abzugrenzen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Bilden des Haftgebiets, das das Ablösetestgebiet umgibt, umfasst: Bilden mehrere Platzhalterkontaktdurchführungen in einer dielektrischen Schicht, die die metallenthaltenden Testplatte umschließt, wobei die Platzhalterkontaktdurchführungen mit der metallenthaltenden Testplatte verbunden sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Platzhalterkontaktdurchführungen so gebildet sind, dass sie mit einem oder mehreren Metallgebieten verbunden sind, die unter der metallenthaltenden Testplatte angeordnet sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Haftgebiet eine oder mehrere Inseln aus nichtmetallischen Material aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Verwenden des abgeschätzten Maßes an Materialablösung beim Steuern mindestens eines Prozessparameters eines Prozesses zur Bildung des Metallisierungsschichtstapels auf der Grundlage des abgeschätzten Maßes an Materialablösung.
  10. Verfahren mit: Bilden einer Metallplatte über einem Substratgebiet in einem Metallisierungsschichtstapel für ein Halbleiterbauelement, das gemäß einer spezifizierten Fertigungssequenz herzustellen ist, wobei die Metallplatte eine Größe aufweist, die eine zerstörungsfreie Inspektion eines zentralen Gebiets der Metallplatte ermöglicht; und Bilden eines Haftgebiets in dem Metallisierungsschichtstapel so, dass dieses mit der Metallplatte in Kontakt ist, wobei das Haftgebiet benachbart zu dem zentralen Gebiet angeordnet ist und eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Ablösung während der spezifizierten Fertigungssequenz im Vergleich zu dem zentralen Gebiet aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Bilden der Metallplatte umfasst: Bilden einer Metallleitung und/oder einer Kontaktdurchführung in dem Metallisierungsschichtstapel über einem zweiten Substratgebiet.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Bilden des Haftgebiets umfasst: Bilden mehrerer Platzhalterkontaktdurchführungen, die mit der Metallplatte verbunden sind, außerhalb des zentralen Gebiets.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Metallplatte und die Platzhalterkontaktdurchführungen durch Einfüllen eines Metalls in einem gemeinsamen Abscheideprozess hergestellt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Platzhalterkontaktdurchführungen vor dem Bilden der Metallplatte hergestellt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Bilden des Haftgebiets umfasst: Bilden mehrerer nichtmetallischer Inseln in der Metallplatte.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Platzhalterkontaktdurchführungen so gebildet werden, dass diese mit einem oder mehreren Metallgebieten verbunden sind, die unter der Metallplatte angeordnet sind.
  17. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst: Inspizieren des zentralen Gebiets in einem oder mehreren Substraten mit dem Metallisierungsschichtstapel, der gemäß der spezifizierten Fertigungssequenz hergestellt ist, im Hinblick auf ein Ablöseereignis.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Abschätzen mindestens einer Eigenschaft der spezifizierten Fertigungssequenz auf der Grundlage des Inspizierens des zentralen Gebiets.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei Abschätzen der mindestens einen Eigenschaft umfasst: Ermitteln eines Materialparameters und/oder eines Prozessparameters, der in mindestens einem der Prozesse der spezifizierten Fertigungssequenz angewendet wird, als eine Quelle einer erhöhten Materialablösung, und Steuern des mindestens einen Prozesses auf der Grundlage eines Ergebnisses des Inspizierens des zentralen Gebiets in Substraten, die mit dem mindestens einen Prozess bearbeitet werden.
  20. Halbleiterstruktur mit: einem oder mehreren Halbleiterschaltungselementen, die über einem ersten Substratgebiet gebildet sind; einer Metallplatte, die über einem zweiten Substratgebiet eines Metallisierungsschichtstapels gebildet ist, der über dem ersten und dem zweiten Substratgebiet ausgebildet ist, wobei die Metallplatte einen Rand und ein zentrales Gebiet aufweist, das für eine zerstörungsfreie Inspektion dimensioniert ist; und einem Haftgebiet, das das zentrale Gebiet begrenzt, wobei das Haftgebiet ausgebildet ist, dem Rand der Metallplatte eine erhöhte mechanische Stabilität im Vergleich zu dem zentralen Gebiet zu verleihen.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei das Haftgebiet mehrere Platzhalterkontaktdurchführungen aufweist, die mit dem Rand verbunden sind.
  22. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21, wobei das Haftgebiet einen Bereich nichtmetallischen Materials aufweist, der von Metall des Randes umgeben ist.
  23. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei die Metallisierungsschicht ein dielektrisches Material mit kleinem ε aufweist, und wobei die Metallplatte Kupfer aufweist.
  24. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei das Halbleiterschaltungselement einen Feldeffekttransistor mit einer Gatelänge von ungefähr 90 nm oder weniger aufweist und wobei die Metallplatte eine Fläche von ungefähr 2500 μm2 oder mehr aufweist.
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