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Gebiet der vorliegenden Offenbarung
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung Mikrostrukturen,
etwa moderne integrierte Schaltungen, und betrifft insbesondere
Metallisierungssysteme mit aufwändigen
dielektrischen und leitenden Materialien.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Bei
der Herstellung moderner Mikrostrukturen, etwa von integrierten
Schaltungen, gibt es ein ständiges
Bestreben, die Strukturgrößen von
Mikrostrukturbauelementen ständig
zu verringern, um die damit die Funktionsweise dieser Strukturen
zu verbessern. Beispielsweise haben in modernen integrierten Schaltungen
die minimalen Strukturgrößen, etwa
die Kanallängen
von Feldeffekttransistoren, den Bereich deutlich unter einem Mikrometer
erreicht, wodurch das Leistungsverhalten dieser Schaltungen im Hinblick
auf die Geschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme und/oder Funktionsvielfalt
verbessert wird. Wenn die Größe der einzelnen
Schaltungselemente in jeder neuen Schaltungsgeneration verringert
wird, wodurch beispielsweise die Schaltgeschwindigkeit der Transistorelemente
erhöht
wird, wird auch die verfügbare
Fläche
für Verbindungsleitungen
verringert, die elektrisch die einzelnen Schaltungselemente miteinander
verbinden. Daher werden die Abmessungen dieser Verbindungsleitungen ebenfalls
verringert, um dem geringeren Anteil an verfügbarer Fläche und der größeren Anzahl
an Schaltungselementen, die pro Einheitschipfläche vorgesehen sind, Rechnung
zu tragen, da typischerweise die Anzahl der erforderlichen Verbindungen schneller
ansteigt als die Anzahl der Schaltungselemente. Daher werden für gewöhnlich eine
Vielzahl gestapelter „Verdrahtungsschichten”, die auch
als Metallisierungsschichten bezeichnet werden, vorgesehen, wobei
einzelne Metallleitungen einer einzelnen Metallisierungsschicht
mit den einzelnen Metallleitungen einer darüber liegenden oder darunter
liegenden Metallisierungsschicht durch sogenannte Kontaktdurchführungen
verbunden sind. Trotz des Vorsehens einer Vielzahl von Metallisierungsschichten
sind geringere Abmessungen der Verbindungsleitungen erforderlich,
um der enormen Komplexität
von beispielsweise modernen CPUs, Speicherchips, ASICs (anwendungsspezifische
ICs) und dergleichen Rechnung zu tragen.
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Moderne
integrierte Schaltungen mit Transistorelementen, die eine kritische
Abmessung von 0,05 μm
und weniger besitzen, werden daher typischerweise bei deutlich erhöhten Stromdichten
von bis zu mehreren kA pro cm2 in den einzelnen
Verbindungsstrukturen betrieben, obwohl eine große Anzahl an Metallisierungsschichten
vorgesehen ist, da eine erhöhte
Anzahl an Schaltungselementen pro Einheitsfläche vorgesehen wird. Folglich
werden gut etablierte Materialien, etwa Aluminium, Kupfer und Kupferlegierungen
ersetzt, d. h. durch Materialien mit einem deutlich geringeren elektrischen
Widerstand und einem verbesserten Widerstandsverhalten in Bezug
auf Elektromigration selbst bei deutlich höheren Stromdichten im Vergleich
zu Aluminium. Das Einführen
des Kupfers in den Herstellungsvorgang für Mikrostrukturen und integrierte
Schaltungen geht mit einer Vielzahl schwieriger Probleme einher,
die in der Eigenschaft des Kupfers begründet liegen, gut in Siliziumdioxid
und einer Vielzahl von dielektrischen Materialien mit kleinem ε zu diffundieren,
die häufig
in Verbindung mit Kupfer eingesetzt werden, um die parasitäre Kapazität in komplexen
Metallisierungsschichten zu verringern. Um die erforderliche Haftung
zu erreichen und um die unerwünschte
Diffusion von Kupferatomen in empfindliche Bauteilgebiete zu vermeiden,
ist daher für
gewöhnlich
erforderlich, eine Barrierenschicht zwischen dem Kupfer und dem
dielektrischen Material vorzusehen, in welchem die Verbindungsstrukturen
auf Kupferbasis eingebettet sind. Obwohl Siliziumnitrid ein dielektrisches
Material ist, das in effizienter Weise die Diffusion von Kupferatomen
unterbindet, ist die Verwendung von Siliziumnitrid als ein dielektrisches
Zwischenschichtmaterial wenig wünschenswert,
da Siliziumnitrid eine moderat hohe Permittivität besitzt, wodurch die parasitäre Kapazität benachbarter
Kupferleitungen erhöht
wird, was zu nicht akzeptablen Signalausbreitungsverzögerungen
führt.
Daher wird eine dünne
leitende Barrierenschicht, die dem Kupfer auch die erforderliche mechanische
Stabilität
verleiht, für
gewöhnlich
so gebildet, dass das Kupferfüllmaterial
von dem umgebenden dielektrischen Material getrennt ist, wodurch die
Kupferdiffusion in die dielektrischen Materialien verringert und
auch die Diffusion von unerwünschten Sorten,
etwa von Sauerstoff, Fluor und dergleichen, in das Kupfer unterdrückt wird.
Des Weiteren können die
leitenden Barrierenschichten auch starke Grenzflächen mit dem Kupfer bilden,
wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass eine merkliche Materialwanderung
an der Grenzfläche
stattfindet, die typischerweise ein kritisches Gebiet im Hinblick auf
ausgeprägte
Diffusionspfade ist, die den Strom hervorgerufenen Materialdiffusionsprozess
unterstützen.
Aktuell werden Tantal, Titan, Wolfram und ihre Verbindungen mit
Stickstoff und Silizium und dergleichen als bevorzugte Kandidaten
für eine
leitende Barrierenschicht verwendet, wobei die Barrierenschicht
zwei oder mehr Teilschichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung
aufweisen kann, um den Erfordernissen im Hinblick auf die Diffusionsunterdrückung und
die Hafteigenschaften zu erfüllen.
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Eine
weitere Eigenschaft des Kupfers, die es deutlich von Aluminium unterscheidet,
ist die Tatsache, dass Kupfer nicht in effizienter Weise in größeren Mengen
durch chemische und physikalische Dampfabscheidungstechniken aufgebracht
werden kann, wodurch eine Prozessstrategie erforderlich ist, die üblicherweise
als Damaszener- oder Einlegetechnik bezeichnet wird. In einem Damaszener-Prozess
wird zunächst
eine dielektrische Schicht gebildet, die dann strukturiert wird,
so dass diese Gräben und/oder
Kontaktöffnungen
aufweist, die nachfolgend mit Kupfer befüllt werden, wobei, wie zuvor
erläutert
ist, vor dem Einfüllen
des Kupfers eine leitende Barrierenschicht in Seitenwänden der
Gräben
und Kontaktöffnungen
erzeugt wird. Das Abscheiden des Kupferfilmmaterials in die Gräben und
Kontaktöffnungen
wird für
gewöhnlich
für nass-chemische
Abscheideprozesse, etwa Elektroplattieren oder stromloses Plattieren
hergestellt, wobei das zuverlässige
Füllen von
Kontaktöffnungen
mit einem Aspektverhältnis von
5 oder mehr bei einem Durchmesser von 0,3 μm oder weniger in Verbindung
mit Gräben
mit einer Breite im Bereich von 0,1 μm bis mehrere μm erforderlich
ist. Elektrochemische Abscheideprozesse für Kupfer sind auf dem Gebiet
der elektronischen Leiterplattenherstellung gut bekannt. Jedoch
ist für
Abmessung der Metallgebiete in Halbleiterbauelementen die hohlraumfreie
Auffüllung
von Kontaktöffnungen mit
einem großen
Aspektfeld zumindest eine extrem komplexe und herausfordernde Aufgabe,
wobei die Eigenschaften der schließlich erhaltenen Kupfer basierten
Verbindungsstruktur wesentlich von Prozessparametern, Materialien
und der Geometrie der interessierenden Struktur abhängen. Da
die Geometrie der Verbindungsstrukturen im Wesentlichen durch Entwurfserfordernisse
festgelegt ist und daher nicht wesentlich bei einer vorgegebenen
Mikrostruktur geändert
werden kann, ist es von großer
Wichtigkeit, den Einfluss von Materialien, etwa von leitenden und nicht
leitenden Barrierenschichten, von dielektrischen Materialien und
dergleichen und deren gegenseitige Wechselwirkung auf die Eigenschaften
der Erfindungsstruktur als Ganzes zu bewerten und zu steuern, um
damit sowohl eine hohe Ausbeute als auch die erforderliche Produktzuverlässigkeit
sicherzustellen. Insbesondere ist es wichtig, beeinträchtigende
Mechanismen und Auswahlmechanismen in Metallisierungssystemen für diverse
Konfigurationen zu erkennen, zu überwachen
und einzuschränken, um
damit die Bauteilzuverlässigkeit
für die
neue Bauteilgeneration oder jeden neuen Technologiestandard beizubehalten.
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Es
werden daher große
Anstrengungen unternommen beim Untersuchen der Beeinträchtigung von
Kupferverbindungsstrukturen, insbesondere in Verbindung mit dielektrischen
Materialien mit kleinem ε oder
mit Materialien mit ultrakleinem ε (ULK),
die eine relative Permittivität
von 3,0 oder weniger aufweisen, um damit neue Materialien und Prozessstrategien
zu ermitteln, um Kupfer basierte Leitungen und Kontaktdurchführungen
mit einer geringen Gesamtpermittivität und einer erhöhten Zuverlässigkeit herzustellen.
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Ein
Ausfallmechanismus, von dem angenommen wird, dass er wesentlich
zu einem vorzeitigen Bauteilausfall führt, ist der durch die Elektromigration
hervorgerufene Materialtransport insbesondere entlang einer Grenzfläche, die
zwischen dem Kupfer und einer dielektrischen Deckschicht gebildet
ist, die nach dem Einfüllen
des Kupfermaterials in die Gräben
und Kontaktöffnungen
vorgesehen wird, deren Seitenwände
durch die leitenden Barrierenmaterialien abgedeckt sind. Zusätzlich zu
dem Beibehalten der Kupferintegrität kann die dielektrische Deckschicht
auch als eine Netzstoppschicht während
der Herstellung der Kontaktdurchführungen in dem Zwischenschichtdielektrikum
dienen. Häufig
verwendete Materialien sind beispielsweise Siliziumnitrid, Stickstoff
enthaltendes Karbid, die eine moderat hohe Ätzselektivität für typischerweise
eingesetzte Zwischenschichtdielektrika besitzen, etwa für eine Vielzahl
dielektrischer Materialien mit kleinem ε, und die auch die Diffusion
von Kupfer in das Zwischenschichtdielektrikum unterdrücken. Jüngste Untersuchungsergebnisse
scheinen jedoch anzudeuten, dass die zwischen dem Kupfer und der
dielektrischen Deckschicht gebildete Grenzfläche ein wesentlicher Diffusionspfad
für die
Materialwanderung während
des Betriebs der Metallverbindung ist.
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Folglich
wurden eine Vielzahl von Alternativen in dem Versuch entwickelt,
die Grenzflächeneigenschaften
zwischen dem Kupfer und der Deckschicht zu verbessern, die die Fähigkeit
hat, das Kupfer zuverlässig
einzuschließen
und dessen Integrität zu
bewahren. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, leitende Materialien
selektiv auf der Oberseite des Kupfer enthaltenden Gebiets vorzusehen,
die eine bessere Elektromigrationsverhaltensweise zeigen, ohne dass
der Gesamtwiderstand der entsprechenden Metallleitung in unnötiger Weise
verringert wird. Beispielsweise erweisen sich diverse Legierungen, etwa
eine Verbindung aus Kobalt/Wolfram/Phosphor (CoWP), eine Verbindung
aus Nickel/Molybdän/Phosphor
(NiMoP) und dergleichen als vielversprechende Kandidaten für leitende
Deckschichten, die deutlich die Elektromigrationswirkungen innerhalb
einer entsprechenden Metallleitung verringern können.
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Obwohl
diese Verbindungen für
ein besseres Elektromigrationsverhalten sorgen, ist das Einrichten eines
geeigneten Fertigungsablaufes in die gut etablierten Prozessstrategien
zur Herstellung komplexer Metallisierungssysteme mit deutlichem
Aufwand im Hinblick auf das Vorbereiten der freiliegenden Oberfläche für den entsprechenden
elektrochemischen Abscheideprozess verknüpft. Ferner können häufig ernsthafte
Defekte in Metallisierungssystemen mit Kupferleitungen einer leitenden
Deckschicht beobachtet werden, die auf der Grundlage elektrochemischer
Abscheidetechniken hergestellt ist, da erhöhte Leckströme und Spannungsüberschläge in derartigen
Bauelementen im Vergleich zu Bauelementen auftreten können, die
ein Metallisierungssystem auf der Grundlage einer dielektrischen
Deckschicht besitzen.
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In
anderen Strategien wird der Einbau gewisser Sorten in die Kupferoberfläche als
geeignete Technik betrachtet, um das gesamte Elektromigrationsverhalten,
beispielsweise in Verbindung mit einer entsprechenden Deckschicht
oder Ätzstoppschicht, zu
verbessern. Daher wird in einigen konventionellen Prozessschemata
die freiliegende Oberfläche
der Kupferleitungen der Einwirkung einer reaktiven Umgebung ausgesetzt,
um damit Silizium, Stickstoff und dergleichen einzubauen, um die
Oberflächeneigenschaften
der Metallleitungen vor dem Abscheiden des Deckmaterials oder Ätzstoppmaterials
zu verbessern. Beispielsweise wird eine Silizium enthaltende und/oder
Stickstoff enthaltende Sorte in die reaktive Umgebung eines Plasma
basierten Reinigungsprozesses eingeführt, um die Diffusion von Silizium, Stickstoff
und dergleichen in Gang zu setzen, wodurch eine entsprechende Kupferverbindung
gebildet wird, die deutlich die gesamten Oberflächeneigenschaften verbessern
kann. Beispielsweise kann Silan in einer entsprechenden Plasmabehandlung
angewendet werden, um eine Silizium/Kupferverbindung herzustellen,
die auch als Kupfersilizid bezeichnet wird und die für bessere
Elektromigrationseigenschaften sorgt.
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Obwohl
das Elektromigrationsverhalten der Kupferoberfläche in Verbindung mit einer
dielektrischen Deckschicht verbessert werden kann, indem eine Silizium/Stickstoffdiffusion
in den Oberflächenbereich
des Kupfermaterials initiiert wird, zeigt sich dennoch, dass der
Grad der Diffusion sehr steuerbar ist und dass auch die reaktive
Plasmaumgebung zu einer ausgeprägten
Schädigung
freiliegender Oberflächenbereiche
empfindlicher dielektrischer Materialien führen kann, insbesondere, wenn
ULK-Materialien in komplexen Anwendungen verwendet werden. Aus diesem
Grunde werden auch thermo-chemische Behandlungen, beispielsweise
zum Reinigen der freiliegenden Kupferoberfläche und zum Initiieren einer Siliziumdiffusion
in die Kupferoberfläche
eingesetzt, um damit das verbesserte Elektro migrationsverhalten
zu erreichen, wobei die Schädigung
der empfindlichen dielektrischen Materialien vermieden oder zumindest
verringert wird. Andererseits kann die Kupfer/Siliziumverbindung,
die sich in und unter der Kupferoberfläche bildet, eine negative Auswirkung
auf die Gesamtleitfähigkeit
der Metallleitung, insbesondere in Metallisierungssystemen ausüben, in
denen hohe Stromdichten bei kleinem Querschnitt erforderlich sind,
was zu deutlich ausgeprägten
Signalausbreitungsverzögerungen
führen
kann.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Offenbarung
Techniken zur Herstellung komplexer Metallisierungsschichten mit verbessertem
Elektromigrationsverhalten und verbessertem elektrischen Verhalten
und hohen Durchschlagsspannungen der dielektrischen Materialien, wobei
eines oder mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest
deren Auswirkungen reduziert werden.
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Überblick über die Offenbarung
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Im
Allgemeinen betrifft die folgende Offenbarung Prozesstechniken,
in denen ein verbessertes Verhalten im Hinblick auf die Elektromigration
erreicht wird, wobei gleichzeitig das gesamte elektrische Leistungsverhalten
des Metallisierungssystems verbessert werden kann. Zu diesem Zweck
werden die Materialeigenschaften sehr empfindlicher Materialien
mit kleinem ε oder
von ULK-Materialien nicht in unnötiger
Weise beeinträchtigt,
oder werden sogar nach gewissen Prozessschritten auf der Grundlage einer
thermisch-chemischen Behandlung wiederhergestellt. Es wurde erkannt,
dass für
viele anspruchsvolle dielektrische Materialien mit kleinem ε das Gesamtverhalten
dieser Materialien entscheidend von dem Kohlenstoffanteil abhängt, der
deutlich bei Einwirkung reaktiver Plasmaumgebungen verringert wird,
wie sie typischerweise während
entsprechender Reinigungsprozesse angewendet werden, und wie häufig auch
während
des Einbaus einer Siliziumsorte in freiliegende Oberflächenbereichen
angewendet werden. In einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten
wird folglich eine thermo-chemische Behandlung eingesetzt, die zu
einem deutlich geringeren Grad an Kohlenstoffverarmung bei Wechselwirkung
mit empfindlichen dielektrischen Materialien mit kleinem ε führt, während ein
Kupfer enthaltendes Metallgebiet eine darauf ausgebildete leitende
Deckschicht aufweisen kann, die zu einem besseren Elektromigrationsverhalten
führt und
auch als eine effiziente Maske während
der thermochemischen Behandlung dienen kann. Folglich können die
Vorteile eines verbesserten Elektromigrationsverhaltens ohne Beeinträchtigung
der Gesamtleitfähigkeit
erreicht werden, indem die leitende Deckschicht vorgesehen wird,
während
gleichzeitig die thermo-chemi sche Behandlung zu besseren Eigenschaften
des dielektrischen Materials mit kleinem ε führt, wobei in einigen anschaulichen
hierin offenbarten Ausführungsformen
eine weitere thermo-chemische Behandlung ausgeführt werden kann auf der Grundlage
einer geeigneten Prozessumgebung, etwa einer Silizium enthaltenden
Umgebung, die zu einer entsprechenden Verbesserung der Oberflächeneigenschaften
des dielektrischen Materials führt.
Beispielsweise kann ein gewisser Grad an durch Ätzen verursachten Schäden des
empfindlichen dielektrischen Materials mit kleinem ε „repariert” werden,
wodurch die Oberflächenbedingungen
für die
weitere Bearbeitung des Halbleiterbauelements verbessert werden,
beispielsweise im Hinblick auf das Abscheiden eines weiteren dielektrischen
Materials, etwa eines Ätzstoppmaterials
oder einer anderen Übergangsmaterialschicht, um
darauf ein weiteres dielektrisches Material mit kleinem ε herzustellen.
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Ein
anschauliches, hierin offenbartes Verfahren betrifft das Bilden
einer Metallisierungsschicht für ein
Halbleiterbauelement. Das Verfahren umfasst das Bilden einer leitenden
Deckschicht auf einer Oberfläche
eines Metallgebiets, die lateral in einem ersten dielektrischen
Material der Metallisierungsschicht eingebettet ist. Des Weiteren
umfasst das Verfahren das Ausführen
einer thermo-chemischen Reinigungsbehandlung an einer freiliegenden
Oberfläche
des ersten dielektrischen Materials in Anwesenheit der leitenden
Deckschicht. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines zweiten
dielektrischen Materials auf der freiliegenden Oberfläche des ersten
dielektrischen Materials und der leitenden Deckschicht.
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Ein
weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das
Bilden eines leitenden Deckmaterials auf einer Kupfer enthaltenden
Oberfläche
eines Metallgebiets einer Metallisierungsschicht eines Halbleiterbauelements,
wobei das Metallgebiet in einem dielektrischen Material mit kleinem ε der Metallisierungsschicht
gebildet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Ausführen einer
ersten thermo-chemischen Behandlung an einer freiliegenden Oberfläche des
dielektrischen Materials mit kleinem ε auf der Grundlage eines Kupferoxid
reduzierenden Prozessgases. Das Verfahren umfasst ferner das Ausführen einer
zweiten thermo-chemischen Behandlung an der freiliegenden Oberfläche auf
der Grundlage einer Silizium enthaltenden Prozessumgebung nach dem
Ausführen
der ersten thermo-chemischen Behandlung. Ferner umfasst das Verfahren das
Bilden einer dielektrischen Materialschicht auf der leitenden Deckschicht
und der freiliegenden Oberfläche
des dielektrischen Materials mit kleinem ε.
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Ein
noch weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft
das Bilden einer Metallisierungsschicht eines Halbleiterbauelements.
Das Verfahren umfasst das Bilden einer Öffnung in einer dielektrischen
Schicht mit kleinem ε und
das Füllen der Öffnung mit
einem Kupfer enthaltenden Material, um ein Metallgebiet zu erzeugen.
Eine leitende Deckschicht wird auf der Oberfläche des Metallgebiets gebildet
und wird ein Reinigungsprozess auf der Grundlage einer Kupfer reduzierenden
Gasumgebung in Abwesenheit eines Plasmas ausgeführt. Des Weiteren umfasst das
Verfahren das Ausführen
eines Oberflächenmodifizierungsprozesses
auf der Grundlage einer Silizium enthaltenden Prozessumgebung in
Abwesenheit eines Plasmas in der Silizium enthaltenden Prozessumgebung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ausführungsformen
des hierin offenbarten Gegenstands sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird, in denen:
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1a, 1b und 1d schematisch Querschnittsansichten
eines Halbleiterbauelements während
diverser Fertigungsphasen bei der Herstellung von Metallisierungsschichten
zeigen, in denen eine thermo-chemische Behandlung auf der Grundlage
einer leitenden Deckschicht gemäß anschaulicher Ausführungsformen
ausgeführt
wird; und
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1c schematisch
das Halbleiterbauelement gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
zeigt, in der eine zusätzliche
thermo-chemische
Behandlung ausgeführt
wird, um die Eigenschaften eines empfindlichen dielektrischen Materials
mit kleinem ε gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
weiter zu verbessern.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl
der hierin offenbarte Gegenstand mit Bezug zu den Ausführungsformen
beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie
in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass
die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht
beabsichtigen, die vorliegende Offenbarung auf die speziellen anschaulichen
offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vor liegenden Offenbarung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Im
Allgemeinen stellt die vorliegende Offenbarung Techniken bereit,
in denen verbesserte Elektromigrationseigenschaften für Metallgebiete
in komplexen Metallisierungssystemen auf der Grundlage eines leitenden
Deckmaterials erreicht werden, wobei zusätzliche eine unerwünschte Beeinträchtigung empfindlicher
dielektrischer Materialien mit kleinem ε, etwa eine Kohlenstoffverarmung, ätzabhängige Schädigungen
und dergleichen, reduziert werden, so dass das Gesamtverhalten des
Metallisierungssystems aufgrund der besseren Elektromigrationseigenschaften
mit einer gewünschten
hohen Leitfähigkeit bei
stabileren und gleichmäßigeren
Eigenschaften des dielektrischen Materials, etwa im Hinblick auf eine
höhere
Durchschlagspannung und dergleichen, verbessert werden kann. Zu
diesem Zweck wird nach dem Herstellen der leitenden Deckschicht
in selektiver Weise auf einem freiliegenden Metallgebiet zumindest
ein Reinigungsprozess als eine thermo-chemische Behandlung ausgeführt, die
als eine Behandlung verstanden werden kann, die in einer Prozessumgebung
ausgeführt
wird, die ohne Plasma eingerichtet wird, d. h. ohne einen hohen
Anteil an ionisierten Teilchen. Es sollte in dieser Hinsicht beachtet werden,
dass eine thermo-chemische
Prozessumgebung als eine Umgebung zu verstehen ist, in der der Anteil
ionisierter Teilchen im Wesentlichen einem Anteil entspricht, der
durch die thermische Bewegung von Molekülen und Atomen gemäß spezifizierten Druck-
und Temperaturbedingungen erreicht wird. Somit ist ein höherer Anteil
an ionisierten Teilchen, wie er durch Wechselwirkung mit einem elektromagnetischen
Feld hervorgerufen wird, nicht als eine thermo-chemische Prozessumgebung zu betrachten.
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In
einigen hierin offenbarten anschaulichen Ausführungsformen wird der thermisch-chemische Reinigungsprozess
auf der Grundlage eines Oxid reduzierenden Gases, entweder mit Ammoniakgas und/oder
einem Stickstoffgas ausgeführt
und führt
zu einer effizienten Entfernung von Kontaminationsstoffen, die während der
vorhergehenden Prozesse, etwa der Kupferabscheidung, dem chemisch-mechanischen
Polieren von überschüssigen Materialien, dem
Abscheiden der leitenden Deckschicht und dergleichen, erzeugt werden,
wobei auch die Wahrscheinlichkeit in den empfindlichen dielektrischen Materialien
mit kleinem ε verringert
wird, dass Kohlenstoff heraus diffundiert, die wesentlich die Gesamteigenschaften
des Materials mit kleinem ε beeinflusst.
Während
der weiteren Bearbeitung, beispielsweise während des Abscheidens eines
weiteren dielektrischen Materials, was auf der Grundlage eines In-situ-Prozesses
bewerkstelligt werden kann, in Verbindung mit der vor hergehenden
thermo-chemischen Behandlung, können
folglich bessere Oberflächenbedingungen
geschaffen werden, die zu einer verbesserten Isolationsfestigkeit
des dielektrischen Materials führen,
was wiederum zu einer höheren
Zuverlässigkeit
des resultierenden Metallisierungssystems beiträgt. In anderen anschaulichen
Ausführungsformen
wird eine weitere Thermobehandlung auf der Grundlage der Silizium
enthaltenden Prozessumgebung ausgeführt, in der ein gewisser Grad
an Oberflächenmodifizierung
erreicht wird, indem beispielsweise freiliegende Oberflächenbereiche
des empfindlichen dielektrischen Materials mit kleinem ε gehärtet oder
verdichtet werden, wodurch noch bessere Oberflächenbedingungen während der
weiteren Bearbeitung erreicht werden, oder wodurch der Grad an Schädigung von
zuvor ausgeführten Ätz- und Lackabtragungsprozessen
reduziert wird, wodurch ebenfalls zu einer besseren Zuverlässigkeit
und damit Isolationsfestigkeit beigetragen wird. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
wird die thermo-chemische Behandlung somit als eine In-situ-Prozesssequenz
in Verbindung mit einem Reinigungsschritt und einem nachfolgenden „Siliziumdiffusionsschritt” ausgeführt, möglicherweise
in Verbindung mit einem Abscheideprozess zur Herstellung eines weiteren
dielektrischen Materials, etwa eines Siliziumnitridmaterials, eines
Stickstoff enthaltenden Siliziumkarbidmaterials und dergleichen.
Folglich können
in komplexen Metallisierungssystemen, die noch geringere parasitäre Kapazitätswerte
für dicht liegende
Metallgebiete erfordern, empfindliche dielektrische Materialien
mit einer Dielektrizitätskonstanten
von 3,0 oder von 2,0 und weniger eingesetzt werden, wobei eine entsprechende
Prozesssequenz zu einem ausgeprägten
Grad an Schädigung
der Materialien führen
kann, wodurch zu einer geringeren Zuverlässigkeit im Hinblick auf die
Isolationsfestigkeit und dergleichen beigetragen wird. Somit kann
eine effiziente Siliziumdiffusion in die freiliegenden Oberflächenbereiche
auf der Grundlage einer Plasma freien Behandlung zu einem gewissen
Grad der Wiederherstellung der gewünschten Molekularstruktur führen oder
kann eine erhöhte
Härtedichte
des Oberflächenbereichs
erzeugen, die wiederum teilweise die mechanische Stabilität dieser
Materialien verbessern kann, die häufig in Form eines porösen Materialsystems
vorgesehen sind. Beispielsweise kann der Grad der Porosität an den
freiliegenden Oberflächenbereichen
dieser empfindlichen dielektrischen Materialien verringert werden,
indem eine Prozessumgebung während
der thermisch-chemischen Behandlung auf der Grundlage von Silizium
enthaltenden Substanzen in Form von HMDS (Hexamethyldisilazan) und dergleichen
eingerichtet wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die thermo-chemische Behandlung
auch vor dem eigentlichen Bilden der Metallgebiete in dem empfindlichen
dielektrischen Material ausgeführt,
d. h. nach dem Strukturieren des dielektrischen Materials und vor
dem Herstel len eines leitenden Barrierenmaterials und dem Abscheiden
eines Kupfer enthaltenden Metalls. Auch in diesem Falle kann ein
negativer Effekt Plasma basierter Prozesse vermieden werden, wobei
dennoch bessere Oberflächenbedingungen
für die
nachfolgenden Prozessschritte erreicht werden.
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Mit
Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche
Ausführungsformen
detaillierter beschrieben.
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1a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit
einem Substrat 101, in und über welchem Schaltungselemente,
etwa Transistoren und dergleichen, hergestellt sind, die dies für den gesamten
Schaltungsaufbau des Bauelements 100 erforderlich ist.
Wie zuvor angegeben ist, erfordert die kontinuierliche Verringerung
der kritischen Strukturgröße in der
Transistorebene des Bauelements, die aktuell bei ungefähr 50 nm
und weniger liegen, auch eine entsprechende Anpassung der Strukturgrößen von
Metallleitungen und Kontaktdurchführungen in einem Metallisierungssystem 130 des
Bauelements 100. In der in 1a gezeigten
Ausführungsform
ist das Metallisierungssystem 130 durch eine erste Metallisierungsschicht 110 und
eine zweite Metallisierungsschicht 120 repräsentiert.
Es sollte doch beachtet werden, dass das Metallisierungssystem 120 eine
beliebige Anzahl an Metallisierungsschichten aufweisen kann, die
dies im Hinblick auf die gesamte Komplexität des Bauelements 100 erforderlich
ist. Der Einfachheit halber sind derartige weitere Metallisierungsschichten,
die über
der Schicht 120 ausgebildet sein können, oder die unter der Metallisierungsschicht 110 angeordnet
sein können,
nicht gezeigt. Die Metallisierungsschicht 110 umfasst ein
dielektrisches Material 111, etwa ein dielektrisches Material
mit kleinem ε mit
einer Dielektrizitätskonstanten
von 3,0 oder weniger, während
in anspruchsvolleren Anwendungen die Dielektrizitätskonstante
ungefähr
2,0 oder weniger beträgt,
in welchem Falle die entsprechenden Materialien auch als Material
mit ultrakleinem ε (ULK)
bezeichnet wird. Die Metallisierungsschicht 110 umfasst
ferner ein Metallgebiet oder eine Metallleitung 112, wobei
zu beachten ist, dass typischerweise eine große Anzahl geeigneter Metallgebiete
in der Metallisierungsschicht 110 vorgesehen sind. Die
Metallleitung oder das Metallgebiet 112 enthält ein gut
leitendes Kernmaterial 112a auf der Grundlage von Kupfer,
Silber und dergleichen, während
ein leitendes Barrierenmaterial 112b das Kernmaterial 112a einschließt, beispielsweise
im Hinblick auf die Diffusion in das umgebende dielektrische Material
und im Hinblick auf den Einbau reaktiver Komponenten, etwa Sauerstoff,
Fluor und dergleichen, in dem dielektrischen Material 111 vorhanden
sein können.
Wie zuvor erläutert
ist, sorgt auch das leitende Barrierenmaterial 112b für die gewünschte Haftung
des Kernmaterials 112a an dem umgebenden dielektrischen
Material 111 und bildet auch eine starke Grenzfläche mit
dem gut leitenden Kernmaterial 112a, um damit das gewünschte Elektromigrationsverhalten
zu erreichen. Beispielsweise sind Tantal, Tantalnitrid und dergleichen
gut etablierte Barrierenmaterialien. In der gezeigten Ausführungsform
ist ferner eine leitende Deckschicht 112c auf dem Kernmaterial 112a gebildet
und ist aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut, etwa
aus einer CoWP-Verbindung und dergleichen, wie dies beispielsweise
zuvor erläutert
ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass in anderen anschaulichen
Ausführungsformen
(nicht gezeigt) die leitende Deckschicht 112c nicht vorgesehen
ist, wenn dies für
die Metallisierungsschicht als geeignet erachtet wird, während jedoch
in anderen Metallisierungsschichten 110, etwa der Schicht 120,
ein verbesserteres Elektromigrationsverhalten in Verbindung mit
einer hohen Leitfähigkeit
erforderlich ist. Ferner kann eine dielektrische Ätzstoppdeckschicht 113,
die aus Siliziumkarbid, Stickstoff enthaltendem Siliziumkarbid,
Siliziumnitrid und dergleichen, aufgebaut sein kann, auf dem dielektrischen
Material 111 und auf dem Metallgebiet 112, beispielsweise
auf der leitenden Deckschicht 112c, gebildet sein, während in
anderen Fällen
die dielektrische Schicht 113 auch für den erforderlichen Kupfereinfluss
und das Elektromigrationsverhalten sorgt.
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Die
Metallisierungsschicht 120 enthält ein dielektrisches Material 121,
das auch ein dielektrisches Material mit kleinem ε oder ein
ULK-Material repräsentieren
kann, das eine mehr oder minder porösen Zustand aufweisen kann,
wie dies zuvor erläutert
ist. Des Weiteren ist ein Metallgebiet 122 lateral in dem dielektrischen
Material 121 eingebettet und enthält ein Kernmaterial 122a,
etwa Kupfermaterial, in Verbindung mit einem leitenden Barrierenmaterial 122b. In
der gezeigten Ausführungsform
enthält
das Metallgebiet 122 eine Metallleitung 122l und
eine Kontaktöffnung 122v,
die eine Verbindung mit dem Metallgebiet 112 der Metallisierungsschicht 110 herstellt.
In dieser Fertigungsphase ist ferner eine leitende Deckschicht 122c,
die aus einem beliebigen geeigneten Metall oder einer Metallverbindung
aufgebaut ist, zumindest auf dem Kernmaterial 122a ausgebildet,
so dass für
ein verbessertes elektrisches Elektromigrationsverhalten gesorgt
wird, ohne dass die Gesamtleitfähigkeit
des Metallgebiets 122 unnötig beeinflusst wird.
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Das
in 1a gezeigte Halbleiterbauelement 100 kann
auf der Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Nach
der Herstellung entsprechender Schaltungselemente, etwa Transistoren,
in einem Halbleitermaterial, das über dem Substrat 101 vorgesehen
ist, wird eine Kontaktstruktur (nicht gezeigt) auf der Grundlage
gut etablierter Prozesstechniken gebildet, um damit eine Schnittstelle zwischen
den Schaltungselementen, die in und über dem Halbleitermaterial
hergestellt sind, und dem Metallisierungssystem 120 zu
schaffen. Danach werden einige oder mehrere Metallisierungsschichten
hergestellt, etwa die Schicht 110. Zu diesem Zweck wird das
dielektrische Material 111 auf der Grundlage einer beliebigen
geeigneten Abscheidetechnik aufgebracht, etwa durch CVD, Aufschleuderverfahren
und dergleichen, wobei dies von der Art des abzuscheidenden Materials
abhängt.
Wie zuvor erläutert
ist, kann das Material 111 einen gewissen Anteil an Kohlenstoff
aufweisen, der die gesamten Materialeigenschaften wesentlich beeinflusst.
Beispielsweise werden Materialien auf der Grundlage von Silizium,
Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff häufig in einem mehr oder minder
porösen
Zustand verwendet, während
in anderen Fällen
Polymermaterialien und dergleichen eingesetzt werden. Daraufhin
wird das dielektrische Material 111 auf der Grundlage aufwändiger Lithografie-
und Ätzstrategien
strukturiert, wie dies auch mit Bezug zu der Metallisierungsschicht 120 erläutert wird.
Schließlich
werden entsprechende Öffnungen,
die dem Metallgebiet 122 entsprechen, mit einem Metall
enthaltenden Material gefüllt
und überschüssiges Material
wird entfernt, etwa durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren), um elektrisch
isolierte Metallgebiete in dem dielektrischen Material 111 zu
schaffen. Danach wird die leitende Deckschicht 112c hergestellt
bei Bedarf, woran sich das Abscheiden des dielektrischen Schicht 111 anschließt. Daraufhin
wird das dielektrische Material 121 aufgebracht, wie dies
zuvor mit Bezug zu dem Material 111 erläutert ist und es wird eine
entsprechende Strukturierungssequenz ausgeführt, um einen Graben und eine
Kontaktöffnung
für die
Metallleitung 122l und die Kontaktöffnung 122t zu erzeugen. Nach
dem Strukturieren des dielektrischen Materials 121 auf
der Grundlage gut etablierter Ätztechniken wird
in einigen anschaulichen Ausführungsformen (nicht
gezeigt) eine geeignete thermo-chemische Behandlung ausgeführt, wie
sie auch nachfolgend mit Bezug zu den 1b und 1c erläutert wird.
Daraufhin wird das leitende Barrierenmaterial 122b abgeschieden,
woran sich das Abscheiden des Kernmaterials 122a und das
Entfernen von überschüssigem Material
davon anschließt.
Als nächstes
wird das Bauelement 100 der Einwirkung einer Abscheideumgebung 102 ausgesetzt,
die eine beliebige elektrochemische Abscheideumgebung oder eine Gasumgebung
repräsentiert,
beispielsweise eine CVD-Abscheideumgebung, eine Umgebung für die physikalische
Dampfabscheidung, etwa die Sputter-Abscheidung und dergleichen.
Zum Beispiel können
eine Vielzahl von Metallmaterialien effizient auf der Grundlage
elektrochemischer Abscheideverfahren aufgebracht werden, beispielsweise
durch stromloses Plattieren, in welchem eine freiliegende Oberfläche des
Kernmaterials 122a als ein Katalysatormaterial dient, um
ein Abscheiden des Materials aus einer geeigneten Elektrolytlösung in
Gang zu setzen. Folglich wird eine sehr selektive Materialabscheidung
erreicht, ohne dass zusätzliche
Strukturierungsmaßnahmen
zum Beschränken
der leitenden Deckschicht 122c auf der Metallleitung 122l erforderlich
sind. In anderen Fällen
wird ein anderes geeignetes Abscheideregime angewendet, beispielsweise selektive
CVD-ähnliche
Abscheideverfahren, in denen das Kernmaterial 122a eine
deutlich höhere
Abscheiderate im Vergleich zu freiliegenden Oberflächenbereichen 121s des
dielektrischen Materials 121 besitzt.
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1b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100, wenn es einer
Prozessumgebung einer ersten thermo-chemischen Behandlung 103a ausgesetzt
ist. Die Prozessumgebung der Behandlung 103a kann in einer
beliebigen geeigneten Prozessanlage eingerichtet werden, etwa einer
Abscheidekammer und dergleichen, wenn beispielsweise eine Abscheidung
eines weiteren dielektrischen Materials als ein In-situ-Prozess
ausgeführt
wird. In einer anschaulichen Ausführungsform wird die Prozessumgebung
der Behandlung 103a auf der Grundlage eines Kupfer reduzierenden
Gases errichtet, das beispielsweise auf der Grundlage von Ammoniak
(NH3) und Stickstoff (N2)
mit einem Druck von ungefähr
1–6 Torr
bewerkstelligt werden kann. Zum Beispiel liegt das Verhältnis von
Ammoniak zu Stickstoffgas in einem Bereich von ungefähr 1:400–1:1, während in
anderen Fällen
im Wesentlichen reiner Ammoniak als das reduzierende Gas verwendet
wird. Des Weiteren kann das Substrat 101 auf ungefähr 250–500°C aufgeheizt
werden, beispielsweise auf ungefähr
350°C, um
damit eine gewünschte
Prozesstemperatur für die
Behandlung 103a zu schaffen. Folglich wird ein thermisch
induzierter chemischer Reinigungsprozess an der Oberfläche der
Deckschicht 122c und auch an der Oberfläche 121s des dielektrischen
Materials 121 in Gang gesetzt. Wie zuvor angegeben ist,
führt die
Behandlung 103a zum Entfernen von Metallresten, die während der
vorhergehenden Prozesssequenzen erzeugt wurden, beispielsweise beim
Abscheiden der Materialien 122a, 122b und beim
entsprechenden Entfernen von überschüssigem Material.
Auch während
des nachfolgenden Prozesses zum Abscheiden der leitenden Deckschicht 122c können Reste
auf der freiliegenden Oberfläche 121s abgelagert
worden sein, die effizient entfernt wurden, wobei auch der Grad
an Kohlenstoffverarmung verringert wird, der typischerweise bei
Plasma basierten Reinigungsprozessen beobachtet wird.
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1c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform,
in der das Bauelement 100 zusätzlich zu der thermo-chemischen
Behandlung 103a einer weiteren thermo-chemischen Behandlung 103b unterzogen
wird.
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Beispielsweise
werden die Behandlungen 103a, 103b auf der Grundlage
einer geeigneten Prozessumgebung ausgeführt, ohne dass das Bauelement 100 der
Umgebungsatmosphäre
zwischen den Behandlungen 103a und 103b ausgesetzt
wird. Eine entsprechende Sequenz aus Prozessen wird auch als eine
In-situ-Prozesssequenz bezeichnet, unabhängig davon, ob die Prozesse
der Sequenz in der gleichen oder unterschiedlichen Prozesskammern ausgeführt werden,
solange eine unerwünschte
Einwirkung der Umgebungsatmosphäre
vermieden wird. Die thermisch-chemische Behandlung 103b kann
auf der Grundlage einer Gasumgebung ausgeführt werden, die in einer anschaulichen
Ausführungsform eine
Silizium enthaltende Gaskomponente, etwa Silan oder Derivate davon,
etwa Trimethylsilan (3MS), Tetramethylsilan (4MS), HMDS, und dergleichen, enthält. Auf
der Grundlage einer geeigneten Temperatur, etwa bei 250 bis 500°C für Silan
oder Derivate davon, kann somit eine entsprechende Siliziumdiffusion
in die freiliegende Oberfläche 121s initiiert
werden, wodurch ein gewisser Grad an Härtung oder Verdichtung der
Oberfläche 121s erreicht
wird. In anderen Fällen
wird HMDS eingesetzt, um den Oberflächenzustand des Materials 121 zu
verbessern, wodurch eine gewünschte
Struktur der Oberfläche 121s sogar „wiederhergestellt” wird,
die zuvor in den vorhergehenden Prozessschritten geschädigt wurde.
Es sollte beachtet werden, dass ein erforderlicher Grad an Siliziumdiffusion
in die Oberfläche 121s effizient auf
der Grundlage entsprechender Testmessungen ermittelt werden kann,
in denen unterschiedliche dielektrische Materialien auf der Grundlage
unterschiedlicher Parametereinstellungen für die Behandlung 103b behandelt
werden und indem die Oberflächenzustände nach
den diversen Behandlungen ermittelt werden. Folglich kann die freiliegende
Oberfläche 121s so
modifiziert werden, dass bessere Oberflächenbedingungen während der
weiteren Bearbeitung erreicht werden, beispielsweise während des
Abscheidens eines weiteren dielektrischen Materials, wodurch die
Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass die Eigenschaften des Materials 121 beeinflusst
werden, woraus sich somit eine bessere Zuverlässigkeit ergibt, wie dies zuvor
erläutert
ist. Gleichzeitig kann die Deckschicht 121c als eine Schutzschicht
dienen, um damit eine unerwünschte
Siliziumdiffusion in das Kernmaterial 122a zu verhindern,
was ansonsten zu einer geringeren Gesamtleitfähigkeit führen würde, wie dies auch zuvor erläutert ist.
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1c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100, wenn es der Einwirkung
einer Abscheideumgebung 104 nach Ausführen der Behandlung 103a (siehe 1b)
und, in einigen anschaulichen Ausführungsformen, auch der Behandlung 103b (siehe 1c)
unterliegt. Die Abscheideumgebung 104 kann auf der Grundlage
beliebiger geeigneter Prozessparameter und Vorstufenmaterialien
eingerichtet werden, um eine gewünschte
Zusammen setzung einer dielektrischen Schicht 123 zu erhalten,
die als ein Ätzstoppmaterial
oder als geeignete Übergangsschicht
dient, um darauf ein weiteres dielektrisches Material zu bilden.
In einer anschaulichen Ausführungsform
repräsentiert
der Abscheideprozess 104 einen einzelnen Prozess einer
Prozesssequenz, die zumindest die Behandlung 103a (siehe 1b)
umfasst, wobei die Prozesssequenz als ein In-situ-Prozess in dem
vordefinierten Sinne ausgeführt
wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird zusätzlich die
Behandlung 103b (siehe 1c) ausgeführt und
repräsentiert
ebenfalls einen Teil der Prozesssequenz, wobei die Abscheideumgebung 104 in der
gleichen Prozesskammer wie die Prozessumgebung der Behandlung 103b eingerichtet
wird. Zu diesem Zweck wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen
ein Plasma eingerichtet, um das Abscheiden von Silizium, Stickstoff
und Kohlenstoff in Gang zu setzen, um somit die dielektrische Schicht 123 zu
bilden. Während
des Abscheidens der Materialschicht 123 führt somit
die verbesserte Oberfläche 121s,
die während
der vorhergehenden einen oder mehreren thermo-chemischen Behandlungen
erhalten wird, zu einer besseren Abscheidegleichmäßigkeit
und damit stabilen und zuverlässigen
Gesamteigenschaften, etwa einer verbesserten Isolationsfestigkeit
und dergleichen. Es sollte beachtet werden, dass eine beliebige
gewünschte
Materialzusammensetzung während
des Prozesses 104 aufgebracht werden kann, etwa in Form
zweier oder mehrerer unterschiedlicher Materialschichten in Form
von Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Stickstoff enthaltendem Siliziumkarbid
und dergleichen.
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Danach
kann die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden, in dem ein weiteres
dielektrisches Material, etwa ein ULK-Material und dergleichen,
aufgebracht wird und darin geeignete Metallleitungen und Kontaktdurchführungen
hergestellt werden, wie dies auch mit Bezug zu den Metallisierungsschichten 110 und 120 beschrieben
ist.
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In
einigen anschaulichen Ausführungsformen
werden die thermo-chemischen Behandlungen 103a, 103b,
wie sie mit Bezug zu den 1b und 1c beschrieben
sind, auch als eine Prozesssequenz nach dem Strukturieren des dielektrischen Materials 121 angewendet,
wie dies zuvor erläutert ist.
Beispielsweise ist während
des Strukturierens des dielektrischen Materials 121 eine
komplexe Ätzstrategie
anzuwenden, wobei die Herstellung einer Lackmaske erforderlich ist,
möglicherweise
in Verbindung mit einem Hartmaskenmaterial, um durch die dielektrische
Schicht 121 zu ätzen
und um einen entsprechenden Graben für die Metallleitung 122l zu
bilden (siehe 1a). Nach dieser komplexen Strukturierungssequenz
kann die wiederholte Einwirkung einer reaktiven Umgebung, etwa von
anisotropen Ätzrezepten,
Lackabtragungsprozessen und dergleichen, daher zu einem deutlichen
Grad an Schädigung
freiliegender Oberflächenbereiche
des dielektrischen Materials 121 führen. In diesem Falle führt das Anwenden
der Sequenz aus Behandlungen 103a, 103b der 1b und 1c zu
einem effizienten Abtragen von Kontaminationsstoffen und auch zu
einer entsprechenden „Verstärkung” der freiliegenden Oberflächenbereiche
des dielektrischen Materials 121. Folglich kann die Kohlenstoffverarmung
während
der weiteren Bearbeitung verringert werden und es können auch
die Oberflächenbedingungen
verbessert werden, indem etwa die freiliegenden Oberflächenbereiche
gehärtet
oder verdichtet werden. Beim Abscheiden des leitenden Barrierenmaterials 122b wird
somit eine zuverlässigere
Abdeckung erreicht, da der Grad an Porosität und die Ätzschädigung an den Oberflächenbereichen
des Materials 121 deutlich verringert sind. Aufgrund des
Vermeidens eines Plasma in der Sequenz 103a, 103b können zusätzliche
Schäden
vermieden werden.
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Es
gilt also: die vorliegende Offenbarung stellt Techniken bereit,
in denen ein verbessertes Elektromigrationsverhalten auf der Grundlage
einer leitenden Deckschicht erreicht wird, wobei zusätzlich bessere
Materialeigenschaften empfindlicher dielektrischer Materialien erhalten
werden, in dem ein Plasma freier Reinigungsprozess möglicherweise
in Verbindung mit einem Oberflächenmodifizierungsprozess
auf der Grundlage von beispielsweise einer Silizium enthaltenden
Prozessumgebung angewendet wird.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Offenbarung 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 hierin offenbarten
Prinzipien zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten
und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu
betrachten.