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GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung Mikrostrukturen, wie etwa moderne integriere Schaltungen, und betrifft insbesondere Materialsysteme mit Dielektrika auf Basis von Siliziumoxid, die eine geringe Dielektrizitätskonstante besitzen.
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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, das Leistungsverhalten im Hinblick auf das Funktionsverhalten und die Funktionsvielfalt, die in einem einzelnen Mikrostrukturbauelement integriert ist, zu verbessern. Zu diesem Zweck werden die Strukturgrößen von Mikrostrukturbauelementen ständig verringert, um damit die Funktionsweise dieser Strukturen zu verbessern. Beispielsweise hat in modernen integrierten Schaltungen die minimale Strukturgröße, etwa die Kanallänge 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 bei jeder neuen Schaltungsgeneration verringert wird, wodurch beispielsweise die Schaltgeschwindigkeit der Transistorelemente erhöht wird, sind häufig neue Materialien erforderlich, um nicht in unerwünschter Weise die Vorteile aufzuheben, die durch das Reduzieren der Strukturgrößen der einzelnen Komponenten von Mikrostrukturbauelementen, etwa Schaltungselementen und dergleichen, erreicht werden. Beispielsweise wird beim Verringern der kritischen Abmessungen von Transistoren, wodurch die Dichte der einzelnen Schaltungselemente ansteigt, auch die verbrückbare Fläche für Verbindungsleitungen verringert, die die einzelnen Schaltungselemente elektrisch miteinander verbinden. Folglich werden die Abmessungen dieser Verbindungsleitungen ebenfalls reduziert, um dem geringeren Anteil an verbrückbarer Fläche und der größeren Anzahl an Schaltungselementen, die pro Einheitschipfläche vorgesehen sind, Rechnung zu tragen, da typischerweise zwei oder mehr Verbindungen für jedes individuelle Schaltungselement erforderlich sind. Daher wird eine Vielzahl gestapelter ”Verdrahtungsschichten”, die auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden, vorgesehen, wobei einzelne Metallleitungen einer 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 hohen 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 oder weniger besitzen, werden daher typischerweise bei deutlich höheren Stromdichten von bis zu mehreren kA pro cm2 in den einzelnen Verbindungsstrukturen betrieben, obwohl eine relativ große Anzahl an Metallisierungsschichten aufgrund der großen Anzahl an Schaltungselementen pro Einheitsfläche vorgesehen ist. Folglich werden gut etablierte Materialien, etwa Aluminium, zunehmend durch Kupfer und Kupferlegierungen ersetzt, d. h. durch Materialien mit einem deutlich geringeren elektrischem Widerstand und mit einem verbesserten Widerstand im Hinblick auf Elektromigration selbst bei deutlich höheren Stromdichten im Vergleich zu Aluminium.
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Das Einführen des Kupfers in den Herstellungsvorgang für Mikrostrukturen und integrierte Schaltungen ist mit einer Reihe ernsthafter Probleme verknüpft, die in den Eigenschaften des Kupfers begründet liegen, gut in Siliziumdioxid und anderen dielektrischen Materialien zu diffundieren, wozu die Tatsache hinzukommt, dass Kupfer nicht in effizienter Weise auf der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützter Ätzrezepte strukturiert werden kann. Zum Beispiel bildet Kupfer auf der Grundlage konventioneller plasmaunterstützter Ätzprozesse im Wesentlichen keine flüchtigen Ätzprodukte, so dass die Strukturierung einer kontinuierlichen Kupferschicht mit einer Dicke, die für die Herstellung von Metallleitungen geeignet ist, nicht kompatibel ist mit aktuell verfügbaren Ätzstrategien. Folglich wird die sogenannte Damaszener- oder Einlegeprozesstechnik typischerweise angewendet, in der ein dielektrisches Material zuerst hergestellt und nachfolgend strukturiert wird, um Gräben und Kontaktlochöffnungen zu erhalten, die nachfolgend mit dem kupferbasiertem Material unter Verwendung von beispielsweise elektrochemischen Abscheidetechniken gefüllt werden. Des Weiteren besitzt Kupfer eine ausgeprägte Diffusionsaktivität in einer Vielzahl dielektrischer Materialien, etwa siliziumdioxidbasierten Materialien, die häufig als dielektrische Zwischenschichtmaterialien eingesetzt werden, wodurch das Abscheiden geeigneter Barrierenmaterialien vor dem eigentlichen Füllen der jeweiligen Gräben und Kontaktlochöffnungen mit dem kupferbasiertem Material erforderlich ist. Obwohl Siliziumnitrid und verwandte Materialien eine ausgezeichnete Diffusionsblockierwirkung besitzen, ist die Verwendung von Siliziumnitrid als ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial wenig wünschenswert aufgrund der moderat hohen Dielektrizitätskonstanten, die ansonsten zu einer nicht akzeptablen Leistungsbeeinträchtigung des Metallisierungssystems führen würde. In ähnlicher Weise erfordert in anspruchsvollen Anwendungen der kleine Abstand von Metallleitungen eine neue Art an dielektrischem Material, um die Signalausbreitungsverzögerung, das Übersprechen und dergleichen zu reduzieren, die typischerweise mit einer moderat hohen kapazitiven Kopplung zwischen benachbarten Metallleitungen verknüpft sind. Aus diesem Grunde werden zunehmend sogenannte dielektrische Materialien mit kleinem ε verwendet, die allgemein eine Dielektrizitätskonstante von 3,0 oder weniger besitzen, wodurch die parasitären Kapazitätswerte in dem Metallisierungssystem auf einem akzeptablen Niveau bleiben, selbst wenn insgesamt geringere Abmessungen in anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden.
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Da Siliziumdioxid häufig bei der Herstellung von Mikrostrukturbauelementen und integrierten Schaltungen verwendet wurde, wurden eine Vielzahl modifizierter siliziumoxidbasierter Materialien in der jüngeren Vergangenheit entwickelt, um dielektrische Materialien mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante auf der Grundlage von Vorstufenmaterialien und Prozesstechniken bereitzustellen, die mit dem gesamten Fertigungsablauf für Mikrostrukturbauelemente und integrierte Schaltungen kompatibel sind. Zum Beispiel sind Siliziumoxidmaterialien mit einem großen Anteil an Kohlenstoff und Wasserstoff, die beispielsweise als SiCOH-Materialien bezeichnet werden, eine häufig angewendete Form von dielektrischen Materialien mit kleinem ε, die auf der Grundlage einer Vielzahl von Vorstufenmaterialen hergesellt werden können, etwa auf der Grundlage von silanbasierten Materialien in Verbindung mit Ammoniak und dergleichen, die mittels CVD-(chemische Dampfabscheide-)Techniken und dergleichen aufgebracht werden. In anderen Fällen wird aufgeschleudertes Glasmaterial (SOG) so modifiziert, dass es einen gewünschten hohen Anteil an Kohlenstoff und Wasserstoff aufweist, wodurch die gewünschte geringe Dielektrizitätskonstante erreicht wird.
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In noch anderen anspruchsvollen Vorgehensweisen wird die Dielektrizitätskonstante dieser Materialien noch weiter verringert, indem die Gesamtdichte dieser Materialien reduziert wird, was bewerkstelligt werden kann, indem mehrere Aussparungen mit Nanometerabmessungen eingebaut werden, die auch als Poren bezeichnet werden, die somit gasgefüllte oder luftgefüllte Hohlräume innerhalb des dielektrischen Materials repräsentieren, wodurch eine gewünschte geringere Dielektrizitätskonstante erreicht wird. Obwohl die Permittivität dieser dielektrischen Materialien verringert wird, indem Kohlenstoff eingebaut und eine entsprechende poröse Struktur geschaffen wird, die zu einer sehr viel größeren Oberfläche an Grenzgebieten führt, die eine Verbindung zu anderen Materialien herstellen, werden die gesamten mechanischen und chemischen Eigenschaften dieser Materialien mit kleinem ε und sehr kleinem ε (ULK) deutlich geändert und können zu zusätzlichen Problemen während der Bearbeitung dieser Materialien führen.
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Wie zuvor erläutert ist, muss beispielsweise das dielektrische Material zuerst hergestellt und dann strukturiert werden, um die Gräben und Kontaktdurchführungsöffnungen zu erzeugen, wobei die Einwirkung diverser reaktiver Prozessatmosphären auf die empfindlichen dielektrischen Materialien mit kleinem ε erforderlich ist. Das heißt, das Strukturieren des dielektrischen Materials beinhaltet typischerweise die Herstellung einer Ätzmaske auf der Grundlage eines Lackmaterials und dergleichen, woran sich plasmaunterstützte Ätzprozesse anschließen, um die Gräben und Kontaktöffnungen entsprechend den Entwurfsregeln des betrachteten Bauelements herzustellen. Daraufhin werden für gewöhnlich Reinigungsprozesse ausgeführt, um Kontaminationsstoffe und andere Ätzreaktionsprodukte vor dem Abscheiden von Materialien, etwa leitenden Barrierematerialien und dergleichen, zu entfernen. Daher werden zumindest gewisse Oberflächenbereiche der empfindlichen dielektrischen Materialien mit kleinem ε der Einwirkung der plasmaunterstützten Prozesse unterzogen, etwa einem Lackabtragungsprozess, der auf der Grundlage eines Sauerstoffplasmas, nasschemischer Reaktionsmittel in Form von Säuren, aggressiven Basen, Alkoholen und dergleichen ausgeführt wird, was somit zu einem gewissen Grad an Oberflächenmodifizierung oder Schädigung führt. Beispielsweise werden die dielektrischen Materialien mit kleinem ε typischerweise mit einer hydrophoben Oberfläche bereitgestellt, um den Einbau von OH-Gruppen und dergleichen zu unterbinden, die polarisierbare Gruppen repräsentieren, die daher auf ein elektrisches Feld reagieren, wodurch die resultierende Permittivität des Oberflächenbereichs des Materials deutlich vergrößert würde. Bei der Einwirkung der reaktiven Atmosphären, etwa eines Plasmas, aggressiver nasschemischer Reaktionsmittel und dergleichen, auf die hydrophobe Oberfläche werden Kohlenwasserstoffgruppen der hydrophoben Oberfläche durch andere Gruppen ersetzt und dies führt schließlich zur Erzeugung von Silanolgruppen, was zu einer deutlichen Zunahme der Dielektrizitätskonstante an dem Oberflächenbereich des dielektrischen Materials führt. Diese Oberflächenmodifizierung oder Schädigung kann zu einer ausgewählten Änderung des dielektrischen Verhaltens des Metallisierungssystems führen, was gegebenenfalls nicht mit den Leistungserfordernissen für komplexe integrierte Schaltungen kompatibel ist. Daher werden große Anstrengungen unternommen, um siliziumoxidbasierte dielektrische Materialien mit kleinem ε bereitzustellen, während die Oberflächenmodifizierung während der Strukturierung der empfindlichen dielektrischen Materialien vermieden oder zumindest deutlich reduziert wird. Dazu wurde vorgeschlagen, einen geschädigten Oberflächenbereich der dielektrischen Materialien mit kleinem ε auf der Grundlage geeigneter Ätzstrategien selektiv zu entfernen, um damit die gewünschten Hydrophobieoberflächeneigenschaften wieder herzustellen. In diesem Fall müssen geeignete Ätzrezepte angewendet werden, ohne die resultierende Struktur einer weiteren aggressiven Umgebung auszusetzen, um damit die hydrophobe Natur der Oberfläche bis zur Abscheidung eines leitenden Barrierenmaterials und dergleichen beizubehalten. Des Weiteren kann der Materialabtrag zu einer Zunahme der kritischen Abmessungen der Metallleitungen und Kontaktdurchführungen führen, was im Hinblick auf eine erhöhte Packungsdichte weniger wünschenswert ist, da die größere kritische Abmessung berücksichtigt werden muss, wenn das betrachtete Metallisierungssystem entworfen wird.
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In anderen Vorgehensweisen wird die hydrophobe Natur wieder hergestellt, indem eine Oberflächenbehandlung nach der Einwirkung der aggressiven Prozessumgebung auf das dielektrische Material mit kleinem ε ausgeführt wird, was bewerkstelligt werden kann, indem spezifische Verbindungen verwendet werden. Beispielsweise offenbart
US7029826 B2 eine Oberflächenbehandlung poröser Siliziumdioxidmaterialien (silica) durch Einwirkung von einer oder mehreren Verbindungen auf die geschädigten Oberflächenbereiche, wobei dieser Verbindungen die folgenden Formeln besitzen:
R
3SiNHSiR
3, R
XSiCl
Y, R
XSi(OH)
Y, R
3SiOSiR
3, R
XSi(OR)
Y, M
PSi(HO)
4-P, RXSi(OCOCH
3)
Y und Kombinationen davon, wobei
X eine Ganzzahl im Bereich von 1–3 ist,
Y eine Ganzzahl im Bereich von 1–3 ist, so dass Y = 4 – X ist,
P eine Ganzzahl im Bereich von 2–3 ist;
jedes R Wasserstoff und/oder eine hydrophobe organische Verbindung repräsentiert;
jedes M eine unabhängig ausgewählte hydrophobe organische Verbindung ist; und
R und M gleich oder unterschiedlich sein können.
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In anderen in dieser Schrift offenbarten Beispielen enthält die Zusammensetzung für die Oberflächenmodifizierung organische Verbindungen aus Silan, Hexamethyldisilazan, Nonamethyltrisilazan und anderen silanolbasierten Verbindungen.
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In der
US 2008/0 199 977 A1 wird ein aktivierter chemischer Prozess zur Verbesserung der Materialeigenschaften eines dielektrischen Films beschrieben, bei dem eine Oberflächenbehandlung mit verschiedenen Zusammensetzungen erfolgen kann, die nach Härten unter UV-Licht ein robustes Verhalten bezüglich mehrerer Aufheizzyklen aufweisen. In der
EP 2 025 709 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eine porösen Membran und eines Halbleiterbauteils beschrieben. In der
US 2006/0 216 952 A1 wird ein Verfahren zur Dampfphasenbehandlung eines dielektrischen Materials beschrieben.
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Obwohl eine Oberflächenbehandlung mit chemischen Reaktionsmitteln wie sie in diesen Dokumenten angegeben sind, verbesserte hydrophobe Oberflächenbedingungen von nanoporösen Silikadielektrika ergeben, gibt es dennoch Platz für Verbesserungen, beispielsweise im Hinblick auf das Bereitstellen anderer geeigneter Oberflächenmodifizierungsmittel und zur weiteren Verbesserung der Oberflächenbedingungen empfindlicher siliziumoxidbasierter dielektrischer Materialien während der weiteren Bearbeitung.
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Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren für Halbleiterbauelemente, in denen eine niedrige Dielektrizitätskonstante erzeugt oder wieder erzeugt wird in siliziumoxidbasierten dielektrischen Materialien, wobei bessere Prozessbedingungen und Materialeigenschaften während der weiteren Bearbeitung geschaffen werden.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung Prozesstechniken für Bauelemente, etwa Mikrostrukturbauelemente, in denen siliziumoxidbasierte dielektrische Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante bereitgestellt werden, indem beispielsweise ein moderat hoher Kohlenstoffanteil eingebaut wird und in dem möglicherweise eine poröse Struktur vorgesehen wird, wobei die Oberfläche eine hydrophobe Natur insbesondere an einer Grenzfläche besitzt, die mit Metall enthaltenden Materialien in Kontakt ist. Zu diesem Zweck werden in einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten kritische Oberflächenbereiche des dielektrischen Materials mit kleinem ε auf der Grundlage von Hexamethylcyclotrisilazan und/oder auf der Grundlage von Octamethylcyclotetrasilazan behandelt, um die hydrophobe Natur freiliegender Oberflächenbereiche wiederherzustellen, selbst wenn diese mit aggressiven Prozessumgebungen in Kontakt sind, etwa einer Plasmaumgebung, einer nasschemischen Umgebung und dergleichen. In anderen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird zusätzlich oder alternativ zum Behandeln freiliegender Oberflächenbereiche des dielektrischen Materials mit kleinem ε auf der Grundlage der zuvor genannten Mittel ein chemisches Mittel zugeführt, um die Erzeugung von Vernetzungen von Oberflächenmolekülen, beispielsweise in Form einer Dimerisation oder Polymerisation in Gang zu setzen, wodurch dem Oberflächenbereich des dielektrischen Materials mit kleinem ε eine bessere chemische Stabilität verliehen wird, was vorteilhaft zur weiteren Bearbeitung des dielektrischen Materials mit kleinem ε sein kann, insbesondere wenn aufwändige Mikrostrukturbauteile hergestellt werden. Erfindungsgemäß wird die Initiierung der Vernetzung des Oberflächenbereichs nach einer Behandlung auf der Grundlage der zuvor spezifizierten Mittel ausgeführt.
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Speziell wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere 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:
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1a schematisch eine Querschnittsansicht eines Substrats, etwas eines Substrats zur Herstellung von Mikrostrukturbauelementen und dergleichen, zeigt, auf welchem ein siliziumoxidbasiertes dielektrisches Material mit kleinem ε mit einer hydrophoben Oberfläche gebildet ist;
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1b und 1c schematisch das Bauelement zeigen, wenn es der Einwirkung einer reaktiven Prozessumgebung, etwa einer Plasmaumgebung, unterworfen wird, wodurch polarisierte Molekülgruppen an der Oberfläche gebunden werden;
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1d schematisch das Bauelement zeigt, wenn es der Einwirkung einer Prozessumgebung unterliegt, um eine Oberflächenbehandlung auf der Grundlage von Hexamethylcyclotrisilazan auszuführen, um ein hydrophobes Oberflächengebiet gemäß anschaulicher Ausführungsformen zu schaffen;
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1e schematisch das Bauelement gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigt, in welchem ein freiliegender Oberflächenbereich eines siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials mit kleinem ε auf der Grundlage von Octamethylcyclotetrasilazan behandelt wird, um eine hydrophobe Oberfläche zu schaffen;
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1f–1h schematisch Querschnittsansichten des Bauelements in einer Prozessphase zeigen, in der zusätzlich zur Ausführung der Behandlung der 1d oder 1e eine Vernetzung von Oberflächenmolekülen erreicht wird, indem ein chemisches Mittel gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zugeführt wird, das für eine Vernetzung sorgt; und
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2a–2c schematisch Querschnittsansichten eines Mikrostrukturbauelements, etwa eines Halbleiterbauelements, während diverser Fertigungsphasen zeigen, um ein strukturiertes dielektrisches Material mit kleinem ε zu erzeugen, beispielsweise ein dielektrisches Material für ein Metallisierungssystem eines Halbleiterbauelements, auf der Grundlage von Prozesstechniken, wie sie mit Bezug zu den 1a–1h gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen beschrieben sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung Prozesstechniken für Mikrostrukturbauelemente bereit, in denen bessere Eigenschaften eines siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials mit kleinem ε erreicht werden, indem eine Oberflächenbehandlung auf der Grundlage von Hexamethylcyclotrisilazan und/oder Octamethylcyclotetrasilazan in Verbindung mit einer Behandlung auf der Grundlage einer Chemikalie, die die Fähigkeit zur Erzeugung von Kreuzverbindungen besitzt, ausgeführt wird, um damit eine bessere chemische Stabilität während der weiteren Bearbeitung des dielektrischen Materials mit kleinem ε zu erreichen. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung sehr vorteilhaft im Zusammenhang mit Fertigungsstrategien ist, die in komplexen mikroelektronischen Fertigungsverfahren eingesetzt werden, in denen siliziumoxidbasierte dielektrische Materialien mit kleinem ε, beispielsweise in Form poröser Materialien, für ein besseres Leistungsverhalten im Hinblick auf die parasitäre Kapazität und dergleichen sorgen. Wie zuvor erläutert ist, wird in vielen dieser aufwändigen Herstellungsverfahren ein dielektrisches Material mit kleinem ε der Einwirkung reaktiver Prozessatmosphären ausgesetzt, beispielsweise zur Strukturierung oder zur anderweitigen Behandlung des dielektrischen Materials mit kleinem ε, was zur Erzeugung von Silanolgruppen führt, die wiederum eine deutliche Vergrößerung der dielektrischen Konstante eines Oberflächenbereichs des siliziumoxidbasierten Materials hervorrufen, wodurch die gesamte Permittivität der gesamten Materialschicht erhöht wird. Auf der Grundlage einer Oberflächenbehandlung und zur Anwendung der oben genannten Silazan-Derivate kann somit eine gewünschte hydrophobe Oberflächenstruktur und damit ein niedriger ε-Wert wiederhergestellt werden, ohne dass aufwändige Modifizierungen des gesamten Prozessablaufs erforderlich sind. In anderen Fällen wird die freigelegte Oberfläche des siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials nach der Abscheidung behandelt, um damit die hydrophobe Natur der freiliegenden Oberfläche weiter zu verbessern, ohne dass das Bauelement tatsächlich der Einwirkung einer Serie aktiver Prozessumgebung ausgesetzt wird. Beispielsweise wird ein erhöhter Grad an Flexibilität im Hinblick auf die Auswahl einer geeigneten Abscheidetechnik für die siliziumoxidbasierten Materialien gegebenenfalls erreicht, beispielsweise im Hinblick auf die Verwendung von plasmagestützten Abscheidetechniken, da eine gewünschte hydrophobe Oberflächenstruktur durch Ausführen einer entsprechenden Oberflächenbehandlung erzeugt oder verbessert wird.
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In den Ausführungsformen werden die Oberflächeneigenschaften eines siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials im Hinblick auf die chemische Stabilität zusätzlich verbessert, indem eine Vernetzung, etwa eine Dimerisation oder Polymerisation, in Gang gesetzt wird, wobei die Anwesenheit unerwünschter Silanolgruppen unterdrückt wird, wodurch ein Oberflächenbereich mit kleinem ε mit besserer chemischer Stabilität geschaffen wird, was vorteilhaft ist während der weiteren Bearbeitung des siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials. Beispielsweise ist die Einwirkung einer Umgebungsatmosphäre in einem Reinraum weniger kritisch aufgrund der besseren Stabilität der vernetzten oder polymerisierten Oberflächenstruktur, was zu einer höheren Flexibilität bei der Ablaufsteuerung des gesamten Prozessablaufs führt. Es sollte beachtet werden, dass eine Vielzahl von Chemikalien verwendet werden können, die die Möglichkeit einer Vernetzung geben, wobei gut etablierte Sorten verwendet werden können, etwa Silan und Abkömmlinge davon in Verbindung mit einer geeigneten funktionalen Gruppe, etwa einer Phenylgruppe oder einer Vinylgruppe und dergleichen. In den Ausführungsformen wird die entsprechende Vernetzung nach einer entsprechenden Oberflächenbehandlung in Gang gesetzt, was in der gleichen Prozessumgebung bewerkstelligt werden kann, wodurch ein sehr effizienter gesamter Prozessablauf erreicht wird.
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Es sollte beachtet werden, dass der Begriff ”kleines ε” die Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Materials mit einem Wert von 3,0 der weniger bezeichnet. Im Allgemeinen kann die Dielektrizitätskonstante eines Materials durch diverse Techniken festgestellt werden, etwa unter Anwendung des dielektrischen Materials als Dielektrikum eines Kondensators mit einer genau definierten Konfiguration, etwa der allgemeinen Form und des Aufbaus, in Form einer Parallelplattenkonfiguration und dergleichen, im Hinblick auf die Fläche der Elektroden, den Abstand der Elektroden und dergleichen. Beispielsweise kann ein Kondensator mit parallelen Platten effizient auf der Grundlage typischer Substrate hergestellt werden, wie sie für die Halbleiterherstellung verwendet werden, und es können ein oder mehrere derartiger Kondensatoren in Verbindung mit einer geeigneten kapazitätsempfindlichen Testschaltung betrieben werden. Aus der Frequenzantwort kann dann der ε-Wert effizient berechnet 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 ein Bauelement 100, das allgemein als eine Komponente verstanden werden kann, die ein Substrat 101 aufweist, das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial repräsentiert, um darüber eine siliziumoxidbasierte dielektrische Schicht 110 herzustellen, deren Dielektrizitätskonstante bei ungefähr 3,0 oder weniger gehalten wird. Beispielsweise repräsentiert das Bauelement 100 ein Mikrostrukturbauelement, etwa ein Halbleiterbauelement, in welchem ein kleiner ε-Wert der Schicht 110 erforderlich ist, beispielsweise im Hinblick auf das elektrische Verhalten und dergleichen. Es sollte beachtet werden, dass die dielektrische Schicht 110 eine beliebige geeignete Dicke aufweist, etwa mehrere Nanometer bis mehrere hundert Nanometer oder dicker, wobei dies von dem speziellen Aufbau des Bauelements 100 abhängt. Zum Beispiel wird das Material der Schicht 110 als ein effizientes Füllmaterial für das elektrische Isolieren leitender Gebiete des Bauelements 100 verwendet. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, kann das dielektrische Material 110 ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial eines Halbleiterbauelements repräsentieren, das beispielsweise in einem Metallisierungssystem verwendet wird. Das dielektrische Material 110 ist als ein siliziumoxidbasiertes Material zu verstehen, das allgemein ein dielektrisches Material mit zumindest Silizium und Sauerstoff repräsentiert, wobei auch andere Sorten, etwa Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und dergleichen abhängig von den gewünschten Materialeigenschaften eingebaut sein können.
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Das dielektrische Material 110 wird während eines Abscheideprozesses 102 hergestellt, der auf der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik ausgeführt wird, etwa auf der Grundlage von Aufförderprozessen, CVD-Prozessen in Form plasmaunterstützter CVD und thermisch aktivierter CVD, und dergleichen. Zum Beispiel kann eine Vielzahl thermisch aktivierter CVD-Rezepte angewendet werden, in welchen geeignete Vorstufenmaterialien, etwa Tetramethoxysilan (TMOS) und/oder Tetraethyloxysilan (TEOS) und dergleichen für Aufschleudertechniken und CVD-Prozesse verwendet werden. Auch können plasmaunterstützte CVD-Verfahren bei geringem Druck angewendet werden, wobei das Erzeugen geeigneter Vorstufen Ione und Radikale für eine deutlich höhere Flexibilität bei der Auswahl geeigneter Materialzusammensetzungen sorgt, da wesentlich mehr Reaktionspfade durch das Vorsehen von Radikalen anstelle von thermisch aktivierten CVD-Rezepten verfügbar sind. Wie zuvor angegeben ist, kann eine weitere Verringerung der Materialdichte und somit der Dielektrizitätskonstanten bewerkstellig werden, indem geeignete Sorten oder Lösungsmittel in die Abscheideumgebung eingebaut werden, beispielsweise in der Flüssigkeit für Auffördertechniken oder in die Abscheideatmosphäre der CVD-Prozesse, wobei diese Komponenten zumindest teilweise aus dem abgeschiedenen Material mittels einer entsprechenden Behandlung, beispielsweise durch Erwärmen der Schicht, durch Ausführen einer Strahlungsbehandlung und dergleichen, herausgetrieben werden. Folglich wird eine nanoporöse Struktur in der Schicht 110 bei Bedarf erhalten, die zu einer deutlich geringeren Dielektrizitätskonstanten führt, was jedoch auch zu einem erhöhten Oberflächenbereich an einer Oberfläche 110s aufgrund der Anwesenheit einer Vielzahl von Aussparungen an der Oberfläche führt. Folglich besitzt nach dem Abscheideprozess 102 und nach entsprechenden nachgeordneten Prozessen die Schicht 110 eine moderat geringe Dielektrizitätskonstante ε0, beispielsweise im Bereich von 3,0 bis 1,8, die auch an der Oberfläche 110s erreicht werden kann, wenn eine geeignete Abscheidetechnik eingesetzt wurde. In diesem Falle besitzt die Oberfläche 110 eine im Wesentlichen hydrophobe Natur, die auf der Grundlage entsprechender funktionaler Gruppen erreicht wird, etwa mittels Methylgruppen (CH3), wie dies in 1a gezeigt ist. Wie zuvor erläutert ist, besitzt in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Oberfläche 110s eine weniger ausgeprägte hydrophobe Natur, etwa wegen der Anwesenheit nicht vernachlässigbarer Mengen an Silanolgruppen, was durch spezielle Abscheiderezepte und dergleichen hervorgerufen werden kann. In diesem Fall weist das Material in der Nähe der Oberfläche 110 eine moderat höhere Dielektrizitätskonstante auf, die jedoch durch Anwenden von Prozesstechniken verringert werden kann, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
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1b zeigt schematisch das Bauelement 100, wenn es der Einwirkung einer reaktiven Prozessumgebung 103 unterliegt, die einen plasmaunterstützen Ätzprozess unter Anwendung von Ätzchemikalien, etwa Chlor, Fluor, Sauerstoff und dergleichen, repräsentieren kann, wie sie typischerweise während der Bearbeitung von Mikrostrukturbauelementen angewendet werden. Beispielsweise wird eine Vielzahl von plasmaunterstützten Ätzprozessen zum Strukturieren dielektrischer Materialien, etwa der Schicht 110, auf der Grundlage der zuvor zugenannten reaktiven Chemikalien ausgeführt. Die Strukturierung einer Materialschicht in der Mikrostrukturbearbeitung ist mit dem Bereitstellen einer Lackmaske verknüpft, die auf der Grundlage einer plasmaunterstützten reaktiven Umgebung oder einer nasschemischen Umgebung zu entfernen ist, in der Sauerstoff mit der Oberfläche 110s in Kontakt kommt. In anderen Fällen repräsentiert die reaktive Prozessumgebung 103 einen nasschemischen Reinigungsprozess, wie er typischerweise während der Bearbeitung von Mikrostrukturen in den diversen Fertigungsphasen auszuführen ist, um damit Kontaminationsstoffe oder Ätzreaktionsprodukte und dergleichen zu entfernen. Während der Einwirkung der Umgebung 103 können folglich entsprechende funktionale Gruppen 111, etwa die in 1a gezeigten Methylgruppen, mit entsprechenden Chemikalien, Radikalen, Ionen und dergleichen der Umgebung 103 in Wechselwirkung treten, woraus sich eine ausgeprägte Modifizierung der Oberflächeneigenschaften der Schicht 110 ergibt.
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1c zeigt schematisch das Bauelement 100 in einem Zustand, in welchem mehrere Silanolgruppen, d. h. Si-OH-Gruppen, in der Oberfläche 110s eingebaut sind, beispielsweise als Folge der reaktiven Prozessumgebung 103 aus 1b, möglicherweise in Verbindung mit der Einwirkung von Wasser und Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre, während in anderen Fällen die Silanolgruppen 112 sich während oder nach dem Abscheiden der Schicht 110 gebildet haben, ohne dass das Bauelement 110 der Einwirkung der reaktiven Umgebung 103 unterliegt. Aufgrund der polarisierbaren Gruppen 112 wird zumindest an der Oberfläche 110s, d. h. innerhalb einer kleinen Oberflächenschicht 110a des dielektrischen Materials 110, die Dielektrizitätskonstante erhöht, was zu einer Zunahme der gesamten Permittivität der Schicht 110 führen kann, wodurch das gesamte dielektrische Verhalten geändert wird. Beispielsweise wird eine erhöhte parasitäre Kapazität aufgrund der Anwesenheit der Oberflächenschicht 110a mit der höheren Dielektrizitätskonstante hervorgerufen.
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1d zeigt schematisch das Bauelement 100, wenn es der Einwirkung einer Prozessumgebung zum Ausführen einer Oberflächenbehandlung 120 unterliegt, in der zumindest ein wesentlicher Anteil der polarisierbaren funktionalen Gruppen 112 durch andere funktionale Gruppen ersetzt wird, die zu einer hydrophoben Natur der Oberfläche 110s beitragen. In der gezeigten Ausführungsform wird die Oberflächenbehandlung 120 auf der Grundlage von zyklischen Hexamethylcyclotrisilazan ausgeführt, wobei die entsprechende Zusammensetzung in 1d gezeigt ist, das ein Oberflächenbehandlungsmittel 121 repräsentiert, um in effizienter Weise die funktionalen Gruppen 112 durch Methylgruppen zu ersetzen, um damit eine gewünschte hydrophobe Natur der Oberfläche 110s herzustellen oder wieder herzustellen. Die Oberflächenbehandlung 120 kann auf der Grundlage beliebiger geeigneter Prozessbedingungen ausgeführt werden, beispielsweise wird das Mittel 121 als eine Flüssigkeit bereitgestellt, indem eine geeignete Temperatur zum Aufbringen des Mittels 121 ausgewählt wird. In anderen Fällen wird das Mittel 121 auf der Grundlage einer Gasumgebung zugeführt oder auch einer plasmaunterstützenden Umgebung, wobei der Druck und die Temperatur geeignet in Verbindung mit einer geeigneten Durchflussrate ausgewählt werden. Zu beachten ist, dass geeignete Prozessparameter effizient ermittelt werden können, indem entsprechende Experimente durchgeführt werden, in denen die Oberfläche 110s für verschiedene Prozessbedingungen der Umgebung 120 untersucht wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie als effizienter Mechanismus angewendet werden, um die Menge von speziellen Sorten und deren entsprechende Bindungen zu bestimmen, so dass die Eigenschaften der Oberfläche 110s mit den jeweiligen angewendeten Prozessparametern in Korrelation gesetzt werden können. Zu beachten ist, dass die Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie (FTIR) eine Messtechnik repräsentiert, die sehr empfindlich im Hinblick auf chemische Bindungen ist, wobei der Messprozess auf der Grundlage eines moderat breiten Wellenlängenbereichs in einem kurzen Zeitstand ausgeführt wird, so dass statistisch relevante Messdaten innerhalb einer kurzen Zeit ermittelt werden können, wodurch eine präzise quantitative Analyse von Materialien und deren Molekularstruktur ermöglicht wird.
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1e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100, wobei die Oberflächenbehandlung 120 auf der Grundlage von zyklischen Octamethylcyclotetrasilazan ausgeführt wird, wobei der Aufbau des entsprechenden Moleküls, das als 122 angegeben ist, in 1e gezeigt ist. Auch in diesem Falle kann das Oberflächenbehandlungsmittel 122 auf der Grundlage beliebiger geeigneter Prozessbedingungen zugeführt werden, etwa in Form einer Gasumgebung, einer Plasmaumgebung, als eine Flüssigkeit und dergleichen. Geeignete Prozessparameter, etwa im Hinblick auf die Plasmaleistung, die Gasdurchflussrate, den Druck, die Temperatur und dergleichen, können effizient gemäß der Verfügbarkeit von Prozesskammern, PECVD-Anlagen und dergleichen ermittelt werden. Auch in diesem Falle können Experimente ausgeführt werden und die Ergebnisse können auf der Grundlage von FTIR-Analyseverfahren bestimmt werden, wobei zu beachten ist, dass auch andere Analysetechniken angewendet werden können, wenn dies als geeignet erachtet wird. Folglich können auch in diesem Falle die polarisierbaren funktionalen Gruppen 112 effizient durch Methylgruppen des Mittels 122 ersetzt werden, wodurch eine hydrophobe Oberfläche erzeugt oder wiederhergesellt wird, wodurch auch eine gewünschte geringe Dielektrizitätskonstante erreicht wird.
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1f zeigt schematisch das Bauelement 100 nach der Oberflächenbehandlung 120 auf der Grundlage der Mittel 121 und/oder 122, so dass die Oberflächenschicht 110a eine geringe Dielektrizitätskonstante, etwa im Bereich von 3,0 bis 1,8 oder sogar weniger, besitzt, was vergleichbar ist zu der anfänglichen Dielektrizitätskonstante ε0, oder was sogar kleiner ist als die anfängliche Dielektrizitätskonstante, wenn eine gewisse Menge polarisierbarer funktionaler Gruppen bereits beim Abscheiden der Schicht 110 an der Oberfläche 110s vorhanden ist, wie dies zuvor erläutert ist. Wie gezeigt, wird das H-Atom der Silanolgruppe durch eine Verbindung zu dem Si-Atom ersetzt. Da das zyklische Silanol als ein bifunktionales Molekül verstanden werden kann, werden zwei benachbarte H-Atome ersetzt und werden mittels eines Si-Atoms überbrückt, das wiederum durch zwei Methylgruppen gesättigt ist. Somit kann eine hydrophobe Oberfläche wiederhergestellt werden und die weitere Bearbeitung des Bauelements 100 kann mit dem gewünschten dielektrischen Verhalten weitergeführt werden, ohne dass weitere Maßnahmen erforderlich sind, etwa das Entfernen der Oberflächenschicht 110a, wie dies typischerweise in vielen konventionellen Vorgehensweisen der Fall ist, wie dies auch zuvor erläutert ist.
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1g zeigt schematisch das Bauelement 100 in Prozessphasen, in denen eine Behandlung 130 an der Oberfläche 110s ausgeführt wird, d. h. an Silanolgruppen, die darin ausgebildet sind, die nach dem Abscheiden der Schicht 110 erzeugt würden. Die Behandlung 130 kann auf der Grundlage einer Prozessumgebung ausgeführt werden, die eine geeignete Chemikalie enthält, die die Fähigkeit besitzt, Vernetzungen zu erzeugen, wenn eine Reaktion mit den Silanolgruppen erfolgt. Beispielsweise ist eine Vielzahl von Chemikalien verfügbar, die polymerisieren, wodurch ein entsprechendes Netzwerk bzw. Kreuzverbindungen an der Oberfläche 110s entsteht, das zu einer höheren chemischen Stabilität bei der weiteren Bearbeitung des Bauelements 100 beiträgt. Beispielsweise können Silan und Derivate davon, etwa Trimethylsilan, Tetramethylsilan, Tetramethyldisilazan und dergleichen in Verbindung mit einer funktionalen Gruppe, etwa mit Vinylgruppen, Phenylgruppen und dergleichen, effizient während der Behandlung 130 eingesetzt werden, wodurch eine polymerisierte Oberflächenschicht erreicht wird. Zum Beispiel können die folgenden Chemikalien effizient verwendet werden, um das gewünschte Vernetzungsverhalten zu erreichen:
Divinyl-tetramethyldisilazan (Cl2C5H19N), Tetravinyltetramethylcyclotetrasilazan (Cl4C12H28N4), Trivyniltrimethylcyclotrisilazan (Sl3C9H21N3), Diphenyl-tetramethyldisilazan (Cl2C18H23N), Tetraphenyl-tetramethyldisilazan (Cl2C26H27N), Cianopropylmethylsilazan (ClC5H10N2), Tetraethyl-tetramethylcyclotetrasilazan (Cl4C12H36N4) und dergleichen.
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Erfindungsgemäß wird die Behandlung 130 zur Herstellung einer vernetzten Oberfläche in Verbindung mit der Behandlung 120 ausgeführt, wobei die entsprechende Chemikalie mit der Vernetzungseigenschaft nach der Behandlung 120 zugeführt wird.
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Die Silanolgruppen können mit Vinylsilazansorten reagieren. In einer nachfolgenden Phase oder mit hoher Wahrscheinlichkeit gleichzeitig mit der Silanoldeckung tendieren die Vinylgruppen zum Polymerisieren und führen zur Erzeugung von C-C-Brücken zwischen den Si-Atomen, die das H-Atom der Silanolgruppe ersetzt haben. Dies ist auch möglich, wenn die Silanolgruppen keine Nachbarn sind, wenn geeignete Vinylgruppen oder andere Gruppen, die zur Polymerisierung tentieren, verwendet werden.
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1h zeigt schematisch das Bauelement 100 mit einer vernetzten Sorte, wodurch der Oberflächenschicht 110a eine höhere chemische Stabilität verliehen wird. Folglich wird ein geringer ε-Wert in Verbindung mit einer besseren chemischen Stabilität auf der Grundlage der Sorte erhalten, wodurch die weitere Bearbeitung des Bauelements 100 verbessert wird. Zu beachten ist, dass die polymerisierte Natur der Oberflächenschicht 110a effizient auf der Grundlage von FTIR-Analyseverfahren festgestellt werden kann, die auch zum Ermitteln geeigneter Prozessbedingungen und zum Ermitteln geeigneter Chemikalien zum Ausführen der Behandlung 130, wie sie in 1g gezeigt ist, angewendet werden kann.
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Mit Bezug zu den 2a–2c werden weitere anschauliche Ausführungsformen nunmehr beschrieben, in denen eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Prozesstechniken auf einen Fertigungsprozess zur Herstellung eines Mikrostrukturbauelements, etwa eines Halbleiterbauelements, angewendet werden.
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2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Mikrostrukturbauelements 200, das ein beliebiges geeignetes Bauelement repräsentiert, in welchem mikromechanische, mikrooptische, mikroelektronische oder andere Bauteilstrukturelemente enthalten sind, die ein siliziumoxidbasiertes dielektrisches Material mit kleinem ε erfordern. In einer anschaulichen Ausführungsform repräsentiert das Mikrostrukturbauelement 200 ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat 201, über welchem eine oder mehrere Bauteilebenen vorgesehen sind, wovon zumindest eine ein siliziumoxidbasiertes dielektrisches Material mit kleinem ε mit einem ε-Wert von ungefähr 3,0 oder weniger enthält. Beispielsweise ist ein Metallisierungssystem 250 vorgesehen, das eine erste Metallisierungsschicht 240, die ein dielektrisches Material 241 mit einer geeigneten Zusammensetzung repräsentiert, umfasst, in welchem leitende Gebiete 242 eingebettet sind, etwa Leitungen, Kontaktbereiche und dergleichen, wobei dies von dem speziellen Aufbau des Bauelements 200 abhängt. Beispielsweise repräsentieren die leitenden Gebiete 242 Metallleitungen oder Metallgebiete des Metallisierungssystems 250. Ferner ist eine Ätzstoppschicht 243 auf dem dielektrischen Material 241 und dem leitenden Gebiet 242 vorgesehen. Eine dielektrische Schicht 210 ist über der Ätzstoppschicht 243 gebildet und enthält Öffnungen 210b, die einen Graben und/oder eine Kontaktlochöffnung repräsentieren, wenn die Schicht 210 das dielektrische Material einer Metallisierungsschicht des Systems 250 ist. In der in 2a gezeigten Ausführungsform repräsentiert das dielektrische Material 210 ein siliziumoxidbasiertes dielektrisches Material, das sich im Wesentlichen zusammenhängend bis hinab zu der Ätzstoppschicht 243 erstreckt. In anderen Fällen ist lediglich ein Teil des dielektrischen Materials 210 als ein siliziumoxidbasiertes Material vorgesehen, wobei dies von dem gesamten Aufbau des Bauelements 200 abhängt. Zum Beispiel besitzt die Schicht 210 ähnliche Eigenschaften, wie sie zuvor mit Bezug zu der dielektrischen Schicht 110 des Bauelements 100 beschrieben sind. Somit werden die Dicke der Schicht 210 sowie die Größe und die Position der Öffnungen 210b geeignet entsprechend den Entwurfsregeln des Bauelements 200 ausgewählt. Eine laterale Abmessung der Öffnungen 210b liegt etwa im Bereich von mehreren zehn Nanometern und mehr. Des Weiteren besitzt in der gezeigten Fertigungsphase die dielektrische Schicht 210 freiliegende Oberflächenbereiche 210s und auch eine modifizierte oder geschädigte Oberflächenschicht 210a, die einen nicht akzeptablen Anteil an polarisierbaren funktionalen Gruppen aufweisen kann, wie dies auch zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert ist. Beispielsweise beträgt eine Dicke der modifizierten Oberflächenschicht 210a ungefähr 20 nm bis zu einigen wenigen Nanometern.
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Das Mikrostrukturbauelement 200 kann auf der Grundlage der folgenden Prozesstechniken hergestellt werden. Nach dem Vorsehen von Bauteilabscheideelementen, etwa Transistoren, Kondensatoren und dergleichen in und über dem Substrat 201, etwa auf der Grundlage einer geeigneten Halbleiterschicht, werden die Schichten 240 und 210 gemäß etablierter Prozesstechniken hergestellt. Zum Beispiel wird die Schicht 240 durch Abscheiden des dielektrischen Materials 241 und durch Strukturieren desselben hergestellt, so dass nachfolgend ein geeignetes leitendes Material eingefüllt werden kann, um die Gebiete 242 zu schaffen. Zu beachten ist, dass ähnliche Prozesstechniken zur Herstellung der Schicht 240 angewendet werden können, wenn diese eine Metallisierungsschicht repräsentiert, die auf der Grundlage eines siliziumoxidbasierten dielektrischen Materials mit kleinem ε herzustellen ist, wie es auch zur Herstellung des dielektrischen Materials 210 verwendet wird. Daraufhin wird die Ätzstoppschicht 243 auf der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik aufgebracht, woran sich das Abscheiden der Schicht 210 anschließt, was bewerkstelligt werden kann auf der Grundlage von Prozesstechniken, wie sie zuvor mit Bezug zu 1a erläutert sind, wenn auf die Schicht 110 Bezug genommen wird. Zu beachten ist jedoch, dass zusätzlich zu dem siliziumoxidbasierten Material auch andere Materialien bei Bedarf abgeschieden werden können. Daraufhin wird eine geeignete Strukturierungsstrategie angewendet, die Lithografie- und anisotrope Ätztechniken enthalten kann, möglicherweise in Verbindung mit zusätzlichen nasschemischen Ätzprozessen, um die Öffnungen 210b zu erhalten. Während der Einwirkung einer reaktiven Umgebung während dieser Prozesssequenz wird somit die geschädigte Oberflächenschicht 210a erzeugt, wodurch der hydrophobe Anteil deutlich verringert wird und somit die Dielektrizitätskonstante er Oberflächenschicht 210a erhöht wird. Folglich wird das Bauelement 200 einer Oberflächenbehandlung 220 unterzogen, um eine gewünschte hydrophobe Natur der Oberfläche 210s im wesentlichen wiederherzustellen. Zu diesem Zweck wird die Behandlung 220 auf der Grundlage des Oberflächenmittels durchgeführt, wie es zuvor mit Bezug zu der Oberflächenbehandlung 120 beschrieben ist. Weiterhin enthält die Behandlung 220 auch eine Behandlung, um eine polymerisierte Oberflächenschicht zu schaffen, was auf der Grundlage der Techniken bewerkstelligt werden kann, wie sie zuvor mit Bezug zu der Behandlung 130 erläutert sind.
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2b zeigt schematisch das Mikrostrukturbauelement 200 in einer weit fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, ist ein leitendes Material 216, etwa ein kupferbasiertes Material und dergleichen, in den Öffnungen 210b und über dem dielektrischen Material 210 gebildet, möglicherweise in Verbindung mit einem leitenden Barrierenmaterial 215, etwa mit Tantal, Tantalnitrid und dergleichen. Die Schichten 215, 216 können auf der Grundlage geeigneter Fertigungstechniken aufgebracht werden, wie dies auch zuvor erläutert ist.
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2c zeigt schematisch das Mikrostrukturbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, umfasst eine Metallisierungsschicht 260 die dielektrische Schicht 210 und entsprechende Metallgebiete 262, die darin auf der Grundlage der Öffnungen 210b (siehe 2a) und den Materialschichten 215, 216 (siehe 2b) gebildet sind. Eine Ätzstoppschicht oder Deckschicht 263 ist auf dem dielektrischen Material 210 und den Metallgebieten 262 gebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist ferner eine Grenzflächenschicht 210c vorgesehen, die an die Ätzstoppschicht oder Deckschicht 263 und auch an die Metallgebiete 262 angrenzt. Die Grenzflächenschicht 210c besitzt eine moderat geringe Dielektrizitätskonstante und besitzt in der gezeigten Ausführungsform eine polymerisierte Struktur, wie dies beispielsweise mit Bezug zu 1h erläutert ist.
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Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren für Mikrostrukturbauelemente bereit, in denen siliziumoxidbasierte dielektrische Materialien eine geringere Dielektrizitätskonstante von ungefähr 3,0 oder weniger an einem Oberflächenbereich oder Grenzflächenbereich besitzen, was bewerkstelligt wird, indem eine Oberflächenbehandlung ausgeführt wird und indem eine Vernetzung an der Oberfläche oder Grenzfläche in Gang gesetzt wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird somit ein Status mit geringem ε oder ein hydrophober Status geschädigter Oberflächenbereiche wiederhergestellt, nachdem diese der Einwirkung einer reaktiven Prozessumgebung unterlagen, was typischerweise zu einer ausgeprägten Zunahme der relativen Permittivität führt, insbesondere, wenn nanoporöse dielektrische Schichten betrachtet werden.