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Dokumentenidentifikation DE102005057072A1 31.05.2007
Titel Halbleiter mit einem Metallisierungsstapel auf Kupferbasis mit einer letzten Aluminiummetallleitungsschicht
Anmelder Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale, Calif., US
Erfinder Lehr, Matthias, 01099 Dresden, DE;
Schaller, Matthias, 01468 Reichenberg, DE;
Letz, Tobias, 01097 Dresden, DE
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 30.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005057072
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse H01L 23/532(2006.01)A, F, I, 20060911, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/50(2006.01)A, L, I, 20060911, B, H, DE   
Zusammenfassung Durch Ersetzen von Kupfer durch Aluminium in einem ansonsten kupferbasierten Metallisierungsstapel innerhalb der letzten Metallleitungsschicht kann die entsprechende Anschlussmetallschicht konventioneller Halbleiterbauelemente weggelassen werden. Folglich können Herstellungskosten in hohem Maße eingespart werden, da eine Vielzahl von Prozessschritten weggelassen werden kann, wobei andererseits im Wesentlichen keine Leistungseinbuße erfolgt.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung äußerst leitfähiger Metallisierungsschichten auf Kupferbasis und das Verbinden des Metallisierungsstapels mit einem Gehäuse oder einem Trägersubstrat.

Hintergrund der Erfindung

In modernen integrierten Schaltungen werden eine große Anzahl einzelner Schaltungselemente, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen in und auf einem geeigneten Substrat typischerweise in einer im Wesentlichen ebenen Anordnung hergestellt. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltungselementen können nicht innerhalb der gleichen Ebene hergestellt werden, da für gewöhnlich die Anzahl der Verbindungen deutlich größer ist als die Anzahl der Schaltungselemente. Folglich werden eine oder mehrere „Verdrahtungs"-Ebenen oder Schichten vorgesehen, die Metallleitungen und Gebiete enthalten, die die elektrischen Verbindungen in einer speziellen Ebene herstellen und damit als schichtinterne Verbindungen betrachtet werden, und die Kontaktdurchführungen enthalten, die Metallleitungen oder Gebiete in unterschiedlichen Ebenen miteinander verbinden und daher als Zwischenschichtverbindungen betrachtet werden können. Eine Verdrahtungsschicht wird typischerweise als eine Metallisierungsschicht bezeichnet, wobei abhängig von der Terminologie eine Metallisierungsschicht auch so verstanden werden kann, dass diese eine Schicht umfasst, die darin ausgebildet die Kontaktdurchführungen aufweist, die für die Zwischenschichtverbindung zu einer einzelnen benachbarten Metallleitungsschicht bereitstellen. In dieser Beschreibung wird der Begriff Metallleitungsschicht verwendet für eine Schicht aus Metallleitungen oder Gebieten, und der Begriff Kontaktdurchführungsschicht wird verwendet, wenn eine Schicht aus Kontaktdurchführungen mit Kontakt zu einer darüber liegenden Metallleitungsschicht oder einer darunter liegenden Metallleitungsschicht betrachtet wird. Folglich kann ein Metallisierungsschichtstapel als ein Verdrahtungsnetzwerk betrachtet werden, das ein unteres Ende in Form einer Metallleitungsschicht und eine komplexe Struktur zur Verbindung der entsprechenden Kontaktpfropfen besitzt, die direkt an Schaltungselementen münden, und ein oberes Ende in Form einer letzten Metallleitungsschicht mit reduzierter Komplexität aufweist, um die elektrischen Verbindungen zur Peripherie herzustellen, d. h. zu einem Trägersubstrat oder einem Gehäuse. Das Verdrahtungsnetzwerk mit den „dazwischen liegenden"-Metallleitungsschichten und Kontaktdurchführungsschichten und den oberen und den unteren Kontakt-„Enden" stellt somit „das Gewebe" elektrischer Verbindungen gemäß dem elektrischen Entwurf der einen oder der mehreren Schaltungen, die in einem entsprechenden Chip vorgesehen sind, bereit.

Während Aluminium ein gut erprobtes Metall in der Halbleiterindustrie ist, werden in modernen integrierten Schaltungen zunehmend äußerst leitfähige Metalle, etwa Kupfer und Legierungen davon eingesetzt, um den hohen Stromdichten Rechnung zu tragen, die während des Betriebs der Bauelemente angetroffen werden, da die fortschreitende Reduzierung der Strukturgrößen ebenso zu geringeren Abmessungen der Metallleitungen und Kontaktdurchführungen führt. Folglich können die Metallisierungsschichten Metallleitungen und Kontaktdurchführungen aufweisen, die aus Kupfer oder Kupferlegierungen aufgebaut sind, wobei die letzte Metallleitungsschicht Kontaktbereiche bereitstellt, um eine Verbindung zu Lothöckern oder Bondflächen herzustellen, die über den kupferbasierten Kontaktbereichen gebildet sind.

Wie zuvor erläutert ist, ist es bei der Herstellung integrierter Schaltungen typischerweise erforderlich, einen Chip in ein Gehäuse einzubringen und Anschlussdrähte und Anschlüsse zur Verbindung der Chipschaltung mit der Peripherie vorzusehen. In einigen Techniken zum Einbringen in ein Gehäuse können Chips, Chipgehäuse oder andere geeignete Einheiten mittels Lotkugeln, die aus sogenannten Lothöckern gebildet werden, die auf einer entsprechenden Schicht, die im Weiteren auch als Kontaktschicht bezeichnet wird, auf mindestens eine der Einheiten, beispielsweise auf einer dielektrischen Passivierungsschicht des mikroelektronischen Chips ausgebildet sind. In anderen Techniken werden andere Arten haftender Höcker verwendet, um direkt einen Chip an einem Gehäuse anzubringen. Wenn eine weniger ausgeprägte Komplexität der Kontakte zur Peripherie erforderlich ist und die Eigenschaften einer Drahtverbindung mit der betrachteten Anwendung kompatibel sind, können die Verbindungen zu dem Gehäuse auch durch Drahtbonden hergestellt werden, wobei ein Draht mit einer Bondfläche des Chips und mit einem entsprechenden Anschluss des Gehäuses verbunden wird. Daher wird auf Grund der verfügbaren Infrastruktur im Hinblick auf Verbindungs- und Testverfahren für aluminiumgestützte Bauelemente die letzte Kontaktfläche, die auch als Anschlussmetall bezeichnet wird, typischerweise als ein aluminiumbasiertes Metallgebiet vorgesehen. Zu diesem Zweck wird eine geeignete Barrieren- und Haftschicht auf dem kupferbasierten Kontaktbereich gebildet, woran sich eine Aluminiumschicht anschließt. Nachfolgend wird die Kontaktschicht mit den Lothöckern oder Bondflächen weiter auf der Grundlage des Aluminium bedeckten Kontaktbereiches bearbeitet.

Mit Bezug zu den 1a und 1b wird nunmehr ein typischer konventioneller Prozessablauf beschrieben, um den konventionellen Prozess zur Bereitstellung von Aluminiumhöcker- oder Bondflächen in einem kupferbasierten Halbleiterbauelement detaillierter zu erläutern.

1a zeigt schematisch ein Halbleiterbauelement 100, das gemäß einer konventionellen Herstellungsart gebildet ist, und das einen Metallisierungsschichtstapel auf der Grundlage von Kupfer mit einem Anschlussmetall aufweist, der aus einem geeigneten Barrierenmaterial und Aluminium aufgebaut ist. Das Halbleiterbauelement 100 umfasst ein Substrat 101, das ein beliebiges geeignetes Substrat für die Herstellung von Schaltungselementen darauf und darin repräsentieren kann, wobei der Einfachheit halber derartige Schaltungselemente nicht gezeigt sind. Über dem Substrat 101 sind eine oder mehrere Metallisierungsschichten ausgebildet, die entsprechende Kontaktdurchführungsschichten und Metallleitungsschichten enthalten, wie dies zuvor erläutert ist. Der Einfachheit halber ist ein Bereich einer einzelnen Metallisierungsschicht 110 in 1a dargestellt, auf der eine letzte Metallisierungsschicht 120 ausgebildet ist. Die Metallisierungsschicht 110 kann eine Metallleitungsschicht aufweisen, von der eine Metallleitung 112 gezeigt ist, die von einer dielektrischen Barrieren- und Ätzstoppschicht 111 bedeckt ist. Beispielsweise kann die Metallleitung 112 eine kupferbasierte Metallleitung repräsentieren, die als eine Leitung zu verstehen ist, deren wesentlicher Anteil Kupfer ist. Es sollte beachtet werden, dass andere Materialien in der Metallleitung 112, etwa leitende Barrierenmaterialien und dergleichen sowie andere Metalle zur Bildung einer Kupferlegierung beispielsweise an speziellen Bereichen innerhalb der Metallleitung 112 vorgesehen sein können, wobei zu beachten ist, dass dennoch ein deutlicher Anteil, d. h. mehr als ungefähr 50 Atomprozent des Materials der Leitung 112, aus Kupfer aufgebaut ist. Die Barrieren- und Ätzstoppschicht 111 kann aus einem beliebigen geeigneten dielektrischen Material, etwa Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, stickstoffangereichertem Siliziumkarbid, und dergleichen aufgebaut sein. Die letzte Metallisierungsschicht 120 kann eine letzte Kontaktdurchführungsschicht 122 aufweisen, die ein geeignetes dielektrisches Material 127, das auch als dielektrisches Zwischenschichtmaterial (ILD) bezeichnet wird, aufweisen kann, in welchem eine Kontaktdurchführung 113 ausgebildet ist, die im Wesentlichen aus Kupfer aufgebaut ist, wobei beispielsweise eine leitende Barrierenschicht 125 für die erforderlichen haft- und diffusionsblockierenden Eigenschaften sorgt. Typische Materialien für die Barrierenschicht 124 sind Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid und dergleichen. Die letzte Metallisierungsschicht 120 umfasst ferner eine letzte Metallleitungsschicht 121, die ein geeignetes dielektrisches Zwischenschichtmaterial aufweisen kann, etwa das Material 127, das aus beliebigen geeigneten Materialien, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, und dergleichen aufgebaut sein kann, wobei in anspruchsvollen Anwendungen das dielektrische Zwischenschichtmaterial 127 der letzten Metallleitungsschicht 121 ein dielektrisches Material mit kleinem &egr; mit einer relativen Permittivität von 3,0 oder sogar weniger aufweisen kann. In dem dielektrischen Material 127 ist eine kupferbasierte Metallleitung 124 gebildet, die von dem dielektrischen Zwischenschichtmaterial 127 ebenso durch die Barrierenschicht 125 getrennt ist. Die letzte Metallleitungsschicht 121 kann eine Barrierenschicht 126 aufweisen, die teilweise die Metallleitung 124 an Oberflächenbereichen abdeckt, die nicht mit einer darüber liegenden Anschlussmetallschicht 130 in Kontakt sein soll. Die Anschlussmetallschicht 130 kann eine Passivierungsschicht oder ein Passivierungsmaterial 133 aufweisen, etwa Polyimid oder ein anderes geeignetes Material, etwa siliziumdioxidbasierte Materialien, in denen ein leitendes Anschlussmetallgebiet 132 ausgebildet sein kann, das aus Aluminium aufgebaut ist und das elektrisch mit der Metallleitung 124 verbunden und davon räumlich getrennt durch eine leitende Barrierenschicht 131 ist. Die Barrierenschicht 131 kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, das im Wesentlichen eine Diffusion zwischen der Metallleitung 124 und dem Aluminiumgebiet 132 unterdrückt. Das Aluminiumgebiet 132 ermöglicht ferner einen verbesserten Zugriff für Testzwecke und kann auch entsprechende Kontaktbereiche zur Bereitstellung von Bereichen bieten, über denen Lothöcker oder Bondflächen auszubilden sind, um damit eine Verbindung zu einem Trägersubstrat oder einem Chipgehäuse herzustellen.

Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100, wie es in 1a gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse umfassen. Nach der Herstellung von Schaltungselementen und entsprechenden Metallisierungsschichten wird die Metallisierungsschicht 110 auf der Grundlage gut etablierter Damaszener- oder Einlegeverfahren, einzeln oder dual, hergestellt, in denen eine dielektrische Schicht zunächst abgeschieden und nachfolgend strukturiert wird, um Kontaktlochöffnungen oder Gräben zu empfangen, die dann gemeinsam oder separat mit dem kupferbasierten Material gefüllt werden. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht 110 durch Abscheiden eines geeigneten dielektrischen Materials, etwa eines dielektrischen Materials mit kleinem &egr; hergestellt werden, das nachfolgend strukturiert wird, um zunächst Kontaktdurchführungen und Gräben zu erhalten, oder um zuerst Gräben und dann Kontaktlochöffnungen zu erhalten, die nachfolgend mit einem geeigneten Barrierenmaterial beschichtet werden, wobei nachfolgend Kupfer durch Elektroplattieren oder eine andere geeignete Abscheidetechnik eingefüllt werden kann. In anderen Damaszener-Verfahren kann zunächst eine Kontaktdurchführungsschicht gebildet und nachfolgend das dielektrische Zwischenschichtmaterial in einer geeigneten Dicke abgeschieden werden, um darin Gräben zur Aufnahme der Metallleitung 112 zu bilden. Danach kann die Barrierenschicht 111 auf der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützer CVD-(chemische Dampfabscheide-) Techniken gebildet werden. Anschließend wird die letzte Metallisierungsschicht 120 gebildet. Der Einfachheit halber wird in dem folgenden Prozessablauf angenommen, dass die Kontaktdurchführungsschicht 122 und die Metallleitungsschicht 121 gemäß einer dualen Einlege-Technik hergestellt werden, in der entsprechende Kontaktlochöffnungen zuerst gebildet werden und anschließend Gräben in die dielektrische Schicht geätzt werden, wobei dann die Kontaktlochöffnung und der Graben in einem gemeinsamen Prozess gefüllt werden. Danach wird das dielektrischen Zwischenschichtmaterial 127 auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Technik, etwa plasmaunterstütztem CVD, Aufschleudertechniken oder einer Kombination davon hergestellt, wobei in einigen Verfahrensweisen eine zwischenliegende Ätzstoppschicht vorgesehen werden kann, um die Kontaktdurchführungsschicht 122 von der Metallleitungsschicht 121 abzutrennen. In anderen Vorgehensweisen kann das dielektrische Zwischenschichtmaterial 127 als eine im Wesentlichen kontinuierliche Schicht vorgesehen werden. Danach werden entsprechende Kontaktlochöffnungen durch die gesamte Schicht 127 gebildet, indem eine entsprechende Lackmaske vorgesehen und durch die Schicht 127 geätzt wird, wobei die Barrierenätzstoppschicht 111 als ein zuverlässiger Stopp für den entsprechenden anisotropen Ätzprozess verwendet wird. Danach kann eine weitere Lackmaske gebildet und entsprechende Gräben in die Schicht 127 entsprechend den für die Metallleitung 124 erforderlichen Abmessungen geätzt werden. Nach dem Entfernen der Lackmaske und einem anderen Lackmaterial oder Polymermaterial, das für den zweiten Ätzschritt erforderlich ist, wird die Ätzstoppschicht 111 geöffnet, um die entsprechende Kontaktlochöffnung mit der darunter liegenden Metallleitung 112 zu verbinden. Danach kann die Barrierenschicht 125 gebildet werden, und anschließend wird Kupfer in die entsprechende Struktur abgeschieden, wodurch die Kontaktdurchführung 123 und die Metallleitung 124 in einem gemeinsamen Abscheideprozess gebildet werden. Als nächstes wird die Schicht 126 auf der Grundlage gut etablierter Rezepte abgeschieden, woran sich das Abscheiden der Schicht 133 anschließt, die dann strukturiert werden kann, um die erforderliche Öffnung für das Anschlussmetall 132 bereitzustellen. Anschließend werden die leitende Barrierenschicht 131 und die Aluminiumschicht aufgebracht und entsprechend gut etablierter Lithographie- und Ätzverfahren strukturiert, um das Anschlussaluminiumgebiet 132 über der letzten Metallisierungsschicht 120 zu bilden.

1b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß einer alternativen Strategie, in der das Aluminiumgebiet 132 in das Passivierungsmaterial 133 eingebettet ist, mit Ausnahme eines erforderlichen Kontaktbereichs zur Herstellung von Lothöckern darauf oder zur Verwendung als Bondbereich. Zu diesem Zweck wird die Prozesssequenz in der gleichen Weise ausgeführt, wie dies mit Bezug zu 1a beschrieben ist, wobei nach der Herstellung der Metallleitung 124, die Barrierenschicht 131 und eine Aluminiumschicht abgeschieden und gemäß den Entwurfserfordernissen strukturiert werden können. Danach wird die Passivierungsschicht 133 abgeschieden und strukturiert, um die erforderlichen Bereiche des Aluminiumgebiets 132 freizulegen.

Wie zuvor erläutert ist, bietet das Bereitstellen von Aluminium als das Anschlussmaterial vorteilhaft im Hinblick auf Testverfahren und Anschlusstechnologien, da eine gut etablierte Infrastruktur selbst für äußerst komplexe Schaltungsentwürfe verfügbar ist. Andererseits ist eine komplexe Prozesssequenz für die Vereinigung der Kupfer- und Aluminiumtechnologie zur Bereitstellung entsprechender Kontaktflächen für das Drahtbonden oder die Lothöckerbildung erforderlich. Folglich können sich eine reduzierte Herstellungseffizienz und damit erhöhte Produktionskosten ergeben.

Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine Technik, die eine Kontakttechnologie mit reduzierter Komplexität ermöglicht.

Überblick über die Erfindung

Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Bereitstellen einer reduzierten Prozesskomplexität während der Herstellung eines kupferbasierten Metallisierungsschichtstapels und eines entsprechenden Kontaktbereichs zur Herstellung von Lothöckern darauf oder zur Bereitstellung von Bondflächen für eine Drahtverbindung und andere Verbindungstechniken. Zu diesem Zweck wird die letzte Metallleitungsschicht aus einem Metall hergestellt, das zu den gut erprobten und verfügbaren Kontakttechnologien kompatibel ist, so dass die konventioneller Weise bereitgestellte Anschlussmetallschicht weggelassen werden kann. Folglich kann eine deutliche Reduzierung der Prozesskomplexität in Verbindung mit den Einsparungen von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien erreicht werden.

Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Halbleiterbauelement einen Metallisierungsschichtstapel mit kupferbasierten Metallleitungsschichten und Kontaktdurchführungsschichten, wobei eine letzte Metallleitungsschicht, die auf einer letzten Kontaktdurchführungsschicht gebildet ist, eine aluminiumbasierte Metallleitung aufweist.

In einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleiterbauelement ein Schaltungselement und einen Metallisierungsschichtstapel, der elektrisch mit dem Schaltungselement verbunden ist. Der Metallisierungsschichtstapel umfasst eine letzte Kontaktdurchführungsschicht mit einer Kontaktdurchführung, die im Wesentlichen aus einem ersten Metall aufgebaut ist. Ferner umfasst der Metallisierungsschichtstapel eine letzte Metallleitungsschicht mit einer Metallleitung, die im Wesentlichen aus einem zweiten Metall aufgebaut ist, das sich von dem ersten Metall unterscheidet.

Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer letzten Kontaktdurchführungsschicht eines Metallisierungsschichtstapels eines Halbleiterbauelements auf Kupferbasis durch Bilden einer Kontaktlochöffnung in einer dielektrischen Zwischenschicht und Füllen der Kontaktlochöffnung mit einem kupferenthaltenden Material, um eine Kontaktdurchführung zu bilden. Ferner umfasst das Verfahren das Bilden einer Metallleitung auf der letzten Kontaktdurchführungsschicht, wobei die Metallleitung mit der Kontaktdurchführung verbunden ist und Aluminium aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:

1a und 1b schematisch Querschnittsansichten eines konventionellen Halbleiterbauelements mit einem kupferbasierten Metallisierungsschichtstapel mit einem Anschlussmetall aus Aluminium zeigen, das über der letzten Metallleitungsschicht gebildet ist; und

2a bis 2h schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements mit einem kupferbasierten Metallisierungsschichtstapel zeigen, wobei die letzte Metallleitungsschicht aus einem aluminiumbasierten Metall gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.

Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Reduzieren der Prozesskomplexität und der Gesamtherstellungskosten äußerst komplexer integrierter Schaltungen mit einem kupferbasierten Metallisierungsschichtstapel, in dem die letzte Metallleitungsschicht auf der Grundlage eines Metalls hergestellt wird, das ein hohes Maß an Kompatibilität mit bestehenden Kontakttechnologien ermöglicht, wobei andererseits eine deutliche Reduzierung der Anzahl der Prozessschritte während der Herstellung von Kontaktflächen erreicht werden kann, die für die Ausbildung von Lothöckern verwendet werden, oder die als Bondflächen für andere Verbindungstechnologien dienen können. Wie zuvor erläutert ist, ist Aluminium ein gut bewährtes Anschlussmetall, das eine gute Handhabung und Bearbeitbarkeit während Testverfahren ermöglicht und das effizient für die Herstellung von Bondflächen und Kontaktbereichen für die weitere Lothöckerherstellung verwendet werden kann. Durch Verwenden eines aluminiumbasierten Metalls als das Material für die letzte Metallleitungsschicht kann folglich die entsprechende Anschlussmetallschicht, die typischerweise in konventionellen Bauelementen vorgesehen ist, weggelassen werden, wodurch deutlich im Hinblick auf Prozesskomplexität und Rohmaterialien Einsparungen erfolgen können. Folglich wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen die letzte Kontaktdurchführungsschicht aus Kontaktdurchführungen hergestellt, die im Wesentlichen aus Kupfer aufgebaut sind, während die letzten Metallleitungen, die damit verbunden sind, aus Metallleitungen gebildet werden, die im Wesentlichen aus Aluminium aufgebaut sind. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass der Begriff „im Wesentlichen aufgebaut aus Kupfer oder Aluminium oder im Wesentlichen mit Kupfer oder Aluminium" so zu verstehen ist, dass dies ein Material beschreibt, das Kupfer oder Aluminium als den wesentlichen Anteil davon enthält und damit zumindest mehr als ungefähr 50 Atomprozent Kupfer oder Aluminium aufweist. In ähnlicher Weise sind die Begriffe „kupferbasiert" oder „aluminiumbasiert", wie sie in der Beschreibung verwendet werden, so zu verstehen, dass diese Materialien oder Schichten beschreiben, in denen die entsprechenden Metalle oder leitenden Bereiche im Wesentlichen aus Kupfer oder Aluminium aufgebaut sind. Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Technik bereit, die zu einer signifikanten Kostenreduzierung führt, da das gut bekannte Aluminium als das Schnittstellenmaterial zum Testen der Bauelemente und zum Zusammenbauen mittels einer geeigneten Technologie, etwa dem direkten Verbinden auf der Grundlage von Lothöckern oder durch Drahtbondverfahren und dergleichen beibehalten werden kann. Gleichzeitig kann eine komplette Maskenschicht weggelassen werden, was deutlich Prozessschritte, die Prozesszeit, die Anlagenzeit, die Durchlaufzeit und die Kosten für Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien reduziert.

Mit Bezug zu den 2a bis 2h werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 200, das ein Substrat 201 aufweist, das ein beliebiges geeignetes Substrat für die Herstellung von Halbleiterbauelementen repräsentiert. Beispielsweise kann das Substrat 201 ein Siliziumvollsubstrat, ein SOI-artiges (Silizium-auf-Isolator) Substrat, ein Germaniumsubstrat oder ein anderes geeignetes Trägermaterial repräsentieren, das darauf ausgebildet entsprechende kristalline oder amorphe Halbleiterschichten zur Herstellung von Schaltungselementen, etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerständen, und dergleichen aufweist. Folglich kann das Halbleiterbauelement 200 in und auf dem Substrat 201 eine Bauteilschicht 240 aufweisen, die eine Vielzahl von Schaltungselementen, etwa Transistoren und dergleichen besitzen kann, die durch Bezugszeichen 241 bezeichnet sind und in dem vorliegenden Beispiel einen Feldeffekttransistor repräsentieren, der in einigen anschaulichen Ausführungsformen eine Gatelänge von ungefähr 100 nm oder weniger oder sogar 50 nm oder weniger besitzen kann. Die Bauteilschicht 240 kann ferner entsprechende Kontaktpfropfen 242 besitzen, die direkt mit den entsprechenden Bereichen der Schaltungselemente 241 in Kontakt sind. Das Halbleiterbauelement 200 kann ferner eine erste Metallisierungsschicht 250 aufweisen, die eine erste Metallleitungsschicht mit mehreren Metallleitungen repräsentieren kann, die direkt mit den entsprechenden Kontaktpfropfen 242 gemäß einem spezifizierten Schaltungsaufbau verbunden sind. Die Metallisierungsschicht 250 kann eine kupferbasierte Metallisierungsschicht repräsentieren, d. h. entsprechende Metallleitungen darin sind im Wesentlichen aus Kupfer aufgebaut. Ferner umfasst das Halbleiterbauelement 200 eine weitere Metallisierungsschicht 210, die eine dielektrische Zwischenschicht 213 aufweist, in der eine kupferbasierte Metallleitung 212 ausgebildet ist. Des weiteren umfasst die Metallisierungsschicht 210 eine dielektrische Barrieren/Ätzstoppschicht 211, die eine Diffusion zwischen einer darüber liegenden dielektrischen Schicht 227 und dem kupferbasierten Material in der Leitung 212 unterdrücken kann. Des weiteren kann die Barrieren/Ätzstoppschicht 211 eine hohe Ätzselektivität in Bezug auf einen anisotropen Ätzprozess zu Strukturierung der dielektrischen Schicht 227 in einem nachfolgenden Ätzprozess aufweisen. Beispielsweise kann die Barrieren/Ätzstoppschicht 211 aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, stickstoffangereichertem Siliziumkarbid und dergleichen aufgebaut sein. Es sollte beachtet werden, dass in anderen Ausführungsformen die Barrieren/Ätzstoppschicht 211 weggelassen werden kann oder durch andere Materialien ersetzt werden kann, die die erforderlichen Eigenschaften bereitstellen. Beispielsweise kann es in einigen Ausführungsformen geeignet sein, eine entsprechende leitende Oberflächenschicht in der Metallleitung 212 vorzusehen, die einen hohen Widerstand gegen die Feuchtigkeitsdiffusion und Sauerstoffdiffusion oder die Diffusion anderer unerwünschter Materialien, die leicht mit Kupfer reagieren, aufweist. Beispielsweise kann eine geeignete Kupferlegierung oder ein anderes leitendes Material oder dielektrisches Material auf der Oberseite der Metallleitung 212 vorgesehen werden.

Das dielektrische Material der Schicht 213 kann ein beliebiges geeignetes dielektrisches Material, etwa Siliziumdioxid, fluordotiertes Siliziumdioxid repräsentieren oder kann aus einem dielektrischen Material mit kleinem &egr; aufgebaut sein, wobei die dielektrische Konstante bei 3,0 oder sogar darunter liegenden kann. In ähnlicher Weise kann die dielektrische Schicht 227, die Kontaktdurchführungen zur Herstellung der letzten Kontaktdurchführungsschicht des Halbleiterbauelements 200 erhalten soll, aus einem beliebigen geeigneten dielektrischen Material aufgebaut sein, etwa beispielsweise fluordotiertes Siliziumdoxid, Siliziumdioxid oder ein dielektrisches Material mit kleinem &egr;.

Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200, wie es in 2a gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse umfassen und kann ebenso ähnliche Prozesse beinhalten, wie sie bereits mit Bezug zu den 1a und 1b beschrieben ist. D. h., die Bauteilschicht 240 kann auf der Grundlage gut etablierter Rezepte hergestellt werden, wobei Entwurfsregeln für die Schaltungselemente 241 kritische Abmessungen von 100 nm oder weniger oder sogar 50 nm oder weniger vorschreiben können. Nach der Herstellung der Bauteilschicht 240 wird die Metallisierungsschicht 250 auf der Grundlage gut etablierter Einlege-Verfahren hergestellt, wozu das Strukturieren des dielektrischen Materials und das Auffüllen entsprechender Gräben mit einem kupferbasierten Metall gehört. Abhängig von den Bauteilerfordernissen können mehrere Metallisierungsschichten gebildet werden, und schließlich wird die vorletzte Metallisierungsschicht 210 auf der Grundlage etablierter Rezepte hergestellt, indem die Schicht 213 durch geeignete Techniken abgeschieden wird und nachfolgend auf der Grundlage moderner Photolithographie- und anisotroper Ätztechniken strukturiert wird, wobei eine duale Einlege-Technik oder eine Einzel-Einlege-Technik angewendet werden kann. Nach dem Einfüllen des kupferbasierten Metalls zur Herstellung der Metallleitung 212 kann überschüssiges Material, etwa überschüssiges Kupfer oder überschüssiges Barrierenmaterial (nicht gezeigt) durch elektrochemisches Polieren, CMP (chemisch-mechanisches Polieren), und dergleichen entfernt werden. Danach wird die Barrieren/Ätzstoppschicht 211, falls diese vorgesehen ist, durch gut etablierte Abscheidetechniken hergestellt. Anschließend wird die dielektrische Schicht 227 beispielsweise durch plasmaunterstütztes CVD abgeschieden. Danach wird die dielektrische Schicht 227 auf der Grundlage von Photolithographie- und anisotropen Ätztechniken strukturiert, um durch die dielektrische Schicht 227 zu ätzen und nachfolgend die Ätzstoppschicht 221 zum Bereitstellen einer direkten Verbindung zu der Metallleitung 212 zu öffnen. Anschließend kann eine leitende Barrierenschicht und eine Saatschicht abgeschieden werden, um das Bauelement 200 für das Abscheiden eines kupferbasierten Metalls vorzubereiten.

2b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach dem Ende der zuvor beschriebenen Prozesssequenz und nach dem elektrochemischen Abscheiden einer kupferbasierten Schicht 228, die auf einer Saatschicht 226 gebildet werden kann, die wiederum auf einer geeigneten Barrierenschicht 225 gebildet wird. Anschließend kann das überschüssige Material, d. h. überschüssiges Material der Schicht 228 und der Schichten 226 und 225 durch beispielsweise CMP, möglicherweise in Verbindung mit elektrochemischen Ätzverfahren entfernt werden, wodurch eine eingeebnete Oberflächentopographie bereitgestellt wird.

2c zeigt schematisch das Bauelement 200 nach der zuvor beschriebenen Prozesssequenz. Somit umfasst das Bauelement 200 eine Kontaktdurchführung 223, die im Wesentlichen aus Kupfer aufgebaut ist, wobei beachtet werden sollte, dass gemäß der zuvor angegebenen Definition die Kontaktdurchführung 223 andere Materialien, etwa das Barrierenmaterial 225 aufweisen kann. Somit repräsentiert die Kontaktdurchführung 223 in Verbindung mit dem dielektrischen Material der Schicht 227 die letzte Kontaktdurchführungsschicht 222.

2d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Eine Metallschicht 223, die ein anderes Metall als Kupfer aufweist, ist über der letzten Kontaktdurchführungsschicht 222 gebildet und kann davon durch eine leitende Barrierenschicht 231 getrennt sein. In einer anschaulichen Ausführungsform repräsentiert die Metallschicht 232 eine aluminiumbasierte Schicht, wobei beachtet werden sollte, dass andere Materialien in der Schicht 232 enthalten sein können, solange der wesentliche Anteil der Schicht 232 Aluminium ist. Ferner ist eine Lackmaske 234 über der Metallschicht 232 gebildet, möglicherweise in Verbindung mit ARC-(antireflektierenden) Schichten gemäß gut etablierter Prozessverfahren. Des weiteren unterliegt das Halbleiterbauelement 200 einem anisotropen Ätzprozess 240 zur Strukturierung der Schichten 232 und 231.

Das Bauelement 200, wie es in 2d gezeigt ist, kann gemäß den folgenden Prozessen hergestellt werden. Die leitende Barrierenschicht 221 kann gemäß gut etablierter Verfahren gebildet werden, wobei ein geeignetes Material, etwa Tantal, Tantalnitrid, Wolframnitrid, und dergleichen auf dem dielektrischen Material 227 und der freiliegenden Kontaktdurchführung 232 gebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Barrierenschicht 231 weggelassen werden kann oder gemäß anderer Verfahren hergestellt werden kann, beispielsweise durch lokales Bilden der Schicht 231 auf einem freiliegenden Oberflächenbereich der Kontaktdurchführung 232 durch elektrochemische Abscheideverfahren und dergleichen. Danach wird die Metallschicht 232 auf der Grundlage gut etablierter Rezepte abgeschieden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann die Gestaltung des Bauelements 200 vor der Herstellung des Bauelements 200 so umgeordnet werden, dass zunächst ein gewünschter Widerstand einer letzten Metallleitung bestimmt wird, die auf der Grundlage der Metallschicht 232 zu bilden ist, um damit entsprechende Sollabmessungen der aus der Schicht 232 zu bildenden Metallleitung zu bestimmen. Beispielsweise können die Sollabmessungen direkt von einem kupferbasierten Metallisierungsschema genommen werden, wie es beispielsweise mit Bezug zu den 1a und 1b beschrieben ist. Somit können im Wesentlichen die gleichen Abmessungen für eine Metallleitung angewendet werden, die auf der Grundlage der Schicht 232 gebildet wird, wie dies beispielsweise auch für die kupferbasierte Metallleitung 124 gezeigt ist. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass ein geringfügiger Rückgang in der Leistungsfähigkeit der entsprechenden Metallleitung auf Grund der reduzierten Leitfähigkeit des Aluminiums im Vergleich zu Kupfer gut tolerierbar ist, da die letzte Metallleitung typischerweise eine sehr dicke und breite Leitung ist. Folglich beeinflusst unter Umständen ein geringer Rückgang der Leitfähigkeit nicht wesentlich das Gesamtverhalten des Bauelements 200. In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann für einen gewünschten geringen Sollwiderstand eine entsprechende Breiten und/oder Tiefenabmessung ermittelt werden, und der Schaltungsentwurf 200 kann entsprechend umgestaltet werden, um die entsprechend bestimmten Sollwerte zu berücksichtigen. Beispielsweise kann eine Breite 234w der Lackmaske 234 auf der Grundlage einer entsprechenden Sollabmessung und/oder einer Dicke 232t der Aluminiumschicht 232 in geeigneter Weise auf der Grundlage eines entsprechenden Sollwertes eingestellt werden. Eine entsprechende Zunahme in der Breite entsprechend dem Sollwert 234w kann typischerweise akzeptabel sein, da der Abstand benachbarter Metallleitungen in der letzten Metallleitungsschicht typischerweise nicht kritisch ist. Andererseits kann die Tiefe der entsprechenden Metallleitung, d. h. die Dicke 232t, typischerweise erhöht werden, ohne dass ein negativer Einfluss auftritt, wenn die Breite 234w nicht in gewünschter Weise erhöht werden kann.

Während des anisotropen Ätzprozesses 240 auf der Grundlage gut etablierter Ätzchemien werden die Schichten 232 und 231 strukturiert und nachfolgend ein Passivierungsmaterial so gebildet, dass dieses die resultierende Metallleitung im Wesentlichen umschließt.

2e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach dem Ende der zuvor beschriebenen Prozesssequenz. Somit umfasst das Bauelement 200 eine letzte Metallleitungsschicht 221, die durch eine aluminiumbasierte Metallleitung 232a repräsentiert ist, die von der darunter liegenden letzten Kontaktdurchführungsschicht 222 durch die strukturierte Barrierenschicht 231 getrennt ist, und ist auch durch eine Passivierungsschicht 232 repräsentiert, die wiederum strukturiert ist, um einen Oberflächenbereich 232s der Metallleitung 232a freizulegen. Die Passivierungsschicht 232 kann aus einem beliebigen geeigneten Passivierungsmaterial, etwa Polyimid, siliziumbasierten Materialien, und dergleichen aufgebaut sein. Die Passivierungsschicht 232 kann gemäß definierter Erfordernisse strukturiert werden, so dass der freigelegte Oberflächenbereich 232s für die Aufnahme entsprechender Lothöcker geeignet ist, wenn das Bauelement 200 mit einem Gehäuse oder einem Trägersubstrat auf der Grundlage einer Aufschmelzlöttechnik zu verbinden ist, während in anderen Fällen der Oberflächenbereich 232 eine Bondfläche repräsentieren kann. Ferner ist in dieser Phase der Herstellung der Oberflächenbereich 232s für Testinstrumente zugängig, wie sie typischerweise für Testprozeduren eingesetzt werden, die in ähnlicher Weise in konventionellen Bauelementen ausgeführt werden, etwa dem Bauelement 100, wie es in 1b gezeigt ist.

2f zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen ein Passivierungsschema dargestellt ist, das im Wesentlichen der in 1a gezeigten Anordnung entspricht. In diesem Falle weist das Halbleiterbauelement 200 in dieser Fertigungsphase eine strukturierte Passivierungsschicht 233 auf, die das dielektrische Material der letzten Metallleitungsschicht 221 repräsentieren kann, wobei in einer entsprechenden Öffnung der Passivierungsschicht 223 eine geeignete leitende Barrierenschicht 231 gebildet ist, um einen direkten Kontakt der Kontaktdurchführung 223 mit der darüber liegenden aluminiumbasierten Metallschicht 232 zu verhindern. Ferner kann eine geeignete Lackmaske 234 über der aluminiumbasierten Schicht 232 gebildet sein, wobei im Hinblick auf die Breitenabmessung der Lackmaske 243 und die Dicke der Schicht 232 die gleichen Kriterien gelten, wie sie zuvor mit Bezug zu 2e erläutert sind. Des weiteren kann das Bauelement 200 einem geeignet gestalteten Ätzprozess 235 ausgesetzt werden, um in selektiver Weise freiliegende Bereiche der Metallschicht 232 und der leitenden Barrierenschicht 231 zu entfernen. Der Ätzprozess 235 kann auf gut etablierten Rezepten basieren, die auch während der Herstellung konventioneller Bauelemente, etwa des in 1a gezeigten Bauelements verwendet werden kann. Ferner kann, wie zuvor mit Bezug zu 2d und 2e erläutert ist, auch in diesem Falle die leitende Barrierenschicht 231 in einigen Ausführungsformen weggelassen werden, wobei der freigelegte Oberflächenbereich der Kontaktdurchführung 232 entsprechend modifiziert werden kann, um damit die gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf diffusionsblockierende Fähigkeit und seine elektrische Leitfähigkeit aufzuweisen oder es kann eine entsprechende Barrierenschicht in einer äußerst lokalisierten Weise hergestellt werden, wie dies zuvor erläutert ist.

Zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200, wie es in 2f gezeigt ist, können gut etablierte Techniken eingesetzt werden, ähnlich wie dies für das konventionelle Bauelement 100 aus 1a der Fall ist.

2g zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach dem Ende des Ätzprozesses 235 und dem Entfernen der Lackmaske 234. Folglich umfasst das Bauelement 200 die letzte Metallleitung 232a, die auf der entsprechend strukturierte Barrierenschicht 231a, falls diese vorgesehen ist, ausgebildet ist, wodurch die fertige letzte Metallleitungsschicht 212 gebildet ist. Somit wird ein Passivierungsschema erreicht, in welchem das aluminiumbasierte Metall, d. h. das Gebiet 232a, sich teilweise über das Passivierungsmaterial 233 erstreckt und einen Teil davon abdeckt.

2h zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform, in welcher ein Passivierungsschema realisiert wird, um das Passivierungsmaterial unter und über der aluminiumbasierten Metallleitung 232a vorzusehen. Um die Konfiguration bereitzustellen, wie sie in 2h gezeigt ist, können beliebig gut etablierte Passivierungsschemata angewendet werden, beispielsweise durch Bilden einer zusätzlichen Passivierungsschicht über dem Halbleiterbauelement 200, wie es in 2g gezeigt ist und durch nachfolgendes Strukturieren des zusätzlichen Passivierungsmaterials auf der Grundlage von Sollwerten für die Abmessungen der Größe des Oberflächenbereichs 232s, der bei der weiteren Bearbeitung des Bauelements 200 freizulegen ist.

Unabhängig von dem angewendeten Passivierungsschema kann dann das Bauelement 200 Verfahren unterzogen werden, und/oder die weitere Bearbeitung kann durch die Herstellung entsprechender Höckeruntermetallisierungsschichten fortgesetzt werden, woran sich das Ausbilden entsprechender Lothöcker anschließt, wobei das Bauelement 200 mit einem entsprechenden Trägersubstrat oder einem Gehäuse durch entsprechende Aufschmelzverfahren für das direkte Kontaktieren entsprechender Kontaktflächen auf dem Trägersubstrat oder Gehäuse zu verbinden ist. In anderen Techniken können die freiliegenden Oberflächenbereiche 232s als Bondflächen verwendet werden, oder es können entsprechende Bondflächen darauf ausgebildet werden, abhängig von der angewendeten Technologie.

Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt ein Halbleiterbauelement und ein Fertigungsverfahren dafür bereit, wobei eine deutliche Verbesserung im Hinblick auf die Prozesskomplexität und somit auch die Produktionskosten für anspruchsvolle Halbleiterbauelemente erreicht werden können, in denen ein kupferbasiertes Metallisierungsschema erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann die konventioneller Weise vorgesehene Anschlussmetallschicht weggelassen werden, indem die letzte Metallleitungsschicht auf der Grundlage eines geeigneten Metalls hergestellt wird, das die Nachteile des äußerst leitenden Kupfers, etwa Oxidation und Korrosion vermeiden kann, wobei Kupfer dennoch den wesentlichen Anteil der Metallleitungen und Kontaktdurchführungen in dem verbleibenden Metallisierungsschichtstapel bilden kann. In einer anschaulichen Ausführungsform wird Aluminium als die Hauptkomponente der Metallleitung in der letzten Metallleitungsschicht verwendet, so dass eine Anschlussmetallschicht weggelassen werden kann, während dennoch die Vorteile erhalten werden, die durch das Verwenden von Aluminium als ein Kontaktmaterial für Testverfahren und die Herstellung von Bondflächen oder Lothöckerstrukturen verbunden sind. Wie zuvor erläutert ist, kann selbst für nicht geänderte Halbleiterstrukturen ein wesentlicher negativer Einfluss auf das Bauteilverhalten vermieden werden, da die Gesamtabmessungen der letzten Metallleitung typischerweise einen geringen Widerstand liefern, wodurch der Unterschied zwischen Aluminium und Kupfer in ihrem entsprechen Verhalten während des Betriebs des Bauelements gering ist. In anderen Fällen können entsprechende Abmessungen der letzten Metallleitungen umgestaltet werden, so dass die geringere Leitfähigkeit des Aluminiums im Vergleich zum Kupfer berücksichtigt wird, was durch entsprechendes Vergrößern der Breite der Metallleitungen und/oder deren Höhe erreicht werden kann, wobei typischerweise zumindest eine dieser Abmessungen geändert werden kann und ein hohes Maß an Kompatibilität mit dem verbleibenden Schaltungsentwurf der Halbleiterbauelemente beibehalten wird. Auf Grund des Weglassens der Anschlussmetallschicht durch das Ersetzen von Kupfer durch Aluminium in der letzten Metallleitungsschicht kann eine deutliche Kosteneinsparung auf Grund der reduzierten Prozesskomplexität, der Durchlaufzeit, der Anlagenzeit und dergleichen erreicht werden. Beispielsweise kann auf Grund der vorliegenden Erfindung in einer Prozessanordnung, in der eine Einzel-Einlege-Prozesstechnik für die Herstellung des restlichen kupferbasierten Metallisierungsschichtstapels verwendet wird, d. h. ein Prozessschema, in welchem entsprechende Kontaktdurchführungsschichten und Metallleitungsschichten unabhängig voneinander gebildet werden, die Prozesskomplexität reduziert werden, indem ein ILD-Abscheideprozess, ein Lithographieprozess, ein entsprechender Ätzprozess mit entsprechenden Reinigungsprozessen, ein Barrieren- und Saatschichtabscheideprozess, ein Kupferplattierungsprozess und ein nachfolgender chemisch-mechanischer Polierprozess für das Entfernen des überschüssigen Materials wegfallen. Auch im Dual-Einlege-Schema, in welchem Kontaktdurchführungsschichten und Metallleitungsschichten in einem miteinander verflochtenen Prozess gebildet werden, wobei zumindest das Auffüllen des Metalls in einem gemeinsamen Abscheideprozess ausgeführt wird, kann ein ILD-Abscheideprozess, d. h. das Abscheiden eines oberen Teils davon, weggelassen werden, und auch ein Lithographieprozess und ein nachfolgender Ätzprozess mit entsprechenden Reinigungsprozessen können eingespart werden. Als Folge davon kann in jedem Falle eine deutliche Verbesserung mit lediglich einer geringfügigen oder keiner Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit erreicht werden.

Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.


Anspruch[de]
Halbleiterbauelement mit:

einem Metallisierungsschichtstapel mit kupferbasierten Metallleitungsschichten und Kontaktdurchführungsschichten, wobei eine letzte Metallleitungsschicht, die auf einer letzten Kontaktdurchführungsschicht gebildet ist, eine aluminiumbasierte Metallleitung aufweist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die letzte Kontaktdurchführungsschicht des Metallisierungsschichtstapels eine kupferbasierte Kontaktdurchführung aufweist, die mit der aluminiumbasierten Metallleitung in Kontakt ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei ein Bereich der Metallleitung so vorgesehen ist, dass dieser als eine Kontaktfläche zur Aufnahme eines Bonddrahtes oder eines Lothöckers dient. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, das ferner eine Passivierungsschicht aufweist, die benachbart zu der Metallleitung der letzten Metallleitungsschicht ausgebildet ist, so dass ein Oberflächenbereich der Metallleitung zur Aufnahme eines Verbindungshöckers oder eines Bonddrahtes freigelegt ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei die Passivierungsschicht zumindest teilweise über der Metallleitung der letzten Metallleitungsschicht ausgebildet ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei die Passivierungsschicht zumindest teilweise unter der Metallleitung der letzten Metallleitungsschicht ausgebildet ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, wobei die Passivierungsschicht zumindest teilweise unter und über der Metallleitung der letzten Metallleitungsschicht ausgebildet ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, das ferner eine leitende Barrierenschicht aufweist, die zwischen der letzten Kontaktdurchführung und der Metallleitung der letzten Metallleitungsschicht gebildet ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei eine Oberfläche der Kontaktdurchführung in der letzten Kontaktdurchführungsschicht, die mit der Metallleitung in Kontakt ist, eine Kupferlegierung aufweist. Halbleiterbauelement mit:

einem Schaltungselement;

einem Metallisierungsschichtstapel, der elektrisch mit dem Schaltungselement verbunden ist und eine letzte Kontaktdurchführungsschicht mit einer Kontaktdurchführung aufweist, die im Wesentlichen aus einem ersten Metall aufgebaut ist, wobei der Metallisierungsschichtstapel ferner eine letzte Metallleitungsschicht mit einer Metallleitung aufweist, die im Wesentlichen aus einem zweiten Metall aufgebaut ist, das sich von dem ersten Metall unterscheidet.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, wobei ein Oberflächenbereich der Metallleitung eine Kontaktfläche zur Aufnahme einer Verbindungsstruktur für den Kontakt mit einem Gehäuse repräsentiert. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei das erste Metall Kupfer ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei das zweite Metall Aluminium ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die letzte Kontaktdurchführungsschicht ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial aufweist, und wobei die letzte Metallleitungsschicht ein Passivierungsmaterial umfasst, das sich von dem dielektrischen Zwischenschichtmaterial unterscheidet. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei die Metallleitung in dem Passivierungsmaterial mit Ausnahme eines Kontaktbereichs eingebettet ist. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei zumindest ein Bereich der Metallleitung sich über das Passivierungsmaterial hinaus erstreckt. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, das ferner ein leitendes Barrierengebiet aufweist, das zwischen der Kontaktdurchführung und der Metallleitung ausgebildet ist. Verfahren mit:

Bilden einer letzten Kontaktdurchführungsschicht eines kupferbasierten Metallisierungsschichtstapels eines Halbleiterbauelements durch Bilden einer Kontaktlochöffnung in einer dielektrischen Zwischenschicht und Füllen der Kontaktlochöffnung mit einem kupferenthaltenden Material, um eine Kontaktdurchführung zu bilden; und

Bilden einer Metallleitung auf der letzten Kontaktdurchführungsschicht, wobei die Metallleitung mit der Kontaktdurchführung in Verbindung steht und Aluminium aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Bestimmen eines Sollwiderstandes der Metallleitung und Sollabmessungen auf der Grundlage des Sollwiderstandes vor dem Bilden der letzten Kontaktdurchführungsschicht und Bilden der Metallleitung auf der Grundlage der Sollabmessungen. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Definieren eines Oberflächenbereichs auf der Metallleitung umfasst, um eine Kontaktfläche zur Verbindung mit einem Gehäuse zu dienen.






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