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Dokumentenidentifikation DE112005001961T5 09.08.2007
Titel Integrierte Hartmaske mit niedrigem K-Wert
Anmelder Intel Corp., Santa Clara, Calif., US
Erfinder King, Sean, Beaverton, Oreg., US;
Ott, Andrew, Hillsboro, Oreg., US
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Aktenzeichen 112005001961
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 29.07.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/027178
WO-Veröffentlichungsnummer 2006023255
WO-Veröffentlichungsdatum 02.03.2006
Date of publication of WO application in German translation 09.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/768(2006.01)A, F, I, 20070509, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/532(2006.01)A, L, I, 20070509, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND Ausgangssituation der Erfindung

In einer mikroelektronischen Struktur, wie z.B. einem Substrat, übertragen solche Leiter, wie z.B. Verbindungskontakte und Leiterbahnen, Signale zwischen den Schichten des Substrats oder einer anderen Struktur. Die Verbindungskontakte und Leiterbahnen sind durch Schichten dielektrischer Materialien umgeben. Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante ("k-Wert") kommen in den Schichten aus dielektrischen Materialien zwischen den Leitern zur Anwendung, um die Verzögerung durch eine Widerstandskapazität ("RC") zu verringern und die Leistung des Bauelements zu verbessern. Während der Herstellung des Substrats oder einer anderen Struktur kann eine Hartmasken-Opferschicht mit hohem k-Wert genutzt werden, um Gräben und Löcher zu strukturieren. Die Hartmaskenschicht mit hohem k-Wert wird danach entfernt, um den k-Wert niedrig zu halten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die 1 ist eine seitliche Schnittansicht eines Bauelements mit einer Hartmaskenschicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante ("k-Wert").

Die 2a bis 2l sind seitliche Schnittansichten, die veranschaulichen, wie das in der 1 dargestellte Bauelement hergestellt werden kann.

Die 3a bis 3d sind seitliche Schnittansichten, die veranschaulichen, wie die Hartmaske die Entstehung von Lücken bzw. Leerstellen aus fehljustierten Kontaktlöchern verhindern kann.

Die 4 veranschaulicht ein System gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung

In verschiedenen Ausführungsformen werden ein Bauelement und ein Verfahren beschrieben, die im Zusammenhang mit der Bildung eines Substrats stehen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann wird aber erkennen, dass die verschiedenen Ausführungsformen auch ohne das eine Detail oder ohne mehrere Details oder mit anderen Verfahren, Materialien oder Komponenten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Strukturen, Materialien oder Arbeitsgänge nicht im Detail abgebildet oder beschrieben, um zu vermeiden, dass Aspekte verschiedener Ausführungsformen der Erfindung verschleiert werden. In ähnlicher Weise werden zu Erläuterungszwecken spezifische Zahlen, Materialien und Konfigurationen dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu gewährleisten. Dessen ungeachtet kann die Erfindung auch ohne die spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden. Außerdem wird man verstehen, dass die verschiedenen, in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen lediglich veranschaulichende Darstellungen sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind.

Die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf "eine einzelne Ausführungsform" oder "eine Ausführungsform" bedeutet, dass ein besonderes Merkmal, Charakteristikum oder eine besondere Struktur, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Folglich bezieht sich das Erscheinen der Ausdrücke "bei einer einzelnen Ausführungsform" oder "bei einer Anwendungsform" an unterschiedlichen Stellen in dieser Beschreibung nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform der Erfindung. Außerdem können besondere Merkmale, Strukturen, Materialien oder Charakteristika in jeder geeigneten Weise in einer Ausführungsform oder in mehreren Ausführungsformen miteinander verknüpft werden.

Verschiedene Arbeitsgänge werden als mehrere, einzelne Arbeitsgänge der Reihe nach in einer Weise beschrieben, die äußerst hilfreich für das Verständnis der Erfindung ist. Allerdings sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht so ausgelegt werden, dass diese Arbeitsgänge unbedingt von einer bestimmten Reihenfolge abhängen. Insbesondere müssen diese Arbeitsgänge nicht in der Reihenfolge durchgeführt werden, in der sie hier vorgestellt werden.

Die 1 ist die Seitenansicht einer Schnittzeichnung eines Bauelementes 100 mit einer Hartmaskenschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante ("k-Wert") gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Bauelement 100 kann eine erste dielektrische Zwischenlagenschicht ("ILD") 102 enthalten. Die erste ILD-Schicht 102 kann ein dielektrisches Material mit niedrigem k-Wert enthalten. Bei einer Ausführungsform kann der k-Wert der ersten ILD-Schicht 102 unter 3,2 liegen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der k-Wert unter 3,0 liegen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der k-Wert im Bereich zwischen ca. 3,0 und ca. 2,4 liegen. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann der k-Wert unterschiedlich sein. Das dielektrische Material der ersten ILD-Schicht 102 kann ein mit Kohlenstoff dotiertes Oxid ("CDO"), Siliziumdioxid (nicht dotiert, mit Phosphor oder mit Bor und Phosphor dotiert oder mit einem anderen Dotierungsmaterial), Siliziumnitrid, Silizium-Oxy-Nitrid, poröses Oxid, ein organisches material mit Siliziumoxid, ein Polymer oder ein anderes Material enthalten.

Auf der ersten ILD-Schicht 102 kann es eine erste Hartmaskenschicht 104 geben. Die erste Hartmaskenschicht 104 kann ein dielektrisches Material mit niedrigem k-Wert umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann der k-Wert der ersten Hartmaskenschicht 104 ungefähr der gleiche sein wie der k-Wert der ersten ILD-Schicht 102, während bei anderen Ausführungsformen der k-Wert der beiden Schichten 102 und 104 unterschiedlich sein kann. So z.B. kann bei einer Ausführungsform der k-Wert der ersten Hartmaskenschicht 104 im Bereich von ca. 1,0 des k-Wertes der ersten ILD-Schicht 102 liegen. Bei einer Ausführungsform kann der k-Wert der ersten Hartmaskenschicht 104 im Bereich von ca. 0,5 des k-Wertes der ersten ILD-Schicht 102 liegen, obwohl auch andere Unterschiede zwischen den k-Werten der beiden Schichten 102 und 104 bei anderen Ausführungsformen existieren können. Bei einer Ausführungsform kann der k-Wert der ersten Hartmaskenschicht 104 unter 3,2 liegen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der k-Wert unter 3,0 liegen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der k-Wert im Bereich zwischen ca. 3,0 und ca. 2,4 liegen. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann der k-Wert unterschiedlich sein. Bei einigen Ausführungsformen kann sich das Material der ersten Hartmaskenschicht 104 nach Zusammensetzung oder Struktur von dem Material der ersten ILD-Schicht 102 unterscheiden, um beim Ätzen eine hohe Selektivität zwischen den beiden Schichten 102 und 104 zu ermöglichen. So z.B. kann bei einigen Ausführungsformen die Ätzrate der ILD-Schicht 102 um 25% bis 50% schneller als die der ersten Hartmaskenschicht 104 sein, auch wenn bei anderen Ausführungsformen die Selektivität beim Ätzen der verschiedenen Materialien, die für die Schichten 102 und 104 sowie für verschiedene Ätzprozesse verwendet werden, unterschiedlich sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material der ersten Hartmaskenschicht 104 weniger als ungefähr 20% Silizium enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material der ersten Hartmaskenschicht 104 zwischen ca. 10% und ca. 20% Silizium enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann das Material der ersten Hartmaskenschicht 104 ca. 16% Silizium, ca. 77% Kohlenstoff und ca. 7% Sauerstoff enthalten.

Die erste ILD-Schicht 102 kann eine Dicke 112 und die erste Hartmaskenschicht 104 kann eine Dicke 110 haben. Bei einer Ausführungsform kann die erste Hartmaskenschicht 104 eine Dicke 110 aufweisen, die zwischen ca. 100 Ångström und ca. 1000 Ångström liegt. Bei einer anderen Ausführungsform kann die erste Hartmaskenschicht 104 eine Dicke 110 haben, die zwischen ca. 200 Ångström und ca. 1000 Ångström liegt. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann die Dicke 110 der ersten Hartmaskenschicht 104 größer als 1000 Ångström sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Dicke 110 der ersten Hartmaskenschicht 104 genauso groß wie die Dicke 112 der ersten ILD-Schicht 102 sein. So z.B. kann bei einigen Ausführungsformen, in denen der k-Wert der ersten ILD-Schicht 102 und der k-Wert der ersten Hartmaskenschicht 104 gleich sind, die Gegebenheit einer großen Dicke 110 der ersten Hartmaskenschicht 104 im Verhältnis zur Dicke 112 der ersten ILD-Schicht 102 der k-Wert der kombinierten Schichten 102 und 104 nicht beträchtlich erhöhen, um so Probleme mit der RC-Verzögerung entstehen zu lassen. Bei anderen Ausführungsformen kann die erste Hartmaskenschicht 104 eine Dicke 110 aufweisen, die größer oder kleiner als die Dicke 112 der ersten ILD-Schicht 102 ist.

Das Bauelement 100 kann solche Leiter enthalten, wie z.B. die Leiterbahnen 106 in der ersten ILD-Schicht 102 und/oder in der ersten Hartmaskenschicht 104. Die Leiterbahnen 106 können ein leitfähiges Material enthalten, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder ein anderes Material. Die Leiterbahnen 106 können sich zumindest teilweise bis in die erste ILD-Schicht 102 erstrecken, so dass die erste ILD-Schicht 102 teilweise die Leiterbahn 106 umgeben kann, wie in der 1 veranschaulicht. Die Unterseite der Leiterbahn 106 kann sich unter der Oberseite der ersten ILD-Schicht 102 befinden. Die Leiterbahn 106 kann auch eine Oberseite haben, die sich über die Oberseite der ersten ILD-Schicht 102 erstreckt. Bei der in der 1 veranschaulichten Ausführungsform kann die Leiterbahn 106 durch die erste Hartmaskenschicht 104 hindurch greifen, um letztlich zu dem Ergebnis zu führen, dass sich die Oberseite der Leiterbahn 106 im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der ersten Hartmaskenschicht 104 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann die Leiterbahn 106 anders angeordnet sein und sich möglicherweise nicht auf der gesamten Strecke über die erste Hartmaskenschicht 104 erstrecken oder überhaupt nicht bis in die Hartmaskenschicht 104 hineinreichen.

Bei einigen Ausführungsformen kann es auf der Oberseite der Leiterbahn 106 eine Kappenschicht 108 geben. Die Kappenschicht 108 kann eine dünne leitfähige Schicht sein, die als Sperrschicht dient, um eine Diffusion oder Elektromigration des Materials der Leiterbahn 106 zu verhindern. Bei einer Ausführungsform kann die Kappenschicht 108 Kobalt enthalten, obwohl sie bei anderen Ausführungsformen auch andere Materialien enthalten kann.

Auf der ersten Hartmaskenschicht 104, auf der Leiterbahn 106 und/oder Kappenschicht 108 kann es eine zweite ILD-Schicht 114 geben. Die zweite ILD-Schicht 114 kann ein Material mit niedrigem k-Wert enthalten, das dem gleicht, welches oben in Bezug auf die erste ILD-Schicht 102 beschrieben wurde. Auf der zweiten ILD-Schicht 114 kann es eine zweite Hartmaskenschicht 116 geben. Die zweite Hartmaskenschicht 116 kann ein Material mit niedrigem k-Wert enthalten, das dem gleicht, welches oben in Bezug auf die erste Hartmaskenschicht 104 beschrieben wurde. Die Dicke der zweiten Hartmaskenschicht 116 kann auch der oben in Bezug auf die erste Hartmaskenschicht 104 beschriebenen Dicke gleichen.

Das Bauelement 100 kann zusätzliche Leiter enthalten, wie z.B. die Leiterbahn 120 und den Verbindungskontakt 118 in der zweiten ILD-Schicht 114 und/oder in der zweiten Hartmaskenschicht 116. Die Leiterbahnen 120 in der zweiten ILD-Schicht 114 können den Leiterbahnen 106 in der oben beschriebenen, ersten ILD-Schicht 102 ähneln.

Die Verbindungskontakte 118 können auf der gesamten Strecke durch die zweite ILD-Schicht 114 hindurch greifen, um eine elektrische Verbindung mit den Leiterbahnen 106 oder anderen nachstehend genannten Leitern herzustellen. Wie bei den Leiterbahnen 106 und 120 können die Verbindungskontakte 118 ein leitfähiges Material enthalten, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder ein anderes Material. Der Verbindungskontakt 118 kann bis in die zweite ILD-Schicht 114 hineinreichen, so dass die zweite ILD-Schicht 114 teilweise den Verbindungskontakt 118 umgeben kann, wie in der 1 veranschaulicht. Der Verbindungskontakt 118 kann eine Oberseite haben die sich oberhalb der Oberseite der zweiten ILD-Schicht 114 erstreckt. Bei einer in der 1 veranschaulichten Ausführungsform kann der Verbindungskontakt 118 durch die zweite Hartmaskenschicht 116 hindurch greifen, um letztlich zu dem Ergebnis zu führen, dass sich die Oberseite des Verbindungskontaktes 118 im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der zweiten Hartmaskenschicht 116 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann der Verbindungskontakt 118 anders angeordnet sein und nicht über die gesamte Strecke durch die zweite Hartmaskenschicht 116 hindurch greifen oder überhaupt nicht bis in die zweite Hartmaskenschicht 116 hineinreichen. Dem Verbindungskontakt 118 ähnelnde Verbindungskontakte können auch durch die erste ILD-Schicht 102 und/oder erste Hartmaskenschicht 104 hindurch greifen.

Auf den Leitern 118 und 120 der zweiten ILD-Schicht 114 kann es eine Kappenschicht 122 geben. Die Kappenschicht 122 kann der oben beschriebenen Kappenschicht 108 ähneln.

Die 2a bis 2l sind seitliche Querschnittsansichten, die veranschaulichen, wie das Bauelement 100 aus der 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.

Die 2a veranschaulicht die erste ILD-Schicht 102. Die erste ILD-Schicht 102 kann ein Material mit niedrigem k-Wert sein, das oben bereits beschrieben wurde. Bei einigen Ausführungsformen kann die erste ILD-Schicht 102 auf einem Substrat (nicht abgebildet) hergestellt werden. Das Substrat kann eine Schicht oder mehrere Schichten und Bauelemente enthalten. Das Substrat kann Leitermaterial, Isolatormaterial, Halbleitermaterial und andere Materialien bzw. Materialkombinationen enthalten. So z.B. kann das Bauelement 100 bei einer Ausführungsform ein Mikroprozessorchip sein und das Substrat kann viele Millionen Transistoren enthalten.

Die 2b veranschaulicht die erste Hartmaskenschicht 104, die auf die erste ILD-Schicht 102 aufgetragen wurde. Die erste Hartmaskenschicht 104 kann ein Material sein, wie das oben beschriebene, und eine Dicke aufweisen, wie die ebenfalls oben beschriebene.

Die 2c veranschaulicht die erste Hartmaskenschicht 104, nachdem sie strukturiert worden ist, um eine strukturierte erste Hartmaskenschicht 202 zu bilden. Das Strukturieren kann durch Fotolithografieverfahren erreicht werden, zu denen auch das Auftragen einer Fotolackschicht (Fotoresistschicht), das Strukturieren des Fotolacks und dann das Entfernen der Teile der ersten Hartmaskenschicht 104 gehören, die nicht mehr von dem Fotolack bedeckt sind. Bei einigen Ausführungsformen kann ein derartiges Ätzverfahren, wie z.B. das chemische Ätzverfahren oder das Ionenätzverfahren, dafür verwendet werden, Teile der ersten Hartmaskenschicht 104 zu entfernen, um die strukturierte erste Hartmaskenschicht 202 zu bilden. Bei einigen Ausführungsformen können solche Verfahren auf der ersten ILD-Schicht 102 wenig bis nichts bewirken, weil die erste Hartmaskenschicht 104 die erste ILD-Schicht 102 während der Prozesse bei der Entwicklung und Abtragung des Fotolacks bedeckt und schützt. Folglich können bei solchen Ausführungsformen verschiedene Fotolackmaterialien und Fotolackstrukturierungsprozesse Anwendung finden, ohne eine Anpassung des Materials der ersten ILD-Schicht 102 erforderlich zu machen, damit es mit dem Fotolack und Fotolackverarbeitungsschritten kompatibel ist. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Verwendung der ersten Hartmaskenschicht 104 auf der ersten ILD-Schicht 104 die Nutzung einer dünneren Fotolackschicht ermöglichen, um das zu strukturieren, was schließlich Löcher und/oder Gräben in der ersten ILD-Schicht 102 sein werden. Die Verwendung einer dünneren Fotolackschicht kann die Herausbildung feinerer Strukturelemente in der ersten ILD-Schicht 102 ermöglichen.

Die 2d veranschaulicht Gräben 204, die in der ersten ILD-Schicht 102 gebildet wurden. Bei einer Ausführungsform dient die strukturierte Hartmaskenschicht 202 als Maske zur Entfernung ausgewählter Teile der ersten ILD-Schicht 102, um die Gräben 204 zu bilden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fotolackschicht an ihrem Platz auf der ersten Hartmaskenschicht 104 während der Bildung der Gräben 204 verbleiben, während bei anderen Ausführungsformen die Fotolackschicht vor der Bildung der Gräben 204 entfernt werden kann. Bei einer Ausführungsform kann ein Ätzvorgang die Gräben 204 in der ersten ILD-Schicht 102 entstehen lassen, obwohl andere Verfahren zur Entfernung von Material aus der ersten ILD-Schicht 102 verwendet werden können, um die Gräben 204 entstehen zu lassen. Die veranschaulichten Gräben 204 reichen nur teilweise bis in die erste ILD-Schicht 102 hinein. Bei anderen Ausführungsformen können Löcher für Verbindungskontakte gebildet werden, die sich über die gesamte Strecke durch die erste ILD-Schicht 102 bis zu allen Schichten oder Bauelementen unterhalb der ersten ILD-Schicht 102 erstrecken.

Die 2e veranschaulicht eine Sperrschicht 206, die in den Gräben 204 aufgetragen werden kann. Bei einigen Ausführungsformen kann in den Gräben 204 eine Sperrschicht 206 aufgetragen werden, um dazu beizutragen, die Diffusion zusätzlichen Materials zu verhindern, das in den Gräben auf die erste ILD-Schicht 102 aufgetragen wurde. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Keimkristallschicht in den Gräben 204 anstatt einer Sperrschicht 206 oder zusätzlich zu der Sperrschicht 206 aufgetragen werden. Die Keimkristallschicht kann eine leitfähige Schicht sein, die z.B. das Elektroplattieren (elektrolytische Beschichten) leitfähigen Materials auf der Keimkristallschicht ermöglichen kann. Bei noch anderen Ausführungsformen können zusätzliche Schichten im Graben 204 zusätzlich zur oder anstelle der Sperrschicht 206 und/oder der Keimkristallschicht aufgetragen werden.

Die 2f veranschaulicht die Leiterbahnen 106, die in den Gräben 204 gebildet worden sind. Wie oben bereits beschrieben wurde, können die Leiterbahnen 106 ein leitfähiges Material enthalten, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder ein anderes Material, das durch Elektroplattieren oder ein sonstiges Verfahren aufgebracht werden kann. Bei einigen Ausführungsformen, in denen sich Löcher auf der gesamten Strecke durch die erste ILD-Schicht 102 bilden, kann ein Verbindungskontakt oder mehrere Verbindungskontakte zusätzlich zu den oder anstelle der Leiterbahnen gebildet werden. Bei der in der 2f veranschaulichten Ausführungsform reichen die Leiterbahnen 106 teilweise bis in die erste ILD-Schicht 102hinein und werden somit teilweise von der ersten ILD-Schicht 102 umgeben. Die Oberseiten der Leiterbahnen 106 befinden sich oberhalb der Oberseite der ersten ILD-Schicht 102.

Bei einigen Ausführungsformen kann nach dem Auftragen des Materials zur Bildung der Leiterbahnen 106 ein Glättungsverfahren angewendet werden. Das kann ein chemisches, mechanisches Polierverfahren ("CMP") oder eine andere Verfahrensart sein und kann zu dem Ergebnis führen, dass sich die Oberseite der Leiterbahnen 106 im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der ersten Hartmaskenschicht 104 befindet.

Die 2g veranschaulicht eine Kappenschicht 108, die auf die Leiterbahnen 106 aufgetragen worden ist. Wie oben bereits beschrieben, kann die Kappenschicht 108 eine dünne, leitfähige Schicht sein, die als Sperrschicht zur Verhinderung einer Diffusion oder Elektromigration des Materials der Leiterbahn 106 dienen kann. Bei einer Ausführungsform kann die Kappenschicht 108 Kobalt enthalten, obwohl sie bei anderen Ausführungsformen auch andere Materialien enthalten kann.

Die 2h veranschaulicht die zweite ILD-Schicht 114, die auf der ersten Hartmaskenschicht 104 gebildet wird, sowie die Leiterbahnen 106 auf der ersten ILD-Schicht 102. Die zweite ILD-Schicht 114 kann ein Material sein, das dem Material der ersten ILD-Schicht 102 ähnlich oder identisch ist. Wie aus der 2h (sowie den 1 und 2i bis 3d) ersichtlich ist, kann die erste Hartmaskenschicht 104 an ihrem Platz auf der ersten ILD-Schicht 102 und unterhalb der zweiten ILD-Schicht 114 während der Herstellung des Bauelementes 100 und in dem fertig gestellten Bauelement 100 verbleiben.

Die 2i veranschaulicht die zweite Hartmaskenschicht 116, die auf die zweite ILD-Schicht 114 aufgetragen wird. Die zweite Hartmaskenschicht 116 kann ein Material sein, das dem Material der oben beschriebenen, ersten Hartmaskenschicht 104 ähnlich oder identisch zu dieser ist, und zwar mit einer Dicke, die ebenfalls mit der oben beschriebenen Dicke der ersten Hartmaskenschicht 104 in Bezug auf die erste ILD-Schicht 102 identisch ist oder ihr ähnlich ist.

Die 2j veranschaulicht die zweite Hartmaskenschicht 116, nachdem sie strukturiert worden ist, um eine strukturierte zweite Hartmaskenschicht 208 mit einer Verbindungskontaktöffnung 209 zu bilden, durch die Material der zweiten ILD-Schicht 114 entfernt werden kann, um ein Kontaktloch zu bilden. Dieses Strukturieren kann auf die gleiche Weise durchgeführt werden, wie das Strukturieren der ersten Hartmaskenschicht 104, die oben bereits unter Bezugnahme auf die 2c beschrieben wurde. In der 2j ist die strukturierte zweite Hartmaskenschicht 208 strukturiert worden, um die Bildung eines Kontaktloches durch die zweite ILD-Schicht 114 zu ermöglichen.

Die 2k veranschaulicht ein Kontaktloch 210 und einen Graben 212, die in der zweiten ILD-Schicht 114 gebildet wurden. Bei einer Ausführungsform dient die strukturierte Hartmaskenschicht 208 als Maske, die das Entfernen ausgewählter Teile der zweiten ILD-Schicht 114 ermöglicht, um das Kontaktloch 210 zu bilden. Die erste Hartmaskenschicht 104 kann als eine Ätzstoppschicht fungieren, um das Entfernen von Material der ersten ILD-Schicht 102 während der Bildung des Kontaktloches 210 zu verhindern, falls das Kontaktloch 210 fehljustiert ist. Die zweite Hartmaskenschicht 116 kann dann erneut strukturiert werden, um in der zweiten Hartmaskenschicht 116 Löcher zu öffnen und so die Bildung von Gräben 212 in der zweiten ILD-Schicht 114 zu ermöglichen. Eine Sperrschicht und/oder andere Schichten (nicht abgebildet) können im Kontaktloch 210 und/oder im Graben 212 gebildet werden.

Die 2l veranschaulicht die Leiterbahn 120 und den Verbindungskontakt 118, die im Graben 212 und Kontaktloch 210 hergestellt worden sind. Wie oben bereits beschrieben wurde, können die Leiterbahn 120 und der Verbindungskontakt 118 ein leitfähiges Material enthalten, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder ein anderes Material, das durch Elektroplattieren oder ein anderes Verfahren aufgetragen werden kann. Bei der in der 2l veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Leiterbahn 120 teilweise bis in die zweite ILD-Schicht 114 hinein und ist somit teilweise durch die zweite ILD-Schicht 114 umgeben. Die Oberseite der Leiterbahn 120 befindet sich oberhalb der Oberseite der zweiten ILD-Schicht 114. Der Verbindungskontakt 118 erstreckt sich über die gesamte Strecke durch die zweite ILD-Schicht 114, um einen elektrischen Kontakt mit der Leiterbahn 106 in der ersten ILD-Schicht 102 herzustellen. Verbindungskontakte 118 können auch einen elektrischen Kontakt mit Verbindungskontakten in der ersten ILD-Schicht 102 oder mit anderen leitfähigen Strukturen herstellen.

Bei einigen Ausführungsformen kann nach dem Auftragen des Materials zur Bildung der Leiterbahn 120 und des Verbindungskontaktes 118 ein Glättungsverfahren durchgeführt werden. Das kann ein chemisches, mechanisches Polierverfahren ("CMP") oder eine andere Verfahrensart sein und kann zu dem Ergebnis führen, dass die Oberseite der Leiterbahn 120 und des Kontaktloches 118 im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der zweiten Hartmaskenschicht 116 liegt.

Eine Kappenschicht 122, die der Kappenschicht 108 ähnelt, kann auf die Leiterbahn 120 und/oder auf den Verbindungskontakt 118 aufgetragen werden. Die 1 veranschaulicht eine Ausführungsform mit solch einer Kappenschicht.

Die 3a bis 3d sind seitliche Schnittansichten, die veranschaulichen, wie die Herstellung des in der 1 gezeigten Bauelementes 100 mit einer an ihrem Platz verbleibenden Hartmaske gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Entstehung von Lücken aus fehljustierten Kontaktlöchern verhindern kann. Ein fehljustiertes Kontaktloch ist ein Kontaktloch, das dadurch entsteht, dass es seitwärts über die Kante des ganz unten im Kontaktloch befindlichen Leiters hinausgeht. In solchen Fällen können Teile des Materials in nächster Nähe des Leiters entfernt werden, indem man ein Kontaktloch mit großem Seiten-Tiefen-Verhältnis unterhalb der vorgesehenen Tiefe des Kontaktloches und in nächster Nähe des Leiters entstehen lässt. Wenn in dem Kontaktloch leitfähiges Material aufgetragen wird, kann sich das Kontaktloch mit großem Seiten-Tiefen-Verhältnis als zu tief und eng erweisen, um mit dem leitfähigen Material gefüllt zu werden, was dann zur Entstehung einer Lücke führt.

Die 3a veranschaulicht eine Leiterbahn 106 durch die erste Hartmaskenschicht 104, die sich teilweise bis in die erste ILD-Schicht 102 erstreckt. Die zweite ILD-Schicht 114 und die zweite Hartmaskenschicht 116 sind auf der Leiterbahn 106 und auf der ersten Hartmaskenschicht 104 gebildet worden.

Die 3b veranschaulicht ein fehljustiertes Kontaktloch 302, das durch die zweite Hartmaskenschicht 116 und die zweite ILD-Schicht 114 hindurch führt. Wie in der Figur zu sehen ist, hat der untere Teil des Kontaktlochs 302 teilweise die Leiterbahn 106 verfehlt. Da die erste Hartmaskenschicht 104 an ihrem Platz belassen worden ist und sich die zweite ILD-Schicht 114 oben auf ihr gebildet hat, kann die erste Hartmaskenschicht 104 als eine Ätzstoppschicht fungieren und den Teil des Kontaktlochs 302, der die Leiterbahn 106 verfehlt hat, daran hindern, sich nach unten unter die Oberfläche der ersten Hartmaskenschicht 104 auszudehnen. Das kann im Wesentlichen die Bildung eines Kontaktlochs mit großem Seiten-Tiefen-Verhältnis in nächster Nähe zur Leiterbahn 106 verhindern, was wiederum die Entstehung von Lücken verhindern kann.

Die 3c veranschaulicht die Bildung eines Grabens 303, der sich teilweise bis in die zweite ILD-Schicht 114 erstreckt. Die 3d veranschaulicht die Bildung des Verbindungskontakts 304 und der Leiterbahn 305 in dem fehljustierten Kontaktloch 302 und Graben 303. Da die erste Hartmaskenschicht 104 die Bildung eines Kontaktlochs mit großem Seiten-Tiefen-Verhältnis in nächster Nähe zur Leiterbahn 106 verhindern kann, kann die erste Hartmaskenschicht 104 die Entstehung einer Lücke in nächster Nähe zur Leiterbahn 106 und unterhalb des Kontaktlochs 302 verhindern.

Ähnlich wie bei der in den 3a bis 3d beschriebenen Situation kann ein Kontaktloch 302 durch eine zweite Hartmaskenschicht 116 und eine zweite ILD-Schicht 114 hindurch geformt werden und nicht mit irgendeinem Teil einer Leiterbahn 106 überlappen (auf der das in der 3b gezeigte Kontaktloch 302 nur teilweise die Leiterbahn 106 verfehlt). In solch einer Situation kann die Hartmaskenschicht 104 als Ätzstoppschicht dienen und im Wesentlichen das Kontaktloch 302 daran hindern, sich nach unten unter die Hartmaskenschicht 104 auszudehnen. Das kann verhindern, dass das Seiten-Tiefen-Verhältnis des Kontaktloches 302, zu groß wird, und die Entstehung einer Lücke in einem Kontaktloch mit einem so großen Seiten-Tiefen-Verhältnis verhindern. Dies kann die Bildung von fehljustierten Kontaktlöchern ohne die Entstehung von Lücken ermöglichen.

Die 4 veranschaulicht ein System 400 gemäß einer Ausführungsform. Wie bei dieser Ausführungsform veranschaulicht wird, enthält das System 400 eine Recheneinrichtung 402 zur Datenverarbeitung. Die Recheneinrichtung 402 kann ein Motherboard (Grundplatine) 404 enthalten. Das Motherboard 404 kann insbesondere einen Prozessor 406 und eine Netzwerkschnittstelle 408 enthalten, die an einen Bus 410 angekoppelt ist. Genauer gesagt, kann der Prozessor 406 das Bauelement 100 enthalten, welches die bereits beschriebene Hartmaskenschicht mit geringem k-Wert besitzt.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungen kann das System 400 auch andere Komponenten enthalten, zu denen unter anderem ein flüchtiger und ein nicht flüchtiger Speicher, ein Grafikprozessor, ein digitaler Signalprozessor, ein Kryptoprozessor, ein Chipsatz, ein Massenspeicher (wie z.B. eine Festplatte, eine Kompaktspeicherplatte (CD), eine vielseitige Digitalspeicherplatte (DVD) und so weiter) etc. zählen. Eine oder mehrere dieser Komponenten können auch die bereits beschriebenen nachgiebigen Zwischenverbindungen enthalten.

Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das System 400 ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Mobiltelefon, eine Recheneinrichtung in Tablettform, ein Laptop-Computer, ein Desktop-Computer, eine Set-Top-Box, ein Steuergerät für Unterhaltungselektronik, eine Digitalkamera, ein Digital-Videorecorder, ein CD-Player, ein DVD-Player oder ein anderes digitales Gerät in dieser Art sein.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist hier für Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecke unterbreitet worden. Die Beschreibung soll aber nicht als erschöpfend gelten oder die Erfindung auf die offen gelegten präzisen Formen beschränken. Verschiedene zusätzliche Schichten und/oder Strukturen können in die beschriebene Ausführungsform einbezogen oder aus ihr weggelassen werden. Die beschriebenen Verfahren können in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden als in der beschriebenen Ausführungsform. Und in weiteren Ausführungsformen können Verfahrensschritte ausgelassen und/oder hinzugefügt werden. Diese Beschreibung und die folgenden Ansprüche enthalten solche Termini, wie z.B. links, rechts, oben, unten, über, unter, obere, untere, erste, zweite etc., die nur für Beschreibungszwecke benutzt werden und nicht als Einschränkung auszulegen sind. Die Ausführungsformen eines im vorliegenden Text beschriebenen Bauelements oder Artikels können in einer ganzen Reihe von Positionen und Orientierungen hergestellt, verwendet oder versandt werden. Fachleute können erkennen, dass viele Modifikationen und Variationen angesichts der oben dargelegten Lehre möglich sind. Fachleute werden auch erkennen, dass es verschiedene äquivalente Kombinationen und ersatzweise Verwendungen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Komponenten gibt. Es ist deshalb beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht durch diese ausführliche Beschreibung begrenzt wird, sondern stattdessen durch die beigefügten Ansprüche.

Zusammenfassung

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Bauelement mit einer Hartmaskenschicht zwischen der ersten und zweiten ILD-Schicht zur Verfügung. Die Hartmaskenschicht kann einen k-Wert haben, der der ersten und/oder zweiten ILD-Schicht annähernd gleich ist.


Anspruch[de]
Verfahren, das folgende Schritte umfasst:

Auftragen einer ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht, die eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist;

Auftragen einer ersten Hartmaskenschicht, die eine niedrige Dielektritätskonstante aufweist, auf der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht;

Bilden einer Öffnung in der ersten Hartmaskenschicht, um die erste dielektrische Zwischenlagenschicht aufzudecken;

Bilden eines ersten Grabens in der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht; Auftragen einer ersten Leiterbahn in dem Graben; und

Auftragen einer zweiten dielektrischen Zwischenlagenschicht auf der ersten Leiterbahn und der ersten Hartmaskenschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Hartmaskenschicht und die erste dielektrische Zwischenlagenschicht einen Wert der Dielektrizitätskonstante von weniger als ca. 3,2 aufweist. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Wert der Dielektrizitätskonstante der ersten Hartmaskenschicht und der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht annähernd gleich ist. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Wert der Dielektrizitätskonstante der ersten Hartmaskenschicht und der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht im Bereich von ca. 2,4 bis ca. 3,2 liegt. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin ein Glätten der ersten Leiterbahn und der ersten Hartmaskenschicht umfasst, so dass die erste Hartmaskenschicht eine Oberseite aufweist, die sich im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der ersten Leiterbahn befindet. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin ein Auftragen einer Kappenschicht auf der ersten Leiterbahn umfasst, und bei dem die zweite dielektrische Zwischenlagenschicht auf die erste Hartmaskenschicht und die Kappenschicht aufgetragen wird, die sich auf der ersten Leiterbahn befindet. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst:

Auftragen einer zweiten Hartmaskenschicht auf die zweite dielektrische Zwischenlagenschicht;

Bilden einer Öffnung in der zweiten Hartmaskenschicht, um die zweite dielektrische Zwischenlagenschicht aufzudecken;

Bilden eines Kontaktloches in der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht; und

Auftragen eines leitfähigen Verbindungskontaktes im Kontaktloch, um eine elektrische Verbindung mit der ersten Leiterbahn zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Hartmaskenschicht zwischen ca. 10% und ca. 20% Silizium enthält. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Hartmaskenschicht ca. 16% Silizium, ca. 77% Kohlenstoff und ca. 7% Sauerstoff enthält. Bauelement, das Folgendes enthält:

eine erste dielektrische Zwischenlagenschicht mit einer Oberseite und einer niedrigen Dielektrizitätskonstante;

eine erste Leiterbahn, die sich mindestens teilweise in die erste dielektrische Zwischenlagenschicht erstreckt und oberhalb der Oberseite der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht eine Oberseite aufweist;

eine erste Hartmaskenschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einer Oberseite, die sich im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der ersten Leiterbahn befindet;

eine zweite dielektrische Zwischenlagenschicht auf der ersten Leiterbahn und der ersten Hartmaskenschicht und mit einer Oberseite;

eine zweite Leiterbahn, die sich mindestens teilweise in die zweite dielektrische Zwischenlagenschicht erstreckt und oberhalb der Oberseite der zweiten dielektrischen Zwischenlagenschicht eine Oberseite aufweist; und

eine zweite Hartmaskenschicht mit einer Oberseite, die sich im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der zweiten Leiterbahn befindet.
Bauelement nach Anspruch 10, das weiterhin eine Kappenschicht auf der ersten Leiterbahn zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten dielektrischen Zwischenlagenschicht enthält. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem die erste Hartmaskenschicht eine Dicke aufweist, die zwischen ca. 200 Ångström und ca. 1000 Ångström liegt. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem die erste dielektrische Zwischenlagenschicht einen Wert einer Dielektrizitätskonstante aufweist und die erste Hartmaskenschicht einen Wert einer Dielektrizitätskonstante im Bereich von ca. dem 0,5-fachen des Wertes der Dielektrizitätskonstante der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht aufweist. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem der Wert der Dielektrizitätskonstante der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht und der ersten Hartmaskenschicht im Bereich von ca. 2,4 bis ca. 3,2 liegt. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem die erste Hartmaskenschicht ungefähr zwischen 10% und 20% Silizium enthält. Bauelement nach Anspruch 15, bei dem die erste Hartmaskenschicht ca. 16% Silizium, ca. 77% Kohlenstoff und ca. 7% Sauerstoff enthält. Bauelement, das Folgendes umfasst:

eine dielektrische Zwischenlagenschicht mit einer Oberseite;

eine Hartmaskenschicht auf der dielektrischen Zwischenlagenschicht mit einer Unterseite, welche an die Oberseite der dielektrischen Zwischenlagenschicht angrenzt;

eine Leiterbahn, die zumindest teilweise von der dielektrischen Zwischenlagenschicht umgeben ist; und

wobei sowohl die Hartmaskenschicht als auch die dielektrische Zwischenlagenschicht den Wert einer Dielektrizitätskonstante von weniger als ca. 3,2 aufweist.
Bauelement nach Anspruch 17, bei dem die erste Hartmaskenschicht zwischen ca. 10% und ca. 20% Silizium enthält. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem die erste Hartmaskenschicht ca. 16% Silizium, ca. 77% Kohlenstoff und ca. 7% Sauerstoff enthält. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem die Leiterbahn eine Oberseite hat, die oberhalb der Oberseite der ersten dielektrischen Zwischenlagenschicht liegt. Bauelement nach Anspruch 20, bei dem die Hartmaskenschicht eine Oberseite hat, die im Wesentlichen auf gleicher Ebene wie die Oberseite der Leiterbahn liegt. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem der Wert der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Zwischenlagenschicht und der Hartmaskenschicht annähernd gleich ist. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem die Hartmaskenschicht eine Dicke aufweist, die zwischen ca. 200 Ångström und ca. 1000 Ångström liegt. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem der Wert der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Zwischenlagenschicht und der Hartmaskenschicht in einem Bereich von ca. 2,4 bis ca. 3,2 liegt. Bauelement nach Anspruch 17, das weiterhin Folgendes umfasst:

eine zweite dielektrische Zwischenlagenschicht auf der Leiterbahn und Hartmaskenschicht und mit einer Oberseite;

eine zweite Hartmaskenschicht auf der zweiten dielektrischen Zwischenlagenschicht, mit einer Unterseite, welche an die Oberseite der zweiten dielektrischen Zwischenlagenschicht angrenzt;

eine zweite Leiterbahn, die zumindest teilweise von der dielektrischen Zwischenlagenschicht umgeben ist; und

wobei jeweils die zweite Hartmaskenschicht und die zweite dielektrische Zwischenlagenschicht einen Wert einer Dielektrizitätskonstante von weniger als ca. 3,2 aufweist.






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