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GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung von Metallisierungsschichten
einschließlich
leitender Metalle, etwa Kupfer, das in ein dielektrisches Material
gemäß der Damaszener-Technik
eingebettet ist.
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In
einer integrierten Schaltung wird eine große Anzahl von Schaltungselementen,
etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände und dergleichen in oder
auf einem geeigneten Substrat für
gewöhnlich in
einer im Wesentlichen planaren Konfiguration ausgebildet. Auf Grund
der großen
Anzahl von Schaltungselementen und der erforderlichen komplexen Anordnung
der integrierten Schaltungen kann im Allgemeinen die elektrische
Verbindung der einzelnen Schaltungselemente nicht in der gleichen
Ebene durchgeführt
werden, auf der die Schaltungselemente hergestellt sind, sondern
es sind eine oder mehrere zusätzliche „Verdrahtungs-" Ebenen erforderlich, die
auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden. Diese Metallisierungsschichten
beinhalten im Allgemeinen metallenthaltende Leitungen, die die elektrische
Verbindung innerhalb der Ebene bereitstellen, und beinhalten ferner
mehrere Verbindungen zwischen den Ebenen, die auch als Durchführungen bzw.
Kontaktlöcher
bezeichnet werden, die mit einem geeigneten Metall gefüllt sind
und die elektrische Verbindung zwischen zwei benachbarten gestapelten Metallisierungsschichten
bereitstellen, wobei die metallenthaltenden Leitungen und die Durchführungen auch
gemeinsam als Verbindungsstruktur bezeichnet werden.
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Auf
Grund der ständigen
Verringerung der Strukturgrößen von
Schaltungselementen in modernen integrierten Schaltungen steigt
auch die Anzahl der Schaltungselemente für eine gegebene Fläche an,
d. h. die Packungsdichte wird größer, wodurch
ein noch größerer Anstieg
der Anzahl elektrischer Verbindungen erforderlich ist, um die gewünschte Schaltungsfunktionalität bereitzustellen.
Daher steigt die Anzahl der gestapelten Metallisierungsschichten
mit zunehmender Anzahl an Schaltungselementen pro Chipfläche an,
und/oder die Größe der einzelnen
Metallleitungen und Durchführungen
wird reduziert. Die Herstellung mehrerer Metallisierungsschichten
zieht äußerst herausfordernde
Aufgaben nach sich, die es zu lösen
gilt, etwa die mechanische, thermische und elektrische Zuverlässigkeit
von bis zu 12 gestapelten Metallisierungsschichten, die in modernen
aluminiumgestützten
Mikroprozessoren verwendet werden können. Halbleiterhersteller
ersetzen jedoch zunehmend das gut bekannte Metallisierungsmetall
Aluminium durch ein Metall, das höhere Stromdichten ermöglicht und
damit eine Verkleinerung der Abmessungen der Verbindungsstrukturen
und damit auch der Anzahl der gestapelten Metallisierungsschichten erlaubt.
Beispielsweise sind Kupfer und Legierungen davon Metalle, die im
Allgemeinen als geeignete Kandidaten für das Ersetzen von Aluminium
betrachtet werden auf Grund ihrer besseren Eigenschaften im Hinblick
auf die Widerstandsfähigkeit
gegenüber Elektromigration
und im Hinblick auf den deutlich kleineren elektrischen Widerstand
im Vergleich zu Aluminium. Trotz dieser Vorteile zeigt Kupfer auch
eine Reihe von Nachteilen hinsichtlich der Bearbeitung und der Handhabung
von Kupfer in einer Halbleiterfabrik. Beispielsweise kann Kupfer
nicht in effizienter Weise in großen Mengen auf ein Substrat
durch gut etablierte Abscheideverfahren, etwa die chemische Dampfabscheidung
(CVD) aufgebracht werden und Kupfer kann auch nicht in effizienter
Weise durch die typischerweise eingesetzten anisotropen Ätzprozeduren
strukturiert werden. Daher wird bei der Herstellung von Metallisierungsschichten
mit Kupfer die sogenannte Damaszener-Technik (einzel und dual) vorzugsweise
angewendet, wobei eine dielektrische Schicht zunächst aufgebracht und dann strukturiert wird,
um Gräben
und Durchführungen
zu erhalten, die nachfolgend mit Kupfer gefüllt werden.
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Eine
Vorgehensweise in der konventionellen Damaszener-Technik, die häufig in
dem sogenannten Graben-zuerst-Durchführung-zuletzt-Ablauf angewendet
wird, wobei ein dielektrisches Material – in modernen Halbleiterbauelementen
ein dielektrisches Material mit reduzierter Permittivität – über Halbleiterbauelementen
oder über
einer darunterliegenden Metallisierungsschicht mit einer geeigneten
Dicke aufgebracht wird. Danach werden Gräben in einem oberen Bereich
der dielektrischen Schicht durch Photolithographie und anisotrope Ätztechniken
gebildet, wobei die Grabenbreite ungefähr 100 nm und sogar weniger
in sehr modernen Halbleiterbauelementen sein kann. Folglich ist
ein anspruchsvoller Photolithographieprozess erforderlich, der deutlich
zu den Herstellungskosten beiträgt.
Nach der Ausbildung der Gräben
wird ein weiterer anspruchsvoller Photolithographieprozess ausgeführt, um
die Durchführungsöffnungen
in den Gräben
zu strukturieren, wobei sich die Durchführungsöffnungen durch die verbleibende Dicke
des dielektrischen Materials erstrecken und damit für die Verbindung zu
Kontaktgebieten von Metallleitungen von Schaltungselementen oder
einer tieferliegenden Metallisierungsschicht sorgen. Während dieses
zweiten anspruchsvollen Photolithographieprozesses ist eine hohe
Präzision
für das
Ausrichten des Kontaktlochmusters zu den zuvor ausgebildeten Gräben erforderlich,
da eine fehljustierte Kontaktlochstruktur zumindest eine Einbuße des Leistungsverhaltens
oder gar einen elektrischen Ausfall zur Folge hat. Somit sind in
dem konventionellen Ansatz mit Grabenzuerst-Kontaktlochöffung-zuletzt-Ablauf
zwei anspruchsvolle und somit teure Lithographieschritte beteiligt,
wobei der zweite Schritt eine hohe Genauigkeit für die korrekte Ausrichtung der
Kontaktlochstruktur in Bezug auf die Gräben erfordert, wodurch die
Gefahr für
Zuverlässigkeitsprobleme
oder sogar Verbindungsstrukturausfälle besteht.
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In ähnlicher
Weise sind für
den Kontaktloch-zuerst-Graben-zuletzt-Ablauf, der ebenso häufig verwendet
wird, zwei anspruchsvolle Photolithographieprozesse erforderlich.
In einem ersten Schritt werden die Kontaktlöcher in dem dielektrischen
Material gebildet und nachfolgend werden die Gräben mittels eines zweiten Photolithographieschrittes strukturiert,
wobei ebenso eine hohe Präzision
bei der Ausrichtung der Gräben
in Bezug auf die Kontaktlochstrukturen erforderlich ist. Folglich
sind auch in diesem konventionellen Ansatz die gleichen Probleme
vorhanden, wie sie zuvor für
den konventionellen Graben-zuerst-Kontaktloch-zuletzt-Ablauf erläutert sind.
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Angesichts
der oben erkannten Probleme besteht ein Bedarf für eine verbesserte Technik,
die die Herstellung zuverlässiger
Metallverbindungsstrukturen in äußerst größenreduzierten
Halbleiterbauelementen ermöglicht.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die die Herstellung von Metallisierungsschichten in Halbleiterbauelementen mit
deutlich reduzierter Komplexität
ermöglicht,
wobei dennoch ein hohes Maß an
Genauigkeit bei der Justierung einer Kontaktlochstruktur in Bezug
auf einen zuvor ausgebildeten Graben ermöglicht wird. Zu diesem Zwecke
wird eine selbstjustierende Herstellungssequenz für die Kontaktlochstruktur
bereitgestellt, wobei nach der Ausbildung der Grabenstruktur der
anisotrope Ätzprozess
zur Bildung der Kontaktlochstruktur auf Seitenwandabstandselementen
anstelle eines weiteren Lithographieschrittes basiert, wodurch die
Justiergenauigkeit deutlich verbessert wird.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden eines
Grabens in einer dielektrischen Schicht, wobei der Graben einen
ersten Grabenbereich mit erhöhter
Breite an einer Kontaktlochposition in dem Graben aufweist. Ferner
werden Abstandselemente an Seitenwänden des Grabenbereichs mit erhöhter Breite
ausgebildet und anschließend
wird die dielektrische Schicht anisotrop geätzt, während die Abstandselemente
als eine Ätzmaske
verwendet werden, um ein Kontaktloch in dem Grabenbereich mit erhöhter Breite
zu bilden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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 Bezugnahme zu den begleitenden Zeichnungen
studiert wird; es zeigen:
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1a schematisch
eine Draufsicht eines Grabens einschließlich eines Bereichs mit erhöhter Breite
an einer Position, an der ein Kontaktloch zu bilden ist, und mit
einem Bereich nicht erhöhter
Breite gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung;
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1b,
d, f, h, j und l schematisch Querschnittsansichten des Grabenbereichs
mit erhöhter Breite
aus 1a während
diverser Herstellungsphasen gemäß anschaulicher
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung;
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1d,
e, g, i, k und m schematisch Querschnittsansichten des Grabenbereichs
mit nicht erhöhter
Breite aus 1a während diverser Herstellungsphasen,
entsprechend den Querschnittsansichten der 1b, d,
f, h, j, l gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung; und
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2a, 2b und 2c schematisch
ein Halbleiterbauelement mit einem Metallisierungsgraben und einer
Durchführung
in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht, wobei eine Hartmaske
zur Bildung der Gräben
gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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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 vielmehr
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Generell
wendet sich die vorliegende Erfindung an das Problem der Prozesskomplexität und Justierungsschwierigkeiten
während
der Ausbildung von Metallisierungsschichten von Halbleiterbauelementen,
in denen die Herstellung von Metallgräben und Metalldurchführungen
in einer dielektrischen Schicht erforderlich ist. Wie zuvor erläutert ist,
wird in modernsten Halbleiterbauelementen die sogenannte Damaszener-Technik
für die
Ausbildung von Metallisierungsschichten angewendet, in der die betrachtete
dielektrische Schicht so strukturiert wird, um Gräben und
Kontaktlöcher
(duale Damaszener-Technik) zu empfangen, die dann nachfolgend mit
einem geeigneten leitenden Material gefüllt werden. Da typischerweise
zwei Photolithographieschritte erforderlich sind, um die Gräben und
Kontaktlöcher
vor dem Auffüllen
mit dem leitenden Material zu erhalten, sind insbesondere in sehr
modernen Halbleiterbauelementen mit Strukturgrößen von 100 nm und sogar darunter
für die
lateralen Abmessungen von Gräben und
Durchführungen
die entsprechenden Photolithographieprozesse äußerst komplex und daher äußerst kostenintensiv.
Ferner kann die Erfordernis des äußerst präzisen Ausrichtens
der Kontaktlöcher
zu den Gräben
deutlich zu Zuverlässigkeitsproblemen
und Produktionsertragsverlusten beitragen, da selbst geringfügig fehljustierte
Kontaktlöcher
die Gesamtleitfähigkeit
der Verbindungsstruktur reduzieren oder sogar einen Totalausfall
des Halbleiterbauelements hervorrufen können. Erfindungsgemäß wird jedoch eine
selbstjustierende Prozesstechnik angewendet, um die Kontaktlochstruktur
in Bezug auf die Gräben auf
der Grundlage von Prozessparametern zu justieren, die durch einen
Abscheideprozess anstatt durch die Justiergenauigkeit eines Photolithographieprozesses
definiert sind. Da ferner der Kontaktlochätzprozess auf der Grundlage
von Seitenwandabstandselementen ausgeführt wird, die innerhalb speziell gestalteter
Bereiche eines Grabens gebildet werden, ist das Vorsehen einer Ätzmaske,
die durch Lithographie gebildet wird, nicht mehr notwendig und somit kann
die gesamte Prozesskomplexität
und damit die Produktionskosten deutlich reduziert werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft
für die
Herstellung von Metallisierungsschichten moderner Halbleiterbauelemente
ist, die dielektrische Materialien mit kleinem ε und äußerst leitfähige Metalle erfordern, etwa
Kupfer und Kupferlegierungen, da hier die Strukturgrößen von
Gräben
und Durchführungen
in der Größenordnung
von 100 nm und sogar darunter sein können, so dass geringfügige Fehljustierungen deutlich
die Bauteilleistung verringern oder zu ungewünschten Produktionsausbeuteverlusten
führen können. Die
Prinzipien der vorliegenden Erfindung können jedoch auch vorteilhaft
während
der Herstellung weniger anspruchsvoller Halbleiterbauelemente angewendet
werden, wodurch ebenso zu einer Reduzierung der Produktionskosten
und zu einer erhöhten
Bauteilzuverlässigkeit
und Leistung beigetragen wird. Mit Bezugnahme zu den begleitenden
Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
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1a zeigt
schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 100 mit
einer Metallisierungsschicht 110, die einen Graben 120 aufweist. Das
Halbleiterbauelement 100 kann ein beliebiges Halbleiterbauelement
mit Schaltungselementen repräsentieren,
die gemäß einer
spezifizierten Schaltungsanordnung durch die Metallisierungsschicht 110 verbunden
sind, wobei, wie zuvor beschrieben ist, mehrere Metallisierungsschichten 110 als
ein Schichtstapel in dem Halbleiterbauelement 100 ausgebildet
sein können,
Der Einfachheit halber wird in der folgenden detaillierten Beschreibung
nur auf eine einzelne Metallisierungsschicht Bezug genommen, die
den Stromfluss mittels der Gräben 120 innerhalb der
Ebene bereitstellt, während
ein Stromfluss zwischen den Schichten, d. h. eine elektrische Verbindung
zu einer benachbarten Metallisierungsschicht oder zu einem anderen
Kontaktgebiet eines Schaltungselements durch eine Durchführung bzw.
Kontaktierung (in 1a nicht gezeigt) bewerkstelligt wird,
die in der in 1a gezeigten Ausführungsform an
einer spezifizierten Kontaktlochposition 123 zu bilden
ist. Des weiteren kann die Metallisierungsschicht 110 zu
diesem Herstellungszeitpunkt, in welchem tatsächlich noch kein Metall eingefüllt ist,
aus einem beliebigen geeigneten dielektrischen Material hergestellt
sein, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, dielektrische Materialien
mit kleinem ε zu
denen geeignete Polymermaterialien, poröse Materialien und anorganische
dielektrische Materialien mit kleinem ε, etwa eine Verbindung aus Silizium,
Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff (SiCOH), Siliziumkarbid,
amorpher Kohlenstoff, stickstoffangereichertes Siliziumkarbid, Siliziumoxynitrid
und dergleichen gehören.
In anschaulichen Ausführungsformen
kann die Metallisierungsschicht 110 ein dielektrisches
Material mit kleinem ε aufweisen,
das eine relative Permittivität
von ungefähr
3,5 oder weniger aufweist.
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Der
Graben 120, der in dieser Herstellungsphase noch nicht
tatsächlich
in der Metallisierungsschicht 110 ausgebildet ist, kann
durch eine geeignete Ätzmaske
repräsentiert
sein, wie dies detaillierter mit Bezugnahme zu den 1b und 1c beschrieben
ist, und diese kann einen ersten Grabenbereich 121 mit
einer lateralen Abmessung oder Breite 121a aufweisen, die
einer Entwurfsbreite im Hinblick auf eine spezifizierte Stromdichte,
wie sie während
des Betriebs des Halbleiterbauelements 100 anzutreffen
ist, entspricht. Im Weiteren wird der erste Bereich 121 mit
der lateralen Abmessung 121a auch als ein Grabenbereich
mit nicht erhöhter
Breite bezeichnet. Des weiteren kann der Graben 120 einen zweiten
Bereich 122 mit einer lateralen Abmessung oder Breite 122a aufweisen,
die im Vergleich zu der lateralen Abmessung 121a erhöht ist.
Folglich wird der zweite Bereiche 122 auch als ein Grabenbereich 122 mit
erhöhter
Breite bezeichnet. Die Position des Bereichs 122 mit erhöhter Breite
innerhalb des Grabens 120 ist durch die Kontaktlochposition 123 bestimmt,
an der eine Kontaktlochöffnung
zu einem darunter liegenden Kontaktgebiet oder Metallgebiet herzustellen
ist. Es sollte beachtet werden, dass die spezielle geometrische
Konfiguration des Bereichs 122 mit erhöhter Breite entsprechend den
Bauteil- und Prozesserfordernissen ausgewählt werden kann und nicht auf
die im Wesentlichen polygonale Form beschränkt ist, wie sie in 1a gezeigt
ist. Beispielsweise kann der Bereich 122 mit erhöhter Breite
eine im Wesentlichen kreisförmige
Form aufweisen, oder der Bereich 122 kann eine asymmetrische
Konfiguration in Bezug auf eine Längsachse und/oder eine laterale
Achse des Grabens 120 besitzen. Folglich sollte der Bereich 122 mit
erhöhter
Breite nicht auf eine spezielle geometrische Konfiguration festgelegt
werden, sofern dies nicht speziell in der Beschreibung und in den
angefügten
Patentansprüchen
dargelegt ist.
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Wie
zuvor dargelegt ist, können
die lateralen Abmessungen 121a, 122a in der Größenordnung von
100 nm und weniger sein für äußerst moderne Halbleiterbauelemente,
die Transistorelemente mit einer Gatelänge von ungefähr 50 nm
oder sogar weniger aufweisen. Es sollte beachtet werden, dass die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung nicht auf eine spezielle Größe der lateralen
Abmessungen 121a, 122a beschränkt sind und dass diese auch
auf weniger kritische Anwendungen und auch auf äußerst skalierte künftige Bauteilgenerationen
angewendet werden können,
die Metallleitungen mit Abmessungen deutlich kleiner als 100 nm
erfordern.
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1b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer Querschnittsansicht
entlang der Linie, die durch Ib, d, f, h, j, l in 1a bezeichnet
ist. Dabei ist der Graben 120, d. h. in 1b der
Querschnitt des Bereichs 122 mit erhöhter Breite durch eine Lackmaske 130 definiert,
die über
einer ARC- (antireflektierende Beschichtung) Schicht 131 ausgebildet
ist. Ferner umfasst das Halbleiterbauelement 100 ein Substrat 101,
das ein beliebiges geeignetes Substrat für die Herstellung von Mikrostrukturen
einschließlich
von Schaltungselementen und integrierten Schaltungen, etwa von Mikroprozessoren,
Speicherchips, ASICS (anwendungsspezifische IC's) und dergleichen repräsentieren
kann. Beispielsweise kann das Substrat 101 ein Siliziumvollsubstrat,
ein SOI- (Silizium auf Isolator) Substrat oder ein anderes II–VI oder
III–V
Halbleitersubstrat repräsentieren. Das
Substrat 101 kann darauf ausgebildet eine geeignete Halbleiterschicht
aufweisen, die die Herstellung entsprechender Mikrostrukturelemente
und Schaltungselemente erlaubt, wie es für die betrachtete Anwendung
erforderlich ist. Das Substrat 101 kann darauf oder dann
ausgebildet ein Kontakt- oder Metallgebiet 102 aufweisen,
das ein beliebiges elektrisch leitendes Gebiet repräsentieren
soll, das mit der Metallisierungsschicht 110 entsprechend
den bauteilspezifischen Erfordernissen zu verbinden ist. Beispielsweise
kann das Gebiet 102 eine Metallleitung einer tieferliegenden
Metallisierungsschicht repräsentieren,
oder das Gebiet 102 kann einen Kontaktbereich eines Schaltungselements,
etwa eines Transistors, eines Kondensators, und dergleichen repräsentieren. Über dem
Substrat 101 ist die Metallisierungsschicht 110,
die in diesem Herstellungsstadium im Wesentlichen eine dielektrische
Schicht ist, ausgebildet, wobei die Metallisierungsschicht 110 in einem
frühen
Herstellungsstadium gezeigt ist, da die metallgefüllten Gräben und
Kontaktdurchführungen darin
noch zu bilden sind. Wie zuvor erläutert ist, kann die Metallisierungsschicht 110 eine
geeignete Zusammensetzung dielektrischer Materialien aufweisen,
wie dies durch die Bauteilerfordernisse gefordert ist. In anschaulichen
Ausführungsformen
kann die Metallisierungsschicht 110 ein dielektrisches
Material mit kleinem ε aufweisen,
d. h. zumindest in einem oberen Bereich der Schicht 110,
in dem metallgefüllte Gräben herzustellen
sind. Es sollte ferner beachtet werden, dass das dielektrische Material
der Schicht 110, das häufig
als ein Zwischenschichtdielektrikum (ILD) bezeichnet wird, in Form
eines geeignet gestalteten Schichtstapels vorgesehen sein kann,
um damit prozess- und bauteilspezifische Vorgaben zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann typischerweise eine Ätzstoppschicht (nicht gezeigt) über dem
Substrat 101 vorgesehen sein, um damit das Gebiet 102 abzudecken,
um damit als eine Stoppschicht für
das Steuern eines anisotropen Ätzprozesses
zum Ätzen durch
die Metallisierungsschicht 110 zu dienen. In ähnlicher
Weise kann die Schicht 110 Zwischenschichten, etwa Ätzstoppschichten, Ätzindikatorschichten
und dergleichen aufweisen, die das Strukturieren der Schicht 110 gemäß den Prozesserfordernissen
vereinfachen können.
Des weiteren kann die Schicht 110 eine Deckschicht aufweisen,
insbesondere wenn dielektrische Materialien mit kleinem ε verwendet
werden, um die mechanische Stabilität und andere Eigenschaften
des dielektrischen Materials mit kleinem ε zu verbessern.
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Das
Halbleiterbauelement 100, wie es in 1b gezeigt
ist, kann gemäß den folgenden
Prozessen hergestellt werden. Nach der Ausbildung von etwaigen Schaltungselementen
und/oder anderen Mikrostrukturelementen einschließlich des
Gebiets 102 kann die Schicht 110 durch beliebige
geeignete Herstellungstechniken, etwa plasmaunterstützte CVD
(chemische Dampfabscheidung), Oxidationsprozesse, Aufschleuderverfahren,
und dergleichen hergestellt werden. Danach wird die ARC-Schicht 131 beispielsweise
auf der Grundlage von plasmaunterstützten CVD-Techniken, Aufschleuderverfahren und
dergleichen gebildet, wobei die optischen Eigenschaften, etwa der
Brechungsindex, der Extinktionskoeffizient und die Schichtdicke
so eingestellt werden, um eine Rückreflektion
von Strahlung für
eine spezifizierte Belichtungswellenlänge deutlich zu reduzieren.
Beispielsweise kann die ARC-Schicht 131 aus einem dielektrischen
Material aufgebaut sein, das eine effiziente Einstellung seiner
optischen Eigenschaften ermöglicht.
In anschaulichen Ausführungsformen
können
Materialien, etwa Siliziumoxynitrid, amorpher Kohlenstoff, stickstoffangereichertes Siliziumkarbid,
organische ARC-Materialien, und dergleichen abgeschieden werden,
wobei Prozessparameter so gesteuert werden, dass die erforderliche
optische Dicke in Bezug auf die Belichtungswellenlänge erreicht
wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann die ARC-Schicht 131 aus
zwei oder mehr Schichten aufgebaut sein, um das gewünschte Verhalten
der Schicht 131 sicherzustellen. Beispielsweise können in
anspruchsvollen Anwendungen, in denen eine Belichtungswellenlänge von 193
nm und sogar kleine erforderlich ist, die Lackmaterialien, die während der
Lithographie zur Strukturierung der Lackmaske 130 verwendet
werden, eine hohe Empfindlichkeit für Stickstoff und Stickstoffradikale
aufweisen, wodurch ihr photochemisches Verhalten geändert wird,
was zu Lackmaskenunregelmäßigkeiten
führen
kann, was häufig
auch als Lackvergiftung bezeichnet wird. Daher kann ein im Wesentlichen
stickstofffreies Material zumindest in der obersten Schicht der
ARC-Schicht 131 vorgesehen werden, um einen direkten Kontakt
von Stickstoff und dem Lackmaterial zu reduzieren. Nach der Herstellung
der ARC-Schicht 131 wird eine entsprechende Lackschicht
abgeschieden, beispielsweise durch gut etablierte Aufschleuderverfahren
und nachfolgend wird die Lackschicht mit einer spezifizierten Belichtungswellenlänge auf
der Grundlage einer Photomaske belichtet, die darin ein Grabenmuster
entsprechend dem Graben 120 aufweist, d. h. die entsprechende
Photomaske besitzt ein Grabenmuster mit Bereichen, die den Bereichen 121 mit
nicht erhöhter Breite
und den Bereichen 122 mit erhöhter Breite entsprechen. Nach
dem Belichten der Lackmaske und etwaigen der Belichtung nachgeordneten
Prozessen wird die Lackschicht entwickelt, um die Lackmaske 130 mit
dem darin ausgebildeten Graben 120 zu bilden.
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1c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 in einer Querschnittsansicht
gemäß dem Schnitt,
der in 1a durch Ic, e, g, i, k, m gekennzeichnet
ist, um daher den Bereich 121 mit nicht erhöhter Breite
repräsentiert.
Folglich umfasst das Bauelement 100 die Lackmaske 130,
die den Bereich 121 mit der Breite 121a definiert.
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1d zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100, wobei die Lackmaske 130 entfernt
ist und wobei der Graben 122 in der ARC-Schicht 131 und
in einem oberen Bereich 110u der Schicht 110 gebildet
ist. Der Grabenbereich 122 mit erhöhter Breite besitzt im Wesentlichen
die Breite 122a, wie sie durch die Lackmaske 130 definiert
ist (siehe 1b). Das Bauelement 100,
wie es in 1d gezeigt ist, kann mittels
eines anisotropen Ätzprozesses
auf der Grundlage gut etablierter Rezepte hergestellt werden, wobei
die Lackmaske 130 als eine Ätzmaske dienen kann. Der anisotrope Ätzprozess
kann so gesteuert werden, dass dieser bei einer gewünschten
Tiefe innerhalb der Schicht 110 anhält, was beispielsweise auf
der Grundlage einer Ätzstoppschicht
(nicht gezeigt), einer Ätzindikatorschicht (nicht
gezeigt) oder auf der Grundlage einer Ätzzeitsteuerung und Ätzratensteuerung
bewerkstelligt werden kann.
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1e zeigt
schematisch das Bauelement 100 nach der oben beschriebenen
Prozesssequenz mit einem Querschnitt entlang der Linie aus 1a durch
den zweiten Bereich 121, der die nicht erhöhte Breite
aufweist. Somit ist der Bereich 121 auch in dem oberen
Bereich 110u der Schicht 110 ausgebildet und weist
im Wesentlichen die Breite 121a auf, wie sie durch die
Lackmaske 130 (siehe 1c) definiert
ist.
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1f zeigt
schematisch einen Querschnitt durch den Grabenbereich 122 mit
erhöhter
Breite, wenn das Halbleiterbauelement 100 sich in einem weiter
fortgeschrittenen Fertigungszustand befindet. Eine Abstandsschicht 140 ist
auf der ARC-Schicht 131 und dem Bereich 122 ausgebildet.
Die Abstandsschicht 140 kann aus einem beliebigen geeigneten Material
aufgebaut sein, das die Abscheidung in einer im Wesentlichen konformen
Weise ermöglicht und
das in einem späteren
Herstellungszustand ohne übermäßigen Einfluss
auf die Schicht 110 entfernt werden kann. Beispielsweise
kann die Abstandsschicht 140 ein organisches Polymermaterial
aufweisen, das durch chemische Dampfabscheidetechniken aufgebracht
werden kann, wodurch ein hohes Maß an Konformität erreicht
wird, wobei dennoch eine moderat hohe Ätzselektivität für eine Vielzahl
dielektrischer Materialien und auch für dielektrische Materialien
mit kleinem ε erzielt
wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann die Abstandsschicht 140 ein
dünnes
Schichtmaterial, etwa eine Beschichtung 141 aufweisen,
das durch moderne Abscheidetechniken, etwa plasmaunterstütztes CVD aufgebracht
werden kann. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die Beschichtung 141 aus
einem Material hergestellt sein, das eine moderat hohe Ätzselektivität im Vergleich
zu dem Material der Abstandsschicht 140 zeigt, wenn beispielsweise
das Material der Schicht 140 nicht die gewünscht hohe Ätzselektivität in Bezug
auf das dielektrische Material der Schicht 110 aufweist.
Beispielsweise kann die Beschichtung 141 in Form einer
dünnen
Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke von einigen Nanometer oder
weniger vorgesehen werden. Unabhängig
davon, ob die Beschichtung 141 vorgesehen ist, wird die
Abstandsschicht 140 in äußerst konformer
Weise hergestellt, wobei abhängig
von strukturellen Eigenschaften und Abscheideprozessparametern eine
Dicke 140a auf exponierten horizontalen Bereichen von einer
Dicke 140b der Schicht 140 an Seitenwänden des
Grabenbereichs 122 abweichen kann. Der Schichtbereich der
Abstandsschicht 140 an den Seitenwänden des Grabenbereichs 122 kann
als ein Abstandselement 142 betrachtet werden, das in Verbindung
mit der erhöhten
Breite 122a die schließlich
erhaltene laterale Abmessung eines innerhalb des Grabenbereichs 122 zu
bildenden Kontaktloches definiert. Ferner kann, wie gezeigt ist,
eine Dicke 140c an der Unterseite des Grabenbereichs 122 sich
von den entsprechenden Abmessungen 140a und 140b auf Grund
spezieller kinematischer Bedingungen während des Abscheidens der Abstandsschicht 140 unterscheiden.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Abscheiderezepte für eine Fülle von
Materialien gut bekannt sind und die entsprechenden Abmessungen 140a, 140b und 140c können effizient
auf der Grundlage experimenteller und/oder theoretischer Daten so
eingestellt werden, dass insbesondere die Dicke 140b des
Abstandselements 142 mit hoher Genauigkeit vorhergesagt
werden kann und ferner innerhalb enger Prozessgrenzen auf der Grundlage gut
etablierter Rezepte gesteuert werden kann.
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1g zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 nach der Herstellung
der Abstandsschicht 140, wobei der Bereich 121 mit
nicht erhöhter Breite
im Wesentlichen vollständig
mit dem Material der Abstandsschicht 140 gefüllt ist,
da die Breite 120a deutlich kleiner als die Breite 122a ist.
Daher wird während
des äußerst konformen
Abscheideprozesses zur Bildung der Abstandsschicht 140 der
Grabenbereich 121 im Wesentlichen gefüllt, während die erhöhte Breite 122a die
Ausbildung der Abstandselemente 142 mit der spezifizierten
Breite 140b sicherstellt. Es sollte beachtet werden, dass
typischerweise die Breite 121a, die die Breite einer in
der Schicht 110 auszubildenden Metallleitung repräsentiert,
im Wesentlichen durch Entwurfserfordernisse für das interessierende Halbleiterbauelement 100 bestimmt
werden kann. Somit können
die Dicke 140b und damit die Breite der Abstandselemente 142 und
damit auch die Dicken 140a und 140c – da diese
Abmessungen im Wesentlichen durch die Abscheideparameter bestimmt
sind – so
ausgewählt
werden, dass ein im Wesentlichen vollständiges Füllen des Grabenbereichs 121 ohne
ungewünschte
Hohlraumbildung darin ermöglicht
wird. Beispielsweise kann die Breite 121a mit ungefähr 100 nm
auf der Grundlage von Entwurfsregeln für das Bauelement 100 vorgegeben werden,
und somit kann die Dicke 140b, die sich aus dem Abscheiden
des Abstandsmaterials auf im Wesentlichen vertikalen Seitenwänden einer
Grabenöffnung
ergeben, so gewählt
werden, dass diese ungefähr
der Hälfte
der Breite 121a oder mehr entspricht, so dass damit ein
im Wesentlichen nicht konformes Abscheideverhalten innerhalb des
Grabenbereichs 121 sichergestellt wird. Da andererseits
die Dicke 140b der Abstandselemente 142 in Kombination
mit der Breite 122a die laterale Abmessung des in dem Grabenbereich 122 zu
bildenden Kontaktloches bestimmt, können die Breite 122a und
damit die geometrische Konfiguration des Grabenbereichs 122 so
gewählt
werden, dass eine ausreichend dimensionierte Dicke 140b erreicht
wird, die sowohl die Erfordernis für ein im Wesentlichen vollständiges Füllen des
Grabenbereichs 121 und das Bereitstellen einer gewünschten
Solldickenabmessung für
die Kontaktlochöffnung
füllt,
die noch zu bilden ist. Für
das obige Beispiel kann die Dicke 140b beispielsweise zu
60 nm gewählt
werden, wodurch das erforderliche Füllverhalten während des
Abscheidens der Abstandsschicht 140 innerhalb des Grabenbereichs 121 gewährleistet
wird. Wenn andererseits eine laterale Abmessung der Kontaktlochöffnung von
beispielsweise 80 nm gewünscht
ist, kann der Grabenbereich 122 so gestaltet werden, dass
die Sollbreite 122a 200 nm entspricht. Es sollte beachtet
werden, dass das obige Beispiel lediglich anschaulicher Natur ist
und andere Korrelationen ermittelt werden können, um die Dicke 140b und
die Breite 122a für
eine vorgegebene nicht erhöhte
Breite 121a anzupassen. Daher kann in einigen anschaulichen
Ausführungsformen
das Füllverhalten
eines interessierenden Abscheideprozesses für ein spezielles betrachtetes
Abstandsmaterial beispielsweise auf der Grundlage entsprechender
Testläufe
mit nachfolgender Querschnittsanalyse bestimmt werden, um damit
z. B. eine minimale Dicke der Abstandsschicht 140 zu ermitteln,
die für
ein im Wesentlichen hohlraumfreies Füllen des Grabens 121 erforderlich
ist. Sobald die entsprechende minimale erforderliche Dicke 140 ermittelt
ist, kann eine spezielle Solldicke für die Abstandsschicht 140 in Verbindung
mit einer erforderlichen Sollbreite 122a sodann ausgewählt werden,
um die erforderliche laterale Abmessung einer Kontaktlochöffnung zu
erreichen.
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Nach
der Herstellung der Abstandsschicht 140, die auch als eine „Kontaktlochmaskenbeschichtung" bezeichnet werden
kann, wird das Halbleiterbauelement 100 einem anisotropen Ätzprozess 150 unterzogen,
um damit die Abstandsschicht 140 an der Unterseite des
Grabenbereichs 122 zu öffnen, um
damit das Material mit der Dicke 140c, die deutlich kleiner
als eine entsprechende Dicke 140d der Abstandsschicht 140 ist,
die in und über
dem Grabenbereich 121 ausgebildet ist (siehe 1g),
zu entfernen. Folglich ist während
des anisotropen Ätzprozesses 150 der
Grabenbereich 121 geschützt, während nach
dem Öffnen
der Unterseite des Grabenbereichs 122 und möglicherweise
einer optionalen Ätzstoppschicht,
etwa der Beschichtung 141, das Material der Schicht 110 geätzt werden
kann, während
die Abstandselemente 142 als eine Ätzmaske dienen, die dadurch
die laterale Abmessung der Kontaktlochöffnung definieren. In einigen
anschaulichen Ausführungsformen
kann der anisotrope Ätzprozess 150 zwei
oder mehr einzelne anistrope Ätzschritte aufweisen,
um beispielsweise durch die Abstandsschicht 140 und um
durch die Schicht 110 zu ätzen, wenn diese Materialien
ein deutlich unterschiedliches Ätzverhalten
in Bezug auf ein einzelnes Ätzrezept aufweisen.
Beispielsweise kann ein anisotroper Ätzprozess angewendet werden,
um rasch durch die Abstandsschicht 140 zu ätzen und
es kann ein unterschiedliches Ätzrezept
verwendet werden, wenn eine hohe Abtragsrate für die Schicht 110 nicht
mit dem Rezept für
den ersten anisotropen Ätzschritt
erreicht werden kann. Wenn z. B. die Beschichtung 141 aus gut
bekannten dielektrischen Materalien, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid
aufgebaut ist, können
gut etablierte anisotrope Ätzprozesse
für Siliziumdioxid und
Siliziumnitrid angewendet werden, vorausgesetzt, dass beide Schichten,
d. h. die Beschichtung 141 und die Abstandsschicht 140,
wenn diese aus Siliziumdioxid bzw. Siliziumnitrid aufgebaut sind,
bei ausreichend geringen Temperaturen abgeschieden werden können, um
das Halbleiterbauelement 100 nicht in unzulässiger Weise
zu beeinflussen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können geeignete
organische Materialien für
die Abstandsschicht 140 oder sogar metallenthaltende Schichten verwendet
werden, etwa Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid und dergleichen,
die durch gut etablierte Sputter-Abscheidetechniken aufgebracht
werden können,
wie sie auch für
die Herstellung von Barrierenschichten in kupferbasierten Metallisierungsschichten
eingesetzt werden.
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1h und 1i zeigen
schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements nach
Abschluss des anisotropen Ätzprozesses 150.
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In 1h umfasst
das Halbleiterbauelement 100 nunmehr eine Durchführung bzw.
ein Kontaktloch 160 mit einer lateralen Abmessung 160a,
die im Wesentlichen der Differenz zwischen der Breite 122a und
zwei mal der Dicke 140b entspricht, wie dies auch zuvor
erläutert
ist. Ferner kann abhängig
von den spezifischen Gegebenheiten des anisotropen Ätzprozesses 150 die
Abstandsschicht 140 zu einem gewissen Grade „aufgebraucht" worden sein, wodurch
eine reduzierte Abstandsschicht 140 bereitgestellt wird,
wobei sogar ein deutlicher Verbrauch der Abstandsschicht 140 tolerierbar
ist, solange die Unterseite des Grabenbereichs 121 (siehe 1i)
während
des anisotropen Ätzprozessen 150 bedeckt bleibt.
In anderen Ausführungsformen
kann die Beschichtung 141 vorgesehen sein und eine hohe
Resistenz gegenüber
einem Ätzangriff
des anisotropen Ätzprozesses 150 aufweisen,
so dass selbst ein exzessiver Materialabtrag des Materials der Abstandsschicht 140 während des
anisotropen Ätzprozesses 150 nicht
in unerwünschterweise
den Grabenbereich 121 und die entsprechenden Gebiete des
Bereichs 122, die anfänglich
von den Abstandselementen 142 abgedeckt sind, nicht unnötig beeinflusst.
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Unabhängig von
der Ätzstrategie
beruht der Prozess des Herstellens der Durchführung 160 auf Entwurfs-
und Abscheidegegebenheiten, etwa der Breite 122a und der
Dicke 140b, so dass die Durchführung 160 in Bezug
auf den Graben 120 mit hoher Genauigkeit selbstjustiert
ist, wobei ein einzelner Photolithographieprozess ausreichend ist,
um den Graben 120 und die Durchführung 160, die darin
präzise
ausgerichtet ist, herzustellen.
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Nach
der Ausbildung der Durchführung 160, was
auch das Öffnen
einer eventuellen Ätzstoppschicht
beinhalten kann, die in dem Gebiet 102 ausgebildet ist,
können
die Reste der Abstandsschicht 140 und, falls diese vorgesehen
ist, die Beschichtung 141 entfernt werden, wobei, wie zuvor
erläutert
ist, eine moderat hohe Ätzselektivität zwischen
dem Material der Abstandsschicht 140 und dem Dielektrikum der
Schicht 110 ausgenutzt werden kann, oder wobei der Rest
der Abstandsschicht 140 durch einen isotropen Ätprozess
mit hoher Ätzselektivität zu der
Beschichtung 141 entfernt werden kann. Danach kann die
Beschichtung 141 durch einen weiteren Ätzprozess, beispielsweise einen
isotropen Ätzprozess, entfernt
werden. Wenn z. B. die Beschichtung 141 als eine dünne Siliziumdioxidschicht
vorgesehen ist, kann das Abtragen auf der Grundlage wässriger Flusssäure (HF)
durchgeführt
werden, ohne nennenswert die Grabenbereiche 122 und 121 zu
beeinflussen. Danach kann die ARC-Schicht 131 durch einen geeigneten Ätzprozess
entsprechend gut etablierter Prozessrezepte entfernt werden.
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Die 1j und 1k zeigen
schematisch Querschnittsansichten der Grabenbereiche 122 bzw. 121 nach
dem Abschluss der oben beschriebenen Prozesssequenz. Somit weist
das Halbleiterbauelement 100 den Graben 122 auf,
der im Wesentlichen die Breite 122a besitzt und darin ausgebildet
das Kontaktloch 160 aufweist, das die laterale Abmessung 160a besitzt,
während
der Grabenbereich 121 im Wesentlichen die laterale Abmessung 121a aufweist.
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Danach
kann der weitere Fertigungsprozess für das Halbleiterbauelement 100 gemäß den Bauteilerfordernissen
fortgesetzt werden. Beispielsweise kann in modernen Halbleiterbauelementen 100 auf Kupferbasis
der weitere Fertigungsprozess das Abscheiden einer geeigneten Barrierenschicht
beinhalten, woran sich eine Saatschicht anschließt, um damit das Halbleiterbauelement 100 für einen
nachfolgenden elektrochemischen Abscheideprozess vorzubereiten,
um damit den Hauptanteil eines äußerst leitfähigen Kupfer-
oder Kupferiegierungsmetalls in die Grabenbereiche 122 und 121 und
in die Durchführung 160 in
einem einzelnen Abscheideprozess einzufüllen. Beispielsweise können sehr
moderne und gut etablierte Elektroplattierungsrezepte angewendet
werden, um die Durchführung 160 und
den Graben 120 im Wesentlichen von unten nach oben zu füllen, nachdem
die Barrierenschicht und die Saatschicht hergestellt sind.
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1l und 1m zeigen
schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements 100 nach
dem Ende der oben beschriebenen Prozesssequenz zum Auffüllen eines
Metalls und dem Entfernen überschüssiger Materialien
des Metalls und der Barrieren- und
Saatschicht. Somit kann das Halbleiterbauelement 100 die
Metallisierungsschicht 110 aufweisen, die in ihrem oberen
Bereich 110u den Graben 120 aufweist, der mit
einem Metall gefüllt
ist, etwa Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei eine Barrierenschicht 123 an
Seitenwänden
und an der Unterseite des Grabens 120 ausgebildet ist,
mit Ausnahme eines Bereichs, an welchem die metallgefüllte Durchführung 160 mit
dem Grabenbereich 122 verbunden ist.
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Es
gilt also: es können
sehr zuverlässige selbstjustierte
Durchführungs-
bzw. Kontaktlochstrukturen mit einem einzelnen Photolithographieprozess
hergestellt werden, wobei geeignet gestapelte Grabenbereiche mit
erhöhter
Breite an Positionen gebildet werden, an denen die Durchführung herzustellen
ist. Auf Grund der reduzierten Prozesskomplexität und der hohen Justiergenauigkeit
können
die Gesamtkosten deutlich verringert werden, wobei die Zuverlässigkeit
und die Ausbeute verbessert werden können.
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Mit
Bezug zu den 2a bis 2c werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei eine noch höhere Genauigkeit
des Grabenstrukturierungsprozesses erreicht werden kann, indem eine Hartmaske
für die
Strukturierung der Gräben
anstatt einer Lackmaske, wie dies in den 1b und 1c gezeigt
ist, verwendet wird.
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2a zeigt
schematisch ein Halbleiterbauelement 200, das im Wesentlichen
die gleiche Konfiguration aufweisen kann, wie dies auch mit Bezugnahme
zu 1a beschrieben ist. Somit kann das Halbleiterbauelement 200 eine
Metallisierungsschicht 210 mit einem Graben 220 aufweisen,
der darüber
mittels einer Lackmaske definiert ist, ähnlich wie dies auch in den 1b und 1c gezeigt
ist. Der Graben 220 umfasst einen Bereich 221 mit
nicht erhöhter
Breite und einen Bereich 222 mit erhöhter Breite, der an einer Position 223 angeordnet
ist, an der eine Durchführung
innerhalb des Grabens 220 zu bilden ist, wie dies durch
die gestrichelten Linien angedeutet ist.
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2b zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht des Bauelements 200,
wobei der Einfachheit halber lediglich der Querschnitt entlang der
Linie IIb entsprechend dem Bereich 222 mit erhöhter Breite dargestellt
ist. Das Bauelement 200 kann eine Lackmaske 230 und
eine Hartmaskenschicht 270 mit dem darin ausgebildeten
Graben 220 aufweisen. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement 200 das Substrat 201,
das in ähnlicher
Weise gestaltet sein kann, wie dies zuvor mit Bezug zu dem Substrat 101 beschrieben
ist, wobei darin oder darauf ein Kontakt- oder Metallgebiet 202 gebildet
ist, zu welchem eine elektrische Verbindung mittels einer Durchführung bzw.
einem Kontaktloch herzustellen ist.
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Typischerweise
kann das Bauelement 200, wie es in 2b gezeigt
ist, auf der Grundlage gut etablierter Prozessrezepte hergestellt
werden, wobei zusätzlich
die Hartmaskenschicht 270 über der metallisierungsschicht 210 abgeschieden
werden kann. Die Hartmaskenschicht 270 kann eine ausgeprägte Ätzselektivität in Bezug
auf das dielektrische Material der Schicht 210 aufweisen,
um damit als eine Ätzmaske
während
eines nachfolgenden anisotropen Grabenätzprozesses zu dienen. Beispielsweise
kann die Hartmaskenschicht 270 aus einem metallischem oder
nicht metallischem Material aufgebaut sein, das die erforderliche Ätzselektivität zu dem
dielektrischen Material der Schicht 210 aufweist. Ferner
kann in einigen Ausführungsformen
die Hartmaskenschicht 270 aus mehreren Schichten oder Materialien
aufgebaut sein, um die gewünschten
Eigenschaften bereitzustellen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
kann die Hartmaskenschicht gestaltet sein, um auch als eine ARC-Schicht
während
des Strukturierens der Lackmaske 230 zu dienen. Das Vorsehen der
Hartmaskenschicht 270 ist vorteilhaft, da der Photolithographieprozess
zum Strukturieren der Lackschicht 230 speziell so gestaltet
sein kann, um die Abbildung der Photomaske in die Lackschicht zu verbessern,
ohne dass ätzspezifische
Kriterien der Lackmaske 230 zu berücksichtigen sind, da diese Maske
lediglich zu Strukturierung der Hartmaskenschicht 270 dient.
Beispielsweise kann in äußerst anspruchsvollen
Anwendungen die Lackmaske 230 für Belichtungswellenlängen von
193 nm und sogar weniger verwendet werden, was eine moderat geringe Dicke
der Lackmaske 230 erfordern kann, die in einigen Ausführungsformen,
die mit Bezug zu den 1a bis 1m beschrieben
sind, die Ätzspurtreue
beim Übertragen
des Grabens 220 in die Metallisierungsschicht 210 beeinträchtigen
kann. Somit kann durch Anpassen der Lackschicht entsprechend den
photolithographiespezifischen Vorgaben der Photolithographieprozess
effizienter und präziser
gestaltet werden, so dass die entsprechende Form und die Abmessungen
des Grabens 220 zuverlässig
in die Hartmaskenschicht 270 übertragen werden können. Danach
kann die Lackmaske 230 entfernt und ein anisotroper Ätzprozess
auf der Grundlage der strukturierten Hartmaskenschicht 270 ausgeführt werden.
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2c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 nach Abschluss
des anisotropen Ätzprozess
auf der Grundlage der Hartmaskenschicht 270. Folglich umfasst
das Bauelement 200 den Graben 220, der in einem
oberen Bereich 210u des dielektrischen Materials der Metallisierungsschicht 210 ausgebildet
ist. Auf Grund der besseren Ätzbeständigkeit
der Hartmaskenschicht 270 im Vergleich zu beispielsweise
der Lackmaske 120 (siehe 1b und 1c)
wird eine verbesserte Genauigkeit beim Übertragen des Grabens 220 in
die Schicht 210 erreicht, wodurch eine weitere Bauteilgrößenreduzierung
im Wesentlichen ohne Zuverlässigkeits-
und Ertragsverlust möglich
ist. Danach kann die weitere Bearbeitung des Bauelements 200 fortgesetzt
werden, wie dies auch mit Bezug zu den 1d bis 1m beschrieben
ist. Insbesondere der selbstjustierte Kontaktlochmaskenherstellungsprozess
kann in der zuvor erläuterten
Weise ausgeführt
werden.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Technik
bereit, die das Herstellen von Gräben und Durchführungen
mit einem einzelnen Lithographieprozess ermöglicht, da die Ausbildung der
Kontaktlochstruktur in einer selbstjustierten Weise unter Anwendung
einer entsprechend gestalteten Abstandsschicht oder einer Kontaktlochmaskenbeschichtung
in Verbindung mit einer geeigneten Grabengestaltung ausgeführt werden
kann. Auf Grund des Vorsehens von Grabenbereichen mit erhöhter Breite
an Positionen, an denen Kontaktlöcher innerhalb
des Grabens herzustellen sind, kann der Kontaktlochätzprozess
auf der Grundlage von Abstandselementen ohne weitere Justier- oder
Lithographieprozeduren ausgeführt
werden.
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Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.