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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
und damit einhergehende Kontaminationen in nachfolgenden Prozessen.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Halbleiterbauelemente
werden typischerweise in im Wesentlichen scheibenförmigen Substraten hergestellt,
die aus einem geeigneten Material aufgebaut sind. Der Hauptanteil
an Halbleiterbauelementen mit äußert komplexen
elektronischen Schaltungen wird gegenwärtig und auch in der absehbaren Zukunft
auf der Grundlage von Silizium hergestellt, wodurch Siliziumsubstrate
und siliziumenthaltende Substrate, etwa SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Substrate,
geeignete Träger
für die
Herstellung von Halbleiterbauelementen, etwa Mikroprozessoren, SRAM's, ASIC's (anwendungsspezifische
IC's) und dergleichen
sind. Die einzelnen integrierten Schaltungen sind in einer Array-Form
angeordnet, wobei die meisten Fertigungsschritte, die sich bis zu
500 oder 1000 und mehr einzelne Prozessschritte in modernen integrierten
Schaltungen belaufen können,
gleichzeitig für
alle Chipbereiche in dem Substrat ausgeführt werden, mit der Ausnahme
von Photolithographieprozessen, gewissen Messprozessen und dem Einbringen
in ein Gehäuse
der einzelnen Bauelemente nach dem Schneiden des Substrats. Somit
zwingen ökonomische
Randbedingungen Halbleiterhersteller dazu, die Substratabmessungen
ständig
zu vergrößern, um
damit auch die zur Herstellung der eigentlichen Halbleiterbauelemente
verfügbaren
Fläche
zu vergrößern.
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Zusätzlich zur
Vergrößerung der
Substratfläche
ist es auch wichtig, die Ausnutzung der Substratfläche für eine vorgegebene
Substratgröße zu optimieren,
um damit tatsächlich
so viel Substratfläche wie
möglich
für Halbleiterbauelemente
und/oder Teststrukturen, die für
die Prozesssteuerung eingesetzt werden, zu verwenden. In dem Versuch,
den nutzbaren Oberflächenbereich
für eine
gegebene Substratgröße zu maximieren,
werden die peripheren Chipbereiche möglichst nahe am Substratrand angeordnet,
sofern dies mit Substrathantierungsprozessen kompatibel ist. Im
Allgemeinen werden die meisten Fertigungsprozesse in einer automatisierten Weise
ausgeführt,
wobei die Substrathantierung an der Rückseite des Substrats und/oder
am Substratrand erfolgt, der typischerweise eine Abschrägung zumindest
an der Vorderseite des Substrats aufweist.
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Auf
Grund der ständigen
Forderung zur Reduzierung der Strukturgrößen in modernsten Halbleiterbauelementen
werden Kupfer und Legierungen davon in Verbindung mit dielektrischen
Materialien mit kleinem ε häufig als
Alternative bei der Herstellung von sogenannten Metallisierungsschichten
eingesetzt, die Metallleitungen und Kontaktdurchführungen
aufweisen, die die einzelnen Schaltungselemente verbinden, um damit
die erforderliche Funktion der integrierten Schaltung zu ermöglichen.
Obwohl Kupfer deutliche Vorteile im Vergleich zu Aluminium aufweist,
das lange Zeit das typische Metallisierungsmetall war, sind Halbleiterhersteller
zögerlich
bei der Einführung
von Kupfer bei der Herstellung auf Grund der Fähigkeit des Kupfers, leicht
in Silizium und Siliziumdioxid zu diffundieren. Selbst in sehr geringen Mengen
kann Kupfer die elektrischen Eigenschaften von Silizium und damit
das Verhalten von Schaltungselementen, etwa Transistoren, und dergleichen deutlich
verändern.
Es ist daher wichtig, das Kupfer auf die Metallleitungen und Kontaktdurchführungen räumlich zu
begrenzen, indem geeignete isolierende und leitende Barrierenschichten
eingesetzt werden, um die Diffusion des Kupfers in sensible Bauteilgebiete
deutlich zu unterdrücken.
Des weiteren muss auch eine Kontamination von Prozessanlagen, etwa Transporteinrichtungen,
Transportbehälter,
Roboteranne, Scheibenauflagen und dergleichen deutlich eingeschränkt werden,
da selbst geringe Mengen an Kupfer, die auf der Rückseite
eines Substrats abgeschieden werden, zu einer Diffusion des Kupfers
in sensible Bauteilbereiche führen
kann.
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Die
Problematik der Kupferkontamination sowie anderer Bauteil- und Anlagenkontaminationen wird
noch wichtiger, wenn dielektrische Materalien mit kleinem ε in Verbindung
mit Kupfer zur Herstellung von Metallisierungsschichten eingesetzt
werden, auf Grund der geringeren mechanischen Stabilität der Dielektrika
mit kleinem ε.
Da zumindest einige der Abscheideprozesse, die bei der Herstellung von
Halbleitern eingesetzt werden, nicht in effizienter Weise auf den „aktiven" Substratbereich
eingeschränkt
werden können,
wird auch ein Stapel aus Schichten oder Materialresten auch an dem
Substratrandgebiet einschließlich
der Abschrägung
gebildet, wodurch ein mechanisch instabiler Schichtstapel auf Grund
von Prozessungleichförmigkeiten
an dem Substratrand und insbesondere an der Abschrägung des
Substrats entsteht.
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Insbesondere
Dielektrika mit kleinem ε,
die durch CVD (chemische Dampfabscheidung) hergestellt werden, neigen
dazu, intensiver an dem schrägen
Randgebiet im Vergleich zu dem aktiven Substratgebiet anzuhaften,
wodurch sich eine größere Schichtdichte
aufbaut, die bis zu der doppelten Schichtdicke des dielektrischen
Materials in dem aktiven Gebiet reichen kann. Somit kann sich während der
Herstellung mehrerer Metallisierungsschichten ein Schichtstapel
an dem Abschrägungsgebiet
aufbauen, der Barrierenmaterial, Kupfer und Dielektrika aufweist,
die eine geringere Haftung zueinander aufweisen. Während der
weiteren Bearbeitung und Substrathanthabungsprozesse kann sich Material,
etwa Kupfer, Barrierenmaterial und/oder Dielektrika ablösen und
merklich diese Prozesse beeinflussen, wodurch die Produktionsausbeute
und die Anlagenintegrität
negativ beeinflusst werden.
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Beispielsweise
wird bei der Herstellung einer auf Kupfer basierenden Metallisierungsschicht
die sogenannte Damaszener-Technik gegenwärtig als bevorzugtes Fertigungsverfahren
eingesetzt, um Metallleitungen und Kontaktdurchführungen herzustellen. Dazu
wird eine dielektrische Schicht, die typischerweise ein Dielektrikum
mit kleinem ε aufweist, abgeschieden
und so strukturiert, dass diese Gräben und Kontaktlöcher gemäß den Entwurfserfordernissen
aufweist. Danach wird eine leitende Barrierenschicht, die beispielsweise
Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid oder dergleichen aufweist,
abgeschieden, wobei die Zusammensetzung der Barrierenschicht so festgelegt
ist, dass diese auch die Haftung des Kupfers zu dem benachbarten
Dielektrikum verbessert. Das Abscheiden der Barrierenschicht kann
durch chemische Dampfabscheidung (CVD) oder physikalische Dampfabscheidung
(PVD) erreicht werden, wobei ein Abscheiden des Barrierenmaterials
nicht in effizienter Weise auf den aktiven Substratbereich mittels
der aktuell etablierten Abscheidetechniken beschränkt werden
kann. Folglich wird das Barrierenmaterial auch an der Substratabschrägung und
teilweise auf der Rückseite
des Substrats abgeschieden, wodurch in Verbindung mit den Resten
des dielektrischen Materials, die nicht in effizienter Weise durch
die vorhergehenden Ätzprozesse
zur Strukturierung der dielektrischen Schicht entfernt werden können, ein
Schichtstapel mit reduzierter mechanischer Stabilität gebildet
wird. Danach wird gemäß einem
standardgemäßen Damaszener-Prozessablauf eine
dünne Kupfersaatschicht
durch physikalische Dampfabscheidung oder ähnliche geeignete Prozesse
aufgebracht, um einen nachfolgenden elektrochemischen Abscheideprozess
in Gang zu setzen und zu fördern,
um damit die Gräben
und Kontaktlöcher, die
in dem dielektrischen Material gebildet sind, zu füllen.
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Obwohl
Reaktorbehälter
für die
elektrische Abscheidung, etwa Elektroplattierungsreaktoren oder
stromlose Plattierungsreaktoren so gestaltet sein können, dass
im Wesentlichen kein Kupfer an dem Substratrand abgeschieden wird,
kann der vorausgehende Prozess zur Saatschichtabscheidung dennoch
zu einer merklichen Abscheidung unerwünschten Kupfers an dem Substratrandgebiet
führen.
Nach der elektrochemischen Abscheidung des Hauptanteils des Kupfers
wird überschüssiges Material
entfernt. Dies wird häufig
durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) erreicht, wobei Materialteile, etwa
Kupferstückchen,
auf Grund der geringeren Stabilität des Metallisierungsschichtstapels
insbesondere an der Substratabschrägung „abblättern" können.
Die kupferenthaltenden Materialflocken und andere Materialteilchen,
die aus dielektrischem Material und/oder Barrierenmaterial aufgebaut
sind, und die beispielsweise während
des CMP-Prozesses freigesetzt werden, können sich dann unerwünschterweise
an Substratgebieten erneut absetzen oder können den CMP-Prozess nachfolgender
Substrate beeinflussen. Während
der weiteren Bearbeitung des Substrats kann eine Kontamination,
die hauptsächlich
durch das Ablösen
an dem Substratrand hervorgerufen wird, auftreten und kann insbesondere
den Prozessablauf nach der Ausbildung von Schaltungselementen, in
welchem Kontaktflächen
und Lothöcker
hergestellt werden, beeinflussen.
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Da
Kontamination, die beispielsweise durch unerwünschtes Kupfer an dem Substratrand
hervorgerufen wird, als eine dominierende Kontaminationsquelle erkannt
wurde, werden große
Anstrengungen unternommen, um Kupfer von dem Substratrand und der
Abschrägung
zu entfernen, ohne im Wesentlichen das Innere, d. h. aktive, Substratgebiete
zu beeinflussen. Dazu wurden von den Halbleitergerätezulieferern,
etwa Semitool, Inc, Novellus, Inc., und dergleichen, Ätzmodule
entwickelt, die aufgebaut sind, um in selektiver Weise ein Mittel,
das im Wesentlichen Schwefelsäure
und Wasserstoffperoxid enthält, an
dem Substratrand aufzubringen, um damit das unerwünschte Kupfer
aus diesem Gebiet zu entfernen. Obwohl das Entfernen unerwünschten
Kupfers von dem Substratrand die Gefahr der Kupferkontamination
in nachfolgenden Prozessen verringert, zeigt es sich dennoch, dass
eine merkliche Verringerung der Produktionsausbeute insbesondere
in der Fertigungssequenz für
höhere
Metallisierungsschichten und in dem nachgeschalteten Prozessablauf
zu beobachten ist.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf, eine verbesserte
Technik bereitzustellen, um eines oder mehrere der zuvor erkannten
Probleme zu vermeiden oder deren Auswirkungen zumindest zu reduzieren.
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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 von Halbleiterbauelementen
und in anschaulichen Ausführungsformen
von Halbleiterbauelementen mit kupferbasierten Metallleitungen,
die in ein dielektrisches Material mit kleinem ε eingebettet sind, bei einer
reduzierten Wahrscheinlichkeit für
eine Substrat- und/oder Anlagenkontamination ermöglicht. Zu diesem Zweck wird eine
zusätzliche Ätzstoppschicht
an dem Abschrägungsgebiet
des Substrats vor der Herstellung einer Metallisierungsstruktur
geschaffen, um damit eine Verringerung des Ablösens von dielektrischem Material
und/oder metallischem Material während
der Herstellung einer Metallisierungsschicht zu ermöglichen, indem
zumindest das dielektrische Material im Wesentlichen vollständig aus
dem Abschrägungsgebiet des
Substrats entfernt wird. Ferner können auch weitere unerwünschte Materialien,
die während
der weiteren Bearbeitung des Substrats erzeugt werden, ebenso effizient
durch einen räumlich
selektiven Abschrägungsätzprozess
entfernt werden, ohne dass im Wesentlichen das Substratmaterial
freigelegt wird. Somit kann Barrierenmaterial oder Metall effizient entfernt
werden. Auf diese Weise kann die Ausbildung eines mechanisch instabilen
dielektrischen Schichtstapels in dem Abschrägungsgebiet des Substrats im
Wesentlichen vermieden werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird die Ätzstoppschicht
selektiv an der Abschrägung
in einem frühen
Fertigungsstadium gebildet, wodurch das Entfernen unerwünschter
Materialien im Wesentlichen über
die gesamte Fertigungsphase hinweg in einer äußerst kompatiblen Weise möglich ist.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das selektive Bilden
einer ersten Ätzstopppschicht über einem
Abschrägungsgebiets
eines Substrats, wobei das Substrat ein zentrales Gebiet benachbart
zu dem Abschrägungsgebiet
zur Aufnahme von Schaltungselementen aufweist. Das Verfahren umfasst
ferner das Bilden eines dielektrischen Schichtstapels für eine Metallisierungsschicht über dem
Substrat. Ferner wird ein Teil mindestens einer Schicht des dielektrischen
Schichtstapels aus dem Abschrägungsgebiet
durch selektives Aufbringen eines Ätzmittels auf das Abschrägungsgebiet
entfernt, wobei die erste Ätzstoppschicht
zur Reduzierung eines Ätzschadens
des Substrats verwendet wird. Schließlich wird der dielektrische
Schichtstapel in dem zentralen Gebiet strukturiert, um ein Kontaktloch und/oder
einen Graben zu erhalten.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer Ätzstoppschicht über einem
Abschrägungsgebiet
und einem zentralen Gebiet eines Substrats, wobei das zentrale Gebiet
ausgebildet ist, um darin ein Transistorelement zu bilden. Das Verfahren
umfasst ferner das selektive Entfernen der Ätzstoppschicht aus dem zentralen Gebiet,
während
die Ätzstoppschicht
in dem Abschrägungsgebiet
beibehalten wird, und das selektive Entfernen von Material aus dem
Abschrägungsgebiet
unter Anwendung der Ätzstoppschicht
als eine Schutzschicht.
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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 Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird, in denen:
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1a schematisch
eine Draufsicht auf ein Substrat mit einem „aktiven" Gebiet oder einem Bauteilgebiet zeigt,
das benachbart zu einem Randgebiet angeordnet ist, was eine Abschrägung aufweist;
und
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1b bis 1h schematisch
Querschnittsansichten eines Teils des Substrats aus 1a zeigen,
wobei diverse Fertigungsphasen während
der Herstellung der Metallisierungsschicht mit Entfernen eines unerwünschten
dielektrischen Materials von einem Randgebiet auf der Grundlage
einer Ätzstoppschicht
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gezeigt sind.
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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 lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die die Herstellung von Schaltungselementen in einem Bauteilgebiet
eines Substrats mit einer deutlich reduzierten Wahrscheinlichkeit
einer Bauteil- und Anlagenkontamination ermöglicht, wenn die Bauteile eine
komplexe Metallisierungsstruktur mit einer oder mehreren Metallisierungsschichten
auf der Grundlage eines Dielektrikums mit kleinem ε aufweisen.
Es wird angenommen, dass die Ausbildung mechanisch instabiler dielektrischer
Schichtstapel an der Abschrägung
des Substrats deutlich zur Gesamtkontamination und damit Defektrate
in dieser Fertigungsphase und in nachfolgenden Prozessen beitragen
kann. Durch Vorsehen einer geeigneten Ätzstoppschicht selektiv in
dem Abschrägungsgebiet
kann das selektive Entfernen dielektrischer Reste und Metallreste
von der Substratabschrägung,
die durch die anisotropen Ätzprozesse nicht
vollständig
entfernt werden können,
die zum Strukturieren des Metallisierungsschichtstapels eingesetzt
werden, deutlich die Gefahr des „Abblätterns" des dielektrischen und metallischen
Materials während
der weiteren Bearbeitung des Substrats verringern. Es sollte beachtet
werden, dass die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft im
Zusammenhang mit Metallisierungsschichten ist, die Kupfer und Kupferlegierungen
in Verbindung mit dielektrischen Materialien mit kleinem ε enthalten,
da, wie zuvor erläutert
ist, während
des Abscheidens der dielektrischen Materialien mit kleinem ε, die an
sich eine reduzierte mechanische Stabilität und Haftung im Vergleich
zu konventionellen dielektrischen Materialien, etwa Siliziumdioxid,
Siliziumnitrid, und dergleichen aufweisen, eine größere Schichtdicke
an dem Abschrägungsgebiet
erzeugt wird, wodurch die Gefahr der Materialablösung während nachfolgender Substrathantierungs-
und Fertigungsprozesse noch stärker erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in Kombination mit anderen
Fertigungs- und Metallisierungsschemata eingesetzt werden, da die selektiv
gebildete Ätzstoppschicht
während
eines beliebigen geeigneten Fertigungsstadiums geschaffen werden
kann, wodurch die Produktionsausbeute auf Grund der deutlichen Reduzierung
von Teilchen, die bei Substrathantierungsprozesse, CMP(chemisch-mechanische
Polier-)Prozesse, und dergleichen erzeugt werden, verbessert wird.
Sofern somit nicht in der Beschreibung und in den angefügten Patentansprüchen explizit
darauf hingewiesen wird, soll die vorliegende Erfindung nicht auf
eine spezielle Materialzusammensetzung der dielektrischen Materialien
und der leitenden Materialien eingeschränkt werden, die für die Herstellung
von Metallisierungsschichten verwendet werden.
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Mit
Bezug zu den 1a bis 1h werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
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1a zeigt
schematisch ein Substrat 100 mit einer Vorderseite 101,
auf der Schaltungselemente, etwa Transistoren, hergestellt werden
können, und
mit einer Rückseite 102,
die häufig
mit entsprechenden Substrathaltern während des Transports und der
Bearbeitung des Substrats 100 in Kontakt ist. Die Vorderseite 101 des
Substrats 100 kann in ein „aktives" oder zentrales Gebiet 104,
in welchem die Vielzahl der einzelnen Chips anzuordnen sind, und
in ein Randgebiet 103 unterteilt werden, das nicht für die Herstellung
von Schaltungselementen auf Grund der Prozessungleichförmigkeiten,
der Substrathantierungsanforderungen, und dergleichen verwendet wird,
wobei insbesondere Abscheideungleichförmigkeiten in der Nähe des Substratsrands
auftreten können,
der typischerweise eine Abschrägung 105 enthält, wie
dies detaillierter mit Bezug zu 1b beschrieben
ist. Die Größe des Randgebiets 103 und damit
des zentralen Gebiets 104 hängt von der Steuerbarkeit der
bei der Fertigung von Schaltungselementen in und auf dem zentralen
Gebiet 104 beteiligten Prozesse, der Konfiguration der
Transporteinrichtungen, die zum Halten und Transportieren des Substrats 100 zwischen
aufeinanderfolgenden Prozessen eingesetzt werden, und dergleichen
ab. Wünschenswerterweise
wird die Größe des Randgebiets 103 möglichst
klein gehalten, um möglichst
viele Chipbereiche auf dem zentralen Gebiet 104 anordnen
zu können.
Gegenwärtig
sind 200 mm und 300 mm typische Durchmesser von Substraten, die
in modernen Halbleiterfertigungsstätten verwendet werden, wobei
eine Breite D des Randbereichs 103 im Bereich von ungefähr 1 bis
5 mm liegen kann.
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1b zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 150 mit
einem Teil des Substrats 100, wobei das Randgebiet 103 die
Abschrägung 105 aufweist.
Es sollte beachtet werden, dass in einigen anschaulichen Ausführungsformen
in dieser Fertigungsphase das Substrat 100 darauf und darin
ausgebildet eine Vielzahl von Schaltungselementen aufweisen kann,
die in dem zentralen Gebiet 104 angeordnet sind, wobei
der Einfachheit halber derartige Schaltungselemente nicht gezeigt
sind. In noch anderen Ausführungsformen
kann sich das Bauelement in einer frühen Fertigungsphase befinden,
in der Schaltungselemente, etwa ein Transistor, noch nicht in dem
zentralen Gebiet fertiggestellt sind. In einer Ausführungsform
befindet sich das Bauelement 150 in einem Zustand, in welchem Materialschichten,
wie sie für
die Herstellung von Schaltungselementen in dem zentralen Gebiet 104 erforderlich
sind, noch nicht gebildet oder abgeschieden sind.
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Ferner
kann ein Schichtstapel 130 über dem Substrat 100 gebildet
sein, der auch in dem Randgebiet 103 und der Abschrägung 105 ausgebildet
ist. Der Schichtstapel 130 kann eine Ätzstoppschicht 132 und
eine Maskenschicht 131 umfassen. In einer anschaulichen
Ausführungsform
weist die Maskenschicht 131 ein dielektrisches Material
mit kleinem ε auf,
das die Eigenschaft aufweist, ein äußerst ungleichförmiges Abscheideverhalten
in Bezug auf das zentrale Gebiet 104 und die Abschrägung 105 zu
besitzen, wenn es durch CVD-Verfahren aufgebracht wird, wie dies
zuvor erläutert
ist. In dieser Hinsicht wird ein dielektrisches Material mit kleinem ε als ein isolierendes
Material mit einer relativen Permittivität von 3,0 oder weniger verstanden.
In einer speziellen Ausführungsform
umfasst die Maskenschicht 131 ein Material mit Silizium,
Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, das durch die Formel SiCOH
repräsentiert
ist. In einer anschaulichen Ausführungsform weist
die Maskenschicht 131 einen Bereich mit erhöhter Dicke 131a an
der Abschrägung 105 auf,
während
in anderen Ausführungsformen
der Bereich 131a zusätzlich
oder alternativ zu der größeren Dicke eine
modifizierte Struktur im Vergleich zu dem zentralen Gebiet 104 besitzen
kann, wobei die modifizierte Struktur in dem Bereich 131a zu
einer reduzierten Ätzrate
in Bezug auf ein spezifiziertes Ätzrezept
führt. Des
weiteren kann die Ätzstoppschicht 132 so
ausgewählt
sein, dass diese eine hohe Ätzselektivität in Bezug
auf eine Vielzahl von Materialien, etwa Materialien mit kleinem ε, ein Barrierenmaterial,
Metall, etwa Kupfer, und dergleichen in Bezug auf einen nasschemischen
selektiven Ätzprozess
an der Abschrägung
aufweist, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist. In
einer anschaulichen Ausführungsform
ist die Ätzstoppschicht 132 aus
Siliziumkarbid aufgebaut, das eine hohe Ätzresistenz gegenüber einer
Vielzahl nasschemischer Ätzmittel
aufweist. Es sollte beachtet werden, dass der Schichtstapel 130 zusätzliche
Schichten aufweisen kann, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
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Das
Halbleiterbauelement 150, wie es in 1b gezeigt
ist, kann gemäß den folgenden
Prozessen hergestellt werden. Vor oder nach oder zwischen der Herstellung
von Schaltungselementen in dem zentralen Gebiet 104 gemäß gut etablierter
Verfahren wird der Schichtstapel 130 durch Abscheiden der Ätzstoppschicht 132 gebildet.
Das Abscheiden der Ätzstoppschicht 132 kann
auf der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützter CVD-(chemische Dampfabscheide-)Techniken
ausgeführt
werden, wobei für
gewöhnlich
auch Material in dem Randgebiet 103 und auf der Abschrägung 105 abgeschieden wird.
Ferner kann in vielen Abscheideverfahren, etwa CVD, Sputter-Abscheidung, und
dergleichen das Abscheiden von Material nicht zuverlässig auf
einn gewünschten
Substratbereich eingeschränkt
werden, ohne dass andere negative Auswirkungen insbesondere für moderne
Halbleiterbauelemente auftreten. In der vorliegenden Erfindung wird
dieses üblicherweise
unerwünschte
Verhalten vorteilhaft zur Herstellung der Ätzstoppschicht 132 ausgenutzt,
um im Wesentlichen vollständig
die Abschrägung 105 zu
bedecken. Danach wird die Maskenschicht 131 durch eine beliebige
geeignete Abscheidtechnik aufgebraucht, wobei in einer anschaulichen
Ausführungsform
die Maskenschicht 131 durch plasmaunterstütztes CVD gebildet
wird, wobei zumindest ein Bereich der Maskenschicht 131 aus
einem dielektrischen Material mit kleinem ε gebildet ist. Es zeigt sich,
dass insbesondere während
der plasmabasierten Abscheidung von dielektrischen Materialien mit
kleinem ε eine
erhöhte Abscheiderate
an der Abschrägung 105 erreicht
wird, wodurch der Bereich 131a mit einer vergrößerten Schichtdicke
im Vergleich zu der Dicke der Schicht 131 in dem zentralen
Gebiet 104 erzeugt wird. Wie zuvor erläutert ist, kann dieser vergrößerte Bereich 131a,
der auch gebildet wird, wenn ein entsprechendes Zwischenschichtdielektrikum
für eine
Metallisierungsschicht vorgesehen wird, in zuverlässiger Weise
während
eines nachfolgenden konventionellen Ätzprozesses entfernt werden.
Diese Abscheide- und Ätzverhalten,
das äußert unvorteilhaft
während
der Herstellung einer Metallisierungsschicht ist, kann ausgenutzt
werden, um eine Ätzmaske
für die
nachfolgende selektive Entfernung der Ätzstoppschicht 132 in
dem zentralen Gebiet 104 zu bilden. Somit wird nach dem
Abscheiden der Maskenschicht 131 ein Ätzprozess 133 ausgeführt, um
die Maskenschicht 131 in dem zentralen Gebiet 104 zu
entfernen, während
ein wesentlicher Teil des Bereichs 131a über der
Abschrägung 105 beibehalten
wird. Der Ätzprozess 133 kann
ein beliebiger geeigneter Prozess sein, etwa ein nasschemischer
Prozess oder ein Trockenätzprozess
mit einer hohen Selektivität
zwischen der Ätzstoppschicht 132 und
der Maskenschicht 131. Geeignete selektive Rezepte für eine Vielzahl
von Materialkombinationen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise
sind selektive Ätzprozesse
für SICOH
und Siliziumkarbid gut bekannt.
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1c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 150 nach dem Ende
des zuvor beschriebenen Ätzprozesses 133.
Somit wird ein Rest 131r der dielektrischen Schicht 131 in
einem Bereich des Randgebiets 103 und insbesondere über der
Abschrägung 105 gebildet.
Es sollte beachtet werden, dass die Abmessungen des Rests 131r von
der Überschussdicke
des vergrößerten Bereichs 131 (siehe 1b)
sowie von Prozessparametern des Ätzprozesses 133 abhängen. Folglich
kann der Rest 131r als eine Ätzmaske in einem nachfolgenden Ätzprozess 134 zum
Entfernen der Ätzstoppschicht 132 von
dem zentralen Gebiet 104 dienen. Der Ätzprozess 134 kann
entsprechend den Gegebenheiten der Materialien des Rests 131r und
der Ätzstoppschicht 132 so
ausgewählt
sein, dass der zentrale Bereich der Ätzstoppschicht entfernt wird,
während
zumindest ein Teil der Ätzstoppschicht 132 über der
Abschrägung 105 zuverlässig bewahrt
bleibt. Beispielsweise sind effiziente anisotrope Ätzrezepte
für das Entfernen
von Siliziumkarbid im Stand der Technik gut etabliert, wobei Prozessparameter
so eingestellt werden können,
dass das Entfernen des freiliegenden Teils der Ätzstoppschicht 132 über dem
zentralen Gebiet 104 beendet ist, bevor eine wesentliche Materialerosion
der Schicht 132 über
der Abschrägung 105 auftritt.
In einer anschaulichen Ausführungsform
wird die Selektivität
des Ätzrezepts
in Bezug auf die Materialien der Schicht 132 und des Rests 132r so
eingestellt, dass der Rest 131r und die Ätzstoppschicht 132 in
dem zentralen Gebiet 104 im Wesentlichen vollständig entfernt
werden, während die
Abschrägung 105 bedeckt
bleibt. Eine entsprechende Ätzselektivität kann auf
der Grundlage von Experimenten zum Abschätzen der Ätzraten für die Materialien der Schichten 131 und 132 für unterschiedlich
ausgewählte Ätzparameter
ermittelt werden. In noch anderen Ausführungsformen wird ein räumlich selektiver Ätzprozess
nach dem Ätzprozess 134 ausgeführt, um
den Rest 131r zu entfernen, wenn der Ätzprozess 134 eine
hohe Selektivität
in Bezug auf den Rest 131r besitzt. In einem entsprechenden Ätzschema
zum selektiven Entfernen des Rests 131r durch einen Ätzprozess
für Abschrägungen wird
später
beschrieben. Zu diesem Zweck können
im Wesentlichen die gleichen Prozesse eingesetzt werden, wie sie
auch zum Entfernen unerwünschten
dielektrischen Materials und/oder Barrierenmaterials und/oder Metallmaterials
während
der Herstellung einer Metallisierungsschicht angewendet werden,
wobei der verbleibende Bereich der Ätzstoppschicht 132 die
Abschrägung 105 schützt.
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1g zeigt
schematisch das Bauelement 150 nach dem Ende des oben beschriebenen Ätzprozesses 134 zum
Entfernen des zentralen Bereichs der Ätzstoppschicht 132 und
des Rests 131r. Somit ist die Abschrägung 105 des Substrats 100 durch eine
restliche Ätzstoppschicht 132r bedeckt,
die als ein zuverlässiger Ätzstopp
für nachfolgende Ätzprozesse
an der Abschrägung
dient, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
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1i zeigt schematisch das Bauelement 150 gemäß weiterer
Ausführungsformen,
in denen zusätzlich
oder alternativ die Maskenschicht 131 so behandelt wird,
dass ihre Ätzrate
in dem zentralen Gebiet 104 im Vergleich zu der Abschrägung 105 erhöht ist.
In der gezeigten Ausführungsform
wird die Maskenschicht 131, die an der Abschrägung 105 eine
erhöhte
Dicke aufweisen kann oder auch nicht, einem Ionenimplantationsprozess 135 auf
der Grundlage einer geeigneten Ionengattung, etwa Xenon, und dergleichen
unterzogen, um damit in deutlicher Weise die innere Struktur der
Schicht 131 zu ändern.
In einer Ausführungsform
kann der im Wesentlichen „selbstjustierte" Charakter des Implantationsprozesses 135 die
Schicht 131 in horizontalen Substratbereichen effizienter
als in geneigten Substratbereichen, etwa der Abschrägung 105 ändern, da
hier die mittlere Dicke der Schicht, die von den eintreffenden Ionen „gesehen" wird, im Vergleich
zu horizontalen Substratbereichen größer ist. Folglich wird die Schichtstruktur
bis zu einer geringeren Dicke in der Abschrägung 105 im Vergleich
zur Eindringtiefe in dem zentralen Gebiet 104 geschädigt. Somit
kann sich das Ätzverhalten
der Schicht 131 in dem zentralen Gebiet 104 deutlich
von jenem in der Abschrägung 105 unterscheiden.
Folglich wird in einem nachfolgenden Ätzprozess, etwa dem Prozess 133,
wie er zuvor beschrieben ist, das Material in dem zentralen Gebiet 104 im
Vergleich zu der Abschrägung
rascher abgetragen. Somit wird der entsprechende Rest 131r an
der Abschrägung 105 gebildet,
der dann als eine Ätzmaske
für die
Strukturierung der Ätzstoppschicht 132 dienen
kann. Die weitere Bearbeitung kann dann in der mit Bezug zu 1d beschriebenen
Weise fortgesetzt werden. In einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
wird die räumliche
Selektivität des
Ionenimplantationsprozesses 135 durch Vorsehen einer abschattenden
Maske 136 verstärkt,
die geeignet positioniert ist, um die Anzahl der an der Abschrägung 105 eintreffenden
Ionen deutlich zu reduzieren. Somit kann ein ausgeprägterer Unterschied
in der Strukturmodifizierung erreicht werden, wodurch die Selektivität in dem
nachfolgenden Ätzprozess 133 verbessert
wird. Das Vorsehen der Implantationsmaske 136, was durch
entsprechendes Positionieren eines beliebigen geeigneten Materials
in dem Ionenstrahl bewerkstelligt werden kann, kann die Lage eines Übergangsgebiets 103a zwischen
einem stark modifizierten Schichtbereich und einem im Wesentlichen
nicht modifizierten Schichtbereich selbst innerhalb des Randgebiets 103 festgelegt
werden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, die Ätzstoppschicht 131 selbst
auf horizontalen Substratbereichen zu bilden, um damit die Prozessgrenzen
für ein
nachfolgendes nicht selektives Ätzverfahren
für die
Abschrägung
zu erhöhen.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird, wenn durch Implantation hervorgerufene Schäden an dem Substrat 100 tolerierbar
sind, der Ionenimplantationsprozess 135 auf der Grundlage
der Maske 136 ausgeführt,
um direkt die Struktur der Ätzstoppschicht 132 ohne
Vorsehen der Maske 131 zu modifizieren. In dem nachfolgenden Ätzprozess 133 wird
der nicht modifizierte oder weniger modifizierte Schichtbereich
im Wesentlichen an der Abschrägung 105 beibehalten.
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1f zeigt
schematisch das Bauelement 150 gemäß einer weiteren anschaulichen
Ausführungsform,
in der die Maskenschicht 131 selektiv an der Abschrägung 105 durch
selektives Zuführen
eines viskosen Materials, etwa Photolack, Polymermaterialien, und
dergleichen mittels einer geeigneten Prozessanlage, wie sie auch
für einen
räumlich
selektiven Ätzprozess
an der Abschrägung
eingesetzt wird. Danach kann die Ätzstoppschicht 132 in ähnlicher
Weise strukturiert werden, wie dies zuvor beschrieben ist. Abhängig von
der Fähigkeit
der entsprechenden Prozessanlage kann die Maskenschicht 131 an
einer beliebig gewünschten
Position innerhalb des Randgebiets 104 positioniert werden, so
dass die Ätzstoppschicht 132 nach
der Strukturierung auch an horizontalen Substratbereichen vorgesehen
sein kann, wodurch die Prozessgrenzen verbessert werden.
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1g zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 150 in einer weiter
fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der Schaltungselemente, etwa
Transistoren (nicht gezeigt) fertiggestellt sein können, und eine
Metallisierungsstruktur über
dem Substrat 100 gebildet ist. Somit weist das Bauelement 150 einen dielektrischen
Schichtstapel 140 mit einer zweiten Ätzstoppschicht 142 und
einer dielektrischen Schicht 141 auf, die aus einem beliebigen
geeigneten Material aufgebaut ist, das als ein Zwischenschichtdielektrikum
dienen kann. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst die Schicht 141 ein
Material mit kleinem ε.
In der gezeigten Ausführungsform
ist die Schicht 141 so strukturiert, dass diese darin ausgebildet
einen Graben und/oder eine Kontaktdurchführung 143 zur Herstellung
einer Verbindungsstruktur aufweist, während in anderen Ausführungsformen der
Schichtstapel 140 zu dieser Fertigungsphase noch nicht
strukturiert ist. In diesem Falle kann ein vergrößerter Bereich ausgebildet
sein, wie dies auch in ähnlicher
Weise in 1a im Zusammenhang mit der Schicht 131 erläutert ist.
In der gezeigten Ausführungsform
kann die Strukturierung der Schicht 141 durch einen anisotropen Ätzprozess 144 zu
einem Rest 141r des zuvor gebildeten vergrößerten Bereichs
führen,
wie dies zuvor erläutert
ist. Im Gegensatz zu konventionellen Verfahren ist jedoch die Ätzstoppschicht 132r als
eine untere Schicht des Stapels 140 vorgesehen, wodurch
eine zuverlässige Entfernung
der Materialien des Stapels 140 zu einer beliebigen gewünschten
Zeit des Fertigungsprozesses möglich
ist. Somit werden in einer Ausführungsform
die Materialien des Stapels 140 vor dem Ätzprozess 144 (nicht
gezeigt) entfernt, wobei in anderen Ausführungsformen das Entfernen
nach der Strukturierung der Schicht 141 oder nach der Strukturierung der Ätzstoppschicht 142 oder
in einer späteren
Phase ausgeführt
wird, wenn ein Barrierenmaterial auf dem strukturierten Stapel 140 gebildet
wird.
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Zu
diesem Zweck wird das Bauelement 150 einem räumlich selektiven Ätzprozess 130 für die Abschrägung unterzogen,
in welchem ein Ätzmittel 121 an
dem Abschrägungsgebiet 105 in
einer räumlich sehr
beschränkten
Weise aufgebracht wird, so dass Schaltungsstrukturelemente im Wesentlichen
durch den Ätzprozess 120 nicht
beeinflusst sind. Dazu wird das Substrat 100 auf einer
Substrathalterung 122 eines geeigneten Ätzmoduls (nicht gezeigt) angeordnet,
das ausgebildet ist, auf Basis einzelner Substrate zu arbeiten und
selektiv das Ätzmittel 121 zuzuführen, etwa
mittels einer Düse 123.
Die Düse 123 und die
Substrathalterung 132 sind ausgebildet, das Substrat 100 mit
einer geeigneten Geschwindigkeit zu halten und in Drehung zu versetzen,
um damit eine Zentrifugalkraft auf das Ätzmittel 121 auszuüben, wodurch
der Kontakt des Ätzmittels 121 mit
Material, das in und über
dem zentralen Gebiet 104 angeordnet ist, im Wesentlichen
vermieden wird. Ein geeignetes Ätzmodul,
das das selektive Aufbringen des Ätzmittels 121 ermöglicht,
ist beispielsweise von Semitool, Inc. unter der Handelsbezeichnung „Capsule" erhältlich.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung
nicht auf eine spezielle Ätzanlage
beschränkt
ist und mit jeder geeigneten Ätzanlage
verwirklicht werden kann, die das äußerst selektive Aufbringen
des Ätzmittels 121 ermöglicht.
In einer anschaulichen Ausführungsform
weist das Ätzmittel 121 eine Ätzchemie
auf, die ein hohe Ätzselektivität in Bezug
auf das Material der Ätzstoppschicht 132r besitzt,
so dass ein äußerst selektives
Entfernen des Rests 141r möglich ist, während die Ätzstoppschicht 132r im
Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Entsprechende isotrope Ätzchemikalien
mit hoher Selektivität
sind im Stand der Technik bekannt. In einer anschaulichen Ausführungsform
enthält
das Ätzmittel 121 eine
wässrige
Lösung
aus Flusssäure
(HF) und/oder Salpetersäure
(HNO3). Dabei wird das Verhältnis aus
deionisiertem Wasser, der Flusssäure und/oder
der Salpetersäure
entsprechend der gewünschten Ätzrate eingestellt,
wobei eine entsprechende geeignete Zusammensetzung auf der Grundlage
experimenteller Daten und dergleichen bestimmt werden kann. Durch
das Vorsehen der Ätzstoppschicht 132r tritt
ein nur geringer oder kein Abtrag des Materials von den Bereichen
des Substrats 100, die dem Ätzprozess 120 ausgesetzt
sind, auf. Wie ferner erläutert
ist, hängen
die Abmessungen des Rests 141r von den Prozesseigenschaften
der vorhergehenden Prozesse ab, und somit können die Prozessparameter für den Ätzprozess 120 auf
der Grundlage der vorhergehenden Prozesse eingestellt werden, ohne
dass im Wesentlichen nachteilige Auswirkungen des Ätzmittels 121 auf
das Substrat 100 auftreten. Die Öffnung 143 kann eine
Kontaktlochöffnung
oder einen Graben für
eine Metallisierungsschicht repräsentieren,
der gemäß einer
sogenannten Einzel-Damaszener-Technik
hergestellt ist. Folglich kann der weitere Fertigungsprozess fortgesetzt werden,
indem eine oder mehrere Barrieren- und/oder Haftschichten abgeschieden
werden, woran sich eine optionale Saatschicht und das Aufbringen
eines geeigneten Metallisierungsmetalls anschließen, das in anschaulichen Ausführungsformen Kupfer
oder Kupferlegierungen aufweist. Auf Grund der im Wesentlichen vollständigen Entfernung
des dielektrischen Schichtstapels in dem Randgebiet 103 mit
dem Abschrägungsgebiet 105 ist
die Wahrscheinlichkeit von Kontamination und Defekten während der
weiteren Prozessschritte deutlich reduziert, wie dies auch zuvor
erläutert
ist.
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1h zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 150 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium, das auf einer beliebigen
der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beruhen kann. Das Bauelement 150 weist eine Barrierenschicht 160 auf,
die auf dem strukturierten dielektrischen Schichtstapel 140 und
auf freiliegenden Bereichen des Randgebiets 103 einschließlich der
Abschrägung 105 gebildet
ist. Die Barrierenschicht 160 kann ein beliebiges geeignetes
Material aufweisen, etwa Titan, Tantal, Titannitrid, Tantalnitrid,
und dergleichen, das für
die erforderlichen haft- und diffusionsblockierenden Eigenschaften
sorgt. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst die Barrierenschicht 160 Tantal
und in einigen Ausführungsformen
weist diese eine oder mehrere Unterschichten auf mit beispielsweise
Tantalnitrid, um damit eine höhere
Effizienz für die
Haftung und die Kupferblockierung bereitzustellen. Eine Saatschicht 161 ist über der
Barrierenschicht 160 ausgebildet und weist ein Material
auf, das die Abscheideeffizienz eines nachfolgenden elektrochemischen
Abscheideverfahrens, etwa Elektroplattieren, verbessert. Beispielsweise
kann die Saatschicht 161 aus Kupfer aufgebaut sein, um
die Stromleieffizienz in einem nachfolgenden Elektroplattierungsprozess
zu verbessern. Eine Metallschicht 162, die in einer anschaulichen
Ausführungsform
Kupfer oder eine Legierung davon aufweist, ist zumindest über dem
zentralen Gebiet 104 gebildet.
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Das
Bauelement 150, wie es in 1h gezeigt
ist, kann gemäß dem folgenden
Prozessablauf hergestellt werden. Nach der Strukturierung des dielektrischen
Schichtstapels 140 wird die Barrierenschicht 160 beispielsweise
durch Sputter-Abscheidung,
CVD, Atomlagendeposition (ALD) und dergleichen gebildet, wobei geeignete
Reinigungsprozesse vor der eigentlichen Abscheidung ausgeführt werden können, um
Kontaminationsstoffe von freiliegenden Bereichen von Kontakt- und
Metallgebieten in dem zentralen Gebiet 104 und in dem Randgebiet 103 zu entfernen.
Beispielsweise können
gut etablierte Prozessrezepte für
die Sputter-Abscheidung von Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid
und dergleichen eingesetzt werden, um die Barrierenschicht 160 mit
der geeigneten Zusammensetzung und Dicke zu bilden. Wie zuvor erläutert ist,
können
viele Abscheideverfahren nicht in effizienter Weise auf das Abscheiden in
dem zentralen Gebiet 104 beschränkt werden, und somit wird
für gewöhnlich die
Barrierenschicht 160 auch auf dem Randgebiet 103 einschließlich der
Abschrägung 105 aufgebracht.
Danach wird die Saatschicht 161 beispielsweise durch gut
etablierte Sputter-Abscheideverfahren, einem stromlosen Plattierungsprozess,
und dergleichen aufgebracht. Anschließend wird die Metallschicht 162 durch
eine elektrochemische Abscheidetechnik, etwa Elektroplattieren oder
stromloses Plattieren gebildet, wobei abhängig von der Anlagenkonfiguration
das Abscheiden der Metallschicht 162 im Wesentlichen auf
das zentrale Gebiet 104 beschränkt sein kann, so dass zumindest
ein Teil des Randgebiets 103 und der Abschrägung 105 die
wesentlichen Menge des Metalls, etwa Kupfer oder Kupferlegierungen,
der Schicht 162 nicht erhalten. Jedoch können geringe
Mengen an Kupfer dennoch in dem Randgebiet 103 und der
Abschrägung 105 aufgebracht
sein, wobei die Barrierenschicht 160 eine unerwünschte Kupferdiffusion
in die darunterliegenden Bauteilgebiete verhindert. Nach dem Abscheiden
der Metallschicht 162 wird das Bauelement 150 gemäß einer
Ausführungsform einem
weiteren nasschemischen Ätzprozess 125 unterzogen,
während
welchem ein Ätzmittel 126 an
der Abschrägung 105 in
einer räumlich äußerst beschränkten Weise
aufgebracht wird, so dass Material in dem zentralen Gebiet 104 im
Wesentlichen nicht durch den Ätzprozess 125 beeinflusst
wird. Zu diesem Zweck können
im Wesentlichen die gleichen Prozessanlagen eingesetzt werden, wie
sie zuvor mit Bezug zu dem Ätzprozess 120 beschrieben
sind. Somit kann eine beliebige geeignete Ätzanlage, die zur Bearbeitung
von Substraten auf individueller Basis ausgebildet ist und die Düse 123 aufweist,
verwendet werden, um in lokal selektiver Weise das Ätzmittel 126 aufzubringen,
ohne dass im Wesentlichen das zentrale Gebiet 104 beeinflusst
wird. Der Ätzprozess 125 kann
so gestaltet sein, das Reste der Metallschicht 162, etwa
Kupfer und Kupferlegierungen, in zuverlässiger Weise entfernt werden
und dass auch die Saatschicht 161 und die Barrierenschicht 160 entfernt
werden. Zu diesem Zweck ist das Ätzmittel 126 in
einer anschaulichen Ausführungsform
aus einer wässrigen
Mischung aus Flusssäure
(HF) und Salpetersäure
(HNO3) aufgebaut, wobei deren Verhältnis auf
der Grundlage der Materialien eingestellt wird, die in den Schichten 162, 161 und 160 enthalten
sind. Beispielsweise wird Kupfer und Tantal häufig in modernen Metallisierungsschichten
eingesetzt. In einigen Ausführungsformen
kann der Ätzprozess 125 mehrere
unterschiedliche Ätzschritte
aufweisen, etwa einen Schritt auf der Grundlage eines Ätzrezepts
mit einer Mischung aus schwefeliger Säure und Wasserstoffperoxid,
um eine effiziente Entfernung von Kupfer zu ermöglichen, ohne dass im Wesentlichen äußerst toxische
Stickoxide erzeugt werden. Danach kann ein zweiter Ätzschritt
auf der Grundlage der zuvor genannten Chemikalien Flusssäure und Salpetersäure ausgeführt werden,
um effizient die Barrierenschicht 160 zu entfernen. Danach
wird die weitere Bearbeitung des Bauelements 150 fortgesetzt
durch beispielsweise Entfernen überschüssigen Materials
der Schicht 162 und der Saatschicht 161 und der
Barrierenschicht 160, wodurch eine elektrisch separate
leitende Kontaktdurchführung
oder Leitung in Form der metallgefüllten Öffnung 143 geschaffen
wird. Auf Grund des Entfernens dielektrischer Materialien in der
Abschrägung 105 auf
der Grundlage der Ätzstoppschicht 132r wird
in der weiteren Bearbeitung des Bauelements 150 während des
Entfernens überschüssigen Materials,
was durch CMP bewerkstelligt werden kann, die Wahrscheinlichkeit
des Auftretens einer erhöhten
Defektrate und einer merklichen Anlagenkontamination reduziert. Auf
Grund des Entfernens von Kupfer und Kupferlegierungen sowie der
Saatschicht 161 und der Barrierenschicht 160 insbesondere
in dem kritischen Gebiet der Abschrägung 105 wird die
Gefahr der Materialablösung
während
der weiteren Bearbeitung des Bauelements 150 und insbesondere
während
der Herstellung nachfolgender Metallisierungsschichten noch mehr
reduziert, während
eine Schädigung
des Substrats 100 oder von Schichten, die zwischen dem Substrat 100 und
der Ätzstoppschicht 132r gebildet sind,
deutlich reduziert ist. Da ferner die Substrathandhabung und die
Bearbeitung des Bauelements 150 weniger kritisch im Vergleich
zu einem konventionellen Prozessablauf ist, kann die Breite D (siehe 1a)
verringert werden und kann daher nur durch Substrathantierungserfordernisse
anstatt im Hinblick auf Kontaminations- und Defektkriterien festgelegt werden.
Auf diese Weise kann die für
die Herstellung von Schaltungselementen verfügbare Fläche vergrößert werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
ein spezielles Metallisierungsschema eingeschränkt ist. Beispielsweise kann anstatt
der zuvor beschriebenen Einzel-Damaszener-Technik eine duale Damaszener-Technik
angewendet werden. Obwohl die zuverlässige Entfernung von Material
von der Abschrägung
auf der Grundlage des Ätzprozesses
für die
Abschrägung
einschließlich der Ätzstoppschicht 132r äußerst vorteilhaft
im Zusammenhang mit Metallisierungsschichten ist, die ein Material
mit kleinem ε aufweisen,
auf Grund der zuvor dargelegten Problematik, kann die Ätzstoppschicht 132r auch
zu einer beliebig gewünschten
Zeit während
des Prozessablaufs gebildet werden, und ein entsprechender Ätzprozess
für die
Abschrägung zum
Entfernen unerwünschter
Materialien kann in einer beliebigen geeigneten Phase erfolgen.
Wenn beispielsweise die Ätzstoppschicht 132r vor
der Fertigstellung von Schaltungselementen gebildet wird, kann ein Ätzprozess
für die
Abschrägung
während der
Fertigungssequenz für
die Herstellung von Transistorelementen ausgeführt werden, wodurch die Möglichkeit
besteht, die Defektrate in dieser Fertigungsphase weiter zu reduzieren.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren
zur Reduzierung der Defektrate insbesondere bei der Herstellung
von Metallisierungsschichten, etwa kupferbasierte Metallisierungsschichten
mit dielektrischem Materialien mit kleinem ε bereit, die durch CVD-Verfahren
abgeschieden werden, wobei zumindest ein zusätzlicher nasschemischer Ätzschritt
auf der Grundlage einer Ätzstoppschicht
ausgeführt
wird, die selektiv über
der Abschrägung
gebildet wird, um damit im Wesentlichen die dielektrischen Materialien über der
Abschrägung
des Substrats in einer räumlich äußerst selektiven
Weise zu entfernen, ohne im Wesentlichen das zentrale Gebiet des
Substrats sowie das Substratmaterial an der Abschrägung zu
beeinflussen, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, nasschemische Rezepte anzuwenden, die eine reduzierte
Selektivität
zu dem Substratmaterial besitzen. Die Ätzstoppschicht kann in effizienter
Weise gebildet werden, indem eine Maskenschicht mit einem anderen Ätzverhalten
an der Abschrägung
im Vergleich zu dem zentralen Gebiet verwendet wird.
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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.