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Das Gebiet der vorliegenden
Erfindung
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet
der Herstellung von integrierten Schaltkreisen und insbesondere
auf den Schutz von Metallschichten die über einem strukturierten dielektrischen
Material, das Gräben
und Vias aufweist, gebildet sind.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
integrierter Schaltkreis weist eine große Zahl von Schaltungselementen,
wie Transistoren, Kondensatoren, Wiederständen und der gleichen auf,
die in oder auf einem geeigneten Substrat angeordnet sind, das normalerweise
eine im Wesentlichen plane Struktur aufweist. Auf Grund der großen Zahl von
Schaltungselementen und dem erforderlichen komplexen Layout der
integrierten Schaltkreise, kann die elektrische Verdrahtung der
individuellen Schaltungselemente im Allgemeinen nicht auf derselben Ebene
gebildet werden auf der die Schaltungselemente angefertigt werden,
sondern benötigt
eine oder mehrere zusätzliche
Verdrahtungsschichten, die auch als Metallisierungsschichten bezeichnet werden.
Diese Metallisierungsschichten beinhalten im Allgemeinen metallaufweisende
Leitungen, die elektrische Verbindungen, die in einer Ebene liegen, als
auch eine Vielzahl von Verbindungen zwischen den Ebenen aufweisen,
die auch als Kontaktlöcher bzw.
Vias bezeichnet werden, die mit einem geeigneten Metall gefüllt sind,
und die elektrische Verbindungen zwischen zwei benachbarten aufeinanderliegenden
Metallisierungsschichten ermöglichen,
wobei die Metall aufweisenden Leitungen und Kontaktlöcher üblicherweise
auch als Verbindungsleitungsstrukturen bezeichnet werden.
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Wegen
der kontinuierlichen Verkleinerung der auftretenden Größen der
Schaltungselemente in modernen integrierten Schaltkreisen, nimmt
die Zahl der Schaltungselemente auf einem Chipbereich, die Packungsdichte,
zu. Dabei wird sogar eine noch größere Zahl von elektrischen
Verbindungen benötigt, um
die erwünschte
Funktionalität
zu gewährleisten. Deshalb
nimmt die Zahl der aufeinander gestapelten Metallisierungsschichten
normaler weise zu, wenn die Zahl der der Schaltungselemente pro
Chipbereich größer wird.
Die Herstellung einer Vielzahl von Metallisierungsschichten bringt äußerst herausfordernde
Probleme mit sich, die gelöst
werden müssen,
wie die mechanische, thermische und elektrische Zuverlässigkeit
von einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Schichten, die bei
hochentwickelten Mikroprozessoren verwendet werden können. Halbleiterhersteller
ersetzen immer häufiger
das gut bekannte Metallisierungsmetall Aluminium durch ein Metall,
das höhere
Stromdichten zulässt
und deswegen eine Verkleinerung der Dimension der Verbindungen und
dadurch auch eine Reduzierung der Anzahl der Metallisierungsschichten
erlaubt. Zum Beispiel Kupfer und Kupferlegierungen sind Materialien, die
auf Grund ihrer besseren Eigenschaften in Bezug auf Elektromigration
und auf Grund ihrer bedeutend kleineren elektrischen Wiederstände, im
Vergleich zu Aluminium, als Ersatz für Aluminium benutzt werden. Trotz
dieser Vorteile weist Kupfer Nachteile hinsichtlich der Verarbeitung
und Handhabung von Kupfer in Halbleiteranlagen auf. Beispielsweise
kann Kupfer nicht effizient auf größere Substrate mit üblichen
Abscheidverfahren, wie das Chemische Gasphasenabscheideverfahren
(CVD), angewandt werden, und kann ebenfalls nicht effektiv mit den
typischerweise angewandten anisotropen Ätzverfahren, strukturiert werden.
Folglich wird bei der Herstellung von Metallisierungsschichten mit
Kupfer die sogenannte Damaszener- oder Einlege-Technik (Einfach
oder Doppelt) bevorzugt eingesetzt, wobei erst eine dielektrische
Schicht gebildet und dann gemustert wird, um Gräben und Kontaktlöcher zu
erhalten, die darauf mit einem auf Kupfer basierenden Metall gefüllt werden. Ein
weiterer großer
Nachteil der Nutzung von Kupfer ist seine Neigung in vielen dielektrischen
Materialien, wie in Siliziumdioxid, das ein übliches und bewährtes dielektrisches
Material zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen ist, leicht
zu diffundieren.
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Deshalb
ist es notwendig ein sogenanntes Barrierenschichtmaterial in Kombination
mit auf Kupfer basierenden Metallisierungen zu benutzen, um wesentlich
die Diffusion des Kupfers in dem Dielektrikum zu verhindern, und
auch jegliche Diffusion von Kupfer in das umgebende dielektrische
Material zu verringern, da Kupfer leicht in sensible Halbleiterbereiche
wandern kann, und dabei bedeutsam deren Eigenschaften ändert. Das
Barrierenschichtmaterial zwischen dem Kupfer und dem dielektrischen
Material sollte dennoch zusätzlich
zu den erforderlichen Barriereneigenschaften eine gute Haftfähigkeit
zu dem dielektrischen Material wie auch zu dem Kupfer besitzen,
um die mechanische Stabilität
der Verbindungsleitung zu gewährleisten,
und sollte einen möglichst
geringen elektrischen Widerstand haben, um die elektrischen Eigenschaften
der Verbindungsleitung nicht übermäßig zu beeinträchtigen.
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In
Bezug auf die 1a–1c wird
eine typische Prozesstechnik für
die Herstellung von hochentwickelten auf Kupfer basierenden integrierten Schaltkreisen
beschrieben. 1a stellt eine schematische
Querschnittansicht einer Halbleiterstruktur 100 dar, die
ein Substrat 101 umfasst, zum Beispiel ein Halbleitersubstrat,
das eine Vielzahl individueller Schaltungselemente (nicht gezeigt),
wie Transistoren, Wiederstände,
Kondensatoren und der gleichen, trägt. Das Substrat 101 ist
stellvertretend für
jede Art von entsprechenden Substraten mit oder ohne zusätzliche
Schaltungselemente und kann, insbesondere, ein Substrat mit hochentwickelten
integrierten Schaltkreisen darstellen, das darin Schaltungselemente
mit kritischen Abmessungen im Bereich von weit unter ein Mikrometer,
aufweist. Eine erste dielektrische Schicht 102 wird über dem
Substrat 101 gebildet und stellt einen Graben oder ein
Durchgangsloch 105 bereit, um eine Verbindungsleitungs-
und/oder Via-Struktur zu bilden. Der Graben 105 ist mit
einem Barrierenschichtmaterial 103 und einer Saatschicht 104 beschichtet.
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Die
Barrierenschicht 103 kann aus Tantal (Ta) und/oder Tantalnitrid
(TaN) oder anderen Materialien bestehen, die wesentlich die Diffusion
von leitendem Metall in das dielektrische Material 102 verhindern
können.
Die Saatschicht 104 beinhaltet typischerweise Kupfer (Cu),
Kupferlegierungen, Silber, Wolfram oder jedes andere geeignete leitende
Material, das als Basis für
einen anschließenden
elektrochemischen Abscheidprozess geeignet ist.
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Die
Struktur 100 kann auf der Basis von gängigen Techniken gebildet werden.
Insbesondere, kann die Barrierenschicht 103 unter Verwendung
von PVD-Verfahren (Physikalische Abscheidung aus der Dampfphase),
wie Sputterverfahren, oder von CVD-Verfahren (Chemische Gasphasenabscheidung),
wie Atomlagenabscheidverfahren (ALD), gebildet werden. Die Saatschicht 104 kann
auf der Basis von PVD, CVD, stromlosen Galvanisieren bzw. Plattieren
und der gleichen gebildet werden.
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Nach
dem Abscheiden der Saatschicht 104 und der Barrierenschicht 103 wird
das Substrat 101 weiteren Herstellungsprozessen unterzogen.
Normalerweise muss die Verbindungsleitungs/Via-Struktur 105 mit
einem Metall gefüllt
werden. Zu diesem Zweck hat sich elektrisches Galvanisieren bzw.
Elektroplattieren als durchführbare
Technik hinsichtlich des Durchsatzes und der Fülleigenschaften bewiesen. Das
Substrat 101 muss hierfür
von der Abscheidanlage, die für
das Bilden der Barrierenschicht 103 und/oder der Saatschicht 104 verwendet
wurde, zu einer Galvanisierungsanlage transportiert werden.
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2 zeigt
schematisch die verschiedenen Bearbeitungsanlagen, die benötigt werden
um die Verbindungsleitungs/Via-Strukturen in einem Substrat zu füllen. Die
Saatschichtabscheidung findet normalerweise unter Vakuumbedingungen
in einer Abscheidanlage 201 statt. Wenn die Abscheidung
abgeschlossen ist wird das Substrat 101 in eine Schleusenkammer 202 mit
einer N2-reichen oder mit einer anderen
reaktionsträgen
Atmosphäre
befördert,
bevor es die Abscheidanlage verlässt.
Die Schleusenkammer 202 trennt eine Abscheidekammer 204 von der
Reinraumatmosphäre,
dadurch wird eine mögliche
Kontamination der Abscheidkammer 204 mit externen kontaminierenden
Stoffen, wie Luftfeuchtigkeit und der gleichen, im Wesentlichen
vermieden. Wenn das Substrat 101 die Abscheidanlage 201 verlässt, wird
ein Transportsystem 203 eingesetzt, um das Substrat 101 zur
nächsten
Bearbeitungsanlage zu bewegen, die typischerweise eine Elektroplattieranlage
ist. In der Elektroplattieranlage 205 werden die Verbindungsstrukturen
von dem Substrat mit einem leitenden Material, das typischerweise
Kupfer (Cu) enthält,
gefüllt.
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Während des
Transports kann das Substrate 101 in Kontakt mit der Umgebungsluft
des Reinraums kommen und dabei die Saatschicht 104 kontaminieren,
auch wenn hochentwickelte Transportbehälter eingesetzt werden. Kupfer
ist ein hoch reaktionsfreudiges Metall und wenn es der Umgebungsluft
ausgesetzt wird, können
sich auf verschiedenen Bereichen der Saatschicht 104 Oxide
bilden oder andere Reaktionen der Saatschicht mit in der Luft vorhandenen Bestandteilen
stattfinden.
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1b bildet
schematisch eine Halbleiterstruktur 100 ab die mit der
Luft 106 in dem Reinraum in Kontakt kommt. Das Profil oder
die Oberfläche
der Saatschicht 104 kann, auf Grund der Bildung von Oxidregionen,
Grübchenkorrosion
und anderen Reaktionen, die auf der Oberfläche der Saatschicht stattfinden,
rau werden. Diese veränderte
Oberfläche der
Saatschicht 104 kann während
dem elektrochemischen Füllen
des Metalls, in die Vebindungleitung/Via-Struktur, Fehler verursachen.
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1c bildet
die Halbleiterstruktur 100, nach dem Elektroplattierprozess,
schematisch ab. Über der
Saatschicht 104 wurde eine Metallschicht gebildet, die
Kupfer oder Kupferlegierungen enthalten kann. Die unregelmäßige Form
der Saatschicht 104 und anwesende Kontaminationskomponenten
können
eine verminderte Qualität
der Grenzfläche
zu der Metallschicht 107 verursachen. Zum Beispiel können Hohlräume und
Versetzungen 108 auftreten, wie im 1c gezeigt,
wodurch das Leistungsvermögen der
Verbindungsleitungs/Via-Struktur deutlich vermindert sein kann.
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In
Hinblick auf die oben beschriebene Situation gibt es einen Bedarf
für eine
Technik, die die Kontamination der Saatschicht durch äußere Komponenten,
vor dem folgenden elektrochemischen Abscheidprozess, reduziert.
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Überblick über die Erfindung
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Methode
zum Schützen
einer leitenden Schicht einer Halbleiterstruktur vor äußerer Kontamination.
Einige Aspekte der vorliegenden Anmeldung beziehen sich auf den
Schutz der Saatschicht in Verbindungsleitungs/Vias-Strukturen vor äußerer Kontamination.
Zum Beispiel Kupfersaatschichten oder Kupferverbindungen enthaltende Saatschichten
können
effizient vor äußerer Kontamination
durch Schutzschichten, die über
der Saatschicht gebildet werden, geschützt werden. In manchen anschaulichen
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Anmeldung, sind die Schutzschichten Oxidschichten, wie Kupferoxidschichten.
Die Oxidschichten können
auf kontrollierte Weise hergestellt werden und können eine vorher festgelegte
Dicke haben. Außerdem
kann die Oxidschicht die Saatschicht vor der Umgebungsluft schützen, wenn
die Halbleiterstruktur von der Abscheidanlage zu der nachfolgenden
Bearbeitungsanlage transportiert wird.
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Nach
einer hier beschriebenen anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Verfahren
zum Bilden von Verbindungsleitungsstrukturen in einem Substrat einer
Mikrostruktur das Bilden einer Saatschicht zum initiieren eines
nachfolgenden elektrochemischen Abscheidprozesses und das Bilden
einer Schutzschicht über
der Saatschicht.
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Nach
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Verfahren
zum Bilden einer leitenden Struktur das Bilden einer leitenden Schicht in
einer Abscheidanlage und das Oxidieren eines Teiles der leitenden
Schicht in der selben Abscheidanlage vor dem Transport der leitenden
Struktur von der Abscheidanlage zu den nachfolgenden Bearbeitungsanlagen.
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Nach
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform umfasst ein Verfahren
zum Bilden einer Damaszenerstruktur eines Halbleiterbauteiles das Bilden
einer leitenden Schicht und das Bilden einer Schutzschicht auf der
leitenden Schicht in einer O2-reichen Atmosphäre.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert und werden mit den
nachfolgenden detaillierten Beschreibungen offensichtlich, wenn
diese in Bezug zu den begleitenden Figuren gesetzt werden, in denen:
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1a–1c eine
schematischen Querschnittansicht eines Halbleiterbauelements, das
eine Verbindungs/Via-Struktur beinhaltet, in verschiedenen Phasen
des Herstellungsprozesses, gemäß Prozessverfahren
nach dem Stand der Technik;
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2 einen
schematisch dargestellten Prozessablauf zum Bilden der in den 1a, 1c und 1d gezeigten Verbindungsleitungs- oder
Viastrukturen;
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3a–3d eine
schematisch dargestellte Querschnittansicht eines Halbleiterbauteils,
das eine Verbindungsleitungs- oder Viastruktur beinhaltet, in verschiedenen
Phasen während
des Herstellungsprozesses, gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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4 einen
schematisch dargestellten anschaulichen Prozessablauf, zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf die Ausführungsformen der folgenden
detaillierten Beschreibung und die Figuren beschrieben wird, ist
anzumerken, dass die folgende detaillierte Beschreibung, wie auch
die Figuren nicht beabsichtigen die vorliegende Erfindung auf die
gezeigten beschriebenen Ausführungsformen
zu beschränken,
sondern die beschriebenen erläuternden
Ausführungsformen zeigen
lediglich beispielhaft die verschiedenen Aspekte der vorliegenden
Erfindung, deren Schutzbereich durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Technik, die das Problem
der Oberflächenkontaminierung
von freiliegenden Metallregionen während des Bildens von Vias,
Verbindungsleitungen oder dergleichen in einer dielektrischen Schicht
betrifft, was zu einer reduzierten Zuverlässigkeit und zu einer reduzierten
Ausbeute führen
kann, insbesondere wenn Halbleiterbauteile, die auf der Basis von
Kupfer oder Kupferverbindungen und Kupferlegierungen hergestellt
sind, verwendet werden. Wie zuvor beschrieben, können Sauerstoff, Luftfeuchtigkeit, Schwefel
oder andere Bestandteile der Umgebungsluft, mit der freiliegenden
Metall- oder Kupferoberfläche
reagieren, wodurch sie eine Vielzahl von Defekten erzeugt werden
können,
was zu wesentlichen Unregelmäßigkeiten
während
der weiteren Bearbeitung des Halbleiterbauteils führen kann.
Dies ist insbesondere, zum Beispiel, bei der Saatschicht in einer
Verbindungs/Via Struktur der Fall, die Kupfer, Kupferlegierungen
oder Kupferverbindungen enthalten kann. Gemäß der vorliegenden Anmeldung
kann das Bilden von Oberflächendefekten
auf der freiliegenden Oberfläche,
die weitere Defekte während
der weiteren Bearbeitung des Halbleiterbauteils hervorrufen können, durch
eine Schutzschicht, die auf der Metalloberfläche gebildet wird bevor man
sie der Umgebungsluft im Reinraum aussetzt, reduziert werden.
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In
einigen anschaulichen Ausführungsformen
ist die Schutzschicht eine Oxidschicht, typischerweise eine Kupferoxidschicht,
die in der Abscheidanlage gebildet wird. Diese Oxidschicht kann in
der Schleusenkammer gebildet werden, in der anstatt der reaktionsträgen Atmosphäre, etwa
eine N2-reiche Atmosphäre, eine O2-reiche
Atmosphäre oder
eine andere Atmosphäre,
die eine hoch oxidierende Umgebung bietet, bereitgestellt wird.
Gemäß einigen
anschaulichen Ausführungsformen
kann das Bilden der Oxidschicht auch in einer getrennten Kammer,
die zwischen der Abscheidkammer und der Schleusenkammer angeordnet
ist, ausgeführt
werden. Die Schutzschicht kann effizient jede Oberflächenkontamination,
die stattfinden kann wenn die Halbleiterstruktur der umgebenden
Reinraumluft während
des Transportes zwischen verschiedenen Verarbeitungsanlagen, wie
zum Beispiel von einer Abscheidanlage zu einer Galvanisierungsanlage, ausgesetzt
wird, hemmen oder im wesentlichen reduzieren. Sobald die Halbleiterstruktur
an der folgenden Verarbeitungsanlage angekommen ist kann die Schutzschicht
unter Verwendung von gut bekannten Ätzverfahren, wie Nassätzverfahren,
entfernt werden, wodurch die Oberfläche der Saatschicht im Wesentlichen
in einer homogenen Weise freigelegt wird, wodurch sich eine verbesserte
Prozessgleichförmigkeit
nachfolgender Prozesse ergibt.
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In
Bezug auf die 3a–3d werden
jetzt weitere anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
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In 3a wird
ein Halbleiterbauteil 300 dargestellt, das irgendein geeignetes
Bauteil repräsentiert,
das mit Metall gefüllte
Strukturen mit für
Mikrostrukturen typischen Abmessungen aufweist. In der vorliegenden
Ausführungsform
kann das Halbleiterbauteil 300 einen integrierten Schaltkreis
darstellen, der eine Vielzahl an Schaltungselementen, wie Transistoren,
Kondensatoren, Wiederstände
und der gleichen, beinhaltet, wobei mindestens einige dieser Schaltungselemente
kritische Abmessungen von ungefähr
50 Nanometer und sogar weniger haben können. Der Einfachheit halber
wird keines der Schaltungselemente in 3a gezeigt.
Außerdem
umfasst das Halbleiterbauteil 300 ein Substrat 301,
auf dem eine erste Schicht gebildet ist, etwa eine mit 302 gekennzeichnete
dielektrische Schicht, die eine Öffnung
oder einen Graben 305 aufweisen kann, um eine Verbindungsstruktur
zu bilden. Die dielektrische Schicht 302 kann jedes geeignete
Material, etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid, oder ein anderes Material
mit kleiner Dielektrizitätskonstante,
etwa SiCOH oder jedes andere Material, etwa geeignete Polymere aufweisen.
Die Verbindunsleitungs/Via-Struktur, dargestellt durch die Öffnung 305,
kann mit einem Metall gefüllt
werden, das Kupfer, Kupferlegierungen, Silber, oder jedes andere
geeignete leitende Material, das typischerweise in Halbleiterbauteilen
eingesetzt wird, umfasst. Die Öffnung 305 kann
mit einer Barrierenschicht 303 und einer Saatschicht 304 bedeckt sein.
Die Barrierenschicht 303 kann jedes geeignete Material
aufweisen, etwa Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid, Wolfram,
Wolframnitrid oder jedes andere geeignete Material, das die erwünschten
Eigenschaften hinsichtlich des Ausstattens des Metalls, das in die Öffnung 305 zu
füllen
ist, mit der benötigten
mechanischen und chemischen Integrität. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
kann die Barrierenschicht 303 aus einer oder mehreren der
folgenden Verbindungen gebildet werden: Kobalt, Wolfram, Phosphor
(CoWP) und/oder Kobalt, Wolfram, Bor (CoWB) und/oder Kobalt, Bor
(CoB) und/oder Molybdän,
Nickel, Bor (MONiB), und dergleichen.
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Ein
typischer Ablauf eines Herstellungsprozesses zum Bilden eines Halbleiterbauteils 300 wird auch
in Bezug zu 4 erklärt. Die Schicht 302 kann auf
der Grundlage bekannter Techniken gebildet werden, gefolgt von einer
Strukturierungssequenz zum Bilden der Öffnung 305. Danach
kann die Barrierenschicht 303 durch geeignete Verfahren
abgeschieden werden. Dann kann die Saatschicht 304 in einer Vakuumkammer 404,
innerhalb der Abscheidanlage, gebildet werden, wenn Abscheidtechniken
wie PVD oder CVD benutzt werden. In anderen Fällen kann die Saatschicht durch
stromloses Plattieren gebildet werden. Wenn die Abscheidung der
Saatschicht 304 abgeschlossen ist, wird das Halbleiterbauteil 300 zu einer
Schleusenkammer 402 gebracht. In der Schleusenkammer 402 wird
das Halbleiterbauteil 300 einer kontrollierten oxidierenden
Umgebung ausgesetzt, die in einer anschaulichen Ausführungsform durch
eine O2-reiche Atmosphäre gebildet sein kann.
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In 3b wird
der Oxidationsvorgang, der in einer Schleusenkammer 402 stattfindet,
schematisch dargestellt. Eine oxidierende Umgebung 307 auf
der Basis einer oxidierenden Komponente, etwa eine O2-reiche
Atmosphäre,
wird bereitgestellt und bildet eine Oxidschutzschicht 306 auf
der Saatschicht 304. Der Oxidationsvorgang findet unter
gesteuerten Bedingungen statt, so dass die entgültige Schutzschicht 306 vollständig die
Saatschicht 304 bedecken kann, wodurch die Saatschicht
effektiv passiviert wird. Die Dicke kann vordefinierten Werten entsprechen
und im wesentlich konstant auf der gesamten Schutzschicht 306 sein.
Zum Beispiel, kann die Dicke von ungefähr einem Nanometer bis zu mehren
Nanometer reichen. Auf Grund der kontrollierten Atmosphäre unter
der der Oxidationsvorgang stattfindet hat die Schutzschicht einen
hohen Reinheitsgrad, mit nur Spuren von anderen Bestandteilen. In
einer weiteren Ausführungsform
kann der Oxidationsprozess 307 in einer separaten Kammer
stattfinden, die nicht in der 4 gezeigt
wird, die sich zwischen der Abscheidkammer 404 und der
Schleusenkammer 402 befindet. In diesem Fall kann ein hoher
Grad an Freiheit bei der Wahl der einzelnen Oxidationsmittel erreicht werden,
da die Oxidationsumgebung eingerichtet werden kann ohne dass Einschränkungen
der Umgebung, die durch die Funktion der Schleusenkammer 402 bedingt
sind, berücksichtigt
werden müssen.
In diesem Fall können
sogar nasschemische Oxidationsmittel benutzt werden.
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Wie
in 4 gezeigt kann die Halbleiterstruktur 300,
nach dem Bilden der Oxidationsschutzschicht 306 in der
Abscheidanlage 401, in Kontakt mit der äußeren Umwelt des Reinraumes
kommen und kann zu der nächsten
Verabreitungsanlage transportiert werden. Das Transportsystem kann
FOUP (Front Opening Unified Pod) Container umfassen oder einen anderen
Transportcontainer, wobei Einschränkungen in Bezug auf das Aussetzen
der Saatschicht 304 gegenüber reaktiven Verbindungen, auf
Grund des Vorsehens der Schutzschicht 306, wesentlich reduziert
sind. Die Schutzschicht 306 kann unmittelbar vor dem folgenden
Herstellungsprozess entfernt werden. In besonderen Ausführungsformen kann
die folgende Verarbeitungsanlage, wie in 4 gezeigt,
eine Galvanisierungsanlage 405 sein, um die Öffnung 305 mit
einem leitenden Material zu füllen.
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Die
Schutzschicht 306 kann, wie in 3c gezeigt,
unter Verwendung von bekannten Ätz-
und Reinigungsverfahren 308 entfernt werden. Da die Oxidschicht 306 gleichmäßig mit
einem vorher festgelegten Dickenbereich ausgebildet sein kann, kann der
Prozess 308 einen hohen Grad an Uniformität aufweisen.
Demnach kann, im Gegensatz zu den herkömmlichen Strategien, gemäß denen
die Saatschicht 304 direkt der äußeren Atmosphäre im Reinraum
ausgesetzt wird, wodurch unkontrollierte Oxidstrukturen mit unterschiedlichen
Dicken auf der Saatschicht 304 erzeugt werden können, die
weitere Bearbeitung der Struktur 300 auf der Basis der Saatschicht 304,
die während
des sehr gleichmäßigen Entfernungsprozesses 308 freigelegt
wird und dadurch bessere Oberflächeneigenschaften
zur Folge hat, fortgesetzt werden.
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3d zeigt
schematisch das Halbleiterbauteil 300 nach dem Füllen der Öffnung 305 durch
Elektroplattieren, wobei eine Metallschicht 309 gebildet wird.
Die Qualität
der Schicht 309 ist wesentlich verbessert, in Bezug auf
die herkömmliche
Technik, wobei das Auftreten von Hohlräumen oder Verlagerungen, die
die Leitfähigkeit
und die Zuverlässigkeit
des Bauteils 300 verschlechtern, reduziert ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Schutzschicht 306 aus einem Material gebildet
werden, das kein Oxid ist, aber dennoch die Saatschicht 304 der
Halbleiterstruktur 300 schützen kann. Zum Beispiel können Materialien
benutzt werden, die durch Ätzprozesse
oder Erhitzen und dergleichen entfernt werden können.
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In
anderen Ausführungsformen
können
mehr als eine Schutzschicht 306 über der Saatschicht 304 angeordnet
sein, wenn ein höherer
Passivierungsgrad erforderlich ist. Zum Beispiel kann eine erste Schutzschicht,
die auf der Saatschicht 304 gebildet wird, eine Oxidschicht
sein gefolgt von einer zweiten Schutzschicht, die auf der Oxidschicht abgeschieden wird.
Die zweite Schicht kann leicht entfernbar sein, zum Beispiel durch
Erhitzen der Struktur.
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In
einem besonderen Beispiel ist die leitende Schicht 309 aus
Kupfer gebildet und die Schutzschicht 306 ist eine Kupferoxidschicht.
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Das
hierin beschriebene Verfahren kann eine äußere Kontamination einer Einfach-
oder Dualdamaszenerstruktur oder anderer komplexerer Strukturen,
wenn eine Metallschicht in Kontakt mit der Umgebungsluft des Reinraumes
kommt, im Wesentlichen verhindern.
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Weiter
sollte berücksichtigt
werden, dass die Saatschicht 304, die in den vorhergehenden
Ausführungsformen
beschrieben wurde, in anderen Ausführungsformen eine andere leitende
Schicht, die verbesserte Oberflächeneigenschaften
während
weiterer Prozesse erfordert, repräsentieren kann.
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Das
Verfahren, das hierin offenbart wird, bietet eine Verbesserung der
Leitfähigkeit
und der Zuverlässigkeit
der Verbindungsstrukturen in einem Halbleiterbauteil. Das Bilden
einer gleichmäßigen Schutzschicht,
die die leitende Schicht bedecken kann, etwa eine Saatschicht, kann
die unkontrollierte Kontaminierung der leitenden Schicht durch reaktionsfähige Bestandteile,
wie Sauerstoff, der eine raue und ungleichmäßige Oberfläche auf der leitenden Schicht
verursachen würde,
verhindern. Des Weiteren kann das Bilden der Schutzschicht in einigen
anschaulichen Ausführungsformen
mit einem hohen Grad an Kompatibilität zu den herkömmlichen
Prozessverlauf ausgeführt
werden, da die leitende Schicht einer oxidierenden Umgebung zu jedem
geeigneten Zeitpunkt während
des Herstellungsprozesses nach dem Abscheiden der leitenden Schicht
ausgesetzt werden kann, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen
die Schleusendkammer dazu benutzt werden kann, um die oxidierende
Umgebung herzustellen.
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Weitere
Modifizierungen und Varianten der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann durch die Beschreibung offensichtlich. Demgemäss ist die
Beschreibung nur als veranschaulichend anzusehen und sie dient dem
Zweck dem Fachmann die allgemeine Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung
zu lehren. Es ist davon auszugehen, dass die gezeigten und beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung als die derzeit bevorzugten Ausführungsformen anzusehen sind.