DE102007050843A1 - Integrierte Schaltung mit Kohlenstoffnanoröhren und Verfahren zu deren Herstellung unter Verwendung von geschützten Katalysatorschichten - Google Patents

Integrierte Schaltung mit Kohlenstoffnanoröhren und Verfahren zu deren Herstellung unter Verwendung von geschützten Katalysatorschichten Download PDF

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Yoon-Ho Yongin Son
Sun-Woo Lee
Young-Moon Choi
Seong-Ho Suwon Moon
Hong-Sik Seongnam Yoon
Suk-Hun Suwon Choi
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung ist geschaffen. Das Verfahren umfasst ein aufeinanderfolgendes Bilden (S110, S120) einer unteren Zwischenverbindungsschicht, einer Katalysatorschicht und einer Pufferschicht an einem Halbleitersubstrat, ein Bilden (S130) einer dielektrischen Zwischenschicht, um die Pufferschicht zu bedecken, ein Bilden (S140) eines Kontaktlochs durch die dielektrische Zwischenschicht, so dass eine obere Oberfläche der Pufferschicht teilweise freigelegt werden kann, ein Entfernen (S150) eines Abschnitts der Pufferschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass eine obere Oberfläche der Katalysatorschicht freigelegt werden kann, und ein Wachsen (S160) von Kohlenstoff-Nanoröhrchen von einem Abschnitt der Katalysatorschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass das Kontaktloch mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen gefüllt werden kann.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf integrierte Schaltungen und Herstellungsverfahren dafür, und insbesondere auf Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Vorrichtungen und Herstellungsverfahren dafür.
  • Der stets wachsende Bedarf an hoch integrierten Halbleitervorrichtungen hat in einer beträchtlichen Reduzierung bei der Entwurfsregel von Halbleitervorrichtungen und einer Zunahme bei der Arbeitsgeschwindigkeit von Halbleitervorrichtungen resultiert. Dementsprechend hat sich die Linienbreite von Zwischenverbindungen verringert und die Stromdichte der Zwischenverbindung hat zugenommen. Daher sind Zwischenverbindungsmaterialien mit verbesserten Eigenschaften zunehmend erwünscht.
  • Kohlenstoff-Nanoröhrchen können eine hohe elektrische Leitfähigkeit und ausgezeichnete Spaltfüllcharakteristiken liefern, und können daher für eine Verwendung bei der Herstellung von Zwischenverbindungen und Kontakten hoch integrierter Vorrichtungen geeignet sein. Auf herkömmliche Weise kann, um Zwischenverbindungen und Kontakte, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen benutzen, zu bilden, eine Katalysatorschicht gebildet werden und Kohlenstoff-Nanoröhrchen von der Katalysatorschicht gewachsen werden.
  • Die Katalysatorschicht kann eine dünne Übergangsmetallschicht umfassen, die an einer darunterliegenden Zwischenverbindungsschicht gebildet ist. Die Katalysatorschicht kann während Ätzprozessen, die bei der Fertigung integrierter Schaltungen verwendet werden, ohne weiteres beschädigt werden. Wenn die Katalysatorschicht beschä digt ist, können Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglicherweise nicht ordnungsgemäß gewachsen werden, was Eigenschaften der integrierten Schaltung verschlechtern kann.
  • Übergangsmetalle, die verwendet werden, um eine Katalysatorschicht zu bilden, können eine schwache Haftfähigkeit an Oxidschichten zeigen. Zum Beispiel kann eine dielektrische Oxidzwischenschicht, die direkt an einer Katalysatorschicht gebildet ist, die aus einem solchen Übergangsmetall gebildet ist, aufgrund einer schwachen Haftfähigkeit zwischen der Oxidschicht und der Katalysatorschicht ohne weiteres von den darunterliegenden Schichten abgelöst werden. Dies kann eine Zunahme einer Defektrate verursachen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen. Es wird ein Stapel gebildet, der eine Zwischenverbindungsschicht an einem Substrat, eine Katalysatorschicht an der Zwischenverbindungsschicht und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht umfasst. Eine dielektrische Zwischenschicht wird an der Pufferschicht gebildet. Ein Loch wird durch die dielektrische Zwischenschicht gebildet, um einen Abschnitt der Pufferschicht freizulegen. Der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht wird entfernt, um einen Abschnitt der Katalysatorschicht freizulegen. Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden an dem freigelegten Abschnitt der Katalysatorschicht gewachsen. Ein Bilden des Lochs durch die dielektrische Zwischenschicht kann ein Durchführen eines ersten Ätzprozesses unter Verwendung der Pufferschicht als einen Ätzstopper umfassen, und ein Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht, um den Abschnitt der Katalysatorschicht freizulegen, kann ein Durchführen eines zweiten Ätzprozesses umfassen. Die ersten und zweiten Ätzprozesse können unterschiedliche Ätzselektivitäten haben. Zum Beispiel kann der erste Ätzprozess einen Trockenätzprozess umfassen, und der zweite Ätzprozess kann einen Nassätzprozess umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die ersten und zweiten Ätzprozesse jeweilige unterschiedliche Trockenätzprozesse umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Bilden eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht an einem Substrat, eine Katalysatorschicht an der Zwischenverbindungsschicht und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht umfasst, ein Abscheiden einer leitfähigen Materialschicht an dem Substrat, ein Abscheiden einer Katalysatormaterialschicht an der leitfähigen Schicht, ein Abscheiden einer Puffermaterialschicht an der Katalysatormaterialschicht und ein Strukturieren der Puffermaterialschicht, der Katalysatormaterialschicht und der leitfähigen Materialschicht, um den Stapel zu bilden, umfassen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Bilden eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht an einem Substrat, eine Katalysatorschicht an der Zwischenverbindungsschicht und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht umfasst, ein Abscheiden einer leitfähigen Materialschicht an dem Substrat, ein Abscheiden einer Katalysatormaterialschicht an der leitfähigen Schicht und ein Strukturieren der leitfähigen Materialschicht und der Katalysatormaterialschicht, um eine Katalysatorstruktur auf einer leitfähigen Struktur zu bilden, umfassen. Eine Puffermaterialschicht kann abgeschieden werden, um sich an eine obere Oberfläche der Katalysatorstruktur und Seitenwände der Katalysatorstruktur und der leitfähigen Struktur anzupassen. Die Puffermaterialschicht kann strukturiert werden, um einen Abschnitt des Substrats, der benachbart zu den Seitenwänden der Katalysatorstruktur und der leitfähigen Struktur ist, freizulegen.
  • Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen kann das Bilden eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht an einem Substrat, eine Katalysatorschicht an der Zwischenverbindungsschicht und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht umfasst, ein Bilden einer damaszierten leitfähigen Schicht in einer dielektrischen Schicht an dem Substrat, ein Abscheiden einer Katalysatormaterialschicht an der damaszierten leitfähigen Schicht, ein Abscheiden einer Puffermaterialschicht an der Katalysatormaterialschicht und ein Strukturieren der Puffermaterialschicht und der Katalysatormaterialschicht, um an der damaszierten leitfähigen Schicht eine Katalysatorschicht und eine Pufferschicht zurückzulassen, umfassen.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine integrierte Schaltung ein Substrat und einen Stapel von Schichten umfassen, der eine Zwischenverbindungsschicht an dem Substrat, eine Katalysatorschicht an der Zwischenverbindungsschicht und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht umfasst. Eine dielektrische Zwischenschicht kann auf der Pufferschicht angeordnet sein, und ein Kohlenstoff-Nanoröhrchenkontakt kann sich durch die dielektrische Zwischenschicht und die Pufferschicht erstrecken, um die Katalysatorschicht zu kontaktieren.
  • Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit verbesserten Eigenschaften schaffen.
  • Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können ebenfalls integrierte Schaltungen mit verbesserten Eigenschaften schaffen.
  • Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung geschaffen. Das Verfahren umfasst ein aufeinanderfolgendes Bilden einer unteren Zwischenverbindungsschicht, einer Katalysatorschicht und einer Pufferschicht an einem Halbleitersubstrat, ein Bilden einer dielektrischen Zwischenschicht, um die Pufferschicht zu bedecken, ein Bilden eines Kontaktlochs durch die dielektrische Zwischenschicht, so dass eine obere Oberfläche der Pufferschicht teilweise freigelegt werden kann, ein Entfernen eines Abschnitts der Pufferschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass eine obere Oberfläche der Katalysatorschicht freigelegt werden kann, und ein Wachsen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen von einem Abschnitt der Katalysatorschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass das Kontaktloch mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen gefüllt werden kann.
  • Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung geschaffen. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer ersten dielektrischen Zwischenschicht mit einer Ausnehmung an einem Halbleitersubstrat, ein Bilden einer damaszierten Zwischenverbindungsschicht, so dass die Ausnehmung mit einer leitfähigen Schicht gefüllt werden kann, ein Bilden einer leitfähigen Schicht zum Bilden einer Katalysatorschicht und eines dünnen Films zum Bilden einer Pufferschicht an der damaszierten Zwischenverbindungsschicht und an der ersten dielektrischen Zwischenschicht, ein Bilden einer Katalysatorschicht und einer Pufferschicht an der damaszierten Zwischenverbindungsschicht durch ein Strukturieren des dünnen Films und der leitfähigen Schicht, ein Bilden einer zweiten dielektrischen Zwischenschicht an der ersten dielektrischen Zwischenschicht und an der Pufferschicht, ein Bilden eines Kontaktlochs durch die zweite dielektrische Zwischenschicht, so dass eine obere Oberfläche der Pufferschicht freigelegt werden kann, ein Entfernen eines Abschnitts der Pufferschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass eine obere Oberfläche der Katalysatorschicht freigelegt werden kann, und ein Wachsen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen von einem Abschnitt der Katalysatorschicht, der durch das Kontaktloch freigelegt ist, so dass das Kontaktloch mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen gefüllt werden kann.
  • Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Schaltung geschaffen. Die integrierte Schaltung umfasst eine untere Zwischenverbindungsschicht, die an einem Halbleitersubstrat gebildet ist, eine Katalysatorschicht, die an der unteren Zwischenverbindungsschicht gebildet ist, eine Pufferschicht, die an der Katalysatorschicht gebildet ist und die Katalysatorschicht teilweise freilegt, eine dielektrische Zwischenschicht, die an der Pufferschicht gebildet ist, ein Kontaktloch, das durch die dielektrische Zwischenschicht gebildet ist und einen Abschnitt der Katalysatorschicht freilegt, der durch die Pufferschicht freigelegt ist, und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die von dem freigelegten Abschnitt der Katalysatorschicht gewachsen sind und das Kontaktloch füllen.
  • KURZE BESCHREIBUNBG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2A bis 7B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge von 1 darstellen;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9A bis 16B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge von 8 darstellen;
  • 17 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 18A bis 25B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge von 17 darstellen;
  • 26 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 27A bis 33B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge von 26 darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, vollständiger beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und soll nicht als auf die Ausführungsbeispiele, die hierin dargelegt sind, begrenzt aufgefasst werden. Vielmehr werden diese Ausführungsbeispiele geliefert, so dass diese Offenbarung eingehend und vollständig ist und Fachleuten den Schutzbereich der Erfindung vollständig vermittelt.
  • Es ist offensichtlich, dass, wenn auf ein Element oder eine Schicht als „an", „verbunden mit" und/oder „gekoppelt mit" einem anderen Element oder einer anderen Schicht Bezug genommen wird, das Element oder die Schicht direkt an, verbunden und/oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht sein kann, oder dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn auf ein Element oder eine Schicht als „direkt an", „direkt verbunden mit" und/oder „direkt gekoppelt mit" einem anderen Element oder einer anderen Schicht Bezug genommen wird, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden. Wie hierin verwendet, umfasst die Bezeichnung „und/oder" beliebige sowie alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
  • Es ist ebenso offensichtlich, dass, obwohl die Bezeichnungen „erste(r; s)", „zweite(r; s)", und so weiter, hierin verwendet sein können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Bezeichnungen begrenzt sein sollen. Vielmehr sind diese Bezeichnungen nur aus einer Zweckmäßigkeit verwendet, um ein Element, eine Komponente, eine Region, eine Schicht und/oder einen Abschnitt von einem anderen Element, einer anderen Komponente, einer anderen Region, einer anderen Schicht und/oder einem anderen Abschnitt zu differenzieren. Zum Beispiel könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, eine erste Region, eine erste Schicht und/oder ein erster Abschnitt als ein zweites Element, eine zweite Komponente, eine zweite Region, eine zweite Schicht und/oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezeichnungen, die räumliche Beziehungen angeben, wie „darunter", „unterhalb", „untere(r; s)", „oberhalb", „obere(r; s)", „oben", „unten" und ähnliche, können verwendet sein, um die Beziehung eines Elements und/oder Merkmals zu einem anderen Element beziehungsweise anderen Elementen und/oder einem anderen Merkmal beziehungsweise anderen Merkmalen zu beschreiben, wie sie zum Beispiel in den Zeichnungen dargestellt sind. Es ist offensichtlich, dass die Bezeichnungen, die eine räumliche Beziehung angeben, beabsichtigt sind, um unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung bei einer Verwendung und/oder einem Vorgang zusätzlich zu der Orientierung, die in den Zeichnungen abgebildet ist, zu umfassen. Zum Beispiel wären, wenn die Vorrichtung in den Zeichnungen umgedreht wird, Elemente, die als unterhalb anderer Elemente oder Merkmale und/oder darunter beschrieben sind, dann oberhalb der anderen Elemente oder Merkmale orientiert. Die Vorrichtung kann anderweitig orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder mit anderen Orientierungen), und die Beschreiber, die eine räumliche Beziehung angeben, die hierin verwendet sind, können dementsprechend interpretiert werden. Wie hierin verwendet, nimmt „Höhe" auf eine Richtung Bezug, die allgemein orthogonal zu den Flächen eines Substrats ist.
  • Die Terminologie, die hierin verwendet ist, dient lediglich dem Zweck eines Beschreibens bestimmter Ausführungsbeispiele, und ist nicht beabsichtigt, um die Erfindung einzugrenzen. Wie hierin verwendet, sind die Bezeichnungen einer Einzahl „ein/eine" und „der/die/das" beabsichtigt, um ebenfalls die Pluralformen zu umfassen, sofern nicht der Kontext deutlich Anderweitiges anzeigt. Es ist ferner offensichtlich, dass die Bezeichnungen „aufweisen", „aufweisend", „umfassen", „umfassend", „haben", „habend" und Varianten derselben das Vorhandensein genannter Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein und/oder Hinzufügen von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließt.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf Querschnittsdarstellungen beschrieben sein, die schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind. Als solche sind Variationen der Formen der Darstellungen, zum Beispiel als ein Resultat von Fertigungstechniken und/oder Toleranzen, zu erwarten. Daher sollen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht als auf die bestimmten Formen von Regionen, die hierin dargestellt sind, begrenzt aufgefasst werden, sondern sollen Abweichungen bei Formen, die zum Beispiel aus einem Fertigen resultieren, umfassen. Zum Beispiel kann eine Region, die als ein Rechteck dargestellt ist, gerundete oder gekrümmte Merkmale haben. Daher sind die Regionen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, schematischer Natur und nicht beabsichtigt, um den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen. Gleiche Bezugsziffern nehmen überall auf gleiche Elemente Bezug.
  • Sofern sie nicht anderweitig definiert sind, haben alle Bezeichnungen (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Bezeichnungen), die hierin verwendet sind, die gleiche Bedeutung, wie sie gewöhnlich von Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden wird. Es ist ferner offensichtlich, dass Bezeichnungen, wie jene, die in gewöhnlich verwendeten Lexika definiert sind, so interpretiert werden sollen, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung in dem Kontext der relevanten Technik konsistent ist, und dass sie nicht in einem idealisierten oder übertrieben formalen Sinn interpretiert werden sollen, sofern sie hierin nicht ausdrücklich so definiert sind.
  • Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 bis 7B im Detail beschrieben. 1 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2A bis 7B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge von 1 darstellen.
  • Bezug nehmend auf 1 bis 2B werden, bei Block S110, eine leitfähige Schicht 210a zum Bilden unterer Zwischenverbindungen, eine leitfähige Schicht 220a zum Bilden einer Katalysatorschicht und ein dünner Film 230a zum Bilden einer Pufferschicht an einem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Das Halbleitersubstrat 100 kann ein Siliziumsubstrat, ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (engl.: silicon-on-insulator; SOI), ein Galli umasbest-(GaAs)-Substrat, ein Siliziumgermanium-(SiGe)-Substrat, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat und ein Glassubstrat für eine Anzeigevorrichtung umfassen. Das Halbleitersubstrat 100 kann ein p-Typ-Substrat sein. Das Halbleitersubstrat kann ein p-Typ-Halbleitersubstrat sein und kann eine Doppelschicht sein, die aus einem p-Typ-Halbleitersubstrat und einer p-Typ-Epitaktischen-Schicht (nicht gezeigt), die von dem p-Typ-Halbleitersubstrat gewachsen ist, besteht.
  • Metallzwischenverbindungen können unter der leitfähigen Schicht 210a gebildet sein. Transistoren können unter der leitfähigen Schicht 210 gebildet sein und können mit der leitfähigen Schicht 210 über Kontakte verbunden sein.
  • Die leitfähige Schicht 210a zum Bilden unterer Zwischenverbindungen kann zum Beispiel unter Verwendung eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens (engl.: chemical vapor deposition; CVD) oder eines physikalischen Dampfabscheidungsverfahrens (engl.: physical vapor deposition; PVD) gebildet werden. Die leitfähige Schicht 210a kann aus einem Metall und/oder anderen leitfähigen Materialien gebildet sein. Zum Beispiel kann die leitfähige Schicht 210a aus einem Metall wie W, Al, TiN, Ti oder einer Kombination derselben gebildet sein. Die leitfähige Schicht 210a kann zu einer Dicke von etwa 100-1000 Å gebildet sein.
  • Die leitfähige Schicht 220a zum Bilden einer Katalysatorschicht kann während eines anschließenden Prozesses zum Wachsen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen als eine Katalysatorschicht verwendet werden. Die leitfähige Schicht 220a kann zum Beispiel unter Verwendung einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung oder eines Elektronenstrahl-Aufdampfers gebildet werden. Die leitfähige Schicht 220a kann durch ein Aufbringen von Übergangsmetallpulvern auf die leitfähige Schicht 210a gebildet werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die leitfähige Schicht 220a kann zum Beispiel aus Ni, Fe, Co, Au, Pb oder einer Kombination derselben gebildet sein. Die leitfähige Schicht 220a kann zu einer Dicke von etwa 10-80 Å gebildet sein.
  • Der dünne Film 230a zum Bilden einer Pufferschicht kann zum Beispiel unter Verwendung eines CVD-Verfahrens oder eines PVD-Verfahrens gebildet werden. Der dünne Film 230a kann zu einer Dicke von 100-1000 Å gebildet sein. Der dünne Film 230a kann aus einem Material mit einer ausgezeichneten Haftfähigkeit an einer dielektrischen Zwischenschicht gebildet sein, die bei einem anschließenden Vorgang gebildet wird. Der dünne Film 230a kann aus dem gleichen Material wie die leitfähige Schicht 210a gebildet sein.
  • Der dünne Film 230a kann aus einem leitfähigen Material gebildet sein. Zum Beispiel kann der dünne Film 230a aus W, Al, TiN, Ti oder einer Kombination derselben gebildet sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der dünne Film 230a eine dielektrische Schicht, wie ein Nitrid, umfassen.
  • Bezug nehmend auf 1, 3A und 3B wird, bei Block S120, ein Aufbau 200, der eine Pufferschicht 230b, eine Katalysatorschicht 220 und eine untere Zwischenverbindungsschicht 210 umfasst, durch ein Strukturieren des dünnen Films 230a, der leitfähigen Schicht 220a und der leitfähigen Schicht 210a, die in 2B dargestellt sind, gebildet. Um den dünnen Film 230a, die leitfähige Schicht 220a und die leitfähige Schicht 210a zu strukturieren, kann eine Photoresiststruktur gebildet werden und dann eine Photolithografie unter Verwendung der Photoresiststruktur, durchgeführt werden. Der Aufbau 200 kann gemäß einer gewünschten unteren Zwischenverbindungsanordnung gebildet sein. Bezug nehmend auf 3A und 3B kann ein Paar von Aufbauten 200 gebildet sein und sich parallel erstrecken.
  • Bezug nehmend auf 1 und 4 wird, bei Block S130, eine dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, um das Halbleitersubstrat 100 und die Pufferschicht 230b zu bedecken. Die dielektrische Zwischenschicht 310 kann eine Oxidschicht sein. Solch eine Schicht kann eine schwache Haftfähigkeit an der Katalysatorschicht 220 aufweisen. Daher könnte, wenn die dielektrische Zwischenschicht 310 direkt an der Katalysatorschicht 220 gebildet wäre, die dielektrische Zwischenschicht 310 möglicherweise ohne weiteres von der Katalysatorschicht 220 abgelöst werden, wodurch ein Defekt verur sacht würde. Gemäß ersten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein direkter Kontakt zwischen der dielektrischen Zwischenschicht 310 und der Katalysatorschicht 220 durch die Pufferschicht 230b, die an der Katalysatorschicht 220 gebildet ist, begrenzt werden. Das heißt, die dielektrische Zwischenschicht 310 ist an der Pufferschicht 230b, die eine überlegene Haftfähigkeit haben kann und dadurch Defektraten reduzieren kann, befestigt. Nach der Bildung der dielektrischen Zwischenschicht 310 kann die dielektrische Zwischenschicht 310 durch ein Durchführen eines chemisch-mechanischen Poliervorgangs (CMP-Vorgangs) an der dielektrischen Zwischenschicht 310 planarisiert werden.
  • Bezug nehmend auf 1 und 5 wird, bei Block S140, ein Kontaktloch 320 durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Pufferschicht 230b durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist. Das heißt, das Kontaktloch 320 wird durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche des Aufbaus 200 freigelegt werden kann. Genauer gesagt ist die obere Oberfläche der Pufferschicht 230b des Aufbaus 200 durch das Kontaktloch 320 teilweise freigelegt. Das Kontaktloch 320 kann durch ein Bilden einer Photoresiststruktur, die einen Abschnitt auf der dielektrischen Zwischenschicht 310 freilegt, bei dem das Kontaktloch 320 gebildet werden soll, und ein Ätzen unter Verwendung der Photoresiststruktur als einer Maske gebildet werden. Das Ätzen kann zum Beispiel ein Trockenätzprozess unter Verwendung der Pufferschicht 230b als einem Ätzstopper sein. Während des Trockenätzprozesses kann ein Ätzgas mit einer hohen Ätzselektivität der dielektrischen Zwischenschicht 310 gegenüber der Pufferschicht 230 verwendet werden. Auf diese Art und Weise kann ein Schaden an der Katalysatorschicht 220 begrenzt werden.
  • Bezug nehmend auf 1, 6A und 6B wird, bei Block S150, ein Abschnitt der Pufferschicht 230b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 freigelegt ist. Der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b kann zum Beispiel durch einen Nassätzprozess entfernt werden. Während eines Nassätzvorgangs zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b kann ein Ätzmittel mit einer hohen Ätzselektivität der Pufferschicht 230b gegenüber der Katalysatorschicht 220 verwendet werden. Auf diese Art und Weise wird der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b entfernt und die Katalysatorschicht 220 freigelegt. Während des Nassätzvorgangs zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b kann die Katalysatorschicht 220 teilweise weggeätzt werden. Daher kann eine Dicke der leitfähigen Schicht 220, die wie in 2A dargestellt gebildet ist, geeignet eingestellt werden, so dass eine ausreichende Katalysatorschichtdicke, um Kohlenstoff-Nanoröhrchen stabil zu wachsen, nach dem Nassätzvorgang zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b sichergestellt werden kann.
  • Gemäß den ersten Ausführungsbeispielen ist es möglich, durch ein separates Durchführen der Bildung des Kontaktlochs 320 und der Entfernung des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b ein Kontaktloch 320 ordnungsgemäß zu bilden und einen Schaden an der Katalysatorschicht 220 zu minimieren. Ferner ist es möglich, durch ein Schützen der Katalysatorschicht 220 während eines Trockenätzprozesses und ein Aussetzen der Katalysatorschicht 220 lediglich eines Nassätzvorgangs, der möglicherweise weniger Schaden an der Katalysatorschicht 220 verursacht als ein Trockenätzprozess, die Katalysatorschicht 220 wirksam zu schützen.
  • Bezug nehmend auf 1, 7A und 7B werden, bei Block S160, Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 von der Katalysatorschicht 220 gewachsen, so dass das Kontaktloch 320 mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gefüllt werden kann. Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 können zum Beispiel unter Verwendung eines elektrischen Entladungsverfahrens, eines Laserabscheidungsverfahrens, eines Plasma-CVD-Verfahrens oder eines thermochemischen CVD-Verfahrens gewachsen werden. Zum Beispiel können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 unter Verwendung eines thermochemischen CVD-Verfahrens durch ein Zuführen eines Kohlenstoff-Quellgases und eines Inertgases in eine Reaktionskammer bei einer Temperatur von etwa 500-900° C entlang einer Richtung, die senkrecht zu der oberen Oberfläche der Katalysatorschicht 220 ist, gebildet werden. CH4, C2H2, C2H4, C2H6, CO oder CO2 kann als das Kohlenstoff-Quellgas verwendet sein, und H2, N2 oder Ar kann als das Inertgas verwendet sein.
  • Danach kann ein CMP-Vorgang an der dielektrischen Zwischenschicht 310 und den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 durchgeführt werden, so dass die oberen Oberflächen der dielektrischen Zwischenschicht 310 und der Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 planarisiert werden. Eine obere Zwischenverbindungsschicht kann auf der dielektrischen Zwischenschicht 310 gebildet und mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 verbunden werden.
  • Gemäß den ersten Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Katalysatorschicht 220 durch ein Bilden der Pufferschicht 230b an der Katalysatorschicht 220 wirksam zu schützen. Zusätzlich ist es durch ein Verwenden der Pufferschicht 230b als einen Ätzstopper möglich, zu verhindern, dass die Katalysatorschicht 220 während eines Ätzvorgangs zum Bilden des Kontaktloches 320 beschädigt wird. Außerdem ist es möglich, durch ein Bilden der Pufferschicht 230b an der Katalysatorschicht 220 zu verhindern, dass die dielektrische Zwischenschicht 310 die Katalysatorschicht 220 direkt kontaktiert. Daher können, durch ein Verhindern, dass die dielektrische Zwischenschicht 310 aufgrund einer schwachen Haftfähigkeit zwischen der Katalysatorschicht 220 und der dielektrischen Zwischenschicht 310 von den darunter liegenden Schichten abgelöst wird, Defektraten reduziert werden und integrierte Schaltungen mit verbesserten Eigenschaften produziert werden.
  • Eine integrierte Schaltung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7A und 7B im Detail beschrieben. 7A ist eine Anordnung einer integrierten Schaltung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und 7B stellt Querschnittsansichten dar, die jeweils entlang der Linien A-A' und B-B' von 7A aufgenommen sind.
  • Bezug nehmend auf 7A und 7B ist der Aufbau 200, der die untere Zwischenverbindungsschicht 210, die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 230 umfasst, an einem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Die Katalysatorschicht 220 ist an der unteren Zwischenverbindungsschicht 210 gebildet, und die Pufferschicht 230 ist an der Katalysatorschicht 220 gebildet und hat darin eine Öffnung, die die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 teilweise freilegt. Die Pufferschicht 230 dient als ein Puffer, der verhindern kann, dass die Katalysatorschicht 220 die dielektrische Zwischenschicht 310, die an dem Aufbau 200 gebildet ist, direkt kontaktiert. Die Öffnung in der Pufferschicht 230 legt Bereiche frei, an denen die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 zu bilden sind.
  • Die dielektrische Zwischenschicht 310 ist an dem Aufbau 200 gebildet und bedeckt den Aufbau 200 und das Halbleitersubstrat 100. Das Kontaktloch 320 ist durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 freigelegt werden kann. Das Kontaktloch 320 ist mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gefüllt.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Aufbau 200 gebildet, bei dem die untere Zwischenverbindungsschicht 210, die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 230 aufeinanderfolgend abgeschieden werden; das Kontaktloch 230 gebildet wird und die Katalysatorschicht 220 teilweise freilegt; und die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 von einem Abschnitt der Katalysatorschicht 220, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, gewachsen werden. Die Katalysatorschicht 220, ausgenommen den freigelegten Abschnitt, von dem die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gewachsen sind, ist durch die Pufferschicht 230 bedeckt. Daher kann verhindert werden, dass die Katalysatorschicht 220 die dielektrische Zwischenschicht 310 direkt kontaktiert. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die dielektrische Zwischenschicht 310 aufgrund der schwachen Haftfähigkeit zwischen der Katalysatorschicht 220 und der dielektrischen Zwischenschicht 310 von den darunter liegenden Schichten abgelöst wird. Zusätzlich ist es möglich, Defektraten zu reduzieren und die Eigenschaften einer integrierten Schaltung zu verbessern.
  • Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß zweiten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 1 bis 7B im Detail beschrieben. Bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und daher werden detaillierte Beschreibungen dieser gleichen Elemente im Lichte der vorhergehenden Diskussion der ersten Ausführungsbeispiele nicht wiederholt. Die zweiten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den ersten Ausführungsbeispielen dadurch, dass ein Abschnitt einer Pufferschicht, der durch ein Kontaktloch freigelegt ist, durch ein Trockenätzen entfernt wird. Detaillierte Beschreibungen der Vorgänge S110 und S120, die in 1 dargestellt sind, können direkt auf die zweiten Ausführungsbeispiele angewandt werden. Daher wird sich die Beschreibung der zweiten Ausführungsbeispiele auf Block S130 und anschließende Vorgänge konzentrieren.
  • Bezug nehmend auf 1 und 5 wird, bei Block S130, eine dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, um ein Halbleitersubstrat 100 und eine Pufferschicht 230b zu bedecken. Bei Block S140 wird ein Kontaktloch 320 durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Pufferschicht 230b durch das Kontaktloch 320 teilweise freigelegt ist.
  • Im Detail kann das Kontaktloch 320 durch ein Bilden einer Photoresiststruktur, die einen Bereich auf der dielektrischen Zwischenschicht 310, bei dem das Kontaktloch 320 gebildet werden soll, freilegt und ein Ätzen unter Verwendung der Photoresiststruktur als einer Maske gebildet werden. Das Ätzen kann ein Trockenätzprozess unter Verwendung der Pufferschicht 230b als einem Ätzstopper sein. Zum Beispiel kann das Ätzen ein Ätzvorgang mit reaktiven Ionen sein. Ein Ätzvorgang mit reaktiven Ionen kann durch ein Zuführen sowohl eines Inertgases als auch eines reaktiven Gases in eine Reaktionskammer eine hohe Ätzeffizienz liefern, so dass ein physikalischer Ätzvorgang und ein chemischer Ätzvorgang jeweils durch das Inertgas und das reaktive Gas gleichzeitig induziert werden können.
  • Während eines Trockenätzprozesses zum Bilden des Kontaktlochs 320 kann ein Ätzgas mit einer großen Ätzselektivität der dielektrischen Zwischenschicht 310 gegenüber der Pufferschicht 230b verwendet werden. So kann verhindert werden, dass die Pufferschicht 230b signifikant geätzt wird, während die dielektrische Zwischenschicht 310 weggeätzt wird. Zum Beispiel kann, wenn die Pufferschicht 230b eine Nitridschicht und die dielektrische Zwischenschicht 310 eine Oxidschicht ist, ein Ätzprozess unter Verwendung eines Ätzgases mit einer hohen Ätzselektivität einer Oxidschicht gegenüber einer Nitrdschicht als einem Ätzgas durchgeführt werden, so dass lediglich die dielektrische Zwischenschicht 310 geätzt werden kann. Das heißt, die Pufferschicht 230 kann als ein Ätzstopper dienen.
  • Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 230 verwendet wird, kann 50% Inertgas enthalten. Das Inertgas kann Ar sein. Das heißt, die Menge an Inertgas, die während des Trockenätzprozesses zum Bilden des Kontaktlochs 320 zugeführt wird, kann größer sein, als die Menge an reaktivem Gas, das während des Trockenätzprozesses zum Bilden des Kontaktlochs 320 zugeführt wird. In diesem Fall kann eine physikalische Ätzrate eines Ätzgases erhöht werden, und daher kann die Entfernung der dielektrischen Zwischenschicht 310 erleichtert werden.
  • Bezug nehmend auf 1, 6A und 6B wird der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230 entfernt, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht freigelegt ist. Der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b kann durch ein Durchführen eines Trockenätzprozesses entfernt werden. Zum Beispiel kann der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b durch ein Durchführen eines Ätzprozesses mit reaktiven Ionen entfernt werden.
  • Während eines Trockenätzprozesses zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b kann ein Ätzgas mit einer hohen Ätzselektivität der Pufferschicht 230b gegenüber der dielektrischen Zwischenschicht 310 verwendet werden. Zum Beispiel kann, falls die Pufferschicht 230b eine Nitridschicht und die dielektrische Zwischenschicht 310 eine Oxidschicht ist, der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b durch ein Durchführen eines Ätzprozesses unter Verwendung eines reaktiven Gases mit einer hohen Ätzselektivität einer Nitridschicht gegenüber einer Oxidschicht als einem Ätzgas entfernt werden.
  • Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b verwendet wird, kann weniger als 10% Inertgas oder überhaupt kein Inertgas enthalten. Das heißt, die physikalische Ätzrate der Pufferschicht 230b durch das Inertgas wird durch ein Zuführen lediglich einer geringen Menge an Inertgas oder ein Zuführen von überhaupt keinem Inertgas begrenzt. Eine große Menge an Inertgas kann in dem Ätzgas umfasst sein, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b verwendet wird. In diesem Fall kann der freigelegte Abschnitt der Pufferschicht 230b durch ein chemisches Ätzen entfernt werden.
  • Die Katalysatorschicht 220 kann dünn gebildet sein. Falls die Katalysatorschicht 220 beschädigt wird, kann möglicherweise eine stabile Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen nicht möglich sein. Durch ein Reduzieren der physikalischen Ätzrate durch das Inertgas und ein Zunehmen der chemischen Ätzrate durch ein reaktives Gas kann möglicherweise verhindert werden, dass die Katalysatorschicht 220 während des Trockenätzprozesses zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b signifikant beschädigt wird. Während des Ätzvorgangs zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b kann die Katalysatorschicht 220 teilweise weggeätzt werden. Daher kann die Dicke der leitfähigen Schicht 220a, die wie in 2A dargestellt gebildet ist, geeignet eingestellt werden, so dass eine ausreichende Katalysatorschichtdicke, um Kohlenstoff-Nanoröhrchen stabil zu wachsen, sogar nach dem Ätzvorgang zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 230b sichergestellt werden kann.
  • Gemäß den zweiten Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Katalysatorschicht 220 durch ein Bilden der Pufferschicht 230 an der Katalysatorschicht 220 wirksam zu schützen. Genauer gesagt ist es möglich, durch ein Verwenden der Pufferschicht 230 als einen Ätzstopper während eines Ätzvorgangs zum Bilden des Kontaktlochs 320 und ein Entfernen der Pufferschicht 230 durch ein chemisches Ätzen zu verhindern, dass die Katalysatorschicht 220 beschädigt wird. Auf diese Art und Weise können Eigenschaften einer integrierten Schaltung durch ein stabileres Wachsen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen verbessert werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß dritten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 8 bis 16 im Detail beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt, und 9A bis 16B umfassen Drauf- und Querschnittsansichten, die die Vorgänge von 8 darstellen. In 1 bis 16B stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und eine Beschreibung von Elementen, die vorher beschrieben worden sind, wird nicht wiederholt.
  • Bezug nehmend auf 8 bis 9B werden, bei Block S112, eine leitfähige Schicht 210a zum Bilden einer unteren Zwischenverbindungsschicht und eine leitfähige Schicht 220a zum Bilden einer Katalysatorschicht aneinanderfolgend an einem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Die Bildung der leitfähigen Schichten 210a und 220a kann die gleiche sein, wie die Bildung der leitfähigen Schichten 210a und 220a, die im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben worden sind.
  • Bezug nehmend auf 8, 10B und 10B werden, bei Block S114, eine Katalysatorschicht 220 und eine untere Zwischenverbindungsschicht 210 durch ein Strukturieren der leitfähigen Schichten 210a und 220a gebildet. Die leitfähigen Schichten 210a und 220a sind strukturiert, so dass eine gewünschte Anordnung einer unteren Zwischenverbindung erhalten werden kann. Bezug nehmend auf 10A kann ein Paar von Katalysatorschichten 220 oder ein Paar von unteren Zwischenverbindungsschichten 210 gebildet sein und sich parallel erstrecken.
  • Bezug nehmend auf 8, 11A und 11B wird, bei Block S116, ein dünner Film 232a zum Bilden einer Pufferschicht an der Katalysatorschicht 220 und an dem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Der dünne Film 232a kann sich an die oberen Oberflächen der Katalysatorschicht 220 und des Halbleitersubstrats 100 anpassen. Der dünne Film 232a kann zum Beispiel unter Verwendung eines CVD- oder PVD-Verfahrens gebildet werden. Der dünne Film 232a kann aus einem leitfähigen Material, zum Beispiel einem Metall wie W, Al, TiN, Ti oder einer Kombination derselben gebildet sein. Der dünne Film 232a kann zu einer Dicke von etwa 100-1000 Ǻ gebildet sein. Der dünne Film 232a kann aus einem Material mit einer ausgezeichneten Haftfähigkeit an einer dielektrischen Zwischenschicht gebildet sein, die bei einem anschließenden Vorgang gebildet wird.
  • Bezug nehmend auf 8, 12A und 12B wird der dünne Film 232a strukturiert, wodurch er eine Pufferschicht 232b bildet, die die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 und die lateralen Oberflächen der Katalysatorschicht 220 und der unteren Zwischenverbindungsschicht 210 bedeckt. Als ein Resultat wird ein Aufbau 203 gebildet, der die untere Zwischenverbindungsschicht 210 und die Katalysatorschicht 220 umfasst, und die Pufferschicht 232b bedeckt die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 und die lateralen Oberflächen der Katalysatorschicht 220 und der unteren Zwischenverbindungsschicht 210.
  • Der dünne Film 232a wird derart strukturiert, dass die Breite der Pufferschicht 232b größer als die Breite der Katalysatorschicht 220 sein kann, und derart, dass die Katalysatorschicht 220 durch die Pufferschicht 232b bedeckt ist. Das heißt, die Pufferschicht 232b wird gebildet, um die obere Oberfläche und die lateralen Oberflächen der Katalysatorschicht 220 zu bedecken. Bei dem Aufbau 203 kann, weil die Katalysatorschicht 220 durch die Pufferschicht 232b bedeckt ist, verhindert werden, dass andere Abschnitte der Katalysatorschicht 220 als ein Abschnitt, der durch ein Kontaktloch freigelegt ist, während anschließender Prozesse freigelegt werden.
  • Bezug nehmend auf 8 und 13 bis 16B wird, bei Block S130, eine dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, um das Halbleitersubstrat 100 und den Aufbau 203 zu bedecken. Bei Schritt S140 wird ein Kontaktloch 320 durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Pufferschicht 232b durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist. Bei Block S150 wird ein Abschnitt der Pufferschicht 232b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 freigelegt ist. Bei Block S160 werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 von einem Abschnitt der Katalysatorschicht 220, der durch das Kontakt loch 320 freigelegt ist, gewachsen. Die Vorgänge S130 bis S160 können die gleichen sein, wie ihre jeweiligen Gegenstücke bei den ersten Ausführungsbeispielen, und daher werden detaillierte Beschreibungen derselben nicht wiederholt.
  • Variationen der Ausführungsbeispiele, die in 8 bis 16B dargestellt sind, werden im Folgenden im Detail beschrieben. Eine Variation kann einen Vorgang, wie den Block S140 von 1, einschließen, bei dem ein Kontaktloch 320 durch eine dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet wird, so dass die obere Oberfläche einer Pufferschicht 232b freigelegt wird; und einen Vorgang, wie bei dem Block S150 von 1, bei dem ein Abschnitt der Pufferschicht 232b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt wird, so dass die obere Oberfläche einer Katalysatorschicht 220 teilweise freigelegt werden kann.
  • Genauer gesagt kann bei einigen Variationen der dritten Ausführungsbeispiele ein Kontaktloch 320 durch ein Durchführen eines Trockenätzprozesses unter Verwendung eines Ätzgases mit einer hohen Ätzselektivität einer dielektrischen Zwischenschicht 310 gegenüber einer Pufferschicht 232b und ein Verwenden der Pufferschicht 232b als einen Ätzstopper gebildet werden. Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 320 verwendet wird, kann 50% Inertgas enthalten.
  • Bei einigen Variationen der dritten Ausführungsbeispiele kann ein Abschnitt der Pufferschicht 232b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, durch ein Durchführen eines Trockenätzprozesses unter Verwendung eines Ätzgases mit einer hohen Ätzselektivität der Pufferschicht 232b gegenüber der dielektrischen Zwischenschicht 310 entfernt werden. Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 232b verwendet wird, kann weniger als 10% Inertgas oder überhaupt kein Inertgas enthalten, so dass die Rate, mit der die Pufferschicht 232b durch ein reaktives Gas chemisch geätzt wird, zunehmen kann.
  • Eine integrierte Schaltung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 16A und 16B im Detail beschrieben. 16A ist eine Anordnung einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und 16B stellt Querschnittsansichten dar, die jeweils entlang der Linien A-A' und B-B' von 16A aufgenommen sind.
  • In 7A und 7B sowie 16A und 16B stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und daher werden Beschreibungen derselben nicht wiederholt. Die integrierte Schaltung, die in 16A und 16B dargestellt ist, unterscheidet sich von der integrierten Schaltung, die in 7A und 7B dargestellt ist, darin, dass sie eine Pufferschicht umfasst, die eine untere Zwischenverbindungsschicht und eine Katalysatorschicht bedeckt.
  • Bezug nehmend auf 16A und 16B ist der Aufbau 203, bei dem die untere Zwischenverbindungsschicht 210, die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 232 aufeinanderfolgend abgeschieden werden, an dem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Die Pufferschicht 232 bedeckt die untere Zwischenverbindungsschicht 210 und die Katalysatorschicht 220. Genauer gesagt bedeckt die Pufferschicht 232 einen Teil der oberen Oberfläche der Katalysatorschicht 220 und laterale Oberflächen der Katalysatorschicht 220 und der unteren Zwischenverbindungsschicht 210. Die Pufferschicht 232 legt einen Teil der oberen Oberfläche der Katalysatorschicht 220 durch das Kontaktloch 320 frei. Dementsprechend sind andere Abschnitte der Katalysatorschicht 220 als ein Abschnitt, von dem Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gewachsen sind, durch die Pufferschicht 232 bedeckt. Bei der integrierten Schaltung, die in 16A und 16B dargestellt ist, bedeckt die Pufferschicht 232 nicht nur einen Teil der oberen Oberfläche der Katalysatorschicht 220, sondern ebenfalls laterale Oberflächen der Katalysatorschicht 220, was verhindern kann, dass die Katalysatorschicht 220 die dielektrische Zwischenschicht 310 direkt kontaktiert. Daher ist es möglich, wirksam zu verhindern, dass die dielektrische Zwischenschicht 310 aufgrund einer schwachen Haftfähigkeit zwischen der Katalysatorschicht 220 und der dielektrischen Zwischenschicht 310 von den darunterliegenden Schichten abgelöst wird. Als ein Resultat ist es möglich, Defektraten zu reduzieren und die Eigenschaften einer integrierten Schaltung zu verbessern.
  • Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß vierten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 17 bis 25B im Detail beschrieben. 17 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt, und 18 bis 25B umfassen Drauf- und Querschnittsansichten, die Vorgänge in 17 darstellen. Bei den ersten und vierten Ausführungsbeispielen stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und daher werden detaillierte Beschreibungen derselben nicht wiederholt.
  • Bezug nehmend auf 17 und 18 wird eine erste dielektrische Zwischenschicht 312 mit einer Ausnehmung 313 an einem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Im Detail wird die erste dielektrische Zwischenschicht 312 an dem Halbleitersubstrat 100 abgeschieden und unter Verwendung von zum Beispiel einem CMP-Verfahren planarisiert. Danach wird eine Photoresiststruktur gebildet, die einen Bereich auf der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312, bei dem die Ausnehmung 313 gebildet werden soll, freilegt, und ein Ätzen unter Verwendung der Photoresiststruktur durchgeführt, wodurch die Bildung der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312 mit der Ausnehmung 313 abgeschlossen wird. Die erste dielektrische Zwischenschicht 312 kann eine Oxidschicht sein.
  • Bezug nehmend auf 17 und 19 wird, bei Block S124, eine damaszierte Zwischenverbindungsschicht 212 gebildet, so dass die Ausnehmung 313 mit der damaszierten Zwischenverbindungsschicht 212 gefüllt werden kann. Im Detail wird eine leitfähige Schicht an der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312 unter Verwendung eines CVD- oder PVD-Verfahrens abgeschieden. Die leitfähige Schicht kann zum Beispiel aus einem Metall wie Cu, W, Al, TiN, Ti oder einer Kombination derselben gebildet sein. Die Abscheidung der leitfähigen Schicht kann fortgesetzt werden, bis die Ausnehmung 313 vollständig mit der leitfähigen Schicht gefüllt ist. Danach wird ein Planarisierungsvorgang, wie ein CMP-Vorgang, an der leitfähigen Schicht durchgeführt, so dass Abschnitte der leitfähigen Schicht direkt an der dielektrischen Zwischenschicht 312 entfernt werden können. Auf diese Art und Weise kann die damaszierte Zwischenverbindungsschicht 212 gebildet werden.
  • Bezug nehmend auf 17 und 20 werden, bei Block S126, eine leitfähige Schicht 220a zum Bilden einer Katalysatorschicht und ein dünner Film 234a zum Bilden einer Pufferschicht an der damaszierten Zwischenverbindungsschicht 212 und der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312 gebildet.
  • Die Bildung der leitfähigen Schicht 220a und des dünnen Films 234a ist die gleiche wie die Bildung ihrer jeweiligen Gegenstücke bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Bezug nehmend auf 17 und 21 werden, bei Block S218, eine Katalysatorschicht 220 und eine Pufferschicht 234b an der damaszierten Zwischenverbindungsschicht 212 durch ein Strukturieren des dünnen Films 234a und der leitfähigen Schicht 220a gebildet. Als ein Resultat von Block S218 wird ein Aufbau 204 gebildet, bei dem die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 234b an der unteren Zwischenverbindungsschicht 210 gebildet sind. Bei dem Aufbau 204 kann, weil die Pufferschicht 234b an der Katalysatorschicht 220 gebildet ist, die Katalysatorschicht 220 durch die Pufferschicht 234b geschützt werden.
  • Bezug nehmend auf 17 und 22 wird, bei Block S132, eine zweite dielektrische Zwischenschicht 314 an der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312 und der Pufferschicht 234b gebildet. Die zweite dielektrische Zwischenschicht 314 kann eine Oxidschicht sein. Nach der Bildung der zweiten dielektrischen Zwischenschicht 314 kann ein CMP-Vorgang an der zweiten dielektrischen Zwischenschicht 314 durchgeführt werden, so dass die obere Oberfläche der zweiten dielektrischen Zwischenschicht 314 planarisiert werden kann.
  • Bezug nehmend auf 17 und 23 wird, bei Block S142, ein Kontaktloch 320 durch die zweite dielektrische Zwischenschicht 314 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Pufferschicht 234b freigelegt werden kann.
  • Bezug nehmend auf 17 und 23 bis 25B wird, bei Block S150, ein Abschnitt der Pufferschicht 234b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 freigelegt werden kann. Bei Block S160 werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 von einem Abschnitt der Katalysatorschicht 220, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, gewachsen, so dass das Kontaktloch 320 mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 320 gefüllt werden kann. Die Vorgänge bei S150 und S160 können die gleichen sein, wie ihre jeweiligen Gegenstücke bei den ersten Ausführungsbeispielen, und daher werden detaillierte Beschreibungen derselben nicht wiederholt.
  • Eine Variation solcher Vorgänge wird nun im Detail beschrieben. Eine Variation der vierten Ausführungsbeispiele kann, wie die zweiten Ausführungsbeispiele, Vorgänge, wie Block S140 von 1, bei denen ein Kontaktloch 320 durch eine zweite dielektrische Zwischenschicht gebildet wird, so dass die obere Oberfläche einer Pufferschicht 234b teilweise freigelegt werden kann, und Vorgänge, wie Block S150 von 1, bei denen ein Abschnitt der Pufferschicht 234b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt wird, so dass die obere Oberfläche einer Katalysatorschicht 220 teilweise freigelegt werden kann, einschließen.
  • Genauer gesagt kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein Kontaktloch 320 durch ein Durchführen eines Trockenätzprozesses unter Verwendung eines Ätzgases mit einer hohen Ätzselektivität einer dielektrischen Zwischenschicht 310 gegenüber einer Pufferschicht 234b und einem Verwenden der Pufferschicht 234b als einen Ätzstopper gebildet werden. Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 320 verwendet wird, kann 50% Inertgas enthalten.
  • Bei einigen Variationen der vierten Ausführungsbeispiele kann ein Abschnitt der Pufferschicht 234b, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, durch ein Durchführen eines Trockenätzprozesses unter Verwendung eines Ätzgases mit einer hohen Ätzselektivität der Pufferschicht 234b gegenüber der dielektrischen Zwischenschicht 310 ent fernt werden. Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 234b verwendet wird, kann weniger als 10% Inertgas oder überhaupt kein Inertgas enthalten, so dass die Rate, mit der die Pufferschicht 234b durch ein reaktives Gas chemisch geätzt wird, zunehmen kann.
  • Eine integrierte Schaltung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 25A und 25B im Detail beschrieben. 25A ist eine Anordnung einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung und 25B stellt Querschnittsansichten dar, die jeweils entlang der Linien A-A' und B-B' von 25A aufgenommen sind. In 7A und 7B und 25A und 25B stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und daher werden detaillierte Beschreibungen derselben nicht wiederholt. Die integrierte Schaltung, die in 25A und 25B dargestellt ist, unterscheidet sich von der integrierten Schaltung, die in 7A und 7B dargestellt ist, darin, dass sie eine damaszierte Zwischenverbindungsschicht anstatt einer unteren Zwischenverbindungsschicht umfasst.
  • Bezug nehmend auf 25A und 25B ist der Aufbau 204, der die damaszierte Zwischenverbindungsschicht 212, die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 234 umfasst, auf dem Halbleitersubstrat 100 angeordnet. Die damaszierte Zwischenverbindungsschicht 212 ist in der ersten dielektrischen Zwischenschicht 312 gebildet, und die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 234 sind in der zweiten dielektrischen Zwischenschicht 314 gebildet.
  • Bei der integrierten Schaltung, die in 25A und 25B dargestellt ist, ist der Aufbau 204, die die damaszierte Zwischenverbindungsschicht 212, die Katalysatorschicht 220 und die Pufferschicht 234 umfasst, gebildet, die Katalysatorschicht 220 ist durch ein Kontaktloch oberhalb des Aufbaus 204 teilweise freigelegt und die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 sind von dem freigelegten Abschnitt der Katalysatorschicht 220 gewachsen. Andere Abschnitte der Katalysatorschicht 220 als der freigelegte Abschnitt, von dem die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gewachsen sind, sind durch die Pufferschicht 234 bedeckt. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Katalysatorschicht 220 die zweite dielektrische Zwischenschicht 314 direkt kontaktiert. Das heißt, es ist möglich, dass verhindert wird, dass die zweite dielektrische Zwischenschicht 314 aufgrund einer schwachen Haftfähigkeit zwischen der Katalysatorschicht 220 und der zweiten dielektrischen Zwischenschicht 314 von den darunterliegenden Schichten abgelöst wird. Daher ist es möglich, die Zuverlässigkeit einer integrierten Schaltung zu steigern.
  • Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen gemäß fünften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 26 bis 33B im Detail beschrieben. 26 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Herstellen einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt, und 27A bis 33B sind Drauf- und Querschnittsansichten, die die Vorgänge von 26 darstellen. Bei den ersten und fünften Ausführungsbeispielen stellen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente dar, und daher werden detaillierte Beschreibungen derselben nicht wiederholt.
  • Bezug nehmend auf 26 bis 27B werden, bei Block S112, eine leitfähige Schicht 210a zum Bilden einer unteren Zwischenverbindungsschicht und eine leitfähige Schicht 220a zum Bilden einer Katalysatorschicht an einem Halbleitersubstrat 100 gebildet.
  • Bezug nehmend auf 26 sowie 28A und 28B werden, bei Block S114, eine Katalysatorschicht 220 und eine untere Zwischenverbindungsschicht 210 durch ein Strukturieren der leitfähigen Schicht 220a und der leitfähigen Schicht 210a gebildet. Im Detail kann, um die leitfähige Schicht 220a und die leitfähige Schicht 210a zu strukturieren, eine Photoresiststruktur mit einer gewünschten Form an der leitfähigen Schicht 220a gebildet werden, und ein Ätzen kann unter Verwendung der Photoresiststruktur als einer Maske durchgeführt werden.
  • Die Katalysatorschicht 220 und die untere Zwischenverbindungsschicht 210 können gemäß einer gewünschten Anordnung einer unteren Zwischenverbindung gebildet sein. Bezug nehmend auf 28B und 28B kann sich ein Paar von Katalysatorschichten 220 oder unteren Zwischenverbindungsschichten 210 parallel erstrecken.
  • Bezug nehmend auf 26 sowie 29A und 29B wird, bei Block S116, eine Pufferschicht 236a an der Katalysatorschicht 220 und dem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Im Detail wird die Pufferschicht 236a an der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats 100 gebildet, an der die Katalysatorschicht 220 und die untere Zwischenverbindungsschicht 210 gebildet sind. Die Pufferschicht 236a kann zum Beispiel unter Verwendung eines CVD- oder PVD-Prozesses gebildet werden. Die Pufferschicht 236a kann eine dielektrische Schicht, zum Beispiel eine Nitridschicht, sein. Die Pufferschicht 236a kann zu einer Dicke von etwa 300-1000 Ǻ gebildet sein.
  • Bezug nehmend auf 26 und 30 wird, bei Blick S130, eine dielektrische Zwischenschicht 310 an der Pufferschicht 236a gebildet. Die dielektrische Zwischenschicht 310 kann eine Oxidschicht sein. Die dielektrische Zwischenschicht 310 kann unter Verwendung eines CVD-Verfahrens gebildet werden. Die dielektrische Zwischenschicht 310 kann unter Verwendung eines CMP-Prozesses planarisiert werden.
  • Bezug nehmend auf 26 und 31 wird, bei Block S140, ein Kontaktloch 320 durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Pufferschicht 236a teilweise freigelegt werden kann. Im Detail wird das Kontaktloch 320 an der Pufferschicht 236a durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet. Das Kontaktloch 320 kann durch ein Bilden einer Photoresiststruktur, die einen Bereich auf der dielektrischen Zwischenschicht 310 freilegt, bei dem das Kontaktloch 320 gebildet werden soll, und ein Ätzen unter Verwendung der Photoresiststruktur als einer Maske gebildet werden. Das Ätzen kann ein Trockenätzprozess unter Verwendung der Pufferschicht 236a als einen Ätzstopper sein. Während eines Trockenätzprozesses zum Bilden des Kontaktlochs 320 kann ein Ätzgas mit einer hohen Ätzselektivität der dielektrischen Zwischenschicht 310 gegenüber der Pufferschicht 236a verwendet werden. In diesem Fall wird die Pufferschicht 236a nicht geätzt und lediglich die dielektrische Zwischenschicht 310 wird geätzt. Zum Beispiel kann, falls die Pufferschicht 236a eine Nitridschicht und die dielektrische Zwischenschicht 310 eine Oxidschicht ist, ein Ätzprozess unter Verwendung eines reaktiven Gases mit einer hohen Ätzsensitivität einer Oxidschicht gegenüber einer Nitridschicht durchgeführt werden, so dass lediglich die dielektrische Zwischenschicht 310 geätzt werden kann. In diesem Fall kann die Pufferschicht 236a als ein Ätzstopper dienen.
  • Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 320 verwendet wird, kann mehr als 50% Inertgas enthalten. Das Inertgas kann Ar sein. Der Gehalt an Inertgas des Ätzgases, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 320 verwendet wird, kann größer sein als der Gehalt an reaktivem Gas des Ätzgases, das bei dem Trockenätzprozess zum Bilden des Kontaktlochs 320 verwendet wird. In diesem Fall kann die Rate, mit der die dielektrische Zwischenschicht 310 physikalisch geätzt wird, zunehmen, und so die Entfernung der dielektrischen Zwischenschicht 310 erleichtert werden.
  • Bezug nehmend auf 26 sowie 32A und 32B wird, bei Block S150, ein Abschnitt der Pufferschicht 236a, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, entfernt, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 teilweise freigelegt werden kann. Die Entfernung des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236a kann unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens, zum Beispiel eines Ätzverfahrens mit reaktiven Ionen, durchgeführt werden.
  • Während eines Trockenätzprozesses zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236a kann ein Ätzgas mit einer hohen Ätzselektivität der Pufferschicht 236a gegenüber der dielektrischen Zwischenschicht 310 verwendet werden. In diesem Fall wird die dielektrische Zwischenschicht 310 nicht geätzt, und lediglich die Pufferschicht 236a wird geätzt. Zum Beispiel kann, falls die Pufferschicht 236a eine Nitridschicht und die dielektrische Zwischenschicht 310 eine Oxidschicht ist, ein Ätzvorgang unter Verwendung eines reaktiven Gases mit einer hohen Ätzselektivität einer Nitridschicht gegenüber einer Oxidschicht durchgeführt werden.
  • Das Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b verwendet wird, kann weniger als 10% Inertgas oder überhaupt kein Inertgas enthalten. Das heißt, die physikalische Ätzrate der Pufferschicht 236b wird durch ein Zuführen von lediglich einer geringen Menge an Inertgas oder ein Zuführen überhaupt keines Inertgases begrenzt. Eine große Menge an Inertgas kann in dem Ätzgas, das bei dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b verwendet wird, umfasst sein, so dass die Pufferschicht 236a chemisch geätzt werden kann.
  • Die Katalysatorschicht 220 kann dünn gebildet sein. Falls die Katalysatorschicht 220 beschädigt wird, kann möglicherweise die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen nicht fähig sein, stabil durchgeführt zu werden. Durch ein Reduzieren der physikalischen Ätzrate der Pufferschicht 236b und ein Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b durch ein chemisches Ätzen, das durch ein reaktives Gas verursacht wird, kann verhindert werden, dass die Katalysatorschicht 220 während des Trockenätzprozesses zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b signifikant beschädigt wird.
  • Während des Trockenätzprozesses zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b kann die Katalysatorschicht 220 teilweise weggeätzt werden. Daher kann die Dicke der leitfähigen Schicht 220a, die in 2A dargestellt ist, geeignet eingestellt werden, so dass eine ausreichende Katalysatorschichtdicke, um Kohlenstoff-Nanoröhrchen stabil zu wachsen, sogar nach dem Trockenätzprozess zum Entfernen des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht 236b sichergestellt werden kann.
  • Bezug nehmend auf 26 und 33A und 33B werden, bei Block S160, Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 von einem Abschnitt der Katalysatorschicht 220, der durch das Kontaktloch 320 freigelegt ist, gewachsen, so dass das Kontaktloch 320 mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gefüllt werden kann. Ein CMP-Vorgang kann durchgeführt werden, so dass die oberen Oberflächen der dielektrischen Zwischenschicht 310 und der Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 planarisiert werden können. Eine obere Zwischenver bindungsschicht (nicht gezeigt) kann auf der dielektrischen Zwischenschicht 310 gebildet werden, um so mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 verbunden zu sein.
  • Gemäß den fünften Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Katalysatorschicht 220 durch ein Bilden der Pufferschicht 236 an der Katalysatorschicht 220 wirksam zu schützen. Ferner ist es möglich, die Katalysatorschicht 220 durch ein Verwenden der Pufferschicht 236 als einen Ätzstopper während eines Ätzvorgangs zum Bilden des Kontaktlochs 320 und ein Entfernen der Pufferschicht 236 durch ein chemisches Ätzen davor zu schützen, dass sie beschädigt wird. Daher ist es möglich, Kohlenstoff-Nanoröhrchen stabil zu wachsen und so die Eigenschaften einer integrierten Schaltung zu steigern.
  • Integrierte Schaltungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 32A und 32B im Detail beschrieben. 32A ist eine Anordnung einer integrierten Schaltung gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und 32B stellt Querschnittsansichten dar, die jeweils entlang der Linien A-A' und B-B' von 32A aufgenommen sind.
  • Bezug nehmend auf 32A und 32B ist der Aufbau 205, der die untere Zwischenverbindungsschicht 210 und die Katalysatorschicht 220 umfasst, an dem Halbleitersubstrat 100 gebildet. Die Pufferschicht 236 ist an dem Aufbau 205 und an dem Halbleitersubstrat 100 gebildet und legt einen Teil der oberen Oberfläche der Katalysatorschicht 220 frei.
  • Die dielektrische Zwischenschicht 310 ist an der Pufferschicht 236 gebildet. Das Kontaktloch 320 ist durch die dielektrische Zwischenschicht 310 gebildet, so dass die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 freigelegt werden kann. Das Kontaktloch 320 ist mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen 330 gefüllt.
  • Bei der integrierten Schaltung, die in 32A und 32B dargestellt ist, ist der Aufbau 205, der die untere Zwischenverbindungsschicht 210 und die Katalysatorschicht 220 umfasst, gebildet, und die Pufferschicht 236 ist an dem Aufbau 205 gebildet und legt die obere Oberfläche der Katalysatorschicht 220 teilweise frei. Die Pufferschicht 236 kann die Katalysatorschicht 220 schützen. Daher ist es möglich, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen stabil zu wachsen und so die Eigenschaften einer integrierten Schaltung zu steigern.
  • Wie im Vorhergehenden beschrieben, kann die vorliegende Erfindung mindestens die folgenden Vorteile liefern.
  • Erstens ist es möglich, eine Katalysatorschicht während der Fertigung einer integrierten Schaltung durch ein Bilden einer Pufferschicht an der Katalysatorschicht zu schützen.
  • Zweitens ist es möglich, zu verhindern, dass eine Katalysatorschicht während der Bildung eines Kontaktlochs unter Verwendung einer Pufferschicht als einem Ätzstopper während eines Ätzvorgangs zum Bilden eines Kontaktlochs beschädigt wird.
  • Drittens ist es durch ein Bilden einer leitfähigen Pufferschicht an der Katalysatorschicht möglich, zu verhindern, dass eine Katalysatorschicht und eine dielektrische Zwischenschicht direkt miteinander in Kontakt treten. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die dielektrische Zwischenschicht aufgrund einer schwachen Haftfähigkeit zwischen der Katalysatorschicht und der dielektrischen Zwischenschicht von den darunterliegenden Schichten abgelöst wird, und so eine integrierte Schaltung mit verbesserten Eigenschaften zu fertigen.
  • Das Vorhergehende stellt die vorliegende Erfindung dar und soll nicht als dieselbe begrenzend aufgefasst werden. Obwohl einige wenige Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben worden sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass bei den Ausführungsbeispielen viele Modifikationen möglich sind, ohne von den neuen Lehren und den Vorteilen dieser Erfindung wesentlich abzuweichen. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass alle solchen Modifikationen in dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, umfasst sind. Die Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit folgenden Schritten: Bilden (S110, S120; S112-S118) eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) an einem Substrat (100), eine Katalysatorschicht (220, 220a) an der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) und eine Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) an der Katalysatorschicht (220, 220a) aufweist; Bilden (S130) einer dielektrischen Zwischenschicht (310) an der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b); Bilden (S140) eines Lochs (320) durch die dielektrische Zwischenschicht (310), um einen Abschnitt der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) freizulegen; Entfernen (S150) des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b), um einen Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a) freizulegen; und Wachsen (S160) von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (330) an dem freigelegten Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden (S140) eines Lochs (320) durch die dielektrische Zwischenschicht (310), um einen Abschnitt der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) freizulegen, ein Durchführen eines ersten Ätzprozesses unter Verwendung der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) als einen Ätzstopper aufweist; und das Entfernen (S150) des freigelegten Abschnitts der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b), um einen Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a) freizulegen, ein Durchführen eines zweiten Ätzprozesses aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Ätzprozess einen Trockenätzprozess und der zweite Ätzprozess einen Nassätzprozess aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die ersten und zweiten Ätzprozesse jeweils unterschiedliche Trockenätzprozesse aufweisen.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Ätzprozess ein Trockenätzen mit einem Ätzgas, das mehr als 50% Inertgas enthält, aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der zweite Ätzprozess ein Trockenätzen mit einem Ätzgas, das weniger als 10% Inertgas enthält, aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden (Silo, S120) eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) an einem Substrat (100), eine Katalysatorschicht (220, 220a) an der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) und eine Pufferschicht (230, 230a, 230b) an der Katalysatorschicht (220, 220a) aufweist, folgende Schritte aufweist: Abscheiden (S110) einer leitfähigen Materialschicht (210a) an dem Substrat (100); Abscheiden (S110) einer Katalysatormaterialschicht (220a) an der leitfähigen Schicht (210a); Abscheiden (S110) einer Puffermaterialschicht (230a) an der Katalysatormaterialschicht (220a); und Strukturieren (S120) der Puffermaterialschicht (230a), der Katalysatormaterialschicht (220a) und der leitfähigen Materialschicht (210a), um den Stapel zu bilden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden (S112-S118) eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) an einem Substrat (100), eine Katalysatorschicht (220, 220a) an der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) und eine Pufferschicht (232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) an der Katalysatorschicht (220, 220a) aufweist, folgende Schritte aufweist: Abscheiden (S112) einer leitfähigen Materialschicht (210a) an dem Substrat (100); Abscheiden (S112) einer Katalysatormaterialschicht (220a) an der leitfähigen Schicht (210a); Strukturieren (S114) der leitfähigen Materialschicht (210a) und der Katalysatormaterialschicht (220a), um eine Katalysatorstruktur an einer leitfähigen Struktur zu bilden; und Abscheiden (S116) einer Puffermaterialschicht (232a; 236a), die sich an eine obere Oberfläche der Katalysatorstruktur und Seitenwände der Katalysatorstruktur und der leitfähigen Struktur anpasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner ein Strukturieren (S118) der Puffermaterialschicht (232a) aufweist, um einen Abschnitt des Substrats (100) freizulegen, der benachbart zu den Seitenwänden der Katalysatorstruktur und der leitfähigen Struktur ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bilden eines Stapels, der eine Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) an einem Substrat (100), eine Katalysatorschicht (220, 220a) an der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) und eine Pufferschicht an der Katalysatorschicht (220, 220a) aufweist, folgende Schritte aufweist: Bilden einer damaszierten leitfähigen Schicht in einer dielektrischen Schicht an dem Substrat (100); Abscheiden einer Katalysatormaterialschicht (220a) an der leitfähigen Schicht; Abscheiden einer Puffermaterialschicht an der Katalysatormaterialschicht (220a); und Strukturieren der Puffermaterialschicht und der Katalysatormaterialschicht (220a), um an der damaszierten leitfähigen Schicht eine Katalysatorschicht (220) und eine Pufferschicht zurückzulassen.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Katalysatorschicht (220, 220a) Ni, Fe, Co, Au, Pb, NiFe, CoFe, NiCoFe oder eine Kombination derselben aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) W, Al, TiN, Ti, Cu, Ta oder eine Kombination derselben aufweist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung mit folgenden Schritten: Bilden (S122) einer ersten dielektrischen Zwischenschicht (312) an einem Substrat (100); Bilden (S122) einer Ausnehmung (313) in der ersten dielektrischen Zwischenschicht (312); Bilden (S124) einer leitfähigen Schicht (S212) in der Ausnehmung (313); Bilden (S126, S128) einer Katalysatorschicht (220, 220a) und einer Pufferschicht (234, 234a, 234b) an der leitfähigen Schicht (212) in der Ausnehmung (313); Bilden (S132) einer zweiten dielektrischen Zwischenschicht (314) an der ersten dielektrischen Zwischenschicht (312) und der Pufferschicht (234, 234a, 234b); Bilden (S142) eines Lochs (320) durch die zweite dielektrische Zwischenschicht (314), um einen Abschnitt der Pufferschicht (234, 234a, 234b) freizulegen; Entfernen (S150) des freigelegten Abschnitts der freigelegten Pufferschicht (234, 234a, 234b) in dem Kontaktloch (320), um einen darunterliegenden Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a) freizulegen; und Wachsen (S160) von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (330) an dem freigelegten Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Bilden (S142) eines Lochs (320) durch die zweite dielektrische Zwischenschicht (314), um einen Abschnitt der Pufferschicht (234, 234a, 234b) freizulegen, ein Durchführen eines ersten Ätzprozesses unter Verwendung der Pufferschicht (234, 234a, 234b) als einen Ätzstopper aufweist; und das Entfernen (S150) des freigelegten Abschnitts der freigelegten Pufferschicht (234, 234a, 234b) in dem Kontaktloch (320), um einen darunterliegenden Abschnitt der Katalysatorschicht (220, 220a) freizulegen, ein Durchführen eines zweiten Ätzprozesses aufweist.
  15. Integrierte Schaltung mit: einem Substrat; einem Stapel von Schichten, der eine Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) an dem Substrat (100), eine Katalysatorschicht (220, 220a) an der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) und eine Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) an der Katalysatorschicht (220, 220a) aufweist; einer dielektrischen Zwischenschicht (310) an der Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b); und einem Kohlenstoff-Nanoröhrchenkontakt, der sich durch die dielektrische Zwischenschicht (310) und die Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) erstreckt, um die Katalysatorschicht (220, 220a) zu kontaktieren.
  16. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, bei der sich die Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) an Seitenwände der Katalysatorschicht (220, 220a) und der Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) anpasst.
  17. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, bei der die Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) eine Nitridschicht aufweist.
  18. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, bei der die Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) eine leitfähige Schicht aufweist.
  19. Integrierte Schaltung nach Anspruch 18, bei der die Pufferschicht (230, 230a, 230b; 232, 232a, 232b; 236, 236a, 236b) W, Al, TiN, Ti oder eine Kombination derselben aufweist.
  20. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, bei der die Katalysatorschicht (220, 220a) Ni, Fe, Co, Au, Pb, NiFe, CoFe, NiCoFe oder eine Kombination derselben aufweist.
  21. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, bei der die Zwischenverbindungsschicht (210, 210a) W, Al, TiN, Ti, Cu, Ta oder eine Kombination derselben aufweist.
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