DE102008047916A1 - Halbleiterbauelement mit Mehrfachschichtmetallisierung - Google Patents

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Abstract

Eine oder mehrere Ausführungsformen betreffen ein Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mehrere Abschnitte, wobei jeder der Abschnitte eine andere Dicke aufweist. Die Metallisierungsschicht kann eine letzte Metallschicht sein.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleitbauelemente und Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Metallisierungstechnologie.
  • Chips können in bestimmten Technologien elektronische Bauelemente und Schaltungen enthalten, die letzte oder obere Metallleitungen mit einer relativ großen Dicke erfordern können. Der gleiche Chip kann jedoch auch elektronische Bauelemente und Schaltungen enthalten, die letzte oder obere Metallleitungen mit einer relativ feinen Teilung erfordern können.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mindestens eine erste Metallleitung und eine von der ersten Metallleitung in einem Abstand angeordnete zweite Metallleitung, wobei die erste Metallleitung eine erste Dicke aufweist, wobei die zweite Metallleitung eine zweite Dicke größer als die erste Dicke aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht sein.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mehrere Abschnitte, wobei jeder der Abschnitte eine andere Dicke aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht sein.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine Halbleiterstruktur, aufweisend: eine Metallschicht aufweisend mindestens eine Metallleitung, wobei die Metallleitung mehrere Abschnitte aufweist, wobei jeder der Abschnitte eine andere Dicke aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Metallschicht eine letzte Metallschicht sein und die Metallleitung kann eine letzte Metallleitung sein.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer letzten Metallschicht des Halbleiterbauelements, aufweisend: Bereitstellen einer Oberfläche; Ausbilden einer ersten Metallschicht über einem Abschnitt der Oberfläche und Ausbilden einer zweiten Metallschicht über mindestens einem Abschnitt der ersten Metallschicht und/oder über einem Abschnitt der Oberfläche, der nicht von der ersten Metallschicht belegt ist.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements, aufweisend:
    Bereitstellen einer Metallkeimschicht; erstes Elektroplattieren einer ersten Metallschicht über der Metallkeimschicht und zweites Elektroplattieren einer zweiten Metallschicht über der ersten Metallschicht.
  • Die 1 bis 10 stellen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements bereit;
  • 11 bis 13A stellen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum weiteren Verarbeiten des Halbleiterbauelements von 10 bereit; und
  • 13B stellt eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelements bereit;
  • 13C stellt eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelements bereit;
  • 14 stellt eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelements bereit;
  • 15A bis 15D zeigen eine Ausführungsform zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements;
  • 16A bis 16D zeigen eine Ausführungsform zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements;
  • 17A bis 17D zeigen eine Ausführungsform zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements;
  • 18A bis 18D zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements;
  • 19 zeigt eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelements;
  • 20A zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht;
  • 20B zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht;
  • 20C zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht;
  • 20D zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht;
  • 20E zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht;
  • 20F zeigt eine Ausführungsform einer letzten Metallschicht; und
  • 20G zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die als Veranschaulichung spezifischer Details und Ausführungsformen zeigen, wie die Erfindung praktiziert werden kann. Diese Ausführungsformen werden in ausreichendem Detail beschrieben, damit der Fachmann die Erfindung praktizieren kann. Andere Ausführungsformen können genutzt und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen einander nicht notwendigerweise gegenseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden.
  • 1 bis 10 stellen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements bereit. 1 zeigt eine Halbleiterstruktur 100 einer Ausführungsform eines teilweise fertiggestellten Halbleiterchips oder Halbleiterbauelements. Die Struktur 100 weist ein Substrat 210 auf. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann das Substrat 210 ein Substrat vom p-Typ sein. Allgemeiner jedoch kann das Substrat bei einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung ein Siliziumsubstrat oder ein anderes geeignetes Substrat sein. Das Substrat kann ein Silizium-auf-Isolator-Substrat (SOI) sein. Das SOI-Substrat kann beispielsweise durch einen SIMOX-Prozess ausgebildet werden. Das Substrat kann ein Silizium-auf-Saphir-Substrat (SOS) sein. Das Substrat kann ein Silizium-auf-Germanium-Substrat sein.
  • Über dem Substrat 210 ist eine Schicht 220 ausgebildet. Die Schicht 220 kann selbst eine oder mehrere Ebenen von Metallisierungsschichten, Zwischenebenendielektrikumsschichten, Durchkontakte, Plugs usw. aufweisen. Die Kombination aus der Schicht 210 und der Schicht 220 kann als ein Werkstück oder als eine Trägerstruktur für die Abscheidung zusätzlicher Schichten über einem derartigen Werkstück oder einem derartigen Träger angesehen werden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein oberer Abschnitt der Schicht 220 eine Zwischenebenendielektrikumsschicht mit Durchkontakten und Plugs aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Barrierenschicht 230 über der Schicht 220 ausgebildet sein. Die Barrierenschicht 230 kann ein leitendes Material aufweisen. Die Barrierenschicht 230 kann ein metallisches Material aufweisen. Die Barrierenschicht 230 kann eines oder mehrere der Elemente aus der Gruppe bestehend aus Ti, Ta, N und W aufweisen. Die Barrierenschicht 230 kann ein Ti-basiertes Material oder ein Ta-basiertes Material aufweisen. Die Barrierenschicht 230 kann ein oder mehrere Materialien aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus TiW, WN, TiN und TaN. Die Barrierenschicht kann als ein Verbundwerkstoff oder als ein doppelschichtiges System wie etwa eine Titan/TiN- oder eine Tantal/TaN-Doppelschicht ausgebildet sein. Die Barrierenschicht 230 kann dazu dienen, Diffusion zwischen den Materialien, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Barrierenschicht befinden, zu reduzieren oder zu verhindern. Die Barrierenschicht 230 kann durch einen Prozess der chemikalischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD) oder der physikalischen Abscheidung aus der Gasphase (PVD) abgeschieden werden.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 1 kann eine Metallkeimschicht 240 über der Barrierenschicht 230 ausgebildet werden. Die Metallkeimschicht 240 kann durch einen Sputterprozess oder durch einen Prozess der chemischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD) ausgebildet werden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der Metallkeimschicht etwa 5000 Angström oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der Metallkeimschicht etwa 2000 Angström oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der Metallkeimschicht etwa 1000 Angström oder weniger betragen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann ein galvanischer Resist 250 über der Metallschicht 240 ausgebildet werden. Der galvanische Resist 250 kann durch einen Aufschleuderprozess aufgebracht werden. Geeignete galvanische Resists sind kommerziell erhältlich. Unter Bezugnahme auf 3 kann der galvanische Resist 250 strukturiert werden und ein Abschnitt kann von bestimmten Stellen über der Metallkeimschicht 240 entfernt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann eine erste Metallschicht 260 über der Metallkeimschicht an Plätzen abgeschieden werden, wo die Abschnitte von galvanischem Resist beseitigt wurden. Im allgemeinen ist die Dicke der ersten Metallschicht 260 nicht auf irgendeine bestimmte Dicke beschränkt. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 2000 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 1000 nm (1000 Nanometer) oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 500 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 250 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 200 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 eine Dicke von etwa 150 nm oder weniger aufweisen. Die Dicke der ersten Metallschicht 260 ist als Dicke T260 in 4 gezeigt.
  • Die erste Metallschicht 260 kann durch einen Elektroplattierungsprozess ausgebildet werden. Als ein mögliches Beispiel eines Elektroplattierungsprozesses kann reines Kupfer elektroplattiert werden, indem ein Wafer (der beispielsweise eine beschichtete Anordnung ähnlich der in 3 gezeigten aufweisen kann) in einer Lösung beispielsweise aus Kupferionen enthaltendem Kupfersulfat plaziert wird. Der Wafer (mit einer Keimschicht) kann elektrisch an eine Stromversorgung gekoppelt werden, um eine Kathode zu bilden. Ein massives Stück aus reinem Kupfer kann in der Lösung plaziert und elektrisch an die Stromversorgung gekoppelt werden, um eine Anode zu bilden. An der Kathode werden Kupferionen zu metallischem Kupfer reduziert. An der Anode wird das reine Kupfer oxidiert. Andere Elektroplattierungsprozesse sind natürlich möglich. Bei anderen Ausführungsformen können andere metallische Materialien (wie etwa Kupferlegierungen) elektroplattiert werden.
  • Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform wird die erste Metallschicht 260 etwa auf der Höhe des galvanischen Resists 250 ausgebildet. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen jedoch kann die erste Metallschicht bis zu einer Höhe ausgebildet werden, die unter der Höhe des galvanischen Resists liegt. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 bis zu einer Höhe ausgebildet werden, die über der Höhe des galvanischen Resists 250 liegt.
  • Unter Bezugnahme auf 5 kann nach dem Ausbilden der ersten Metallschicht 260 der verbleibende galvanische Resist 250 beseitigt werden. Unter Bezugnahme auf 5 ist zu sehen, dass eine erste Metallschicht 260 ausgebildet werden kann, die vier in einem Abstand angeordnete erste Metallschichtabschnitte 260A-D der ersten Metallschicht 260 aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine erste Metallschicht 260 ausgebildet werden, die nur einen einzelnen kontinuierlichen Abschnitt aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine erste Metallschicht 260 ausgebildet werden, die mehrere in einem Abstand angeordnete Abschnitte enthält. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können zwei oder mehr erste Metallschichtabschnitte einen Abstand zwischen sich aufweisen, der kleiner als etwa 600 nm ist. Bei einer anderen Ausführungsform können die ersten Metallschichtabschnitte einen Abstand zwischen sich aufweisen, der kleiner als etwa 500 nm ist. Als ein Beispiel können die ersten Metallschichtabschnitte einen Abstand zwischen sich aufweisen, der kleiner als etwa 400 nm beträgt. Die Dicke der ersten Metallschicht 260 ist ebenfalls als Dicke T260 in 5 gezeigt. Jeder der in einem Abstand angeordneten Abschnitte 260A-D kann als eine separate Metallleitung angesehen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann eine zweite Schicht aus galvanischem Resist 270 über der Struktur von 5 ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf 6 kann der galvanische Resist 270 dann strukturiert werden (wobei Abschnitte des galvanischen Resists beseitigt werden), um die in 7 gezeigte Struktur zu bilden. Unter Bezugnahme auf 7 ist zu sehen, dass Abschnitte des galvanischen Resists 270 entfernt worden sind, so dass Öffnungen 272 ausgebildet werden, die über oberen Oberflächen der ersten Metallschicht 260 liegen, wo eine zweite Metallschicht abgeschieden werden wird. Insbesondere ist zu sehen, dass Öffnungen 272 so ausgebildet sind, dass mindestens ein Abschnitt der oberen Oberfläche jedes der ersten Metallschichtabschnitte 260A und 260D exponiert wird. Die ersten Metallschichtabschnitte 260B und 260C werden weiterhin von dem galvanischen Resist bedeckt.
  • Unter Bezugnahme auf 8 kann dann eine zweite Metallschicht 280 innerhalb der in dem galvanischen Resist ausgebildeten Öffnungen 272 abgeschieden werden. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die zweite Metallschicht 280 über und in elektrischem Kontakt mit dem ersten Metallschichtabschnitt 260A und dem ersten Metallschichtabschnitt 260D angeordnet. Die Abscheidung der zweiten Metallschicht 280 kann unter Verwendung eines Elektroplattierungsprozesses durchgeführt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Höhe der zweiten Metallschicht 280 identisch mit der Höhe des Resists 270. Bei anderen Ausführungsformen ist es jedoch möglich, dass die zweite Metallschicht 280 unter der oberen Oberfläche des Lackes 270 angeordnet wird, oder dass sie über der oberen Oberfläche des Lackes 270 angeordnet wird.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 (in 8 als Dicke T280 gezeigt) größer sein als die Dicke T260 der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 kleiner sein als die Dicke der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa die gleiche sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T280 der zweiten Metallschicht 280 mindestens zwei mal so groß sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 mindestens fünf mal so groß sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 mindestens 10 mal so groß sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 mindestens 20 mal so groß sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 mindestens 100 mal so groß sein wie die Dicke der ersten Metallschicht 260.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 1000 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 1500 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 2000 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 2500 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 3000 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 5000 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 10000 nm oder größer sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der zweiten Metallschicht 280 etwa 20000 nm oder größer sein.
  • Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform wird die zweite Metallschicht 280 über den zwei in einem Abstand angeordneten ersten Metallschichtabschnitten 260A, D abgeschieden, um zwei Metallleitungen M2 mit einer Dicke T2 auszubilden. Wie gezeigt wird ein Abschnitt 280A der zweiten Metallschicht 280 über dem Abschnitt 260A der ersten Metallschicht 260 abgeschieden, um eine erste Metallleitung M2 auszubilden. Gleichermaßen wird ein Abschnitt 280B der zweiten Metallleitung 280 über dem Abschnitt 260B der ersten Metallschicht 260 abgeschieden, um eine zweite Metallleitung M2 auszubilden. Die übrigen zwei ersten Metallschichtabschnitte 260B, C bilden Metallleitungen M1 mit einer Dicke T1, die gleich der Dicke T260 der ersten Metallschicht ist. Die Dicke T2 der Metallleitung M2 ist größer als die Dicke T1 der Metallleitungen M1. Somit werden zwei Gruppen von Metallleitungen gebildet. Eine erste Gruppe von Metallleitungen sind die Metallleitungen M1. Diese Metallleitungen enthalten die erste Metallschicht 260, aber nicht die zweite Metallschicht 280. Eine zweite Gruppe von Metallleitungen sind die Metallleitungen M2. Diese Metallleitungen enthalten die erste Metallschicht 260 und die zweite Metallschicht 280. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Metallleitungen M2 dicker als die Metallleitungen M1.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine dickere Metallleitung und mindestens eine dünnere Metallleitung vorliegen (wobei eine dickere Metallleitung dicker ist als eine dünnere Metallleitung). Bei einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere dickere Metallleitungen vorliegen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere dünnere Metallleitungen vorliegen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Metallleitungen M1 eine Dicke T1 von etwa 2000 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T1 etwa 1000 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T1 etwa 500 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T1 etwa 250 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T1 etwa 200 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T1 etwa 150 nm oder weniger betragen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Metallleitungen M2 eine Dicke T2 von etwa 500 nm oder mehr aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Metallleitungen M2 eine Dicke T2 von etwa 1000 nm oder mehr aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 1500 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 2000 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Metallleitungen M2 eine Dicke T2 von etwa 2500 nm oder mehr aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 3000 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 5000 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 10000 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 20000 nm oder mehr betragen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 der Metallleitung M2 größer sein als die Dicke T1 der Metallleitungen M1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa zwei mal so groß sein wie die Dicke T1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa fünf mal so groß sein wie die Dicke T1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 10 mal so groß sein wie die Dicke T1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 20 mal so groß sein wie die Dicke T1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 50 mal so groß sein wie die Dicke T1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke T2 etwa 100 mal so groß sein wie die Dicke T1.
  • Unter Bezugnahme auf 8 weist jede der Metallleitungen M1 eine Breite W1 auf, während jede der Metallleitungen M2 eine Breite W2 aufweist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Breite W2 der dickeren Leitungen M2 größer als die Breite W1 der dünneren Leitungen M1 (so dass W2 > W1). Dies muss jedoch nicht der Fall sein, so dass es auch möglich ist, dass die dickeren Leitungen M2 eine geringere Breite als die dünneren Leitungen M1 aufweisen (so dass W2 < W1). Es ist auch möglich, dass die dünneren Leitungen M1 und die dickeren Leitungen M2 die gleiche Breite aufweisen (so dass W1 = W2). Gleichermaßen ist es möglich, dass die dickeren Leitungen M2 jeweils eine andere Breite aufweisen und/oder die dünneren Leitungen M1 jeweils eine andere Breite aufweisen.
  • Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den zwei Metallleitungen M1 kleiner als der Abstand zwischen den zwei Metallleitungen M2. Dies braucht jedoch nicht der Fall zu sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die dünneren Metallleitungen M1 eine feinere Teilung (einen kleineren Pitch) als die dickeren Metallleitungen M2 aufweisen, doch muss dies nicht der Fall sein.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M1 etwa 600 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M1 etwa 500 nm oder weniger betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M1 etwa 400 nm oder weniger betragen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M2 etwa 800 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M2 etwa 1000 nm oder mehr betragen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Metallleitungen M2 etwa 1500 nm oder mehr betragen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 kann nach der Abscheidung der zweiten Metallschicht 280 der verbleibende Abschnitt des galvanischen Resists beseitigt werden. Unter Bezugnahme auf 10 kann nach dem Beseitigen des galvanischen Resists bei einer Ausführungsform der Erfindung ein Abschnitt des Barrierenmaterials 230 und des Metallkeimmaterials 240, das nicht unter dem Material der Metallleitungen M2 oder dem Material der Metallleitungen M1 liegt, entfernt werden. Das Entfernen dieser Abschnitte des Barrierenmaterials und des Keimmaterials dient dazu, jede der Metallleitungen elektrisch von den anderen Metallleitungen zu isolieren. Das Entfernen kann durch einen Ätzprozess bewerkstelligt werden. Der Ätzprozess kann ein anisotroper Ätzprozess sein. Der Ätzprozess kann eine Naßätzung oder eine Trockenätzung sein.
  • An diesem Punkt im Prozess gibt es mehrere verschiedene Wege, wie weiter verfahren werden kann, um den Prozess fortzusetzen. Unter Bezugnahme auf 11 wird, nachdem die dicken Metallleitungen und die dünnen Metallleitungen elektrisch voneinander isoliert sind, eine schützende Passivierungsschicht 290 über der Struktur von 10 abgeschieden, um die in 11 gezeigte Struktur zu bilden. Allgemein kann die Passivierungsschicht 290 aus einem beliebigen dielektrischen Material gebildet werden. Bei einer Ausführungsform kann die Passivierungsschicht 290 ein Imid wie etwa ein Polyimid aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 290 ein Oxid, Nitrid oder ein Oxynitrid aufweisen. Die Passivierungsschicht kann beispielsweise aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, einem Siliziumoxynitrid oder Kombinationen davon ausgebildet werden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 290 ein oder mehrere Materialien aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiN, SiON, SiC, SiO, SiO2 und Kombinationen davon.
  • Unter Bezugnahme auf 12 können nach dem Ausbilden der Passivierungsschicht 290 Öffnungen 292 in der Passivierungsschicht ausgebildet werden, so dass die Metallleitungen M2 sowie die Metallleitungen M1 exponiert werden, anders ausgedrückt, freigelegt werden. Unter Bezugnahme auf 13A kann dann ein Passivierungsmaterial 295 innerhalb jeder der Öffnungen und auf der Oberseite des exponierten metallischen Materials jeder der Metallleitungen angeordnet werden. Das Passivierungsmaterial kann ein metallisches Material aufweisen. Das Passivierungsmaterial 295 kann eine einzelne Schicht aus einem metallischen Material sein. Das Passivierungsmaterial kann zwei oder mehr Schichten aus unterschiedlichen Materialien enthalten. Beispielsweise kann das Passivierungsmaterial zwei Schichten wie etwa NiP/Pd (eine Pd-Schicht über einer NiP-Schicht) oder NiMoP/Pd (eine Pd-Schicht über einer NiMoP-Schicht) enthalten. Als weiteres Beispiel kann das Passivierungsmaterial drei Schichten wie etwa NiP/Pd/Au (eine Au-Schicht über einer Pd-Schicht über einer NiP-Schicht) oder NiMoP/Pd/Au (eine Au-Schicht über einer Pd-Schicht über einer NiMoP-Schicht) enthalten. Es ist möglich, dass mehr als drei Schichten verwendet werden können.
  • Bei der in 13A gezeigten Ausführungsformen sind Öffnungen ausgebildet, um die Metallleitungen M2 und die Metallleitungen M1 zu exponieren, anders ausgedrückt, freizulegen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können Öffnungen 295 ausgebildet werden, um nur die Metallleitungen M2 und nicht die Metallleitungen M1 zu exponieren, anders ausgedrückt, freizulegen. Dies ist in 13B gezeigt. Gleichermaßen können bei einer oder mehreren Ausführungsformen Öffnungen 295 ausgebildet werden, um nur die Metallleitungen M1 und nicht die Metallleitungen M2 zu exponieren, anders ausgedrückt, freizulegen. Dies ist in 13C gezeigt. Außerdem können bei einer oder mehreren Ausführungsformen Öffnungen ausgebildet werden, um nur einen Abschnitt der Metallleitungen M2 und/oder nur einen Abschnitt der Metallleitungen M1 zu exponieren, anders ausgedrückt, freizulegen.
  • 14 zeigt einen anderen Weg, um den Prozess fortzusetzen, gegenüber dem, was in 10 gezeigt ist. Unter Bezugnahme auf 14 können die Metallleitungen M1, M2 durch ein Passivierungsmaterial 395 passiviert werden. Das Passivierungsmaterial 395 kann im wesentlichen konform über die Metallleitungen M1 und M2 sowie über den Seitenwandoberflächen der Keimschicht 240 und den Seitenwandoberflächen der Barrierenschicht 230 abgeschieden werden. Das Passivierungsmaterial 395 bleibt möglicherweise nicht auf den Seitenwandoberflächen der Barrierenschicht 230, so dass es in 14 nicht über diesen Oberflächen gezeigt ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist es möglich, dass die Passivierungsschicht 395 auch auf den Seitenwandoberflächen der Barrierenschicht 230 bleiben kann.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Passivierungsmaterial 395 ein oder mehrere metallische Materialien aufweisen. Das Passivierungsmaterial 395 kann beispielsweise eine einzelne Schicht auf einem metallischen Material sein oder es kann zwei oder mehr Schichten aus verschiedenen metallischen Materialien aufweisen. Zu Beispielen für Passivierungsschichten zählen Ni, NiPd, NiP, Ni/Pd (eine Doppelschicht), NiP/Pd (eine Doppelschicht), NiP/Pd/Au (eine Dreifachschicht), NiMoP, CoW, CoWP, NiMoP/Pd, Ni, Ni/Pd. Eine erste Schicht kann beispielsweise eine NiP-Schicht (oder eine NiMoP-Schicht oder eine NiMoP-Schicht oder eine CoWP-Schicht oder eine CoW-Schicht usw. sein). Diese erste Schicht kann eine Dicke von mindestens 300 nm aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der ersten Schicht zwischen etwa 500 nm und etwa 5000 nm liegen. Eine zweite metallische Schicht kann auf der ersten metallischen Schicht ausgebildet sein (die beispielsweise eine Schicht aus NiP sein kann). Die zweite metallische Schicht kann eine Pd-Schicht sein. Diese zweite metallische Schicht kann eine Dicke von etwa 100 nm oder mehr aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die zweite metallische Schicht eine Dicke von etwa 100 nm bis etwa 500 nm aufweisen. Über der zweiten Schicht plazieren wir eine dritte metallische Schicht. Die dritte metallische Schicht kann eine Schicht aus Silber oder Silberlegierung sein. Diese dritte metallische Schicht kann eine Dicke von etwa 100 nm oder weniger aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die dritte Schicht eine Dicke von etwa 50 nm oder weniger aufweisen. Die erste, zweite und dritte Schicht bilden ein Sandwich aus Materialien. Dieses Sandwich kann ein NiP/Pd/Au-Sandwich sein.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 10 ist es bei einer anderen Ausführungsform möglich, dass die Metallleitungen M1, M2 überhaupt nicht passiviert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 13A, FIG. B, FIG. C oder auf 14 ist zu sehen, dass bei einer oder mehreren Ausführungsformen zwei elektrisch isolierte dünnere Metallleitungen M1 und zwei elektrisch isolierte dickere Metallleitungen M2 ausgebildet sind. Allgemeiner können bei einer oder mehreren Ausführungsformen eine oder mehrere dickere Metallleitungen ausgebildet werden und eine oder mehrere dünnere Metallleitungen ausgebildet werden, wobei die dickeren Metallleitungen dicker sind als die dünneren Metallleitungen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können zwei oder mehr der Metallleitungen in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können zwei oder mehr der Metallleitungen elektrisch voneinander isoliert sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können zwei oder mehr der Metallleitungen elektrisch zusammengekoppelt sein.
  • Die dickeren und die dünneren Metallleitungen können alle Teil der letzten Metallschicht eines Halbleiterbauelements sein. Somit kann eine letzte Metallschicht für ein Halbleiterbauelement oder einen Halbleiterchip ausgebildet werden, das oder der mindestens eine erste Metallschicht und eine nach der ersten Metallschicht ausgebildete zweite Metallschicht aufweist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die erste und zweite Metallschicht mehrere Metallleitungen bilden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die Metallleitungen voneinander in einem Abstand angeordnet sein (beispielsweise können sie physisch voneinander in einem Abstand angeordnet sein). Eine oder mehrere der Metallleitungen kann eine erste Dicke aufweisen, während eine oder mehrere der Metallleitungen eine zweite Dicke aufweisen kann, die dicker ist als die erste Dicke.
  • Als Teil einer letzten Metallschicht (auch als eine obere Metallschicht bezeichnet) ist es bei einer oder mehreren Ausführungsformen möglich, dass die dünnen Metallleitungen für Logikanwendungen verwendet werden, während die dicken Metallleitungen für Leistungsanwendungen verwendet werden können. Die dicken und dünnen Metallleitungen, die Teil der letzten oder oberen Metallschicht sind, können als letzte Metallleitungen oder obere Metallleitungen bezeichnet werden. Somit kann die letzte Metallschicht mindestens eine dünnere letzte Metallleitung und mindestens eine dickere letzte Metallleitung enthalten, wobei die dickeren Leitungen eine Dicke aufweisen, die größer ist als die der dünneren Leitungen.
  • Es wird angemerkt, dass der oben beschriebene Prozess die Ausbildung einer letzten Metallschicht mit einer oder mehreren letzten Metallleitungen mit einer ersten Dicke und einer oder mehreren letzten Metallleitungen mit einer zweiten Dicke größer als die erste Dicke aufweisen kann. Der Prozess kann jedoch fortgesetzt werden, indem (wie etwa durch einen Aufwachsprozess oder einen Abscheidungsprozess) eine oder mehrere zusätzliche Metallschichten ausgebildet werden (möglicherweise beispielsweise durch Abscheiden zusätzlicher Schichten aus galvanischem Resist, Strukturieren dieser Schichten und Verwenden eines Elektroplattierungsprozesses zum Abscheiden zusätzlicher Metallschichten). Eine letzte Metallschicht kann ausgebildet werden, die mehrere letzte Metallleitungen aufweist. Die mehreren letzten Metallleitungen können mehrere Dicken aufweisen. Die mehreren letzten Metallleitungen können voneinander in einem Abstand angeordnet sein. Mindestens zwei der mehreren letzten Metallleitungen können elektrisch voneinander isoliert sein. Mindestens zwei der mehreren letzten Metallleitungen können elektrisch aneinander gekoppelt sein.
  • Wieder unter Bezugnahme auf die in 8, 12 oder in 13A bis 13C gezeigten Ausführungsformen ist zu sehen, dass bei der gezeigten Ausführungsform die Metallleitungen M2 so ausgebildet werden, dass der Abschnitt 260A der ersten Metallschicht 260 ganz unter dem Abschnitt 280A der zweiten Metallschicht 280 liegt. Gleichermaßen liegt der Abschnitt 260B der ersten Metallschicht 260 ganz unter dem Abschnitt 280B der zweiten Metallleitung 280.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 15D gezeigt, wo die zweite Metallschicht 280 nur teilweise über dem ersten Metallschichtabschnitt 260A liegt. (Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Metallschicht 280 natürlich breiter gemacht werden, so dass der ganze Abschnitt 260A unter der Schicht 280 liegt). Bei der in 15D gezeigten Ausführungsform enthält die Metallleitung M1 den ersten Metallschichtabschnitt 260B, enthält aber keinen Abschnitt der zweiten Metallschicht 280. Die Metallleitung M1 weist eine Dicke T1 auf. Die Metallleitung M3 enthält den ersten Metallschichtabschnitt 260A sowie die zweite Metallschicht 280. Die Metallleitung M3 weist eine Dicke T3 auf. Die Dicke T3 der Metallleitung M3 ist größer als die Dicke T1 der Metallleitung M1. 15D zeigt, wie die Metallleitungen M1 und M3 durch Durchätzen durch die Barrierenschicht 230 und die Keimschicht 240 elektrisch voneinander isoliert sein können. 15D zeigt weiterhin die Passivierungsschicht 290 und die Passivierungsschicht 295. Die Metallleitungen M1, M3 können ebenfalls auf eine Weise passiviert werden, die ähnlich der in 14 gezeigten ist.
  • Die 15A bis 15D beschreiben eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Herstellen der in 15D gezeigten Ausführungsform. 15A zeigt, dass die erste Metallschicht 260 in einem Abstand angeordnete erste Schichtabschnitte 260A und 260B aufweist. Diese ersten Schichtabschnitte 260A und 260B können auf eine ähnliche Weise zu der in 1 bis 5 gezeigten ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf 15B kann ein galvanischer Resist 270 über der Struktur von 15A ausgebildet werden. Eine Öffnung 272 kann in dem Resist ausgebildet sein. Eine zweite Metallschicht 280 kann innerhalb der Öffnung ausgebildet werden. Dies kann unter Verwendung eines Elektroplatierungsprozesses erfolgen. Die zweite Metallschicht 280 liegt teilweise über dem Abschnitt 260A der ersten Metallschicht 260. Ein Abschnitt der Schicht 280A ist auch auf der Keimschicht 240 ausgebildet. Wie in 15C gezeigt, kann der galvanische Resist 272 dann beseitigt werden. Unter Bezugnahme auf 15D können die Keimschicht 240 und die Barrierenschicht 230 dann an bestimmten Stellen geätzt werden, so dass die Metallleitungen M1 und M3 elektrisch voneinander isoliert werden. Dann kann eine Passivierungsschicht 290 über der Struktur ausgebildet werden, eine Öffnung 292 über der zweiten Metallschicht 280 und eine Passivierungsschicht 295 ausgebildet werden.
  • Bei der in 15C gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M3 eine Breite W3 und eine Dicke T3 auf. Die Metallleitung M1 weist eine Breite W1 und eine Dicke T1 auf. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W3 größer sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W3 kleiner sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W3 gleich der Breite W1 sein.
  • Eine weitere Ausführungform ist in 16D gezeigt, wo die zweite Metallschicht 280 von der ersten Metallschicht 260 in einem Abstand angeordnet ist. Bei der in 16D gezeigten Ausführungsform enthält die Metallleitung M1 die erste Metallschicht 260, enthält aber keinen Abschnitt der zweiten Metallschicht 280. Die Metallleitung M1 weist eine Dicke T1 auf. Gleichermaßen enthält die Metallleitung M4 die zweite Metallschicht 280, enthält aber keinen Abschnitt der zweiten Metallschicht 280. Die Metallleitung M4 weist eine Dicke T4 auf. Die Dicke T4 der Metallleitung M4 ist größer als die Dicke T1 der Metallleitung M1. 16D zeigt, wie die Metallleitungen M1 und M4 durch Ätzen durch die Barrierenschicht 230 und die Keimschicht 240 elektrisch voneinander isoliert werden können. 16D zeigt weiterhin die Passivierungsschicht 290 und die Passivierungsschicht 295. Die Metallleitungen M1, M4 können ebenfalls auf eine Weise passiviert werden, die der in 14 gezeigten ähnlich ist.
  • Die 16A bis 16D beschreiben eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Herstellen der in 16D gezeigten Ausführungsform. 16A zeigt eine erste Metallschicht 260. Diese Schicht kann durch einen Elektroplattierungsansatz ähnlich dem in 1 bis 5 gezeigten ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf 16B kann ein galvanischer Resist 270 über der Struktur von 16A ausgebildet werden. Eine Öffnung 272 kann in dem Resist ausgebildet werden. Eine zweite Metallschicht 280 kann innerhalb der Öffnung ausgebildet werden. Dies kann unter Verwendung eines Elektroplattierungsprozesses geschehen. Die zweite Metallschicht 280 wird auf der Keimschicht 240 ausgebildet, aber nicht auf der ersten Metallschicht 260. Wie in 16C gezeigt, kann der galvanische Resist 270 dann entfernt werden. Unter Bezugnahme auf 16D können die Keimschicht 240 und die Barrierenschicht 230 dann an bestimmten Stellen geätzt werden, so dass die Metallleitungen M1 und M4 elektrisch voneinander isoliert werden. Eine Passivierungsschicht 290 kann dann über der Struktur ausgebildet werden, eine Öffnung 292 kann über der zweiten Metallschicht 280, und eine Passivierungsschicht 295 kann ausgebildet werden. Bei der in 16A bis 16D gezeigten Ausführungsform wurde die erste Schicht 260 vor der zweiten Schicht 280 abgeschieden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es jedoch möglich, dass die Schicht 280 (die dickere) vor der Schicht 260 (der dünneren) abgeschieden wird.
  • Bei der in 16C gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M4 eine Breite W4 und eine Dicke T4 auf. Die Metallleitung M1 weist eine Breite W1 und eine Dicke T1 auf. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 größer sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 kleiner sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 gleich der Breite W1 sein.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 17D gezeigt, wo zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Metallleitungen M4 und M3 vorliegen. Bei der in 17D gezeigten Ausführungsform aufweist die Metallleitung M4 die zweite Metallschicht 280, aber nicht die erste Metallschicht 260. Die Metallleitung M4 weist eine Dicke T4 auf.
  • Unter Bezugnahme auf 17C weist die zweite Metallleitung M3 die erste Metallschicht 260 und den Abschnitt 280B der zweiten Metallschicht 280 auf. Die Metallleitung M3 weist einen ersten Abschnitt P1, der die erste Metallschicht 260 enthält, aber nicht die zweite Metallschicht 280, auf. Dieser Abschnitt P1 weist eine Dicke T260 der ersten Metallschicht 260 auf. Die Metallleitung M3 weist einen zweiten Abschnitt P2 auf, der die zweite Metallschicht 280 enthält, aber nicht die erste Metallschicht 260. Dieser zweite Abschnitt P2 weist eine Dicke T280 auf, die die Dicke der zweiten Metallschicht 280 ist. Die Metallleitung M3 weist einen dritten Abschnitt P3 auf, der die erste Metallschicht 260 und die zweite Metallschicht 280 enthält. Der in 17C gezeigte Abschnitt P3 ist jener Abschnitt der Metallleitung M3, wo die zweite Metallschicht 280 über der ersten Metallschicht 260 liegt. Die Dicke des Abschnitts P3 ist die Summe aus der Dicke T260 der ersten Metallschicht 260 und der Dicke T280 der zweiten Metallschicht 280. Dies ist als Dicke TÜberlapp gezeigt. Die Dicke T3 der Metallleitung M3 ist das Maximum der Dicken jedes der Abschnitte P1, P2 und P3. Somit weist die Metallleitung M3 eine Dicke T3 auf, die gleich der Dicke TÜberlapp ist.
  • Bei der in 17C gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M3 drei Abschnitte auf, wobei jeder Abschnitt eine andere Dicke besitzt. Bei der in 17C gezeigten Ausführungsform ändert sich die Dicke der Metallleitung M3 in der Richtung entlang der Breite der Metallleitung.
  • Es wird angemerkt, dass diese Erörterung der Metallleitung M3 wie in 17C und 17D gezeigt, auch für die in 15C und 15D gezeigte Metallleitung M3 gilt.
  • 17A bis 17D beschreiben eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Herstellen der in 17D gezeigten Ausführungsform. 17A zeigt eine erste Metallschicht 260. Diese Schicht kann durch einen Elektroplattierungsansatz ähnlich dem in 1 bis 5 gezeigten ausgebildet werden. Unter Bezugnahme auf 17B kann ein galvanischer Resist 270 über der Struktur von 17A ausgebildet werden. Öffnungen 272A und 272B können in dem Resist ausgebildet werden. Eine zweite Metallschicht 280 kann innerhalb jeder der Öffnungen ausgebildet werden. Der Abschnitt 280A wird in der Öffnung 272A ausgebildet. Abschnitt 280B wird in der Öffnung 272B ausgebildet. Dies kann unter Verwendung eines Elektroplattierungsprozesses geschehen. Wie in 17C gezeigt, kann der galvanische Resist 270 dann beseitigt werden. Unter Bezugnahme auf 17D können die Keimschicht 240 und die Barrierenschicht 230 dann an bestimmten Stellen geätzt werden, so dass die Metallleitungen M3 und M4 elektrisch voneinander isoliert werden. Eine Passivierungsschicht 290 kann dann über der Struktur ausgebildet werden, eine Öffnung 292 kann über der zweiten Metallschicht 280 und eine Passivierungsschicht 295 ausgebildet werden.
  • Bei der in 17C gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M3 eine Breite W3 und eine Dicke T3 auf.
  • Die Metallleitung M4 weist eine Breite W4 und eine Dicke T4 auf. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 größer sein als die Breite W3. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 kleiner sein als die Breite W3. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W4 gleich der Breite W3 sein.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 18D gezeigt, wo zwei in einem Abstand angeordnete Metallleitungen M1 und M5 vorliegen. Bei der in 18D gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M5 die zweite Metallschicht 280 sowie eine dritte Metallschicht auf. Die Metallleitung M1 weist die erste Metallschicht 260 auf, aber nicht die zweite Metallschicht 280 und nicht die dritte Metallschicht 330. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M5 eine Dicke T5 auf, die größer ist als die Dicke T1 der Metallleitung M1.
  • Die 18A bis 18D beschreiben eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Herstellen der in 18D gezeigten Ausführungsform. 18A zeigt eine erste Metallschicht 260 und eine zweite Metallschicht 280. Diese Schichten können durch zwei Elektroplattierungsschritte ausgebildet werden: einen für Schicht 260 und einen für Schicht 280. Dies kann unter Verwendung von Verarbeitungsschritten ähnlich denen für 1 bis 8 beschriebenen erfolgen. Unter Bezugnahme auf 18B kann ein galvanischer Resist 270' über der Struktur von 18A ausgebildet werden. Die Öffnung 272' kann in dem Lack 270' über der Metallschicht 280 ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 18C kann dann ein Elektroplattierungsprozess zum Ausbilden einer dritten Metallschicht 330 über einer oberen Oberfläche der zweiten Metallschicht 280 verwendet werden. Unter Bezugnahme auf 18D können die Barrierenschicht 230 und die Keimschicht 240 durchgeätzt werden und der galvanische Resist 270' kann entfernt werden. Eine Passivierungsschicht 290 kann aufgetragen werden.
  • Somit ist unter Bezugnahme auf 18C und 18D zu sehen, dass zwei Metallleitungen durch den Prozess ausgebildet werden. Diese sind die Metallleitung M1 und die Metallleitung M5. Die Metallleitung M1 enthält die erste Metallschicht 260, aber nicht die zweite Metallschicht 280 oder die dritte Metallschicht 330. Eine Metallleitung M5 ist ausgebildet, die eine zweite Metallschicht 280 und eine dritte Metallschicht 330 enthält.
  • Bei der in 18C gezeigten Ausführungsform weist die Metallleitung M5 eine Breite W5 und eine Dicke T5 auf. Die Metallleitung M1 weist eine Breite W1 und eine Dicke T1 auf. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W5 größer sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W5 kleiner sein als die Breite W1. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Breite W5 gleich der Breite W1 sein.
  • Die in 18C und 18D gezeigte dritte Metallschicht 330 kann ein beliebiges metallisches Material aufweisen. Das metallische Material kann ein reines Metall oder eine Metallegierung aufweisen. Das metallische Material kann beispielsweise Pd/Ni, Co, CoW, CoWP, NiB, Ni, NiP, Sn, Ag, Au, Pd, Cu oder eine Kombination oder Sandwich aus zwei oder mehreren dieser Materialien aufweisen (beispielsweise PdNi, Ni/Pd, NiPd/Pd/Au, NiP/Ni/Pd/Au usw.). Im allgemeinen kann die dritte Metallschicht eine beliebige Dicke aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Dicke der dritten Metallschicht 330 etwa 500 nm oder größer sein. Die Dicke der dritten Metallschicht 330 kann sogar etwa 5000 nm erreichen.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist die dritte Metallschicht 330 dünner als die zweite Metallschicht 280. Somit zeigt die Ausführungsform, wie eine dünnere Metallschicht über eine dickere Metallschicht ausgebildet werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform ist es jedoch möglich, dass die dritte Metallschicht dicker ist als die zweite Metallschicht. Gleichermaßen ist es bei einer anderen Ausführungsform möglich, dass die dritte Metallschicht 330 etwa die gleiche Dicke wie die zweite Metallschicht 280 aufweist. Bei einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, dass die dritte Metallschicht 330 über der ersten Metallschicht 260 ausgebildet wird.
  • Bei den in 9, 16A, 17A und 18A gezeigten Ausführungsformen kann die erste Metallschicht 260 vor der zweiten Metallschicht 280 ausgebildet werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die erste Metallschicht 260 dünner als die zweite Metallschicht 280. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist es jedoch auch möglich, dass die erste Metallschicht dicker ist als die zweite Metallschicht, so dass die dickere Schicht vor der dünneren Schicht ausgebildet wird. Somit können bei einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung die Metallleitungen mit unterschiedlichen Dicken ausgebildet werden, indem zuerst eine dicke Metallschicht abgeschieden und dann eine dünne Metallschicht in einem nachgeschalteten Verarbeitungsschritt abgeschieden wird.
  • Im allgemeinen bilden zwei oder mehr Metallschichten (wie etwa die erste Metallschicht 260, die zweite Metallschicht 280 und die dritte Metallschicht 330, wie in 18D gezeigt) eine letzte Metallschicht mit mehreren letzten Metallleitungen mit mehreren Dicken. Jede der letzten Metallleitungen kann von den anderen letzten Metallleitungen in einem Abstand angeordnet sein. Jede der letzten Metallleitungen kann elektrisch von den anderen Metallleitungen isoliert sein. Zwei oder mehr der letzten Metallleitungen können elektrisch zusammengekoppelt sein. Zwei oder mehr können an die gleiche Masse oder an das gleiche Potential gekoppelt sein. Die letzte Metallschicht kann letzte Metallleitungen mit zwei, drei, vier, fünf oder mehr Dicken aufweisen.
  • 19 zeigt eine Ausführungsform einer Struktur der vorliegenden Erfindung, wobei eine Metallisierungsschicht eine Metallleitung M1 mit einer Dicke T1, eine Metallleitung M4 mit einer Dicke T4 und eine Metallleitung M5 mit einer Dicke T5 aufweist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Dicke T5 größer als die Dicke T4, die größer ist als die Dicke T1. Die Metallleitung M1 wird aus der ersten Metallschicht 260 gebildet. Die Metallleitung M4 wird aus der zweiten Metallschicht 280 gebildet. Die letzte Metallleitung M5 wird sowohl aus der zweiten Metallschicht 280 als auch der dritten Metallschicht 330 gebildet. Somit ist dies ein Beispiel einer Metallisierungsschicht mit Metallleitungen mit drei verschiedenen Dicken. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht sein. Gleichermaßen können die Metallleitungen M1, M4 und M5 letzte Metallleitungen sein.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 20A bis 20G gezeigt. Die Ausführungsform zeigt ein Beispiel einer letzten Metallschicht, die eine Metallleitung M6 aufweist, die mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Dicken aufweist. Die Metallleitung M6 ist aus einer ersten Metallschicht 260 (die einen ersten Abschnitt 260A und zweiten Abschnitt 260B enthält) und einer zweiten Metallschicht 280 gebildet. 20A zeigt eine Draufsicht auf die Metallleitung M6. 20G zeigt eine Querschnittsansicht der Metallleitung M6 durch X-X, die das Substrat 210, die Schicht 220, die Barrierenschicht 230 und die Keimschicht 240 (z. B. metallische Keimschicht) zeigt.
  • Die Metallleitung M6 kann auf unterschiedliche Weisen ausgebildet werden. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Metallleitung M6 ausgebildet werden, indem ein erster galvanischer Resist über der Keimschicht 240 abgeschieden wird, der erste galvanische Resist zum Ausbilden von Öffnungen in dem ersten galvanischen Resist strukturiert wird, die erste Metallschicht 260 durch einen Elektroplattierungsprozess zum Ausbilden von Abschnitten 260A und 260B abgeschieden wird, der erste galvanische Resist entfernt wird, ein zweiter galvanischer Resist abgeschieden wird, der zweite galvanische Resist zum Ausbilden einer Öffnung in dem zweiten galvanischen Resist strukturiert wird, die zweite Metallschicht 280 abgeschieden wird und der zweite galvanische Resist entfernt wird. Unter Bezugnahme auf 20A und 20F ist zu sehen, dass ein Abschnitt der Schicht 280 über einem Abschnitt der Schicht 260 liegt.
  • Unter Bezugnahme auf 20A ist zu sehen, dass die Abschnitte 260A und 260B der ersten Metallschicht 260 jeweils eine Breite W260 aufweisen. Die Metallschicht 280 weist eine Breite W280 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Breite W280 der zweiten Metallschicht 280 größer als die Breite W260 der ersten Metallschicht 280. Bei anderen Ausführungsformen jedoch kann die Breite der ersten Metallschicht 260 größer sein als die Breite der zweiten Metallschicht 280. Gleichermaßen kann bei anderen Ausführungsformen die Breite der ersten Metallschicht 260 die gleiche sein wie die Breite der zweiten Metallschicht 280.
  • Unter Bezugnahme auf 20B weisen die Abschnitte 260A und 260B der ersten Metallschicht 260 jeweils eine Länge L260 auf. Unter Bezugnahme auf 20C weist die zweite Metallschicht 280 eine Länge L280 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zu sehen, dass die Länge L280 der Metallschicht 280 eine Biegung, beispielsweise einen Knick, beispielsweise in Form eines Winkels, aufweist (womit anschaulich beispielsweise eine L-förmige Struktur gebildet wird). Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Länge der Metallschicht 280 größer als die Länge jedes der Abschnitte 260A und 260B der Metallschicht 260. Bei anderen Ausführungsformen kann aber die Länge der Metallschicht 280 kleiner sein als die Länge eines oder beider der Abschnitte 260A, 260B der Metallschicht 260.
  • Die gesamte Richtung der Metallleitung M6 in Längsrichtung kann als die Kombination aus der Länge L260 der Metallschicht 260 und der Länge L280 der Metallschicht 280 angesehen werden. Dies ist als die Länge LM6 gezeigt, die in 20D gezeigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 20G ist zu sehen, dass die Metallschicht 280 eine Dicke T280 aufweist. Zusätzlich weisen die Abschnitte 260A und 260B der Metallschicht 260 jeweils eine Dicke T260 auf. Unter Bezugnahme auf 20E und 20G ist zu sehen, dass die Metallleitung M6 einen ersten Abschnitt P1 aufweist, der nur die erste Metallschicht 260 mit einer ersten Dicke T260 enthält. Die Metallleitung M6 weist einen zweiten Abschnitt P2 auf, der nur die zweite Metallschicht 280 mit einer zweiten Dicke T280 enthält. Die Metallleitung M6 enthält auch einen dritten Abschnitt P3, wo die zweite Metallschicht 280 die erste Metallschicht 260 überlappt. Dieser Abschnitt P3 enthält sowohl die erste Metallschicht 260 als auch die zweite Metallschicht 280. Dieser Abschnitt P3 weist eine Dicke TÜberlapp auf, die im wesentlichen gleich der kombinierten Dicke der ersten Metallschicht 260 und der zweiten Metallschicht 280 sein kann. Die Dicke der ganzen Leitung M6 wird als das Maximum der Dicken der Abschnitte P1, P2 und P3 angesehen. Somit weist die ganze Leitung M6 eine Dicke T6 auf, die gleich der Dicke TÜberlapp ist. Somit weist die Metallleitung M6 drei Abschnitte mit drei verschiedenen Dicken auf. Allgemeiner kann bei einer oder mehreren Ausführungsformen eine Metallleitung mehrere Abschnitte aufweisen, wobei jeder Abschnitt eine andere Dicke besitzt. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich die Dicke entlang der Breite der Metallleitung ändern. Ein Beispiel dieser Ausführungsform ist als in 17C gezeigte Metallleitung M3 gezeigt. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich die Dicke entlang der Länge der Metallleitung ändern. Ein Beispiel dieser Ausführungsform ist als Metallleitung M6 in 20A gezeigt. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist es auch möglich, dass sich die Dicke in die Richtung entlang der Breite der Metallleitung und in der Richtung entlang der Länge der Metallleitung ändert.
  • Eine Metallleitung wie etwa die in 20A gezeigte Metallleitung M6 kann nützlich sein. Beispielsweise ist unter Bezugnahme auf 20F zu sehen, dass ein Ende des dickeren Abschnitts 280 elektrisch an eine Stromversorgung 500 gekoppelt sein kann. Der Strom von der Stromversorgung 500 kann von dem dickeren Abschnitt 280 zu den dünneren Abschnitten 260 verteilt werden. Die dünneren Abschnitte können verwendet werden, um den Strom zu Logik- oder Analogschaltungen 600 zu verteilen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist es möglich, eine einzelne Metallleitung zu bilden, die mehrere Abschnitte aufweist. Jeder der Abschnitte kann eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Allgemein können Metallleitungen ausgebildet werden, die eine beliebige Gestalt besitzen. Als ein Beispiel können sie gerade sein. Als ein weiteres Beispiel können sie gebogen sein.
  • Alle der oben beschriebenen Konzepte können für die Ausbildung einer letzten oder oberen Metallschicht und für die Ausbildung von letzten oder oberen Metallleitungen eines Halbleiterchips oder eines Halbleiterbauelements nützlich sein. Es versteht sich jedoch, dass die Erörterung auf die Metallisierungsschicht einer beliebigen Metallisierungsebene eines Halbleiterchips, eines Halbleiterbauelements und/oder einer Halbleiterstruktur anwendbar ist. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können Metallisierungsschichten beispielsweise als Metall-1, Metall-2, und so weiter bezeichnet werden.
  • Es wird angemerkt, dass alle der hierin beschriebenen Metallschichten ein beliebiges metallisches Material aufweisen können. Alle der hierin beschriebenen Metallschichten wie etwa, ohne Beschränkung, die Metallkeimschicht (wie etwa die in 7 gezeigten Metallkeimschicht 240), die erste Metallschicht (wie etwa die in 7 gezeigte erste Metallschicht 260), die zweite Metallschicht (wie etwa die in 8 gezeigte zweite Metallschicht 280) sowie die dritte Metallschicht (wie etwa die in 18C gezeigte dritte Metallschicht 330) können ein beliebiges metallisches Material aufweisen. Das metallische Material kann ein reines Metall oder eine Legierung sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass ein reines Metall Spurenmengen an Verunreinigungen enthalten kann.
  • Das metallische Material kann eine Legierung sein. Die Legierung kann zwei oder mehr metallische Elemente aufweisen. Die Legierung kann im Wesentlichen aus zwei oder mehr metallischen Elementen bestehen. Die Legierung kann ein metallisches Element und ein nichtmetallisches Element aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Legierung beispielsweise Stahl sein. Die Legierung kann das Element Kohlenstoff aufweisen. Zu Beispielen für reine Metalle zählen unter anderem reines Kupfer, reines Gold, reines Silber, reines Aluminium und reines Wolfram. Zu Beispielen für Metalle zählen metallisches Kupfer, metallisches Gold, metallisches Silber, metallisches Aluminium und metallisches Wolfram. Zu Beispielen für Legierungen zählen unter anderem Kupferlegierungen, Goldlegierungen, Silberlegierungen, Aluminiumlegierungen und Wolframlegierungen. Ein Beispiel einer Legierung ist eine Kupfer-Aluminium-Legierung. Das metallische Material kann reines Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen. Das metallische Material kann das Element Kupfer (das Element Cu) aufweisen. Die Metallkeimschicht, die erste Metallschicht, die zweite Metallschicht und die dritte Metallschicht können alle aus dem gleichem Material ausgebildet sein oder sie (z. B. zwei oder mehr der Schichten) können aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Eine oder mehrere der Schichten können als eine heterogene Mischung aus zwei oder mehr Materialien ausgebildet sein. Eine oder mehrere der Schichten können ein Verbundmaterial sein. Eine oder mehrere der Schichten können als zwei oder mehr Teilschichten ausgebildet sein.
  • Somit können eine oder mehrere Ausführungsformen ein Halbleiterchip und/oder ein Halbleiterbauelement und/oder eine Halbleiterstruktur mit einer Metallisierungsschicht sein, die mehrere Metallleitungen mit mehreren Dicken aufweist. Die Metallleitungen können alle voneinander in einem Abstand angeordnet sein. Die Metallleitungen können alle elektrisch voneinander isoliert sein. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die letzte Metallschicht mehrere Metallleitungen mit der gleichen Dicke enthalten. Die Metallisierungsschicht kann eine letzte oder obere Metallschicht sein. Die Metallleitungen können letzte oder obere Metallleitungen sein.
  • Es wird angemerkt, dass die Metallleitungen (wie etwa letzte Metallleitungen) wie hierin beschrieben beliebige Breiten aufweisen können. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die dickeren Metallleitungen eine breitere Breite als eine dünnere Leitung aufweisen. Dies braucht jedoch nicht der Fall zu sein. Es kann auch möglich sein, dass eine dickere Leitung schmaler ist als eine dünnere Leitung.
  • Als ein Beispiel kann die Metallisierungsschicht (wie etwa die letzte oder obere Metallschicht) mindestens eine dickere Metallleitung und mindestens eine dünnere Metallleitung aufweisen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können mindestens zwei dickere Metallleitungen vorliegen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann mindestens eine dünne Metallleitung vorliegen. Die dickeren und dünneren Metalle können alle voneinander in einem Abstand angeordnet sein. Die dickeren Metallleitungen und die dünneren Metallleitungen können alle elektrisch voneinander isoliert sein.
  • Ein Halbleiterbauelement und/oder ein Halbleiterchip und/oder eine Halbleiterstruktur mit einer Metallisierungsschicht (wie etwa einer letzten oder oberen Metallschicht) mit mehreren Metallleitungen (wie etwa letzten oder oberen Metallleitungen) mit mehreren Dicken (beispielsweise mit sowohl dickeren als auch dünneren Metallleitungen) kann viele Anwendungen aufweisen. Beispielsweise können Halbleiterbauelemente und Halbleiterchips in Smart-Power-Technologien DMOS-Transistoren enthalten, die relativ dicke Metallleitungen (wie etwa letzte Metallleitungen) erfordern. Solche Leitungen können eine relativ breite Teilung (einen relativ großen Pitch) (Abstand zwischen Leitungen) erfordern. Andererseits können die gleichen Halbleiterbauelemente und Halbleiterchips Logikanwendungen enthalten, die ein Metallisierungssystem mit einer relativ feinen oder schmalen Teilung erfordern. Für die Logikanwendungen sind dünnere Metallleitungen (wie etwa dünnere letzte Metallleitungen) möglicherweise besser geeignet, um eine feinere Teilung (einen kleineren Pitch) zu berücksichtigen.
  • Es versteht sich, dass die hierin dargelegte Offenbarung in Form detaillierter Ausführungsformen vorgelegt wird, die zu dem Zweck beschrieben sind, ein volle und vollständige Offenbarung der vorliegenden Erfindung vorzulegen, und dass solche Details nicht so ausgelegt werden sollen, als wenn sie den wahren Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt und definiert, beschränken.

Claims (25)

  1. Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mindestens eine erste Metallleitung und eine von der ersten Metallleitung in einem Abstand angeordnete zweite Metallleitung, wobei die erste Metallleitung eine erste Dicke aufweist, wobei die zweite Metallleitung eine zweite Dicke größer als die erste Dicke aufweist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Metallleitung elektrisch von der zweiten Metallleitung isoliert ist.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die letzte Metallleitung ein reines Metall oder eine Legierung aufweist.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die letzte Metallschicht das Element Kupfer aufweist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Metallleitung eine erste Metallschicht aufweist, die zweite Metallleitung eine zweite Metallschicht mindestens teilweise über der ersten Metallschicht liegend aufweist.
  7. Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mehrere Abschnitte, wobei jeder der Abschnitte eine andere Dicke aufweist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht ist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7 oder 8, wobei alle der Abschnitte in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Abschnitte alle Teil einer einzelnen Metallleitung sind.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Metallisierungsschicht das Element Kupfer aufweist.
  12. Halbleiterstruktur, aufweisend: eine Metallisierungsschicht aufweisend mindestens eine Metallleitung, wobei die Metallleitung mehrere Abschnitte aufweist, wobei jeder der Abschnitte eine andere Dicke aufweist.
  13. Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei die Metallisierungsschicht eine letzte Metallschicht ist und die Metallleitung eine letzte Metallleitung ist.
  14. Halbleiterstruktur nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Metallleitung das Element Kupfer aufweist.
  15. Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Metallleitung reines Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweist.
  16. Verfahren zum Ausbilden einer letzten Metallschicht des Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Oberfläche; Ausbilden einer ersten Metallschicht über einem Abschnitt der Oberfläche und Ausbilden einer zweiten Metallschicht über mindestens einem Abschnitt der ersten Metallschicht und/oder über einem Abschnitt der Oberfläche, der nicht von der ersten Metallschicht belegt ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die zweite Metallschicht über mindestens einen Abschnitt der ersten Metallschicht angeordnet wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die zweite Metallschicht über mindestens einen Abschnitt der Oberfläche angeordnet wird, die nicht von der ersten Metallschicht belegt ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Oberfläche die Oberfläche einer Metallkeimschicht ist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die erste Metallschicht durch einen Elektroplattierungsprozess ausgebildet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die zweite Metallschicht durch einen Elektroplattierungsprozess ausgebildet wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die erste Metallschicht das Element Kupfer aufweist und die zweite Metallschicht das Element Kupfer aufweist.
  23. Verfahren zum Ausbilden eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Metallkeimschicht; erstes Elektroplattieren einer ersten Metallschicht über der Metallkeimschicht; und zweites Elektroplattieren einer zweiten Metallschicht über der ersten Metallschicht.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Metallkeimschicht, die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht das Element Kupfer aufweisen.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Metallkeimschicht, die erste Metallschicht und die zweite Metallschicht reines Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen.
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