DE102011054120B4 - Halbleiter-struktur und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ausbilden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst:Bereitstellen eines Werkstücks (1210) mit einer im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T);Ausbilden einer ersten Sperrschicht (410) über der im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T);Ausbilden einer leitenden Zwischenschicht (420) über der ersten Sperrschicht (410);Ausbilden einer zweiten Sperrschicht (430) über der leitenden Zwischenschicht (420);Ausbilden einer Keimschicht (440) über der zweiten Sperrschicht (430);Entfernen eines Abschnitts der Keimschicht (440), um einen verbleibenden Abschnitt der Keimschicht (440R) zurückzulassen und um einen Abschnitt der zweiten Sperrschicht (430) freizulegen, wobei der verbleibende Abschnitt der Keimschicht (440R) im Wesentlichen planar ist; undElektroplattieren einer Füllschicht (510) auf dem verbleibenden Abschnitt der Keimschicht (440R).

Description

  • Die Erfindung betrifft Halbleiter-Strukturen und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Strukturen.
  • Herkömmliche Damaszener- oder Doppeldamaszener-Elektroplattierung großer Strukturen (z.B. Anschlussflächen, Leitungsbahnen, Kontaktlöcher in den oberen Metallisierungsebenen, in Umverdrahtungsschichten auf der Passivierung oder in Fan-in- und Fan-out-Wafer-Level-Packaging-Konzepten) können an einer dicken Deckschicht des plattierten Metalls auf planaren Oberflächen außerhalb des Damaszenerelements leiden. Diese starke Metalldeckschicht führt zu langen Plattierungszeiten und insbesondere zu äußerst langen Zeiten für das chemisch-mechanische Polieren (CMP) oder Ätzen zum Entfernen und Planarisieren der Metalldeckschicht auf den planaren Oberflächen. Diese langen CMP- oder Ätzzeiten können den Prozess für die Großserienfertigung sehr teuer und unvorteilhaft machen.
  • US 2005 / 0 070 090 A1 betrifft einen selektiven Elektroplattierungsprozess, bei dem in einen Graben einer dielektrischen Schicht zuerst eine Diffusionssperrschicht, darauf eine untere Keimschicht und darauf eine untere leitende Schicht aufgebracht wird. Auf die untere leitende Schicht wird eine Plattierungstoppschicht aufgebracht und auf diese eine obere Keimschicht. Alle genannten Schichten bedecken Boden und Seitenfläche des Grabens sowie eine obere Oberfläche der dielektrischen Schicht. In einem Planarisierungsschritt wird die obere Keimschicht außerhalb des Grabens entfernt. Durch Elektroplattieren wird der Graben mit einer oberen leitenden Schicht gefüllt.
  • US 6 724 087 B1 betrifft die Ausbildung von elektrischen Verbindungsleitungen, die zur Reduzierung von Elektromigration schichtweise aufgebaut sind, wobei Kupferschichten und Sperrschichten verwendet werden.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Ausbilden einer elektronischen Vorrichtung anzugeben, das einfach und kostengünstig durchführbar ist. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine kostengünstig herstellbare Halbleiter-Struktur zu schaffen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen zu schaffen. Die Zeichnungen veranschaulichen unter anderem Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Weitere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen ergeben sich leicht aus ihnen und werden mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht zueinander.
    • 1 bis 9 zeigen ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren zur Herstellung einer Struktur (z.B. einer Halbleiter-Struktur);
    • 10 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur;
    • 11 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur);
    • 12 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur);
    • 13 bis 15 zeigen ein nicht zur Erfindung gehörendes Verfahren zur Herstellung einer Struktur (z.B. einer Halbleiter-Struktur);
    • 16 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur);
    • 17 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur);
    • 18 zeigt eine nicht zur Erfindung gehörende Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur); und
    • 19 bis 23 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur (z.B. einer Halbleiter-Struktur) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 24 zeigt eine Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 25 zeigt eine Struktur (z.B. eine Halbleiter-Struktur) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die teilweise beispielhaft spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann. Diese Ausführungsformen sind ausreichend ausführlich beschrieben, um zu ermöglichen, dass der Fachmann auf dem Gebiet die Erfindung verwirklichen kann. Es können weitere zur Erfindung gehörige Ausführungsformen genutzt werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem Konzept der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen zur Erfindung gehörige Ausführungsformen schließen einander nicht notwendigerweise aus, da einige zur Erfindung gehörende Ausführungsformen mit einer oder mit mehreren weiteren Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue zur Erfindung gehörende Ausführungsformen zu bilden. Der Begriff „Ausführungsform“ wird sowohl für Ausführungsformen, die nicht zur Erfindung gehören (1 - 18), verwendet, als auch für solche, die zur Erfindung gehören, entsprechend 19 - 25.
  • 1 zeigt ein Werkstück 210, das z.B. Teil einer elektronischen Vorrichtung wie etwa einer Halbleitervorrichtung sein kann oder sie enthalten kann. Eine elektronische Vorrichtung kann eine Halbleiter-Struktur sein. Das Werkstück 210 kann Teil einer Halbleiter-Struktur sein oder eine Halbleiter-Struktur enthalten. Das Werkstück 210 kann z.B. Teil eines Halbleiterchips und/oder einer integrierten Schaltung sein oder einen Halbleiterchip und/oder eine integrierte Schaltung enthalten. Der Halbleiterchip kann eine integrierte Schaltung enthalten.
  • Das Werkstück 210 enthält eine obere Oberfläche 210T. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Werkstück 210 homogen sein. Allerdings kann das Werkstück 210 in einer oder in mehreren Ausführungsformen mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfassen. Das Werkstück 210 kann z.B. ein dielektrisches Material enthalten. Das Werkstück 210 kann z.B. eine dielektrische Schicht sein. Das Werkstück 210 kann z.B. eine dielektrische Schicht enthalten.
  • Das Werkstück 210 kann ein Halbleitersubstrat mit elektronischen Vorrichtungen (z.B. Halbleitervorrichtungen) und eine Mehrebenen-Verdrahtungsarchitektur auf dem Halbleitersubstrat enthalten. Das Halbleitersubstrat kann Siliziumgrundmaterial (bulk silicon), einen Siliziumgrundmaterial-Wafer, Silizium-auf-Isolator (SOI), einen Silizium-auf-Isolator-Wafer, Siliziumcarbid (SiC), einen Siliziumcarbidwafer, Germanium (Ge), Germaniumwafer, Galliumarsenid (GaAs), einen Galliumarsenidwafer oder andere III/V-Materialien und III/V-Wafer umfassen. Das Werkstück kann einen künstlichen Wafer oder eine künstliche Platte eines eingebetteten Waferlevel-Ball-Grid-Arrays (eWLB) umfassen. Das Werkstück kann eine Siliziumzwischenlage oder ein Siliziumsubstrat oder alternativ ein organisches Substrat oder ein Glassubstrat umfassen. Das Werkstück kann eine Leiterplatte (PCB) oder eine Schichttafel umfassen. Das Werkstück kann eine Photovoltaikplatte umfassen. Das Werkstück kann aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein.
  • Das Werkstück enthält eine obere Oberfläche 210T. Die obere Oberfläche 210T kann ein isolierendes Material, ein Halbleitermaterial, ein leitendes Material oder Kombinationen und Gemische davon umfassen.
  • Anhand von 2 kann innerhalb des Werkstücks 210 eine Öffnung 310 ausgebildet werden, um ein Werkstück 210 auszubilden, das eine Öffnung 310 enthält. Die Öffnung 310 kann allgemein irgendein Typ einer Öffnung sein. Die Öffnung 310 kann ein Graben oder ein Loch sein. Die Öffnung 310 kann irgendeine Querschnittform aufweisen. Selbstverständlich kann die Öffnung 310 auf irgendeine Weise ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 310 durch einen Ätzprozess (wie etwa durch einen Trockenätzprozess) ausgebildet werden.
  • Die Öffnung 310 kann eine Breite von etwa 1 µm (Mikrometer) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 310 eine Breite von etwa 1,5 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 310 eine Breite von etwa 2 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen.
  • Die Öffnung 310 kann eine Mindestbreite von etwa 1 µm (Mikrometer) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 310 eine Mindestbreite von etwa 1,5 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 310 eine Mindestbreite von etwa 2 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen.
  • Anhand von 2 kann die Öffnung 310 eine untere Oberfläche 310B enthalten. Ferner kann die Öffnung 310 eine oder mehrere Seitenwandoberflächen 310S enthalten. In einer oder in mehreren Ausführungsformen können die Seitenwandoberflächen 310S im Wesentlichen vertikal sein. Allerdings können die Seitenwandoberflächen in anderen Ausführungsformen andere Formen wie etwa z.B. geneigt, gekippt oder sogar stufenförmig aufweisen.
  • In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Öffnung 310 bei dem Werkstück 210 ausgebildet. In einer oder in mehreren Ausführungsformen braucht eine Öffnung, die innerhalb eines Werkstücks ausgebildet ist, nicht durch das Werkstück 210 hindurch zu gehen. Allerdings kann in einer weiteren Ausführungsform eine Öffnung, die innerhalb eines Werkstücks ausgebildet ist, die (z.B. von einer oberen Oberfläche bis zu einer unteren Oberfläche) durch das Werkstück 210 hindurch geht, ausgebildet werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 310 eine Einzeldamaszener-Öffnung sein. Allerdings kann die Öffnung 310 in einigen Ausführungsformen durch eine Mehrdamaszener-Öffnung wie etwa eine Doppeldamaszener-Öffnung ersetzt sein. Die Öffnung 310 kann durch einen oder durch mehrere Maskierungsschritte ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Öffnung unter Verwendung zweier oder mehrerer Maskierungsschritte ausgebildet werden. Somit ist die vorliegende Erfindung auf Öffnungen aller Typen anwendbar.
  • Anhand von 3 kann über dem Werkstück 210 eine erste Barriere- bzw. Sperrschicht 410 ausgebildet werden, sodass die erste Sperrschicht 410 über der oberen Oberfläche 210T und innerhalb der Öffnung 310 ausgebildet werden kann. Die erste Sperrschicht 410 kann über der oberen Oberfläche 210T des Werkstücks 210 sowie über den Seitenwandoberflächen 310S und über der unteren Oberfläche 310B der Öffnung 310 ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die erste Sperrschicht 410 auf (und in direktem Kontakt mit) dem Werkstück 210 ausgebildet werden, sodass die erste Sperrschicht 410 auf (und in direktem Kontakt mit) der oberen Oberfläche 410T sowie auf (und in direktem Kontakt mit) der unteren Oberfläche 210B und auf der einen oder auf den mehreren Seitenwandoberflächen 410S der Öffnung 310 ausgebildet werden kann.
  • Die erste Sperrschicht 410 kann durch einen Ablagerungs- und/oder Aufwachsprozess ausgebildet werden. Der Ablagerungsprozess der ersten Sperrschicht kann eine im Wesentlichen konforme Ablagerung sein. Allerdings kann eine nichtkonforme, aber kontinuierliche und ununterbrochene Ablagerung der Schicht ebenfalls denkbar sein. Die erste Sperrschicht 410 kann unter Verwendung eines Gasphasenabscheidungsprozesses nach chemischem Verfahren (CVD), eines Gasphasenabscheidungsprozesses nach physikalischem Verfahren (PVD) und/oder eines Zerstäubungsprozesses (Sputterprozess) abgelagert werden. Die erste Sperrschicht 410 kann selbst einen Stapel zweier oder mehrerer Schichten aus unterschiedlichen Materialien enthalten. Die erste Sperrschicht 410 kann eine obere Oberfläche 410T, eine oder mehrere Seitenwandoberflächen 410S und eine untere Oberfläche 410B enthalten.
  • Anhand von 4 kann daraufhin über der ersten Sperrschicht 410 eine leitende Zwischenschicht 420 ausgebildet werden. Die leitende Zwischenschicht 420 kann über der oberen Oberfläche 410T der ersten Sperrschicht 410 sowie über den Seitenwandoberflächen 410S und über der unteren Oberfläche 410B der ersten Sperrschicht 410 ausgebildet werden. Die leitende Zwischenschicht 420 kann innerhalb der Öffnung 310 sowie außerhalb der Öffnung 310 ausgebildet werden. Die leitende Zwischenschicht kann durch einen Ablagerungs- und/oder Aufwachsprozess ausgebildet werden. Der Ablagerungsprozess der leitenden Zwischenschicht 420 kann eine im Wesentlichen konforme Ablagerung sein. Allerdings kann eine nichtkonforme, aber kontinuierliche und ununterbrochene Ablagerung der Schicht ebenfalls denkbar sein. Der Ablagerungsprozess kann einen Gasphasenabscheidungsprozess nach chemischem Verfahren, einen Gasphasenabscheidungsprozess nach physikalischem Verfahren und/oder einen Zerstäubungsprozess enthalten. Wie in 4 gezeigt ist, enthält die leitende Zwischenschicht 420 eine obere Oberfläche 420T, eine oder mehrere Seitenwandoberflächen 420S und eine untere Oberfläche 420B.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die leitende Zwischenschicht 420 direkt auf der ersten Sperrschicht 410 ausgebildet werden.
  • Anhand von 5 kann daraufhin über der leitenden Zwischenschicht 420 eine zweite Barriere- bzw. Sperrschicht 430 ausgebildet werden. Die zweite Sperrschicht 430 kann über der oberen Oberfläche 420T, über den Seitenwandoberflächen 420S und über der unteren Oberfläche 420B der leitenden Zwischenschicht 420 ausgebildet werden. Die zweite Sperrschicht 430 kann innerhalb der Öffnung 310 sowie außerhalb der Öffnung 310 ausgebildet werden. Die zweite Sperrschicht 430 kann durch einen Ablagerungs- und/oder durch einen Aufwachsprozess ausgebildet werden. Der Ablagerungsprozess der zweiten Sperrschicht 430 kann eine im Wesentlichen konforme Ablagerung sein. Allerdings kann eine nichtkonforme, aber kontinuierliche und ununterbrochene Ablagerung der Schicht ebenfalls denkbar sein. Der Ablagerungsprozess kann eine Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren, eine Gasphasenabscheidung nach physikalischem Verfahren und/oder einen Zerstäubungsprozess (Sputterprozess) enthalten. Die zweite Sperrschicht 430 enthält eine obere Oberfläche 430T, eine oder mehrere Seitenwandoberflächen 430S und eine untere Oberfläche 430B.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die zweite Sperrschicht 430 direkt auf der leitenden Zwischenschicht 420 ausgebildet werden.
  • Anhand von 5 wird im Ergebnis des Ausbildens der Schichten 410, 420 und 430 über dem Werkstück 210 eine Struktur 210' ausgebildet, die für die Ausbildung (z.B. für die Ablagerung und/oder für das Aufwachsen) einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten verwendet werden kann. Die Struktur 210' enthält das Werkstück 210 sowie die Schichten 410, 420 und 430. Die Struktur 210' enthält eine obere Oberfläche 430T. Die Struktur 210' enthält eine Öffnung 310' mit einer oder mit mehreren Seitenwandoberflächen 430S sowie einer unteren Oberfläche 430B.
  • Anhand von 6 kann daraufhin über der zweiten Sperrschicht 430 eine Keimschicht 440 ausgebildet werden. Die Keimschicht 440 kann über der oberen Oberfläche 430T, über den Seitenwandoberflächen 430S und über der unteren Oberfläche 430B der zweiten Sperrschicht 430 ausgebildet werden. Die Keimschicht 440 kann innerhalb der Öffnung 310 sowie außerhalb der Öffnung 310 ausgebildet werden. Der Ausbildungsprozess kann einen Ablagerungsprozess und/oder einen Aufwachsprozess enthalten. Die Ablagerung der Keimschicht 440 kann eine im Wesentlichen konforme Ablagerung sein. Allerdings kann eine nichtkonforme, aber kontinuierliche und ununterbrochene Ablagerung der Schicht ebenfalls denkbar sein. Der Ablagerungsprozess kann eine Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren, eine Gasphasenabscheidung nach physikalischem Verfahren und/oder einen Zerstäubungsprozess (Sputterprozess) enthalten. Die Keimschicht 440 enthält eine obere Oberfläche 440T, eine oder mehrere Seitenwandoberflächen 440S und eine untere Oberfläche 440B.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Keimschicht 440 direkt auf der zweiten Sperrschicht 430 ausgebildet werden.
  • Aus Sicht der Öffnung 310' kann die Keimschicht 440 als innerhalb der Öffnung 310' sowie außerhalb der Öffnung 310' ausgebildet angesehen werden.
  • Anhand von 7 kann daraufhin ein Abschnitt der Keimschicht 440 entfernt (z.B. selektiv entfernt) werden. Die Keimschicht 440 kann z.B. wenigstens von der oberen Oberfläche 430T der zweiten Sperrschicht 430 entfernt werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass die Keimschicht 440 ebenfalls wenigstens von einem Abschnitt der Seitenwandoberflächen der zweiten Sperrschicht 430 entfernt wird. Zum Beispiel ist es in einer oder in mehreren Ausführungsformen möglich, dass die Keimschicht 440 ebenfalls von einem Abschnitt der Seitenwandoberflächen der zweiten Sperrschicht 430 entfernt wird. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann es ebenfalls möglich sein, dass die Keimschicht von den gesamten (oder im Wesentlichen von den gesamten) Seitenwandoberflächen 430S der zweiten Sperrschicht entfernt wird. Es ist ebenfalls möglich, dass die Keimschicht 430 von keiner (oder im Wesentlichen keiner) der Seitenwandoberflächen 430S der zweiten Sperrschicht 430 entfernt wird. In einigen Ausführungsformen können die Mengen der Keimschicht 440, die von den Seitenwandoberflächen 430S entfernt werden, Spurenmengen sein. In einigen Ausführungsformen kann es ebenfalls möglich sein, dass auf der oberen Oberfläche 430T der zweiten Sperrschicht 430 eine kleine Menge der Keimschicht 440 verbleibt.
  • Die Entfernung eines Abschnitts der Keimschicht 440 kann einen verbleibenden Abschnitt 440R der Keimschicht 440 zurücklassen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 wenigstens über einem Abschnitt der unteren Oberfläche 430B liegen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 im Wesentlichen über der gesamten (oder über der gesamten) unteren Oberfläche 430B liegen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R wenigstens über der unteren Oberfläche 430B der zweiten Sperrschicht 430 liegen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R über der unteren Oberfläche 430B und wenigstens über einem Abschnitt der Seitenwandoberflächen 430S der zweiten Sperrschicht 430 liegen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht über der unteren Oberfläche 430B und über den gesamten (oder im Wesentlichen über den gesamten) Seitenwandoberflächen 430S der zweiten Sperrschicht 430 liegen.
  • In der in 7 gezeigten Ausführungsform kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 bei der oder bündig mit der oberen Oberfläche 430T der zweiten Sperrschicht 430 liegen. In einigen Ausführungsformen kann es möglich sein, dass der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 unter der oberen Oberfläche 430T liegt. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 nicht über die obere Oberfläche 430T hinausgehen. In einigen Ausführungsformen kann es ebenfalls möglich sein, dass ein verbleibender Abschnitt 440R der Keimschicht 440 über einem kleinen Abschnitt der oberen Oberfläche 430T liegt.
  • In Bezug auf die Öffnung 310 wird in einer oder in mehreren Ausführungsformen wenigstens ein Teil des entfernten Abschnitts der Keimschicht von außerhalb der Öffnung 310 entfernt. Gleichfalls liegt in einer oder in mehreren Ausführungsformen wenigstens ein Teil des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 innerhalb der Öffnung 310.
  • In Bezug auf die Öffnung 310' wird in einer oder in mehreren Ausführungsformen wenigstens ein Teil des entfernten Abschnitts der Keimschicht 440 von außerhalb der Öffnung 310' entfernt. Gleichfalls liegt in einer oder in mehreren Ausführungsformen wenigstens ein Teil des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 innerhalb der Öffnung 310.
  • In Bezug auf die Öffnung 310' ist zu sehen, dass die Keimschicht 440 in einer oder in mehreren Ausführungsformen von den Oberflächen außerhalb der Öffnung 310' entfernt werden kann und auf Oberflächen innerhalb der Öffnung 310' verbleiben gelassen werden kann.
  • Die Entfernung (die z.B. eine selektive Entfernung sein kann) eines Abschnitts der Keimschicht 440 kann auf viele verschiedene Arten ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein chemischmechanischer Polierprozess verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Entfernung unter Verwendung eines Ätzprozesses ausgeführt werden. Der Ätzprozess kann einen Nassätzprozess und/oder einen Trockenätzprozess enthalten. Der Ätzprozess kann einen Rückätzprozess enthalten. Um den Ätzprozess auszuführen, ist es möglich, dass zunächst ein Opferresist oder ein anderes Opfermaterial aufgetragen werden kann, um jenen Abschnitt der Keimschicht 440, der nicht entfernt wird (z.B. den Keimschichtabschnitt 440R), zu schützen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Entfernung eines Abschnitts der Keimschicht 440 einen mechanischen Prozess enthalten. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Entfernung einen chemischen Prozess enthalten. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Entfernung einen mechanischen Prozess und einen chemischen Prozess enthalten.
  • Anhand von 7 können die untere Oberfläche 440B und die Seitenwandoberflächen 440S eine Öffnung 310'' definieren.
  • Anhand von 8 kann über der unteren Oberfläche 440B und über den Seitenwandoberflächen 440S des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 eine Füllschicht 510 ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 durch einen Ablagerungs- und/oder Aufwachsprozess ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 durch einen Ablagerungsprozess ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der Ablagerungsprozess ein selektiver Ablagerungsprozess sein.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass sich die Füllschicht 510 auf dem verbleibenden Abschnitt 440R der Keimschicht 440 ablagern kann, während sich im Wesentlichen nichts von der Füllschicht 510 auf der zweiten Sperrschicht 430 ablagern kann.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der Ablagerungsprozess zum Ausbilden der Füllschicht 510 einen Prozess enthalten, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Elektroplattierungsprozess, aus einem stromlosen Plattierungsprozess und aus einem Gasphasenabscheidungsprozess nach chemischem Verfahren (CVD-Prozess) besteht.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der Ablagerungsprozess zum Ausbilden der Füllschicht 510 ein Elektroplattierungsprozess sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der Elektroplattierungsprozess ein selektiver Elektroplattierungsprozess sein.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Keimschicht einer Keimbildungs- und/oder Kernbildungs- und/oder Aktivierungsfunktion dienen.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der Ablagerungsprozess zum Ausbilden der Füllschicht 510 ein Elektroplattierungsprozess (z.B. ein Galvanisierungsprozess) sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann sich die Füllschicht 510 nur auf den Oberflächen des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 ablagern (z.B. elektroplattiert werden) und nicht auf der zweiten Sperrschicht 430 ablagern (z.B. elektroplattiert) werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die zweite Sperrschicht 430 ein oder mehrere Materialien enthalten, die die Ablagerung (z.B. das Elektroplattieren) der Füllschicht 510 auf der zweiten Sperrschicht 430 bremsen oder verhindern.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass die Füllschicht 510 nur auf den Oberflächen des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 Kerne bilden und aufwachsen kann und nicht auf der zweiten Sperrschicht 430 Kerne bilden und aufwachsen kann.
  • Aus Sicht der Öffnung 310 kann die Füllschicht 510 anhand von 8 in einigen Ausführungsformen die Öffnung 310 wenigstens teilweise füllen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 die Öffnung 310 füllen. Dagegen braucht die Füllschicht 510 die Öffnung 310 in einigen Ausführungsformen nicht zu füllen. Aus Sicht der Öffnung 310'' kann die Füllschicht 510 die Öffnung 310'' in einigen Ausführungsformen wenigstens teilweise füllen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 die Öffnung 310'' füllen. Dagegen braucht die Füllschicht 510 die Öffnung 310'' in einigen Ausführungsformen nicht zu füllen. Somit kann die Füllschicht 510 in einigen Ausführungsformen bündig mit der oberen Oberfläche 430T der zweiten Sperrschicht 430 sein oder über sie hinausgehen. In einigen Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 unter der oberen Oberfläche 430T der zweiten Sperrschicht 430 bleiben.
  • Anhand von 13A ist es in einigen Ausführungsformen möglich, dass die Füllschicht 510 nur einen Abschnitt der Öffnung 310 füllt. Anhand von 13B ist es ebenfalls möglich, dass ein zweiter Elektroplattierungsprozess zum Elektroplattieren eines zweiten Füllmaterials 510' auf dem Füllmaterial 510 ausgeführt wird. Aus Sicht der Öffnung 310'' ist es in einigen Ausführungsformen möglich, dass die Füllschicht 510 nur einen Abschnitt der Öffnung 310'' füllt. Anhand von 13B ist es ebenfalls möglich, dass ein zweiter Elektroplattierungsprozess ausgeführt wird, um auf dem Füllmaterial 510 ein zweites Füllmaterial 510' zu elektroplattieren.
  • Es wird angemerkt, dass die Verwendung einer leitenden Zwischenschicht 420 einen Vorteil bieten kann, wenn ein Elektroplattierungsverfahren zum Ablagern des Füllmaterials 510 verwendet wird. Wieder anhand von 8 kann während eines für die Ablagerung des Füllmaterials 510 verwendeten Elektroplattierungsprozesses an einen peripheren Abschnitt wenigstens eine der Schichten des Schichtstapels 410, 420, 430 (z.B. an einen von der Öffnung 310 entfernten peripheren Abschnitt oder an einen von den Oberflächen des verbleibenden Abschnitts der Keimschicht 440 entfernten Abschnitt) eine Spannung angelegt werden. Der Schichtstapel 410, 420, 430 kann für den Elektroplattierungsprozess einen leitenden Weg für den elektrischen Strom bereitstellen. Die leitende Zwischenschicht 420 kann so hergestellt werden, dass sie eine verhältnismäßig hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, sodass der Spannungsabfall entlang des Stromwegs im Vergleich zu einer Struktur, die nur eine einzelne Sperrschicht ohne eine leitende Zwischenschicht 420 enthält, niedriger sein kann. Zum Beispiel kann die elektrische Leitfähigkeit der leitenden Zwischenschicht in einigen Ausführungsformen höher als die elektrische Leitfähigkeit entweder der ersten oder der zweiten Sperrschicht sein. Somit kann die leitende Zwischenschicht 420 einen zusätzlichen Leitungsweg für den Plattierungsstrom bereitstellen. Somit ist es möglich, dass hohe Ablagerungsraten mit guter Dickengleichförmigkeit des Füllmaterials erzielt werden. Diese hohen Ablagerungsraten werden insbesondere innerhalb der Öffnung 310 auf der freiliegenden Oberfläche der Keimschicht 440R erzielt. Auf der verbleibenden Sperrschicht 430T kann die Ablagerungsrate etwa null oder wenigstens sehr niedrig sein.
  • Anhand von 8 können daraufhin Abschnitte der ersten Sperrschicht 410, der leitenden Zwischenschicht 420, der zweiten Sperrschicht 430, der Keimschicht 440 und der Füllschicht 510 von der in 8 gezeigten Struktur entfernt werden, um die in 9 gezeigte Struktur auszubilden. Der Entfernungsprozess kann einen chemisch-mechanischen Polierprozess und/oder einen Ätzprozess enthalten. Der Ätzprozess kann einen Trockenätzprozess und/oder einen Nassätzprozess enthalten. Die erste Sperrschicht 410, die leitende Zwischenschicht 420, die zweite Sperrschicht 430, die Keimschicht 440 und die Füllschicht 510 können bündig mit der oberen Oberfläche 210T des Werkstücks 210 hergestellt werden. Die in 9 gezeigte Struktur zeigt ein in einem Werkstück 210 angeordnetes leitendes Merkmal oder Element 610. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die in 9 gezeigte Struktur eine Halbleiter-Struktur sein.
  • Der Prozess zur Herstellung des leitenden Merkmals 610 kann einen Damaszenerprozess wie etwa einen Einzel- oder Doppeldamaszener-Prozess enthalten.
  • Anhand von 9 kann das Werkstück 210 in einer oder in mehreren Ausführungsformen z.B. ein Substrat repräsentieren. Ein Substrat kann z.B. ein Halbleitersubstrat sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat z.B. ein Halbleitergrundmaterial-Substrat wie etwa ein Siliziumgrundmaterial-Substrat sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat ein SOI-Substrat sein. Als ein Beispiel kann ein SOI-Substrat ein Halbleitergrundmaterial-Substrat, eine über dem Halbleitergrundmaterial-Substrat liegende Isolierschicht und eine über der Isolierschicht liegende Halbleiterschicht enthalten.
  • Das leitende Element 610 kann ein leitendes Kontaktloch repräsentieren, das innerhalb eines Substrats ausgebildet ist. Es kann ein Bodenätzen oder ein Rückseitenschleifen des Werkstücks 210 ausgeführt werden, sodass eine untere Oberfläche des leitenden Elements 610 freigelegt wird. In diesem Fall kann das leitende Element 610 ein Kontaktloch durch das Substrat repräsentieren.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Werkstück 210 z.B. eine dielektrische Schicht umfassen oder kann es eine dielektrische Schicht auf einem Halbleiter-Wafer wie etwa einem Siliziumgrundmaterial-Wafer (oder SOI-Wafer) umfassen oder sogar eine dielektrische Schicht auf einem Chip (z.B. auf einem Halbleiterchip) umfassen, wobei der Chip eine Mehrebenenverdrahtungs-Architekur enthält. Das leitende Element 610 kann z.B. eine Metallleitung, eine Umverdrahtungsleitung oder eine Anschlussflächenstruktur repräsentieren. In einer weiteren Ausführungsform kann das leitende Element 610 z.B. ein leitendes Kontaktloch (oder einen leitenden Kontakt) repräsentieren, das (der) in der dielektrischen Schicht ausgebildet ist.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Werkstück 210 eine einzelne homogene Schicht sein. Allerdings kann das Werkstück 210 in einer oder in mehreren Ausführungsformen zwei oder mehr Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfassen. Zum Beispiel kann das Werkstück 210 anhand von 10 eine dielektrische Schicht 222 umfassen, die über einer Schicht 224 liegt. In der in 10 gezeigten Ausführungsform kann das leitende Element 610 durch die dielektrische Schicht 222 angeordnet sein und in direktem Kontakt mit einer oberen Oberfläche der Schicht 224 stehen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die in 10 gezeigte Struktur eine Halbleiter-Struktur sein.
  • Anhand von 10 kann die Schicht 224 ein Substrat repräsentieren. Das leitende Element 610 kann ein leitendes Kontaktloch repräsentieren, das eine leitende Verdrahtung (die z.B. in einer Metall-1-Metallisierungsebene über dem leitenden Kontaktloch 610 ausgebildet ist) mit einem Substrat 224 elektrisch koppelt.
  • Eine Metallisierungsebene kann eine oder mehrere Metallleitungen enthalten. Eine Metallleitung kann selbst einen Anschlussflächenabschnitt (wie etwa eine Kontaktierungsanschlussfläche, eine Kontaktanschlussfläche und/oder eine Landeanschlussfläche) enthalten. Eine Metallisierungsebene kann mehrere Metallleitungen enthalten. Jede der Metallleitungen kann beabstandet von jeder anderen angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Metallleitungen zum Führen elektrischer Signale hauptsächlich in einer horizontalen Richtung brauchbar sein. Eine Metallisierungsebene kann z.B. Teil einer Halbleitervorrichtung, eines Halbleiterchips und/oder einer integrierten Schaltung sein. Eine Metallisierungsebene kann z.B. Metall-1, Metall-2, Metall-3 durchgängig bis zu einer und einschließlich einer Abschlussmetallisierungsebene (sogenanntes „final metal“) sein.
  • Ein leitendes Kontaktloch kann eine Metallisierungsebene mit einer weiteren Metallisierungsebene elektrisch koppeln. Ein leitendes Kontaktloch kann eine Metallisierungsebene mit einem Substrat elektrisch koppeln. Ein leitendes Kontaktloch, das eine Metallisierungsebene mit einem Substrat elektrisch koppelt, kann auch als ein leitender Kontakt bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein leitendes Kontaktloch zum Führen elektrischer Signale hauptsächlich in einer vertikalen Richtung brauchbar sein.
  • Anhand von 11 ist zu sehen, dass die Schicht 224 eine dielektrische Schicht 232 umfassen kann, die über einer Schicht 236 liegt. Die Schicht 224 kann ferner eine leitende Schicht 234 umfassen, die in der dielektrischen Schicht 232 angeordnet ist. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die leitende Schicht 234 eine Metallleitung repräsentieren, die zu einer Metallisierungsebene gehört.
  • Falls die Metallleitung 234 weiterhin anhand von 11 zu einer Metallisierungsebene unter der Abschlussmetallisierungsebene gehört, kann das leitende Element 610 ein leitendes Kontaktloch repräsentieren, das eine erste Metallisierungsebene mit einer zweiten Metallisierungsebene elektrisch koppelt. Falls die Metallleitung 234 zu einer Abschlussmetallisierungsebene gehört, kann das leitende Element 610 eine leitende Anschlussfläche oder eine Underbump-Metallisierung, die über einer Metallleitung einer Abschlussmetallisierungsebene angeordnet ist, repräsentieren. Es ist möglich, dass das leitende Element 610 selbst einen leitenden (z.B. metallischen) Lothöcker repräsentieren kann.
  • Anhand von 12 ist zu sehen, dass die Schicht 236 eine Schicht 242 repräsentieren kann, die über einem Substrat 244 (z.B. über einem Halbleitersubstrat) liegt. Die Schicht 242 kann selbst eine oder mehrere dielektrische Schichten sowie eine oder mehrere Metallisierungsebenen enthalten.
  • 14 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der innerhalb eines Werkstücks 210 eine Öffnung 312 ausgebildet ist. Die Öffnung 312 kann eine Doppeldamaszener-Öffnung sein. In einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 312 unter Verwendung zweier oder mehrerer Maskierungsschritte ausgebildet werden. Die Öffnung 312 kann eine untere Oberfläche 312B und Seitenwandoberflächen 312S enthalten. Die Öffnung 312 kann einen Absatz 312F enthalten.
  • Anhand von 14 ist zu sehen, dass die Öffnung 312 einen oberen Abschnitt 322 und einen unteren Abschnitt 324 enthält. Der obere Abschnitt 322 kann selbst ein Graben oder ein Loch mit Seitenwandoberflächen 312S (312S1) und einer unteren Oberfläche 312F sein. Der untere Abschnitt 324 kann ein Graben oder ein Loch mit Seitenwandoberflächen 312S (312S2) und einer unteren Oberfläche 312B sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der obere Abschnitt 322 für die Ausbildung einer Metallleitung brauchbar sein, die Teil einer Metallisierungsebene ist. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der untere Abschnitt 324 für die Ausbildung eines leitenden Kontaktlochs, das eine Metallisierungsebene mit einer anderen Metallisierungsebene koppelt, oder zum Koppeln einer Metallisierungsebene mit einem Substrat brauchbar sein.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der obere Abschnitt 322 der Öffnung 312 eine Breite W1 aufweisen, während der untere Abschnitt 324 der Öffnung 312 eine Breite W2 aufweisen kann. Die Breite W1 kann größer als die Breite W2 sein. Die Breite der gesamten Öffnung 312 kann W1 sein. Die Mindestbreite der gesamten Öffnung 312 kann W2 sein.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die gesamte Öffnung 312 eine Breite von etwa 1 µm (Mikrometer) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 312 eine Breite von etwa 1,5 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 312 eine Breite von etwa 2 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die gesamte Öffnung 312 eine Mindestbreite von etwa 1 µm (Mikrometer) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 312 eine Mindestbreite von etwa 1,5 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Öffnung 312 eine Mindestbreite von etwa 2 µm (Mikrometern) oder größer aufweisen.
  • 15 zeigt ein leitendes Element 612, das ebenfalls eine Ausführungsform der Erfindung ist. Das leitende Element 612 aus 15 ist in der Öffnung 312 ausgebildet. Das in 15 gezeigte leitende Element 612 enthält einen oberen Abschnitt 622 und einen unteren Abschnitt 624. Der obere Abschnitt 622 kann breiter als der untere Abschnitt 624 sein.
  • Das in 15 gezeigte leitende Element 612 kann unter Verwendung eines ähnlichen Prozesses wie des oben anhand von 1 bis 9 beschriebenen ausgebildet werden. Abgesehen davon, dass die in 1 gezeigte Öffnung 310 durch die in 14 gezeigte Öffnung 312 ersetzt ist, können somit ähnliche Prozessschritte befolgt werden. Der Prozess zur Herstellung des leitenden Elements 612 kann einen Damaszenerprozess wie etwa einen Doppeldamaszener-Prozess enthalten.
  • Die in 14 gezeigte Öffnung 312 kann nochmals weiter durch eine Öffnung mit einer dreistufigen Öffnung (z.B. Dreifachdamaszener) ersetzt sein und dies kann bis zu irgendeiner mehrstufigen Öffnung fortgesetzt werden.
  • Das leitende Element 612 enthält eine erste Sperrschicht 410, eine leitende Zwischenschicht 420, eine zweite Sperrschicht 430, eine Keimschicht 440 und eine Füllschicht 510.
  • Anhand von 16 enthält das Werkstück 210 eine dielektrische Schicht 222, die über einer Schicht 224 angeordnet ist. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Schicht 224 ein Substrat repräsentieren. In diesem Fall kann der obere Abschnitt 622 eine Metallleitung einer Metallisierungsebene (wie etwa Metall-1) repräsentieren, während der untere Abschnitt 624 ein leitendes Kontaktloch (z.B. einen leitenden Kontakt) repräsentieren kann, das die Metallleitung 622 mit dem Substrat 224 koppelt.
  • Anhand von 17 kann das Werkstück 224 eine dielektrische Schicht 232 umfassen, die über einer Schicht 236 liegt. Innerhalb der dielektrischen Schicht 232 ist eine leitende Schicht 234 angeordnet. Die leitende Schicht 234 kann eine Metallleitung einer Metallisierungsschicht repräsentieren.
  • Anhand von 18 ist zu sehen, dass die Schicht 236 eine Schicht 242 repräsentieren kann, die über einem Substrat 244 liegt. Wie angemerkt wurde, kann die leitende Schicht 234 eine Metallleitung einer Metallisierungsebene repräsentieren. Die Schicht 242 kann eine oder mehrere dielektrische Schichten enthalten und kann eine oder mehrere Metallisierungsebenen enthalten.
  • Weiter anhand von 18 enthält das leitende Element 612 einen oberen Abschnitt 622, der über einem unteren Abschnitt 624 liegt. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann der obere Abschnitt 622 eine Metallleitung einer Metallisierungsebene repräsentieren. In diesem Fall kann der untere Abschnitt 624 ein leitendes Kontaktloch repräsentieren, das die Metallleitung 622 einer ersten Metallisierungsebene mit der Metallleitung 234 einer zweiten Metallisierungsebene elektrisch koppelt.
  • Weiter anhand von 18 ist es ebenfalls möglich, dass die leitende Schicht 234 eine Metallleitung der Abschlussmetallisierungsebene repräsentiert. In diesem Fall ist es möglich, dass das leitende Element 612 eine leitende Anschlussfläche oder eine Underbump-Metallisierung, die über der Metallleitung 234 angeordnet ist, repräsentiert.
  • Weiter anhand von 18 kann die leitende Schicht 234 in einer oder in mehreren Ausführungsformen eine Metallleitung der Abschlussschicht repräsentieren. Der untere Abschnitt 624 des leitenden Elements 612 kann ein leitendes Kontaktloch repräsentieren, während der obere Abschnitt 622 des leitenden Elements 612 eine Umverdrahtungsleitung einer Umverdrahtungsschicht darstellen kann.
  • Oben sind unterschiedliche Materialschichten wie etwa die leitende Schicht 234, die erste Sperrschicht 410, die leitende Zwischenschicht 420, die zweite Sperrschicht 430, die Keimschicht 440, die Füllschicht 510 sowie die zweite Füllschicht 510' beschrieben worden. Wie oben angemerkt wurde, kann die leitende Schicht 234 in einer oder in mehreren Ausführungsformen eine Metallleitung repräsentieren.
  • Eine oder mehrere dieser Materialschichten können als leitende Schichten ausgebildet sein. Irgendwelche der leitenden Schichten können Metallschichten sein. Eine leitende Schicht kann ein oder mehrere leitende Materialien enthalten. Ein leitendes Material kann ein Metallmaterial sein. Ein Metallmaterial kann z.B. ein Metall, eine Metalllegierung und/oder eine Metallverbindung enthalten.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann eine Metalllegierung zwei der mehr Metallelemente enthalten. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann eine Metalllegierung wenigstens ein Metallelement und wenigstens ein Nichtmetallelement enthalten.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das leitende Material ein oder mehrere Elemente des Periodensystems enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Cu (Kupfer), W (Wolfram), Co (Cobalt), Ru (Ruthenium), Ni (Nickel), Au (Gold), Ag (Silber), Al (Aluminium), Ti (Titan), Ta (Tantal), Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Pd (Palladium), Pb (Blei), V (Vanadium), Sn (Zinn), N (Stickstoff) und P (Phosphor) besteht. Beispiele leitender Materialien, die verwendet werden können, enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, Kupfermetall, Kupferlegierung, Kupferverbindung, Wolframmetall, Wolframlegierung, Wolframverbindung, Cobaltmetall, Cobaltlegierung, Cobaltverbindung, Rutheniummetall, Rutheniumlegierung, Rutheniumverbindung, Nickelmetall, Nickellegierung, Nickelverbindung, Goldmetall, Goldlegierung, Goldverbindung, Silbermetall, Silberlegierung, Silberverbindung, Aluminiummetall, Aluminiumlegierung, Aluminiumverbindung, Titanmetall, Titanlegierung, Titanverbindung, Tantalmetall, Tantallegierung, Tantalverbindung, Chrommetall, Chromlegierung, Chromverbindung, Molybdänmetall, Molybdänlegierung, Molybdänverbindung, Palladiummetall, Palladiumlegierung, Palladiumverbindung, Bleimetall, Bleilegierung, Bleiverbindung, Vanadiummetall, Vanadiumlegierung, Vanadiumverbindung, Zinnmetall, Zinnlegierung und Zinnverbindung. Weitere Beispiele leitender Materialien enthalten Ru-Ta-Legierung, Ti-W-Legierung, Ni-V-Legierung und Cr-Cu-Legierung. Ein zusätzliches Beispiel eines leitenden Materials wäre Lötmittel (z.B. eine Legierung, die die chemischen Elemente (Sn) Zinn und (Pb) Blei enthält, oder eine bleifreie Lötmittellegierung, die (Sn) Zinn, (Ag) Silber und (Cu) Kupfer enthält). Zusätzliche Beispiele leitender Materialien sind NiMoP und CoWP. Zusätzliche Beispiele leitender Materialien enthalten Metallnitride. Beispiele von Metallnitriden enthalten Tantalnitrid, Titannitrid und Wolframnitrid.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann irgendeine der hier beschriebenen Schichten (z.B. die leitende Schicht 234, die erste Sperrschicht 410, die leitende Zwischenschicht 420, die zweite Sperrschicht 430, die Keimschicht 440, die Füllschicht 510 und die zweite Füllschicht 510') ein oder mehrere der oben beschriebenen leitenden Materialien umfassen. In einigen Ausführungsformen können bestimmte leitende Materialien für bestimmte Schichten brauchbarer sein.
  • Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können leitende Schichten sein. Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können Metallschichten sein. Die erste Sperrschicht 410 und die zweite Sperrschicht 430 können Sperr- und/oder Hafteigenschaften aufweisen. Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können ein oder mehrere leitende Materialien enthalten. Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können ein oder mehrere Metallmaterialien enthalten. Beispiele für Metallmaterialien enthalten Metalle, Metalllegierungen und Metallverbindungen. Beispiele für Metallverbindungen enthalten Tantalverbindungen, Titanverbindungen und Wolframverbindungen. Zusätzliche Beispiele für Materialien der ersten Sperrschicht und/oder für Materialien der zweiten Sperrschicht enthalten Tantalmetall, Tantallegierung, Tantalnitrid (z.B. TaN), Titanmetall, Titanlegierung, Titannitrid, Titanwolfram, Wolframmetall, Wolframlegierung, Wolframnitrid, Rutheniummetall, Rutheniumlegierung und Ru-Ta. Weitere Beispiele für Sperrschichtmaterialien enthalten Chrommetall, Cr-Cu und N-V. Kombinationen von Materialien können ebenfalls verwendet werden. Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können einen Stapel zweier oder mehrerer Schichten aus unterschiedlichen Materialien wie etwa einen Tantalmetall/TaN-Stapel, einen Titanmetall/TiN-Stapel oder einen Wolframmetall/WN-Stapel enthalten. Die erste und die zweite Sperrschicht können dieselben Materialien enthalten oder können unterschiedliche Materialien enthalten. Die zweite Sperrschicht (und möglicherweise ebenfalls die erste Sperrschicht) kann (können) wenigstens ein Material enthalten, das die Ablagerung (z.B. das Elektroplattieren) der Füllschicht auf der zweiten Sperrschicht hemmt oder verhindert. Beispiele enthalten Tantalmetall und Tantalnitrid (z.B. TaN).
  • Die erste Sperrschicht 410 und/oder die zweite Sperrschicht 430 können das chemische Element Ta (Tantal) enthalten. Die erste Sperrschicht und/oder die zweite Sperrschicht können ein Ta-haltiges Material enthalten. Ein Ta-haltiges Material kann irgendein Material sein, das das chemische Element Ta enthält (z.B. irgendein Material, das Ta-Atome in irgendeinem Zustand enthält). Dieses kann z.B. ein Tantalmetall, eine Tantallegierung und/oder eine Tantalverbindung sein.
  • Die erste Sperrschicht und/oder die zweite Sperrschicht kann Alpha-Tantal und/oder Beta-Tantal enthalten. Das Alpha-Tantal kann eine kubisch-raumzentrierte Gitterstruktur aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Alpha-Tantal als ein im Wesentlichen reines Alpha-Tantal vorhanden sein. Ein im Wesentlichen reines Alpha-Tantal kann Störstellen (z.B. Spurenstörstellen) enthalten. In einigen Ausführungsformen kann das Alpha-Tantal dotiertes Alpha-Tantal sein, das (z.B. mit mehr als Spurenstörstellen) absichtlich mit Störstellen dotiert sein kann. Das Dotierungsmittel kann z.B. Stickstoff sein. Beispiele für Dotierungsmittel enthalten Stickstoff, Kohlenstoff und Silizium.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen können die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' leitende Schichten sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen können die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' Metallschichten sein. Die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' können ein oder mehrere leitende Materialien (wie etwa z.B. ein oder mehrere Metallmaterialien) umfassen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen können die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' ein oder mehrere chemische Elemente des Periodensystems enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Cu (Kupfer), W (Wolfram), Co (Cobalt), Ru (Ruthenium), Ni (Nickel), Au (Gold), Ag (Silber), Al (Aluminium), Ti (Titan), Ta (Tantal), Cr (Chrom), Mo (Molybdän), Pd (Palladium), Pb (Blei), V (Vanadium), Sn (Zinn), N (Stickstoff) und P (Phosphor) besteht. Die Elemente können z.B. als Metalle und/oder als Metalllegierungen und/oder als Verbindungen (z.B. als Metallverbindungen) vorhanden sein. Die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' können eines oder mehrere leitende Materialien enthalten. Beispiele leitender Materialien, die verwendet werden können, enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, Kupfermetall, Kupferlegierung, Wolframmetall, Wolframlegierung, Cobaltmetall, Cobaltlegierung, Rutheniummetall, Rutheniumlegierung, Nickelmetall, Nickellegierung, Goldmetall, Goldlegierung, Silbermetall, Silberlegierung, Aluminiummetall, Aluminiumlegierung, Titanmetall, Titanlegierung, Tantalmetall, Tantallegierung, Chrommetall, Chromlegierung, Palladiummetall, Palladiumlegierung, Molybdänmetall, Molybdänlegierung, Bleimetall, Bleilegierung, Vanadiummetall, Vanadiumlegierung, Zinnmetall und Zinnlegierung.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann eine Kupferlegierung ein dotiertes Kupfer enthalten.
  • Weitere Beispiele leitender Materialien enthalten Ru-Ta-Legierung, Ti-W-Legierung, Ni-V-Legierung, Cr-Cu-Legierung und Lötmittel (z.B. eine Legierung, die (Sn) Zinn und (Pb) Blei enthält, oder eine bleifreie Lötmittellegierung, die (Sn) Zinn, (Ag) Silber und (Cu) Kupfer enthalten kann). Zusätzliche Beispiele eines leitenden Materials, das verwendet werden kann, sind NiMoP oder CoWP. Außer den beschriebenen Materialien können die Füllschicht 510 und die zweite Füllschicht 510' irgendein elektroplattierbares Material enthalten.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen können die Keimschicht 440 und/oder die leitende Zwischenschicht 420 und/oder die Füllschicht 510 und/oder die zweite Füllschicht 510' Gemische oder Kombinationen unterschiedlicher Materialien enthalten. In einer oder in mehreren Ausführungsformen können eine oder mehrere dieser Schichten als ein Stapel zweier oder mehrerer Teilschichten ausgebildet sein. Anhand von 13A, B können z.B. je nach der Anwendung die Füllschicht 510 und die zweite Füllschicht 510' ein Nickelmetall/Goldmetall-Stapel, ein Nickelmetall/Silbermetall, ein Nickelmetall/Palladiummetall-Stapel, ein Nickelmetall/ Palladiummetall/Silbermetall-Stapel, ein Nickelmetall/Palladiummetall/Goldmetall-Stapel sein.
  • Irgendwelche der hier beschriebenen dielektrischen Schichten können irgendein dielektrisches Material umfassen. Irgendwelche der dielektrischen Schichten können ein oder mehrere dielektrische Materialien umfassen. Die dielektrische Schicht kann ein oder mehrere Materialien umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einem Oxid (wie etwa Siliziumoxid), aus einem Nitrid (wie etwa Siliziumnitrid), aus einem Oxinitrid (wie etwa Siliziumoxinitrid), aus einem Carbid (wie etwa Siliziumcarbid) und aus einem Carbonitrid (wie etwa Siliziumcarbonitrid) besteht. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann ein Gemisch oder eine Kombination unterschiedlicher Materialien verwendet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann eine dielektrische Schicht zwei oder mehr dielektrische Materialien umfassen. Zum Beispiel kann eine dielektrische Schicht ein Gemisch zweier oder mehrerer dielektrischer Materialien umfassen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann eine dielektrische Schicht einen Stapel zweier oder mehrerer Teilschichten umfassen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen können zwei oder mehr der Teilschichten ein unterschiedliches dielektrisches Material umfassen.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass das dielektrische Material ein dielektrisches Material mit hohem K (sogenannte High-K Dielektrika) umfasst. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit hohem K eine größere Dielektrizitätskonstante als Siliziumdioxid aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit hohem K eine größere Dielektrizitätskonstante als etwa 3,9 aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit hohem K eine größere Dielektrizitätskonstante als Siliziumnitrid aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit hohem K eine größere Dielektrizitätskonstante als etwa 7 aufweisen.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen ist es möglich, dass das dielektrische Material ein dielektrisches Material mit niedrigem K (sogenannte Low-K Dielektrika) umfasst. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit niedrigem K eine kleinere Dielektrizitätskonstante als Siliziumdioxid aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Material mit niedrigem K eine kleinere Dielektrizitätskonstante als 3,9 aufweisen.
  • In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die erste Sperrschicht 410 eine Dicke zwischen etwa 20 nm (Nanometern) und etwa 200 nm aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die leitende Zwischenschicht eine Dicke zwischen etwa 50 nm und etwa 500 nm aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die zweite Sperrschicht eine Dicke zwischen etwa 20 nm und etwa 200 nm aufweisen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Keimschicht 440 eine Dicke zwischen etwa 50 nm und etwa 500 nm aufweisen.
  • Anhand von 19 bis 23 kann es in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ebenfalls möglich sein, Schichten 410, 420, 430, 440 über einem Werkstück 1210 auszubilden. Zum Beispiel können die Schichten 410, 420, 430, 440 in einer oder in mehreren Ausführungsformen über (oder direkt auf) einem Werkstück 1210 ausgebildet werden.
  • Das Werkstück 1210 kann irgendein Werkstück sein. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Werkstück 1210 eine im Wesentlichen planare obere Oberfläche 1210T aufweisen. Somit kann die erste Sperrschicht 410 in einer oder in mehreren Ausführungsformen über einer Oberfläche ausgebildet werden, die im Wesentlichen planar ist.
  • Anhand von 19 kann über (oder direkt auf) dem Werkstück 1210 eine erste Sperrschicht 410 ausgebildet werden, kann über (oder direkt auf) der ersten Sperrschicht 410 eine leitende Zwischenschicht 420 ausgebildet werden, kann über (oder direkt auf) der leitenden Zwischenschicht 420 eine zweite Sperrschicht 430 ausgebildet werden und kann über (oder direkt auf) der zweiten Sperrschicht 430 eine Keimschicht 440 ausgebildet werden.
  • Das Werkstück 1210 kann irgendeinem Werkstück entsprechen. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann das Werkstück (braucht es aber nicht) dem in 1 gezeigten Werkstück 210 entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann das Werkstück der in 10 gezeigten Schicht 224 entsprechen.
  • Über der Keimschicht 440 kann eine Maskierungsschicht 450 ausgebildet werden. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Maskierungsschicht 450 eine Photoresistschicht sein.
  • Anhand von 20 kann die Maskierungsschicht 450 strukturiert (z.B. geätzt) werden, um den Abschnitt 450' der Maskierungsschicht 450 auszubilden. Anhand von 21 kann unter Verwendung des Abschnitts 450' der Maskierungsschicht 450 als eine Maske die Keimschicht 440 geätzt werden. Der Ätzprozess kann Trockenätzen und/oder einen Nassätzprozess enthalten. Das Ergebnis des Ätzprozesses kann einen verbleibenden Abschnitt 440R der Keimschicht 440 zurücklassen. Anhand von 22 kann der Abschnitt 450' der Maskierungsschicht 450 entfernt werden. Dies kann die obere Oberfläche des Abschnitts 440R der Maskierungsschicht 440 freilegen.
  • Anhand von 23 kann auf der oberen Oberfläche und auf den Seitenwandoberflächen des verbleibenden Abschnitts 440R der Keimschicht 440 eine Füllschicht 510 elektroplattiert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Füllschicht 510 nicht auf der zweiten Sperrschicht 430 elektroplattiert werden.
  • In der in 23 gezeigten Ausführungsform kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 über einer oberen Oberfläche des Werkstücks 210 liegen. In einigen Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R der Keimschicht 440 im Wesentlichen planar sein. In einigen Ausführungsformen kann der verbleibende Abschnitt 440R zu einem darunter liegenden Substrat (z.B. zu einem Halbleitersubstrat wie etwa einem Siliziumsubstrat) im Wesentlichen parallel sein.
  • Das in 19 bis 23 gezeigte erfindungsgemäße Werkstück 1210 kann eine homogene Schicht repräsentieren. Zum Beispiel kann das Werkstück eine dielektrische Schicht repräsentieren.
  • Das Werkstück 1210 kann ein Substrat (wie etwa ein Halbleitersubstrat) repräsentieren oder es kann eine oder mehrere über einem Substrat liegende Schichten repräsentieren. Das Werkstück 1210 kann mehrere Schichten (z.B. mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien) repräsentieren. Das Werkstück 1210 kann einen Stapel zweier oder mehrerer Schichten (z.B. aus unterschiedlichen Materialien) repräsentieren.
  • Anhand von 24 kann das Werkstück 1210 in einer oder in mehreren Ausführungsformen eine dielektrische Schicht 232 umfassen, die über einer Schicht 236 liegt. Innerhalb der dielektrischen Schicht 232 kann eine leitende Schicht 234 angeordnet sein. Die leitende Schicht 234 kann eine Metallleitung einer Metallisierungsschicht repräsentieren. In einer oder in mehreren Ausführungsformen kann die Schicht 236 ein Substrat wie etwa ein Halbleitersubstrat repräsentieren.
  • Anhand von 25 ist zu sehen, dass die Schicht 236 eine Schicht 242 repräsentieren kann, die über einem Substrat 244 (z.B. über einem Halbleitersubstrat) liegt. Die Schicht 242 kann eine oder mehrere dielektrische Schichten enthalten und kann eine oder mehrere Metallisierungsebenen enthalten.

Claims (10)

  1. Geänderte Patentansprüche
  2. Verfahren zum Ausbilden einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Werkstücks (1210) mit einer im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T); Ausbilden einer ersten Sperrschicht (410) über der im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T); Ausbilden einer leitenden Zwischenschicht (420) über der ersten Sperrschicht (410); Ausbilden einer zweiten Sperrschicht (430) über der leitenden Zwischenschicht (420); Ausbilden einer Keimschicht (440) über der zweiten Sperrschicht (430); Entfernen eines Abschnitts der Keimschicht (440), um einen verbleibenden Abschnitt der Keimschicht (440R) zurückzulassen und um einen Abschnitt der zweiten Sperrschicht (430) freizulegen, wobei der verbleibende Abschnitt der Keimschicht (440R) im Wesentlichen planar ist; und Elektroplattieren einer Füllschicht (510) auf dem verbleibenden Abschnitt der Keimschicht (440R).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Wesentlichen nichts von der Füllschicht (510) auf dem freiliegenden Abschnitt der zweiten Sperrschicht (430) abgelagert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Leitfähigkeit der leitenden Zwischenschicht (420) höher als die Leitfähigkeit der ersten Sperrschicht (410) und die Leitfähigkeit der zweiten Sperrschicht (430) ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Füllschicht (510) und/oder die Keimschicht (440) und/oder die leitende Zwischenschicht (420) Cu (Kupfer) umfassen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Sperrschicht (410) und/oder die zweite Sperrschicht (430) Ta (Tantal) umfassen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei über der Keimschicht (440) eine Maskierungsschicht (450) ausgebildet wird, die strukturiert wird, um den verbleibenden Abschnitt der Keimschicht (440R) zu definieren.
  8. Halbleiter-Struktur, die aufweist: ein Werkstück (1210) mit einer im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T); eine erste Sperrschicht (410), die über der im Wesentlichen planaren Oberfläche (1210T) angeordnet ist; eine leitende Zwischenschicht (420), die über der ersten Sperrschicht (410) angeordnet ist; eine zweite Sperrschicht (430), die über der leitenden Zwischenschicht (420) angeordnet ist; eine strukturierte Keimschicht (440R), die über der zweiten Sperrschicht (430) angeordnet ist, wobei die strukturierte Keimschicht (440R) im Wesentlichen planar ist; und eine Füllschicht (510), die über der Keimschicht (440) angeordnet ist.
  9. Halbleiter-Struktur nach Anspruch 7, wobei die leitende Zwischenschicht (420), die strukturierte Keimschicht (440R) und die Füllschicht (510) Metallschichten sind.
  10. Halbleiter-Struktur nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die strukturierte Keimschicht (440R) im Wesentlichen parallel zur planaren Oberfläche (1210T) ist.
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