DE102016115338A1 - Ein Verfahren, eine Halbleitervorrichtung und eine Schichtanordnung - Google Patents

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DE102016115338A1
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layer
protective layer
semiconductor device
metallization
various embodiments
Prior art date
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DE102016115338.9A
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Srinivasa Reddy Yeduru
Rainer Pelzer
Stefan Woehlert
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (100a) kann Folgendes enthalten: ein Substrat (102); eine Metallisierungsschicht (104), die in und/oder über dem Substrat (102) angeordnet ist; eine Schutzschicht (106), die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht (104) angebracht ist, wobei die Metallisierungsschicht (104) wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber; und wobei die Schutzschicht (106) ein Nitridmaterial enthält, das wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber.

Description

  • Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf ein Verfahren, eine Halbleitervorrichtung und eine Schichtanordnung.
  • Im Allgemeinen kann eine metallische Oberfläche chemisch wechselwirken, wenn sie Umgebungseinflüssen ausgesetzt ist. Beispielsweise kann die metallische Oberfläche oxidieren, organische Substanzen absorbieren und/oder befeuchten. Die chemische Wechselwirkung kann die physikalischen Eigenschaften wie Adhäsionsfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit verändern. Das macht verschiedene Herstellungsschritte wie elektrisches Kontaktieren der metallischen Oberfläche kompliziert und erfordert zusätzlichen Aufwand, um die Veränderung der physikalischen Eigenschaften umzukehren oder zu vermeiden.
  • Für Metallisierungsschichten (z. B. Cu-Schichten) sind chemische Wechselwirkungen wie die Bildung von Oxiden (z. B. CuO oder CuO2) ein herausforderndes Problem. In dem Fall von Kontaktstellen verursacht das Bilden von Oxiden Verfärbung von Kontaktstellen und Fehler durch Haftabweisung auf der Kontaktstelle (”non-stick an pad”-Fehler, NSOP-Fehler) (z. B. Bonding-Unregelmäßigkeiten, unzureichende Drahtbond-Adhäsion). Oxidschichten in den metallischen Grenzflächen (z. B. Cu-zu-Cu-Zusammenschaltungen) können das Ätzen der Grenzfläche beeinträchtigen, die Adhäsion von Drahtbonds schwächen und außerdem die elektrische Leitfähigkeit der Grenzfläche beeinträchtigen.
  • Herkömmlicherweise sind künstliche Oxidschutzschichten, z. B. aus Aluminiumoxid gebildet, über metallischen Oberflächen angeordnet, um die chemische Stabilität zu erhöhen. Herkömmliche Schutzschichten erfordern einen hohen Aufwand, um eine hohe Schutzfähigkeit bereitzustellen, da sie für die Qualität der metallischen Oberfläche (anschaulich für ihre Reinheit) sensibel sind, z. B. für Oberflächenverunreinigungen (z. B. Chemikalien, die aus vorhergehenden Prozessen übrig bleiben) oder Verunreinigungen innerhalb ihrer Korngrenzen. Verunreinigungen beeinträchtigen das Aufbringen der Schutzschicht, beispielsweise in dem Fall, wenn die Schutzschicht durch Atomlagenabscheidung (ALD) gebildet wird, und beeinträchtigen deshalb die Schutzfähigkeit und Robustheit der Schutzschicht in Bezug auf weitere Verarbeitungsschritte. Herkömmliche Schutzschichten erfordern enge Prozessfenster, um die gewünschte Schutzfähigkeit und Kompatibilität zu weiteren Prozessschritten, z. B. Kontaktierfähigkeit zum Drahtbonden, zu erreichen.
  • Alternativ können herkömmliche Schutzschichten auf Halbleitermaterial basieren. Halbleiterbasierte Schutzschichten zeigen eine spröde Struktur und sind deshalb anfällig für Rissbildung, z. B. während Leistungs-Cu-Deformation, was ihre Kompatibilität mit einer großen Auswahl von weiteren Verarbeitungsschritten beeinträchtigt.
  • Eine Halbleitervorrichtung kann Folgendes enthalten; ein Substrat; eine Metallisierungsschicht, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist; eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber; und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial enthält, das wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber.
  • Eine Halbleitervorrichtung kann Folgendes enthalten: ein Substrat; eine erste Metallisierungsschicht, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist; eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der ersten Metallisierungsschicht angeordnet ist, wobei die erste Metallisierungsschicht ein erstes Metall enthält oder daraus gebildet ist und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial, das das erste Metall enthält, enthält oder daraus gebildet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat ein Halbleitersubstrat, z. B. kann das Substrat Silizium enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Schutzschicht wenigstens teilweise in physikalischem Kontakt mit der Metallisierungsschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht eine Metalllegierung oder ist daraus gebildet, die wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, und Silber.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht Kupfer oder ist daraus gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schutzschicht ein Nitridmaterial, das Kupfer enthält, oder ist daraus gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schutzschicht wenigstens ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet oder ist daraus gebildet, die sich voneinander wenigstens durch eine chemische Zusammensetzung unterscheiden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Konzentration von Stickstoff in dem ersten Gebiet von einer Konzentration von Stickstoff in dem zweiten Gebiet verschieden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Konzentration von Stickstoff in dem ersten Gebiet kleiner als Konzentration von Stickstoff in dem zweiten Gebiet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Konzentration von Stickstoff in dem ersten Gebiet gleich oder kleiner als etwa 20 Atomprozent, und eine Konzentration von Stickstoff in dem zweiten Gebiet ist größer als etwa 20 Atomprozent, z. B. die Konzentration von Stickstoff in dem zweiten Gebiet ist im Bereich von etwa 20 Atomprozent bis etwa 25 Atomprozent.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Atomverhältnis eines Metalls zu Stickstoff in dem ersten Gebiet von einem Atomverhältnis des Metalls zu Stickstoff in dem zweiten Gebiet verschieden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Atomverhältnis eines Metalls zu Stickstoff in dem ersten Gebiet größer als ein Atomverhältnis des Metalls zu Stickstoff in dem zweiten Gebiet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein Atomverhältnis eines Metalls zu Stickstoff in dem ersten Gebiet gleich oder größer als etwa 4, und ein Atomverhältnis des Metalls zu Stickstoff in dem zweiten Gebiet ist kleiner als etwa 4.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine elektrische Leitfähigkeit des ersten Gebiets größer als eine elektrische Leitfähigkeit des zweiten Gebiets.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das erste Gebiet elektrisch leitend, und das zweite Gebiet ist elektrisch halbleitend.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist wenigstens ein Abschnitt des zweiten Gebiets über dem ersten Gebiet angeordnet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind das erste Gebiet und das zweite Gebiet wenigstens teilweise seitlich nebeneinander angeordnet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schutzschicht ein Zusammensetzungsgradientenprofil, das im Bereich von einer ersten Zusammensetzung bis zu einer zweiten Zusammensetzung ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das Zusammensetzungsgradientenprofil ein Konzentrationsgradientenprofil, das im Bereich von einer ersten Konzentration von Stickstoff bis zu einer zweiten Konzentration von Stickstoff ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das Zusammensetzungsgradientenprofil ein Atomverhältnisgradientenprofil, das im Bereich von einem ersten Atomverhältnis eines Metalls zu Stickstoff bis zu einem zweiten Atomverhältnisgradientenprofil des Metalls zu Stickstoff ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Konzentration von Stickstoff innerhalb wenigstens eines Gebiets der Schutzschicht räumlich im Wesentlichen konstant.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein Atomverhältnis von Metall zu Stickstoff innerhalb wenigstens eines Gebiets der Schutzschicht räumlich im Wesentlichen konstant.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein räumliches mittleres Atomverhältnis von Metall zu Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder größer als etwa 3.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein räumliches mittleres Atomverhältnis von Metall zu Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder größer als etwa 4.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein räumliches mittleres Atomverhältnis von Metall zu Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder größer als etwa 5.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein räumliches mittleres Atomverhältnis von Metall zu Stickstoff innerhalb der Schutzschicht im Bereich von etwa 3 bis etwa 20.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine räumliche mittlere Konzentration von Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder kleiner als etwa 25 Atomprozent.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine räumliche mittlere Konzentration von Stickstoff innerhalb der Schutzschicht im Bereich von etwa 5 Atomprozent bis etwa 25 Atomprozent.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine räumliche mittlere Konzentration von Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder kleiner als etwa 20 Atomprozent.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine räumliche mittlere Konzentration von Stickstoff innerhalb der Schutzschicht gleich oder kleiner als etwa 12,5 Atomprozent.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine Lötverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Lötverbindung wenigstens eines aus dem Folgenden oder ist daraus gebildet: Blei, Zinn, Silber, Aluminium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Lötverbindung eine Metalllegierung oder ist daraus gebildet, die wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Blei, Zinn, Silber, Aluminium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine Bondverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Bondverbindung wenigstens eines aus dem Folgenden oder ist daraus gebildet: Gold, Aluminium, Silber und Kupfer.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Bondverbindung eine Metalllegierung oder ist daraus gebildet, die wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Gold, Aluminium, Silber und Kupfer.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Bondverbindung wenigstens teilweise durch die Schutzschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Bondverbindung wenigstens teilweise in physikalischem Kontakt mit der Metallisierungsschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Dicke der Schutzschicht kleiner als etwa 1 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 0,5 μm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 100 nm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Dicke der Schutzschicht größer als oder gleich etwa 0,01 nm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Nitridmaterial Kupfernitrid.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden oder ist daraus gebildet: eine Kontaktstelle; eine Zwischenschichtmetallisierung; eine Neuverteilungsschicht; eine Keimschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Schutzschicht wenigstens teilweise freigelegt (mit anderen Worten nicht bedeckt).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine integrierte Schaltungskomponente, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht mit der integrierten Schaltungskomponente elektrisch gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine elektrisch isolierende Schicht, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht wenigstens teilweise in der elektrisch isolierenden Schicht angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine Polymerschicht, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist. Die Polymerschicht kann wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten: ein Imid, ein Harz, ein Expoxidharz, eine Gussverbindung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine weitere Metallisierungsschicht (auch als zweite Metallisierungsschicht bezeichnet), die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist und wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein Material der weiteren Metallisierungsschicht gleich einem Material der Metallisierungsschicht. Mit anderen Worten sind die Metallisierungsschicht und die weitere Metallisierungsschicht aus demselben Material gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine weitere Metallisierungsschicht, die wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht und der Metallisierungsschicht angeordnet ist und ein anderes Material als die Metallisierungsschicht enthält. Mit anderen Worten sind die Metallisierungsschicht und die weitere Metallisierungsschicht aus unterschiedlichen Materialien gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung Folgendes enthalten: ein Substrat; eine Metallisierungsschicht, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist; eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht angebracht ist, wobei die Metallisierungsschicht Kupfer enthält oder daraus gebildet ist; und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial enthält oder daraus gebildet ist, das Kupfer enthält.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat ein Halbleitersubstrat, z. B. kann das Substrat Silizium enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 0,5 μm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden oder ist daraus gebildet: eine Kontaktstelle; eine Zwischenschichtmetallisierung; eine Neuverteilungsschicht; eine Keimschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes enthalten: eine Bondverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Halbleitervorrichtung Folgendes enthalten: ein Substrat; eine Bondkontaktstelle, die in oder über dem Substrat angeordnet ist; eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der Bondkontaktstelle angeordnet ist; wobei die Bondkontaktstelle ein Metall enthält oder daraus gebildet ist und wobei die Schutzschicht ein Nitrid des Metalls enthält oder daraus gebildet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schichtanordnung Folgendes enthalten: eine metallische Oberfläche; eine Schutzschicht, die ein Nitridmaterial enthält, das Kupfer enthält, und die wenigstens teilweise über der metallischen Oberfläche angeordnet ist; wobei eine Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 500 nm ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die metallische Oberfläche eine Kupferoberfläche.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schichtanordnung Folgendes enthalten: eine metallische Oberfläche; eine Schutzschicht, die ein Nitridmaterial eines Metalls der metallischen Oberfläche enthält und wenigstens teilweise über der metallischen Oberfläche angeordnet ist; und wenigstens eines aus dem Folgenden, das wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist: eine Polymerschicht, eine Lötverbindung, eine Bondverbindung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; Bilden einer Metallisierungsschicht in und/oder über dem Substrat; Bilden einer Schutzschicht wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht, wobei die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden enthält oder daraus gebildet ist: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial enthält oder daraus gebildet ist, das wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren Folgendes enthalten: Bereitstellen einer metallischen Oberfläche; Bilden einer Schutzschicht, die ein Nitridmaterial eines Metalls der metallischen Oberfläche enthält, wobei die Schutzschicht wenigstens teilweise über der metallischen Oberfläche gebildet ist; und Bilden von wenigstens einem aus dem Folgenden wenigstens teilweise über der Schutzschicht: einer Polymerschicht, einer Lötverbindung, einer Bondverbindung. Die metallische Oberfläche kann Teil einer Metallisierungsschicht sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht (oder die metallische Oberfläche) Kupfer oder ist daraus gebildet; und die Schutzschicht enthält ein Nitridmaterial, das Kupfer enthält, oder ist daraus gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren Folgendes enthalten: Bereitstellen eines Substrats; Bilden einer Kontaktstelle in und/oder über dem Halbleitersubstrat; Bilden einer Schutzschicht wenigstens teilweise über der Kontaktstelle, wobei die Bondkontaktstelle ein Metall enthält oder daraus gebildet ist und wobei die Schutzschicht ein Nitrid des Metalls enthält oder daraus gebildet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Entfernen einer Oberflächenschicht von der Metallisierungsschicht (oder der metallischen Oberfläche) vor dem Bilden der Schutzschicht enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Bilden einer Polymerschicht wenigstens teilweise über der Schutzschicht enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Bilden einer Schutzschicht Verwendung von reaktivem Sputtern und/oder Atomlagenabscheidung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Anpassen einer Zusammensetzung der Schutzschicht in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Leitungstyp enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das verfahren ferner Anpassen der räumlichen Verteilung der Zusammensetzung enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das Anpassen der Zusammensetzung wenigstens eines aus dem Folgenden: Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht; Anpassen eines Prozessparameters während des Bildens der Schutzschicht; Aussetzen der Schutzschicht einem Reaktanten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Anpassen der Zusammensetzung Anpassen eines Prozessparameters während des Bildens der Schutzschicht, wobei der Prozessparameter wenigstens eines aus dem Folgenden ist: ein Gasfluss, ein Gaspartialdruck, eine Temperatur (z. B. des Halbleitersubstrats); eine Abscheidungsrate.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Anpassen der Zusammensetzung Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht, wobei Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Bilden eines Temperaturgradienten in der Schutzschicht im Bereich von einer ersten Temperatur zu einer zweiten Temperatur; Bilden einer Temperaturverteilung, die räumlich im Wesentlichen konstant ist innerhalb wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Anpassen der Zusammensetzung Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht, wobei Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht Verwenden einer Laserquelle enthält.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht wenigstens eines aus dem Folgenden: Modifizieren einer Konzentration von Stickstoff in wenigstens einem Gebiet der Schutzschicht; Modifizieren eines Atomverhältnisses von Metall zu Stickstoff in wenigstens einem Gebiet der Schutzschicht; Bilden eines Zusammensetzungsgradientenprofils in wenigstens einem Gebiet der Schutzschicht; Bilden einer Zusammensetzung, die räumlich im Wesentlichen konstant ist innerhalb wenigstens eines Gebiets der Schutzschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Bilden einer Bondverbindung über der Metallisierungsschicht enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Bilden der Bondverbindung Öffnen der Schutzschicht wenigstens teilweise unter Verwendung von Bonden. Öffnen der Schutzschicht kann Anwenden einer Kraft auf die Schutzschicht unter Verwendung des Bonddrahts enthalten. Der Bonddraht kann gegen die Schutzschicht gedrückt werden (z. B. unter Ausübung Kraft) und kann relativ zu der Schutzschicht, z. B. in einer oszillierenden Bewegung, bewegt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Bilden der Metallisierungsschicht (oder der metallischen Oberfläche) wenigstens eines aus dem Folgenden: Verwenden eines Damascene-Prozesses; Verwenden eines Dual-Damascene-Prozesses.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Folgendes enthalten: Bilden einer weiteren Metallisierung (auch als zweite Metallisierungsschicht bezeichnet) zwischen der ersten Metallisierungsschicht und der Schutzschicht, wobei die weitere Metallisierung ein Material enthält, das von dem Material der Metallisierungsschicht verschieden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Folgendes enthalten: Bilden einer weiteren Metallisierungsschicht zwischen dem Substrat und der Metallisierungsschicht (oder der metallischen Oberfläche), wobei die weitere Metallisierung ein Material enthält, das von einem Material der Metallisierungsschicht (oder der metallischen Oberfläche) verschieden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner Folgendes enthalten: Bilden einer weiteren Metallisierungsschicht wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht, wobei die weitere Metallisierung wenigstens eines aus dem Folgenden enthält oder daraus gebildet ist: Kupfer, Aluminium, Gold, und Silber.
  • In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf dieselben Anteile durchgehend durch die unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen ist im Allgemeinen das Darstellen der Prinzipien der Erfindung herausgestellt. In der folgenden Beschreibung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1A und 1B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 2A und 2B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 3A bis 3C jeweils eine Schutzschicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 4A bis 4C jeweils eine Schutzschicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 5 Zusammensetzungseigenschaften gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm zeigt;
  • 6A bis 6C jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 7A und 7B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 8A bis 8C jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 9A bis 9C jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 10A bis 10C jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 11A und 11B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 12A und 12B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 13A und 13B jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigen;
  • 14A eine Schichtanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigt;
  • 14B eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht zeigt; und
  • 15 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm zeigt.
  • Die folgende genaue Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die durch Darstellung spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
  • Das Wort ”beispielhaft” ist hier vor verwendet, dass es ”als ein Beispiel, eine Instanz oder Darstellung dienend” bedeutet. Jede Ausführungsform oder Konstruktion, die hier als ”beispielhaft” beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konstruktion vorteilhaft zu deuten.
  • Das Wort ”über” in Bezug auf ein aufgebrachtes Material, das ”über” einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier so verwendet sein, dass es bedeutet, dass das aufgebrachte Material ”direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit, der implizierten Seite oder Oberfläche gebildet sein kann. Das Wort ”über”, das in Bezug auf ein aufgebrachtes Material verwendet wird, das ”über” einer Seite oder Oberfläche gebildet ist, kann hier so verwendet sein, dass es bedeutet, dass das aufgebrachte Material ”indirekt auf” der implizierten Seite oder Oberfläche gebildet sein kann mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der impliziten Seite oder Oberfläche und dem aufgebrachten Material angeordnet sind.
  • Der Begriff ”seitlich”, der in Bezug auf die ”seitliche” Ausdehnung einer Struktur (oder eines Substrats, eines Wafers oder eines Trägers) verwendet ist, oder ”seitlich” neben kann hier verwendet sein, so dass er eine Ausdehnung oder eine Positionsbeziehung entlang einer Oberfläche eines Substrats (z. B. eines Wafers oder eines Trägers) bedeutet. Das heißt, dass eine Oberfläche eines Substrats (z. B. eine Oberfläche eines Trägers, eine Oberfläche eines Wafers) als Referenz dienen kann, im Allgemeinen als die Hauptbearbeitungsoberfläche des Substrats (oder die Hauptbearbeitungsoberfläche des Trägers oder Wafers) bezeichnet. Ferner kann der Begriff ”Breite”, der hier in Bezug auf eine ”Breite” einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet ist, hier so verwendet sein, dass er die seitliche Ausdehnung einer Struktur bedeutet. Ferner kann der Begriff ”Höhe”, der in Bezug auf eine Höhe einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet ist, hier so verwendet sein, dass er eine Ausdehnung einer Struktur entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats (z. B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) bedeutet. Der Begriff ”Dicke”, der in Bezug auf eine ”Dicke” einer Schicht verwendet ist, kann hier so verwendet sein, dass er die räumliche Ausdehnung der Schicht senkrecht zu der Oberfläche der Unterlage (des Materials), auf dem die Schicht aufgebracht ist, bedeutet. Falls die Oberfläche der Unterlage parallel zu der Oberfläche des Substrats ist (z. B. zu der Hauptbearbeitungsoberfläche), kann die ”Dicke” der Schicht, die auf der Unterlage aufgebracht ist, dasselbe sein wie die Höhe der Schicht. Ferner kann eine ”vertikale” Struktur als eine Struktur, die sich in einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung (z. B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) erstreckt, bezeichnet sein, und eine ”vertikale” Ausdehnung kann als eine Ausdehnung entlang einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung (z. B. eine Ausdehnung senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) bezeichnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung eine oder mehrere integrierte Schaltungsstrukturen (auch als Halbleiterchip, IC, Chip oder Mikrochip bezeichnet) enthalten, die während der Herstellung der Halbleitervorrichtung (mit anderen Worten in einem Verfahren zum Bilden der Halbleitervorrichtung) gebildet werden. Eine integrierte Schaltungsstruktur kann wenigstens teilweise über und/oder in einem Substrat in entsprechenden Gebieten des Substrats (auch als aktive Chipgebiete bezeichnet) unter Verwendung verschiedener Halbleiterverarbeitungstechnologien verarbeitet werden. Eine integrierte Schaltungsstruktur kann eine oder mehr (z. B. mehrere) elektrische Schaltungskomponenten enthalten, die z. B. unter anderem wenigstens eines aus Transistoren, Widerständen, Kondensatoren sein können, die zusammengeschaltet sind und konfiguriert sind, um Operationen, z. B. Berechnungs- oder Speicheroperationen, in der vollständig verarbeiteten integrierten Schaltungsstruktur ausführen können. In der weiteren Herstellung der Halbleitervorrichtung können mehrere Halbleitervorrichtungen aus dem Substrat nach der Verarbeitung der Halbleitervorrichtung durch Wafer-Schneiden vereinzelt werden, um mehrere vereinzelte Halbleitervorrichtungen (auch als Halbleiterchips bezeichnet) aus den mehreren Halbleitervorrichtungen des Substrats bereitzustellen. Ferner kann eine Endstufe der Herstellung der Halbleitervorrichtung Paketieren (auch als Zusammenbau, Einkapseln oder Versiegeln bezeichnet) vereinzelter Halbleitervorrichtungen enthalten, wobei eine vereinzelte Halbleitervorrichtung z. B. mit einem Stützmaterial (auch als Gussmaterial oder Einkapselungsmaterial bezeichnet) ummantelt wird, um physikalische Beschädigung und/oder Korrosion der Halbleitervorrichtung zu verhindern. Das Stützmaterial ummantelt die Halbleitervorrichtung (bildet anschaulich ein Paket oder eine Form) und kann optional die elektrischen Kontakte und/oder einen Leitungsrahmen tragen, um die Halbleitervorrichtung mit einer peripheren Vorrichtung, z. B. mit einer Leiterplatte, zu verbinden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Materialtypen während der Herstellung der Halbleitervorrichtung verarbeitet werden, um wenigstens eines aus dem Folgenden zu bilden: eine integrierte Schaltungsstruktur, elektrische Schaltungskomponenten, Kontaktstellen, elektrische Zusammenschaltungen, die unter anderen elektrisch isolierende Materialien, elektrisch halbleitende Materialien (auch als Halbleitermaterial bezeichnet) oder elektrisch leitfähige Materialien (auch als elektrisch leitende Materialien bezeichnet) sein können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat (auch als Träger oder Wafer bezeichnet) wenigstens ein Halbleitermaterial verschiedener Typen enthalten oder daraus gebildet sein, die einen Gruppe-IV-Halbleiter (z. B. Silizium (Si) oder Germanium (Ge)), einen Gruppe-III-V-Halbleiter (z. B. Galliumarsenid) oder andere Halbleitertypen enthalten, die beispielsweise Gruppe-III-Halbleiter, Gruppe-V-Halbleiter oder Polymere enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat aus Silizium (dotiert oder undotiert) hergestellt, in alternativen Ausführungsformen ist das Substrat ein Silizium-auf-Isolator-Wafer (SOI-Wafer).
  • Als eine Alternative kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Substrat verwendet werden, beispielsweise ein Halbleiterverbindungsmaterial wie z. B. Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), jedoch auch jedes geeignete ternäre Halbleiterverbindungsmaterial oder quartäre Halbleiterverbindungsmaterial wie z. B. Indium-Galliumarsenid (InGaAs). Ein Halbleitermaterial, eine Schicht oder ein Gebiet oder dergleichen kann so verstanden werden, dass es/sie eine mäßige elektrische Leitfähigkeit aufweist, z. B. eine elektrische Leitfähigkeit (gemessen bei Zimmertemperatur und konstanter elektrischer Feldrichtung, z. B. konstantem elektrischem Feld) im Bereich von etwa 10–6 S/m bis etwa 106 S/m aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein/e elektrisch leitfähige/s Material, Schicht oder Gebiet oder dergleichen ein metallisches Material (z. B. ein Metall oder eine Metalllegierung), ein Silizid (z. B. Titansilizid, Molybdänsilizid, Tantalsilizid oder Wolframsilizid), ein leitfähiges Polymer, einen polykristallinen Halbleiter (z. B. polykristallines Silizium, auch als Polysilizium bezeichnet) oder einen hoch dotierten Halbleiter (z. B. hoch dotiertes Silizium) enthalten oder daraus gebildet sein. Ein/e elektrisch leitfähige/s Material, Schicht oder Gebiet oder dergleichen kann so verstanden werden, dass es/sie eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, z. B. eine elektrische Leitfähigkeit (gemessen bei Zimmertemperatur und konstanter elektrischer Feldrichtung, z. B. konstantem elektrischem Feld) größer als etwa 106 S/m, z. B. größer als etwa 5·106 S/m, aufweist, oder eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, z. B. größer als etwa 107 S/m, z. B. größer als etwa 5·107 S/m.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen bezieht sich ein Metall auf ein chemisches Element (z. B. ein Halbmetall, ein Übergangsmetall, ein Nach-Übergangsmetall, ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall) wie z. B. Wolfram (W), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Magnesium (Mg), Chrom (Cr), Eisen (Fe), Zink (Zn), Zinn (Sn), Gold (Au), Silber (Ag), Iridium (Ir), Platin (Pt), Indium (In), Cadmium (Cd) Wismut (Bi), Vanadium (V), Titan (Ti), Palladium (Pd) oder Zirkonium (Zr).
  • Eine Metalllegierung kann wenigstens zwei Metalle enthalten (z. B. zwei oder mehr als zwei Metalle, z. B. in dem Fall einer intermetallischen Verbindung) oder wenigstens ein Metall (z. B. ein oder mehr als ein Metall) und wenigstens ein anderes chemisches Element (z. B. ein Nichtmetall oder Halbmetall). Beispielsweise kann eine Metalllegierung wenigstens ein Metall und wenigstens ein Nichtmetall (z. B. Kohlenstoff (C) oder Stickstoff (N)) enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. in dem Fall von Stahl oder einem Nitrid. Beispielsweise kann eine Metalllegierung mehr als ein Metall (z. B. zwei oder mehr Metalle) enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. verschiedene Zusammensetzungen von Gold mit Aluminium, verschiedene Zusammensetzungen von Kupfer mit Aluminium, verschiedene Zusammensetzungen von Kupfer und Zink (z. B. ”Messing”) oder verschiedene Zusammensetzungen von Kupfer und Zinn (z. B. ”Bronze”), die z. B. verschiedene intermetallische Verbindungen enthalten.
  • Ein/e elektrisch isolierende/s (z. B. dielektrische/s) Material, Schicht oder Gebiet oder dergleichen kann so verstanden werden, dass es/sie schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweist, z. B. eine elektrische Leitfähigkeit (gemessen bei Zimmertemperatur und konstanter elektrischer Feldrichtung) kleiner als etwa 10–6 S/m, z. B. kleiner als etwa 10–8 S/m, z. B. kleiner als etwa 10–10 S/m.
  • Ein elektrisch isolierendes Material kann ein Halbleiteroxid, ein Metalloxid, eine Keramik, ein Halbleiternitrid, ein Halbleitercarbid, ein Glas, z. B. Fluorsilikatglas (FSG), ein Polymer, z. B. ein Harz, ein Klebemittel, ein Resist, Benzocyclobuten (BCB) oder Polyimid (PI), ein Silikat, z. B. Hafniumsilikat oder Zirkoniumsilikat, ein Übergangsmetalloxid, z. B. Hafniumdioxid oder Zirkoniumdioxid, ein Oxinitrid, z. B. Siliziumoxidnitrid, oder irgendwelche anderen dielektrischen Materialtypen enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Eine elektrisch leitfähige Schicht kann so verstanden werden, dass sie ein elektrisch leitfähiges Material enthält (z. B. überwiegend) oder daraus gebildet ist. Eine elektrisch isolierende Schicht kann so verstanden werden, dass sie ein elektrisch isolierendes Material enthält (z. B. überwiegend) oder daraus gebildet ist. Eine metallische Schicht kann so verstanden werden, dass sie ein metallisches Material enthält (z. B. überwiegend) oder daraus gebildet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Schutzschicht bereitgestellt, die ein Nitridmaterial (z. B. CuxNy), das ein Metall und Stickstoff enthält, auch als Metallnitrid bezeichnet, enthält oder daraus gebildet ist. Anschaulich vereinfacht die Schutzschicht den Herstellungsprozess, reduziert Materialkosten und vereinfacht die erforderliche Ausrüstung zur Herstellung. Ferner kann die Schutzschicht wenigstens eines aus dem Folgenden bereitstellen: eine gleichmäßige Schicht über dem gesamten Substrat, die mit der Oberflächentopographie konform ist, eine starke mechanische Grenzfläche zu anderen Schichten (z. B. eine Imidschicht oder eine Adhäsionsschichtpassivierung), chemische Robustheit bezüglich weiterer Prozessschritte (z. B. plasmaunterstützte Prozesse, durch organische Lösungsmittel unterstützte Prozesse), eine bondfähige Oberfläche, eine elektrisch leitende Oberfläche zum Galvanisieren, eine sauerstoffbeständige Oberfläche, eine feuchtigkeitsbeständige Oberfläche, eine temperaturbeständige Oberfläche. Weitere Prozessschritte können Integrationsprozesse wie z. B. Bilden einer Polyimidschicht, Bilden einer Epoxidpassivierung, Anbringen von Baugruppen, Drahtbonden, Galvanisieren, Paketieren, Sägen oder Schneiden enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Schutzschicht (z. B. mit einer Dicke kleiner als etwa 40 nm) bereitgestellt, die unter Verwendung von reaktivem Gleichstrom-Magnetronsputtern (DC-Magnetronsputtern) gebildet sein kann. Die Schutzschicht kann direkt nach dem Bilden einer Metallisierungsschicht (z. B. einer Cu-Keimschicht, einer galvanisierten Cu-Schicht oder einer Cu-Leistungsmetallabscheidung in einem Frontend-Prozess) gebildet werden. Anschaulich stellt die Schutzschicht eine Oberfläche bereit, die gegeben chemische Angriffe wie z. B. hohe Feuchtigkeit (z. B. größer als etwa 95%) oder hohe Temperatur (z. B. größer als etwa 60°C) in hohem Maße robust ist und über eine lange Zeitspanne (z. B. über mehr als etwa 15 Monate) stabil sein kann oder einer Kombination aus chemischen Angriffen (z. B. einer hohen Temperatur größer als etwa 100°C über viele Monate) widerstehen kann. Die Schutzschicht kann ohne Verfärbung oder Oxidation stabil sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht andere Schichten ersetzen, die herkömmlicherweise in der Herstellung von Vorrichtungen verwendet werden. Anschaulich kann die Schutzschicht gute Adhäsion an andere Materialien wie Polymere (z. B. Polyimide) und Metalle bereitstellen und/oder kann gute Sperrschichteigenschaften aufweisen. Deshalb kann die Schutzschicht herkömmliche Halbleiternitridschichten, Oxidschicht und Halbleitercarbidschichten ersetzen. Beispielsweise kann die Schutzschicht Siliziumnitrid (SNIT) ersetzen, kann z. B. als eine Adhäsionsschicht anstelle von SNIT verwendet werden, z. B. für Cu-basierte Technologien. Beispielsweise kann die Schutzschicht dünne (z. B. etwa 40 nm) SNIT-Schichten ersetzen, die als Grenzflächenschichten in verschiedenen Frontend-Technologien (FE-Technologien) verwendet werden. Beispielsweise kann die Schutzschicht SiC-Schichten ersetzen, die als Sperrschichten in verschiedenen Frontend-Technologien (FE-Technologien) verwendet werden. Beispielsweise kann die Schutzschicht eine dünne (z. B. weniger als 10 Nitridmaterialdicke) AlOx-Schicht ersetzen.
  • Die Schutzschicht kann in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitstellen, dass sie in ihren physikalischen Eigenschaften (z. B. elektrischen Eigenschaften) abgestimmt wird. Beispielsweise stellt die Schutzschicht ein halbleitendes Verhalten in einer speziellen Zusammensetzung bereit (die z. B. Cu3N, enthält oder daraus gebildet ist, mit anderen Worten mit einer Stickstoffkonzentration von 25 At.-%) und/oder bei einer speziellen Schichtdicke (z. B. einer Dicke größer als etwa 1 μm) bereit. Mit abnehmender Stickstoffkonzentration (z. B. beginnend bei der Stickstoffkonzentration größer als etwa 25 At.-%) nimmt die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht zu, erreicht z. B. Werte vergleichbar mit reinem Metall (wie reinem Cu). Die Zusammensetzung der Schutzschicht kann durch Erwärmen angepasst werden. Wenn die Temperatur der Schutzschicht einen kritischen Wert übersteigt (anschaulich bei höheren Temperaturen), nimmt die Stickstoffkonzentration mit fortschreitender Zeit und/oder ansteigender Temperatur ab. Schließlich kann die Schutzschicht metallisches Verhalten bereitstellen. Anschaulich erhöht Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht ihre Integrierbarkeit in die Herstellung der Halbleitervorrichtung und ihre Kompatibilität mit weiteren Prozessschritten. Beispielsweise kann die Zusammensetzung der Schutzschicht auf eine Stickstoffkonzentration von größer als 20 At.-% angepasst sein, was anschaulich eine hoch robuste Oberfläche und Schutz der Metallisierungsschicht gegen weitere Prozessschritte bereitstellt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verwenden der Schutzschicht den Prozess beschleunigen und die Prozesskosten reduzieren, da die Prozessschritte reduziert sein können. Beispielsweise kann zusätzliches Ätzen, um Metalloxidschicht zu entfernen, nicht notwendig sein (z. B. vor dem Bonden oder der Bildung der nachfolgenden Schicht), oder Bilden von SiN kann nicht notwendig sein. Zusätzlich kann die Schutzschicht schnell und kosteneffizient gebildet werden, z. B. unter Verwendung von reaktivem Magnetronsputtern und/oder ALD zum Bilden der Schutzschicht.
  • 1A stellt eine Halbleitervorrichtung 100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Die Halbleitervorrichtung 100a kann ein Substrat 102 enthalten, z. B. ein Halbleitersubstrat 102. Ein Halbleitersubstrat 102 kann ein Halbleitermaterial, z. B. Si, enthalten oder daraus gebildet sein. Ferner kann die Halbleitervorrichtung 100a eine Metallisierungsschicht 104 (auch als erste Metallisierungsschicht 104 bezeichnet) enthalten, die in oder über dem Substrat 102 angeordnet oder gebildet ist. Ferner kann die Halbleitervorrichtung 100a eine Schutzschicht 106 enthalten, die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht 104 angeordnet oder gebildet ist. Die Metallisierungsschicht 104 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit dem Substrat 102 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet sein, die sich wenigstens teilweise (mit anderen Worten teilweise oder vollständig) zwischen der Metallisierungsschicht 104 und dem Substrat 102 erstreckt. Die Schutzschicht 106 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der Metallisierungsschicht 104 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht 106 und der Metallisierungsschicht 104 erstreckt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Metallisierungsschicht 104 wenigstens ein Metall (auch als erstes Metall bezeichnet) aus den folgenden Metallen oder ist daraus gebildet: Kupfer, Aluminium, Gold und Silber. Optional enthält die Metallisierungsschicht 104 eine Metalllegierung (erste Metalllegierung) oder ist daraus gebildet, die wenigstens ein Metall aus den folgenden Metallen enthält: Kupfer, Aluminium, Gold und Silber. Die Metalllegierung der Metallisierungsschicht 104 kann optional Legierungselemente enthalten wie z. B. Mg, Al, Zn, Zr, Sn, Ni, Pd, Si.
  • Die Schutzschicht 106 enthält ein Nitridmaterial oder ist daraus gebildet. Das Nitridmaterial kann wenigstens ein Metall aus den folgenden Metallen enthalten: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, das erste Metall. Das Nitridmaterial kann ein Nitrid des Metalls (auch als Metallnitrid bezeichnet) sein, mit anderen Worten eine chemische Verbindung von Stickstoff mit Metall. Das Nitridmaterial kann wenigstens das Metall und Stickstoff (N) enthalten oder daraus gebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Metall der Metallisierungsschicht 104 Kupfer (Cu), und das Nitridmaterial kann Kupfernitrid (CuxNy) sein.
  • Beispielsweise können die Metallisierungsschicht 104 und das Nitridmaterial dasselbe Metall enthalten, z. B. Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber. Das ermöglicht eine bessere Integration der Schutzschicht 106 in den Herstellungsprozess der Halbleitervorrichtung 100a, wenigstens da existierende Abscheidungsprozesse und Materialien sowohl für die Metallisierungsschicht 104 als auch die Schutzschicht 106 verwendet werden können.
  • Die Metallisierungsschicht 104 kann überwiegend das Metall enthalten (mit anderen Worten kann die Metallisierungsschicht 104 im Wesentlichen aus dem Metall gebildet sein), beispielsweise kann eine Konzentration (atomare Konzentration) des Metalls in der Metallisierungsschicht 104 größer sein als etwa 60 Atomprozent (At.-%) und alternativ oder zusätzlich kleiner oder gleich etwa 100 At.-% sein (z. B. im Bereich von etwa 60 At.-% bis 100 At.-%), z. B. größer als etwa 70 At.-% z. B. größer als etwa 80 At.-%, z. B. größer als etwa 90 At.-%, z. B. größer als etwa 95 At.-%, z. B. größer als etwa 99 At.-%. Die Konzentration kann als der prozentuale Anteil einer Anzahl von Atomen relativ zu der Gesamtzahl von Atomen in einem Material, einer Schicht, einem Gebiet oder dergleichen verstanden werden. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht 104 Kupfer enthalten oder daraus gebildet sein. Optional kann die Metallisierungsschicht 104 eine Metalllegierung, die Kupfer enthält, (z. B. eine Cu-Legierung) enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Die Schutzschicht 106 kann überwiegend das Nitridmaterial enthalten (mit andren Worten kann die Schutzschicht 106 im Wesentlichen aus dem Nitridmaterial gebildet sein), beispielsweise kann eine Konzentration (atomare Konzentration) des Nitridmaterials in der Schutzschicht größer als etwa 60 Atomprozent (At.-%) und alternativ oder zusätzlich kleiner als oder gleich 100 At.-% sein (z. B. im Bereich von etwa 60 At.-% bis 100 At.-%), z. B. größer als etwa 70 At.-%, z. B. größer als etwa 80 At.-%, z. B. größer als etwa 90 At.-%, z. B. größer als etwa 95 At.-%, z. B. größer als etwa 99 At.-%. Beispielsweise kann die Schutzschicht 106 ein Nitridmaterial, das Kupfer, enthält, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 106 wenigstens teilweise (das heißt wenigstens ein Abschnitt der Schutzschicht 106 kann) freigelegt sein, z. B. Umgebungseinflüssen ausgesetzt sein. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Abschnitt der Schutzschicht 106 nicht bedeckt sein. Die Schutzschicht 106 kann konfiguriert sein, chemische Stabilität in Bezug auf Umgebungseinflüsse, z. B. Sauerstoff, Lösungsmittel, Schleifmittel, Ätzmittel, Feuchte, Temperatur usw., bereitzustellen, das heißt ohne wesentliche Änderungen von wenigstens einem aus chemischer Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften, chemischer Bindung (beispielsweise Zersetzung, Umkristallisierung). Beispielsweise kann die Schutzschicht 106 Korrosionswiderstand bereitstellen, z. B. in Umgebungsbedingungen oberhalb von 350°C. Anschaulich kann die Schutzschicht 106 selbststabilisierend sein.
  • Die Schutzschicht kann eine Dicke 106d (Schutzschichtdicke 106d) enthalten, und die Metallisierungsschicht 104 kann eine Dicke 104d (Metallisierungsschichtdicke 104d) enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschichtdicke 106d kleiner als oder gleich der Metallisierungsschichtdicke 104d sein, z. B. kleiner als oder gleich etwa 50% der Metallisierungsschichtdicke 104d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 10% der Metallisierungsschichtdicke 104d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 1% der Metallisierungsschichtdicke 104d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,1% der Metallisierungsschichtdicke 104d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,01% der Metallisierungsschichtdicke 104d.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschichtdicke 106d kleiner als oder gleich etwa 1 Mikrometer (μm) und alternativ oder zusätzlich größer als etwa 0,01 nm sein, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,5 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,4 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,3 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,2 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,1 μm (entsprechend 100 nm), z. B. kleiner als oder gleich etwa 50 Nanometer (nm), z. B. kleiner als oder gleich etwa 40 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 30 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 20 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 10 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 5 nm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschichtdicke größer als oder gleich etwa 0,01 nm sein (z. B. in Form einer atomaren Monoschicht), z. B. größer als oder gleich etwa 0,05 nm, z. B. größer als oder gleich etwa 0,1 nm, z. B. größer als oder gleich etwa 0,5 nm, z. B. größer als oder gleich etwa 1 nm, z. B. größer als oder gleich etwa 2 nm. Beispielsweise kann die Schutzschichtdicke in Bereich von etwa 5 nm bis etwa 0,5 μm sein, z. B. im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 0,2 μm, z. B. im Bereich von etwa 20 nm bis etwa 100 nm.
  • Wenigstens die Metallisierungsschicht 104 und die Schutzschicht 106 können Teil einer Schichtanordnung 120 sein, wie im Folgenden genau beschrieben ist.
  • 1B stellt eine Halbleitervorrichtung 100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 100b kann ähnlich der Halbleitervorrichtung 100a sein, wobei in der Halbleitervorrichtung 100b die Metallisierungsschicht 104 (erste Metallisierungsschicht 104) wenigstens teilweise in dem Substrat 102 angeordnet oder gebildet sein kann, z. B. in das Substrat 102 vergraben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 102 ein Halbleitersubstrat 102 sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung 100b eine weitere Metallisierungsschicht 108 enthalten (auch als zweite Metallisierungsschicht 108 bezeichnet), die über dem Substrat 102, z. B. auf dem Substrat 102, gebildet ist. Alternativ kann die zweite Metallisierungsschicht 108 wenigstens teilweise in dem Substrat 102 gebildet sein (nicht dargestellt), z. B. in das Substrat 102 vergraben sein. Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann zwischen der ersten Metallisierungsschicht 104 und der Schutzschicht 106, z. B. zwischen dem Substrat 102 und der Schutzschicht 106, angeordnet oder gebildet sein.
  • Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann ein weiteres Metall (zweites Metall) enthalten oder daraus gebildet sein. Optional kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Metalllegierung (zweite Metalllegierung), die das zweite Metall enthält, enthalten oder daraus gebildet sein. Das zweite Metall kann wenigstens eines aus den folgenden Metallen sein: Al, Cu, Au, Ag, das erste Metall. Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann überwiegend das zweite Metall enthalten (mit anderen Worten ist im Wesentlichen aus dem zweiten Metall gebildet), beispielsweise kann eine Konzentration (atomare Konzentration) des zweiten Metalls in der zweiten Metallisierungsschicht 104 größer als etwa 60 At.-% sein, und alternativ oder zusätzlich kleiner oder gleich etwa 100 At.-% sein (z. B. im Bereich von etwa 60 At.-% bis 100 At.-%), z. B. größer als etwa 70 At.-%, z. B. größer als etwa 80 At.-%, z. B. größer als etwa 90 At.-%, z. B. größer als etwa 95 At.-%, z. B. größer als etwa 99 At.-%. Beispielsweise kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Metalllegierung enthalten oder daraus gebildet sein, die das zweite Metall enthält, z. B. eine Al-Legierung oder eine Cu-Legierung, und optional Legierungselemente, wie z. B. Si, Mg, Al, Zn, Zr, Sn, Ni, Pd, Ag oder Au, enthält.
  • Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit dem Substrat 102 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet sein, die sich wenigstens teilweise (mit anderen Worten teilweise oder vollständig) zwischen der zweiten Metallisierungsschicht 108 und dem Substrat 102 erstreckt. Die Schutzschicht 106 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht 106 und der zweiten Metallisierungsschicht 108 erstreckt.
  • In dieser Konfiguration kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Endmetallisierung enthalten oder daraus gebildet sein, die z. B. eine Kontaktstelle (z. B. eine Bondkontaktstelle) enthält, und die erste Metallisierungsschicht 104 kann eine Zwischenschichtmetallisierung, z. B. zum Kontaktieren einer Schaltungskomponente, enthalten oder daraus gebildet sein, die z. B. mit der zweiten Metallisierungsschicht 108 in elektrischem Kontakt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Metallisierungsschicht 104 und/oder die zweite Metallisierungsschicht 108 elektrisch leitfähig sein, z. B. eine elektrische Leitfähigkeit (gemessen bei Zimmertemperatur und konstanter elektrischer Feldrichtung) größer als etwa 106 Sievert pro Meter (S/m) enthalten, z. B. größer als etwa 5·106 S/m, z. B. größer als etwa 107 S/m, z. B. größer als etwa 5·107 S/m.
  • Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann eine Dicke 108d (zweite Metallisierungsschichtdicke 104d) enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschichtdicke 106d kleiner als oder gleich der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108d sein, z. B. kleiner als oder gleich etwa 50% der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 10% der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 1% der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,1% der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108d, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,01% der zweiten Metallisierungsschichtdicke 108.
  • Wenigstens die erste Metallisierungsschicht 104, die zweite Metallisierungsschicht 108 und die Schutzschicht 106 können Teil einer Schichtanordnung 120 sein.
  • 2A stellt eine Halbleitervorrichtung 200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 200a kann ähnlich der Halbleitervorrichtung 100a sein, wobei die Halbleitervorrichtung 200a zusätzlich die zweite Metallisierungsschicht 108 enthalten kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Metallisierungsschicht 108 über der Schutzschicht 106 angeordnet oder gebildet sein. Die Schutzschicht 106 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht 106 und der zweiten Metallisierungsschicht 108 erstreckt.
  • Diese Konfiguration kann für verschiedene Implementierungen vorteilhaft sein. Beispielsweise können die erste Metallisierungsschicht 104 und die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Neuverteilungsschicht (z. B. gebildet durch Galvanisieren) enthalten oder daraus gebildet sein, wobei die Schutzschicht 106 eine Zwischenschicht enthalten oder daraus gebildet sein kann. Alternativ kann die erste Metallisierungsschicht 104 eine Keimschicht (die z. B. eine Dicke von weniger als etwa 10 nm enthält) enthalten oder daraus gebildet sein, und die zweite Metallisierungsschicht 108 kann durch Galvanisieren über der Keimschicht gebildet sein, z. B. unter Verwendung der Keimschicht als Elektrode und Muster. Alternativ kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Endmetallisierung enthalten oder daraus gebildet sein, die z. B. eine Kontaktstelle (z. B. eine Bondkontaktstelle) enthält, und die erste Metallisierungsschicht 104 kann eine Zwischenschichtmetallisierung enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. zum Kontaktieren einer Schaltungskomponente oder einer weiteren Metallisierungsschicht, oder die erste Metallisierungsschicht 104 kann eine Neuverteilungsschicht enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. zum Zusammenschalten von mehreren Schaltungskomponenten miteinander, z. B. um eine integrierte Schaltungsstruktur zu bilden.
  • Wenigstens die erste Metallisierungsschicht 104, die zweite Metallisierungsschicht 108 und die Schutzschicht 106 können Teil einer Schichtanordnung 120 sein, wie hier beschrieben ist.
  • 2B stellt eine Halbleitervorrichtung 200b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 200b kann ähnlich der Halbleitervorrichtung 100a sein, wobei die Halbleitervorrichtung 200a zusätzlich die zweite Metallisierungsschicht 108 enthalten kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Metallisierungsschicht 108 zwischen der ersten Metallisierungsschicht 104 und dem Substrat 102 angeordnet oder gebildet sein. Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit dem Substrat 102 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet sein, die sich wenigstens teilweise zwischen der zweiten Metallisierungsschicht 108 und dem Substrat 102 erstreckt. Die erste Metallisierungsschicht 104 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der ersten Metallisierungsschicht 104 und der zweiten Metallisierungsschicht 108 erstreckt. Die Schutzschicht 106 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der ersten Metallisierungsschicht 104 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet sein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht 106 und der ersten Metallisierungsschicht 104 erstreckt.
  • Wenigstens die erste Metallisierungsschicht 104, die zweite Metallisierungsschicht 108 und die Schutzschicht 106 können Teil einer Schichtanordnung 120 sein.
  • 3A bis 3C stellen jeweils eine Schutzschicht 106 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Die Schutzschicht 106 kann wenigstens ein erstes Gebiet 106a und ein zweites Gebiet 106b enthalten oder daraus gebildet sein. Das erste Gebiet 106a und das zweite Gebiet 106b können sich voneinander durch wenigstens eine chemische Zusammensetzung unterscheiden, z. B. durch eine Konzentration von Stickstoff oder ein Atomverhältnis.
  • Beispielsweise ist eine erste Konzentration von Stickstoff (erste Stickstoffkonzentration) der Schutzschicht 106 in ihrem ersten Gebiet 106a verschieden von einer zweiten Konzentration von N (zweiten Stickstoffkonzentration) der Schutzschicht 106 in ihrem zweiten Gebiet 106b. Die Stickstoffkonzentration kann als der prozentuale Anteil einer Anzahl von Stickstoffatomen relativ zu der Gesamtzahl von Atomen in einem Material, einer Schicht, einem Gebiet oder dergleichen (z. B. dem ersten/zweiten Gebiet) verstanden werden. Die erste Stickstoffkonzentration und die zweite Stickstoffkonzentration können durch Anpassen der Zusammensetzung (chemischen Zusammensetzung) der Schutzschicht 106 gebildet sein, z. B. Anpassen wenigstens der Zusammensetzung des ersten Gebiets 106a und der Zusammensetzung des zweiten Gebiets 106b. Anschaulich kann das erste Gebiet 106a mehr oder weniger Stickstoff enthalten als das zweite Gebiet 106b.
  • Die Stickstoffkonzentration kann ein Atomverhältnis des Metalls zu Stickstoff in einem Material, einer Schicht, einem Gebiet oder dergleichen definieren. Das Atomverhältnis von Metall (M) zu Stickstoff (N) kann als ein prozentualer Anteil einer Anzahl von Metallatomen relativ zu einer Anzahl von Stickstoffatomen in einem Material, einer Schicht, einem Gebiet oder dergleichen verstanden werden, z. B. in der Schutzschicht 106, z. B. in ihrem ersten Gebiet 106a und/oder ihrem zweiten Gebiet 106b. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein erstes Atomverhältnis von M zu N in dem ersten Gebiet 106a von einem zweiten Atomverhältnis von M zu N in dem zweiten Gebiet 106b verschieden sein. Beispielsweise kann das Atomverhältnis von Kupfer zu Stickstoff in dem ersten Gebiet 106a von dem Atomverhältnis von Kupfer zu Stickstoff in dem zweiten Gebiet 106b verschieden sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Zusammensetzung (die eine Stickstoffkonzentration bzw. ein Atomverhältnis von M zu N definiert) so angepasst sein (siehe 5), dass ein Material, eine Schicht, ein Bereich oder dergleichen elektrisch leitfähig (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit größer als etwa 106 S/m), elektrisch halbleitend (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit im Bereich von etwa 106 S/m bis etwa 10–6 S/m) oder elektrisch isolierend (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als etwa 10–6 S/m) ist.
  • Beispielsweise kann eine erste Zusammensetzung (die die erste Stickstoffkonzentration bzw. das erste Atomverhältnis definiert) des ersten Gebiets 106a so angepasst sein, dass das erste Gebiet 106a elektrisch leitend ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine zweite Zusammensetzung (die die zweite Stickstoffkonzentration bzw. das zweite Atomverhältnis definiert) des zweiten Gebiets 106b so angepasst sein, dass das zweite Gebiet 106b elektrisch halbleitend ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das zweite Gebiet 106b und das erste Gebiet 106a einen Abstand zwischen sich enthalten, wie in 3A dargestellt ist. Alternativ können das zweite Gebiet 106b und das erste Gebiet 106a in physikalischem Kontakt miteinander sein. Optional kann das zweite Gebiet 106b (wenigstens teilweise) über dem ersten Gebiet 106a angeordnet sein, wie in 3B dargestellt ist. Beispielsweise kann sich wenigstens ein Abschnitt einer Grenzfläche zwischen dem ersten Gebiet 106a und dem zweiten Gebiet 106b entlang einer vertikalen Richtung (senkrecht zu einer seitlichen Richtung) erstrecken (mit anderen Worte wenigstens abschnittsweise). Alternativ oder zusätzlich können das erste Gebiet 106a und das zweite Gebiet 106b (z. B. wenigstens teilweise) nebeneinander angeordnet oder gebildet sein, wie in 3C dargestellt ist. Beispielsweise kann sich wenigstens ein Abschnitt einer Grenzfläche zwischen dem ersten Gebiet 106a und dem zweiten Gebiet 106b entlang der seitlichen Richtung erstrecken (mit anderen Worte wenigstens abschnittsweise).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Zusammensetzung innerhalb wenigstens des ersten Gebiets 106a im Wesentlichen räumlich konstant. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Zusammensetzung innerhalb wenigstens des zweiten Gebiets 106b im Wesentlichen räumlich konstant sein. Mit anderen Worten kann wenigstens eines aus dem ersten Gebiet 106a und dem zweiten Gebiet 106b eine homogene Zusammensetzung enthalten oder daraus gebildet sein.
  • 4A bis 4C stellen jeweils eine Schutzschicht 106 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Schutzschicht 106 ein Zusammensetzungsprofil 106g (das ein Stickstoffkonzentrationsgradientenprofil bzw. ein Atomverhältnisgradientenprofil definiert). Beispielsweise kann ein Stickstoffkonzentrationsgradientenprofil 106g wenigstens im Bereich von etwa der ersten Stickstoffkonzentration bis zu der zweiten Stickstoffkonzentration sein. Beispielsweise kann ein Atomverhältnisgradientenprofil 106g wenigstens im Bereich von dem ersten Atomverhältnis bis zu dem zweiten Atomverhältnis sein.
  • Das Zusammensetzungsgradientenprofil 106g kann eine Gradientenrichtung definieren, die in die Richtung des maximalen Gradienten zeigt. Die Gradientenrichtung kann eine vertikale Richtungskomponente und eine seitliche Richtungskomponente enthalten, wie in 4A dargestellt ist. Alternativ kann die Gradientenrichtung ausschließlich die vertikale Richtungskomponente enthalten, wie in 4B dargestellt ist. Alternativ kann die Gradientenrichtung ausschließlich die seitliche Richtungskomponente enthalten, wie in 4C dargestellt ist.
  • Das Zusammensetzungsgradientenprofil 106g kann sich wenigstens teilweise zwischen dem ersten Gebiet 106a und dem zweiten Gebiet 106b erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann sich das Zusammensetzungsgradientenprofil 106g wenigstens teilweise in das erste Gebiet 106a und/oder das zweite Gebiet 106b erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann sich das Zusammensetzungsgradientenprofil 106g wenigstens im Wesentlichen durch das erste Gebiet 106a und/oder das zweite Gebiet 106b erstrecken.
  • 5 stellt Zusammensetzungseigenschaften einer Schutzschicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 500 dar. In dem Diagramm ist das Verhältnis 501 der elektrischen Leitfähigkeit 511 (in S/m) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung 513 dargestellt (hier in Bezug auf die Stickstoffkonzentration in Atomprozent). Die gestrichelte Linie 503 stellt den Übergang zwischen einem Bereich 505 elektrischer Leitfähigkeit in Übereinstimmung mit elektrisch halbleitendem Verhalten (mit anderen Worten einem elektrisch halbleitenden Bereich 505) und einem Bereich 507 elektrischer Leitfähigkeit in Übereinstimmung mit elektrisch leitendem Verhalten (mit anderen Worten einem elektrisch leitenden Bereich 507) dar. Wie in 5 dargestellt, wird die elektrische Leitfähigkeit 511 gesteigert mit reduzierter Stickstoffkonzentration in der Schutzschicht, z. B. in dem ersten Gebiet der Schutzschicht und/oder dem zweiten Gebiet der Schutzschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht (z. B. in ihrem ersten Gebiet 106a und/oder ihrem zweiten Gebiet 106b) eine Zusammensetzung oder ein Nitridmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, die/das eine Stickstoffkonzentration (z. B. räumlich gemittelt) von weniger als etwa 25 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 3), z. B. weniger als etwa 20 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 4), z. B. weniger als etwa 16 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 5,25), z. B. weniger als etwa 13 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 6,7), z. B. weniger als etwa 10 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 9), z. B. weniger als etwa 8 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 11,5), z. B. weniger als etwa 5 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 19), z. B. weniger als etwa 4 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 24), z. B. weniger als etwa 2 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 49), z. B. weniger als etwa 1 At.-% (entsprechend einem Atomverhältnis von M zu N von etwa 99) aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzschicht (z. B. ihr erstes Gebiet 106a und/oder ihr zweites Gebiet 106b) eine Zusammensetzung oder ein Nitridmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, die/das eine Stickstoffkonzentration (z. B. räumlich gemittelt) größer als etwa 0,1 At.-% aufweist.
  • Beispielsweise wenn die Schutzschicht ein Nitridmaterial MxNy (z. B. CuxNy) enthält oder daraus gebildet ist, wobei M ein Metall (z. B. Cu) des Nitridmaterials bezeichnet, x die Konzentration des Metalls in dem Nitridmaterial bezeichnet und y die Stickstoffkonzentration in dem Nitridmaterial bezeichnet, ist das Atomverhältnis von M zu N definiert durch x/y.
  • Die Schutzschicht oder wenigstens ein Abschnitt davon (z. B. wenigstens ihr erstes Gebiet 106a und/oder ihr zweites Gebiet 106b) kann Nitridmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, das lokal variierende Zusammensetzungen (mit definiertem x-zu-y-Verhältnis) und/oder lokal variierende Kristallinität aufweist, die z. B. innerhalb eines räumlich begrenzten Volumens (auch als Körner bezeichnet) im Wesentlichen konstant ist, z. B. auf der Nanometer-, Mikrometer- oder Millimeterskala (auch als Korngröße bezeichnet). Beispielsweise kann die Schutzschicht Nitridmaterial MxNy mit einer Zusammensetzung aus wenigstens einer der folgenden Zusammensetzungen enthalten oder daraus gebildet sein: M3N, M2N, MN, MN2, MN3. Beispielsweise kann das Nitridmaterial CuxNy wenigstens eine der folgenden Zusammensetzungen enthalten oder daraus gebildet sein: Cu3N, Cu2N, CuN, CuN2 und CuN3. Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzschicht Metalleinschlüsse (z. B. Cu-Einschlüsse), z. B. Präzipitate, enthalten. Beispielsweise können die Cu-Einschlüsse in einer Cu3N-Matrix verteilt sein. Die Verteilung und Zusammensetzung der Körner der Schutzschicht können die (z. B. räumlich gemittelte) Zusammensetzung (Stickstoffkonzentration bzw. Atomverhältnis) der Schutzschicht, z. B. ihres Nitridmaterials, definieren.
  • Wie in 5 dargestellt, führt eine Stickstoffkonzentration von weniger als 20 At.-% zu einem Übergang von elektrisch halbleitendem Verhalten 505 zu elektrisch leitendem Verhalten 507. Die Zusammensetzung der Schutzschicht, z. B. ihres ersten Gebiets und/oder ihres zweiten Gebiets, kann in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Leitungsverhalten angepasst sein. Beispielsweise kann das erste Gebiet eine größere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Gebiet enthalten. In diesem Fall kann das erste Atomverhältnis größer sein als das zweite Atomverhältnis. Mit anderen Worten kann die erste Stickstoffkonzentration kleiner sein als die zweite Stickstoffkonzentration.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Gebiet der Schutzschicht eine Zusammensetzung in Übereinstimmung mit einem elektrisch leitenden Verhalten enthalten oder daraus gebildet sein. In diesem Fall ist das erste Atomverhältnis gleich oder größer etwa als 4, z. B. gleich oder größer als etwa 5, z. B. gleich oder größer als etwa 6, z. B. gleich oder größer als etwa 7, z. B. gleich oder größer als etwa 8, z. B. gleich oder größer als etwa 9, z. B. gleich oder größer als etwa 10, z. B. gleich oder größer als etwa 15, z. B. gleich oder größer als etwa 20, z. B. gleich oder größer als etwa 50, z. B. in einem Bereich von etwa 4 bis etwa 100, z. B. in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 20.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Gebiet der Schutzschicht eine Zusammensetzung in Übereinstimmung mit einem elektrisch halbleitenden Verhalten enthalten oder daraus gebildet sein. In diesem Fall ist das zweite Atomverhältnis kleiner als etwa 4, z. B. in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 4.
  • Der Prozessparameter zum Bilden der Schutzschicht (z. B. des Nitridmaterials) kann die Korngröße in der Schutzschicht beeinflussen. Beispielsweise kann die Korngröße mit ansteigender Temperatur während des Bildens der Schutzschicht zunehmen, z. B. von einer kleinen Korngröße (z. etwa 30 nm bis etwa 50 nm) bis zu einer Korngröße von etwa 200 nm. Beispielsweise kann die Schutzschicht mehrere Körper in einer polykristallinen Ordnung enthalten.
  • 6A stellt eine Halbleitervorrichtung 600a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung 600a eine Lötverbindung 602 enthalten, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht 106 angeordnet oder gebildet ist. Die Lötverbindung 602 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der Schutzschicht 106 angeordnet oder gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Lötverbindung 602 und der Schutzschicht 106 erstreckt.
  • Die Lötverbindung 602 kann ein Lötmaterial enthalten oder daraus gebildet sein. Das Lötmaterial kann wenigstens ein Metall (auch als drittes Metall bezeichnet) aus den folgenden Metallen enthalten oder daraus gebildet sein: Pb, Sn, Ag, Al. Optional kann das Lötmaterial eine Metalllegierung (auch als Lötlegierung bezeichnet) enthalten oder daraus gebildet sein, die wenigstens ein Metall aus den folgenden Metallen enthält: Pb, Sn, Ag, Al. Beispielsweise kann die Lötlegierung eine Sn-basierte Lötlegierung oder eine Pb-basierte Lötlegierung sein. Die Lötlegierung kann optional Legierungselemente enthalten, wie z. B. Mg, Zn, Zr, Ni, Pd oder Au.
  • Optional kann die Schutzschicht 106 ein elektrisch leitendes erstes Gebiet enthalten, das sich wenigstens teilweise von der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 (der ersten Metallisierungsschicht 104 und/oder der zweiten Metallisierungsschicht 108) zu der Lötverbindung 602 erstreckt, z. B. in physikalischem Kontakt mit beiden ist.
  • 6B stellt eine Halbleitervorrichtung 600b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung 600a eine Bondverbindung 604 enthalten, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht 106 gebildet oder angeordnet ist. Die Bondverbindung 604 kann wenigstens teilweise in direktem physikalischem Kontakt mit der Schutzschicht 106 gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zusätzliche Schicht gebildet ein, die sich wenigstens teilweise zwischen der Bondverbindung 604 und der Schutzschicht 106 erstreckt.
  • Die Bondverbindung 604 kann ein Bondmaterial enthalten oder daraus gebildet sein. Das Bondmaterial kann wenigstens ein Metall (auch als viertes Metall bezeichnet) aus den folgenden Metallen enthalten oder daraus gebildet sein: Ag, Al, Au, Cu. Optional kann das Bondmaterial eine Metalllegierung (auch als Bondlegierung bezeichnet) enthalten oder daraus gebildet sein, die wenigstens ein Metall aus den folgenden Metallen enthält: Ag, Al, Au, Cu. Beispielsweise kann die Bondlegierung eine Ag-basierte Legierung (mit anderen Worten eine Legierung, die überwiegend Ag enthält) oder eine Al-basierte Legierung sein. Die Bondlegierung kann optional Legierungselemente enthalten, wie z. B. Mg, Zn, Zr, Sn, Ni und Pd.
  • In diesem Fall kann die Schutzschicht 106 elektrisch leitendes Nitridmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, das sich wenigstens teilweise von der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 zu der Bondverbindung 604 erstreckt, z. B. in physikalischem Kontakt mit beiden ist.
  • 6C stellt eine Halbleitervorrichtung 600c gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 106 eine Öffnung 106o enthalten, die die darunterliegende Metallisierungsschicht 104, 108 wenigstens teilweise freilegen kann. In diesem Fall kann sich die Bondverbindung 604 wenigstens teilweise durch (mit anderen Worten in oder durch) die Schutzschicht 106 erstrecken. Beispielsweise kann die Bondverbindung 604 in physikalischem Kontakt mit der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 sein, falls sie sich durch die Schutzschicht 106 erstreckt. In diesem Fall kann die Schutzschicht 106 ein elektrisch isolierendes Nitridmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, das z. B. wenigstens teilweise die Öffnung 106o umgibt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist eine Dicke der Schutzschicht 106d weniger als etwa 0,1 μm und alternativ oder zusätzlich größer als etwa 0,01 nm. Das ermöglicht es, die Schutzschicht 106 über den Bondprozess aufzubrechen, z. B. durch Bonden auf die Schutzschicht 106d. Das kann auch als Bonden durch die Schutzschicht 106 hindurch bezeichnet sein. Mit anderen Worten kann die Öffnung 106o durch Anwenden von mechanischer Belastung auf die Schutzschicht 106 gebildet werden, die von dem Bonden (anschaulich Reiben) herrührt. Alternativ kann die Öffnung 106o durch Entfernen von Material aus der Schutzschicht 106 gebildet werden, z. B. durch Ablation und/oder Ätzen.
  • 7A stellt eine Halbleitervorrichtung 700a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Die Halbleitervorrichtung 700a kann eine Polymerschicht 702 enthalten, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht 106 angeordnet oder gebildet ist. Die Polymerschicht 702 kann optional wenigstens teilweise über der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 gebildet oder angeordnet sein.
  • Die Polymerschicht 702 kann wenigstens ein Polymer aus den folgenden Polymeren enthalten oder daraus gebildet sein: ein Imid, ein Harz, ein Expoxidharz, eine Gussverbindung, ein Klebemittel. Beispielsweise kann die Polymerschicht 702 eine Klebemittelschicht enthalten oder daraus gebildet sein (z. B. aus gebildet einem Klebemittel sein). Alternativ oder zusätzlich kann die Polymerschicht 702 eine Maske (z. B. gebildet aus Harz) enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Polymerschicht 702 eine Passivierungsschicht (z. B. gebildet aus einem Imid oder einer Gussverbindung) enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Polymerschicht 702 eine Öffnung 702o enthalten, die die Schutzschicht 106 wenigstens teilweise freilegen kann. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Abschnitt der Schutzschicht 106 nicht bedeckt sein. Anschaulich kann der freigelegte Abschnitt konfiguriert sein, um elektrisch kontaktiert zu werden, z. B. durch Bonden oder Löten (siehe 6A oder 6B).
  • 7B stellt eine Halbleitervorrichtung 700b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 700b kann eine elektrisch isolierende Schicht 704 enthalten, die in und/oder über dem Substrat 102 (das z. B. ein Halbleitersubstrat 102 ist) angeordnet oder gebildet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die darunterliegende Metallisierungsschicht 104, 108 wenigstens teilweise in der elektrisch isolierenden Schicht 704 angeordnet oder gebildet. Mit anderen Worten kann sich wenigstens ein Abschnitt der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 in die elektrisch isolierende Schicht 704 erstrecken, z. B. in eine Aussparung in der elektrisch isolierenden Schicht 704. Die elektrisch isolierende Schicht 704 kann wenigstens eines aus einem dielektrischen Material (z. B. einem dielektrischen Material mit niedrigem K), z. B. einem Halbleitercarbid (z. B. Siliziumcarbid (SiC)), einem Halbleiteroxid (z. B. Siliziumoxid (SiO2)), einem Halbleiternitrid (z. B. Siliziumnitrid (SiN)) und einem Halbleiteroxicarbid (z. B. Siliziumoxicarbid (SiOC)) enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Anschaulich kann die elektrisch isolierende Schicht 704 eine Sperrschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrisch isolierende Schicht 704 eine Ätzstoppschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrisch isolierende Schicht 704 eine Abstandsschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann die darunterliegende Metallisierungsschicht 104, 108 eine Neuverteilungsschicht und/oder eine Kontaktstelle enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Optional kann die Schutzschicht 106 wenigstens teilweise freigelegt sein. Optional kann die darunterliegende Metallisierungsschicht 104, 108 wenigstens teilweise freigelegt sein. Alternativ kann die darunterliegende Metallisierungsschicht 104, 108 vollständig bedeckt sein, z. B. durch die Schutzschicht 106 und/oder die elektrisch isolierende Schicht 704.
  • 8A, 8B und 8C stellen jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Wie in 8A dargestellt kann das Verfahren in 800a Bereitstellen eines Substrats 102, z. B. eines Halbleitersubstrats 102, enthalten. Wie in 8B dargestellt, kann das Verfahren in 800b Bilden einer Metallisierungsschicht 104 (auch als erste Metallisierungsschicht 104 bezeichnet) wenigstens teilweise in oder über dem Substrat 102 enthalten. Alternativ zu der in 8B dargestellten Geometrie kann Bilden einer Metallisierungsschicht 104 zu einer anderen Geometrie führen, wie hier beschrieben (siehe beispielsweise 1A, 1B, 2A, 2B). Bilden der Metallisierungsschicht 104 kann Aufbringen eines Metalls (auch als erstes Metall bezeichnet) oder einer Metalllegierung (auch als erste Metalllegierung bezeichnet) wenigstens teilweise in oder über dem Substrat 102 enthalten, z. B. durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) wie z. B. Sputtern (z. B. Magnetronsputtern, z. B. reaktives Magnetronsputtern) oder wie z. B. Elektronenstrahlabscheidung; und/oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) wie z. B. ALD; und/oder Elektroabscheidung wie z. B. Galvanisieren (z. B. Galvanotechnik).
  • Wie in 8C dargestellt kann das Verfahren in 800c Bilden einer Schutzschicht 106 wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht 104 enthalten. Bilden der Schutzschicht 106 kann Aufbringen eines Nitridmaterials enthalten, z. B. eines Nitrids des ersten Metalls, wenigstens teilweise über das Substrat 102, z. B. wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht 104, z. B. durch wenigstens eines aus PVD; CVD wie z. B. ALD; Elektroabscheidung.
  • Beispielsweise kann (z. B. im Fall von PVD) zum Bilden der Schutzschicht 106 ein Metall, z. B. das erste Metall, von einem Target, das das Metall enthält oder daraus gebildet ist, verdampft werden (z. B. durch Sputtern). Ferner kann Stickstoff zu dem verdampften ersten Metall hinzugefügt werden, z. B. gasförmig. Das Nitridmaterial kann durch eine chemische Reaktion zwischen dem Metall und Stickstoff gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können Stickstoffionen in den Abscheidungsprozess hinzugefügt werden. Beispielsweise kann die Schutzschicht 106 unter Verwendung eines Stickstoffionenstrahls, der einen Stickstoffionenstrom enthält, bestrahlt werden.
  • Bilden der Schutzschicht 106 kann Bedecken einer vertikalen Seite (z. B. einer Vorderseite) der Metallisierungsschicht 104 und/oder einer seitlichen Seite der Metallisierungsschicht 104 enthalten. Beispielsweise kann die vertikale Seite gegenüber dem Substrat 102 angeordnet sein, und die seitliche Seite kann sich wenigstens teilweise von der vertikalen Seite zu dem Substrat 102 erstrecken. Optional kann das Verfahren Entfernen eines Oxids (z. B. eines Metalloxids) von der Metallisierungsschicht 104 enthalten, z. B. vor dem Bilden der Schutzschicht 106.
  • Alternativ zu der in 8C dargestellten Geometrie kann Bilden der Schutzschicht 106 zu einer anderen Geometrie führen, wie hier beschrieben (siehe beispielsweise 1A, 1B, 2A, 2B). Falls eine weitere Metallisierungsschicht 108 gebildet wird, kann das Verfahren optional Bilden einer Schutzschicht 106 wenigstens teilweise über der weiteren Metallisierungsschicht 108 enthalten, analog zum Bilden einer Schutzschicht 106 wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht 104. Optional kann das Verfahren Entfernen eines Oxids von der weiteren Metallisierungsschicht 108 vor dem Bilden der Schutzschicht 106 enthalten.
  • Entfernen von Material kann Ätzen oder Abtragen eines Materials, einer Schicht, eines Gebiets oder dergleichen enthalten. Der Begriff ”Ätzen” kann verschiedene Ätzprozeduren enthalten, z. B. chemisches Ätzen (z. B. Nassätzen oder Trockenätzen), physikalisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenätzen, usw. Zum Ätzen kann ein Ätzmittel auf die Schicht, das Material oder das Gebiet, die/das zum Entfernen vorgesehen ist, aufgebracht werden. Das Ätzmittel kann mit der Schicht, dem Material oder dem Gebiet reagieren und eine Substanz (oder eine chemische Verbindung) bilden, die leicht entfernt werden kann, z. B. eine flüchtige Substanz. Alternativ oder zusätzlich kann das Ätzmittel beispielsweise ein Material, eine Schicht, ein Gebiet oder dergleichen, das/die zum Entfernen vorgesehen ist, atomisieren.
  • 9A, 9B und 9C stellen jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Das Verfahren kann in 900a, 900b und 900c Anpassen einer Zusammensetzung der Schutzschicht 106 enthalten.
  • Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 kann in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Zusammensetzung sein (z. B. einer Stickstoffkonzentration bzw. einem Atomverhältnis von Metall und Stickstoff). Alternativ oder zusätzlich kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten räumlichen Verteilung der Zusammensetzung sein (z. B. einer räumlich gemittelten Stickstoffkonzentration bzw. einem räumlich gemittelten Atomverhältnis des Metalls zu Stickstoff). Alternativ oder zusätzlich kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 in Übereinstimmung mit einer elektrischen Leitfähigkeit (auch als ein elektrischer Leitungstyp bezeichnet) sein, z. B. in Übereinstimmung mit einem elektrisch leitenden Verhalten oder einem elektrisch halbleitenden Verhalten.
  • Das Verfahren kann in 900a Anpassen der Zusammensetzung durch Anpassen eines Prozessparameters zum Bilden der Schutzschicht 106 enthalten. Der Prozessparameter kann insbesondere wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten: einen Gasfluss (z. B. einen Stickstoffgasfluss), einen Gaspartialdruck (einen Stickstoffgaspartialdruck), eine Temperatur (z. B. eine Temperatur des Substrats 102); eine Abscheidungsrate (z. B. eine Abscheidungsrate des Metalls oder eine Abscheidungsrate des Nitridmaterials), eine Ionenstromdichte (z. B. eine Stickstoffionenstromdichte); einen Target-Substrat-Abstand (auch als Abscheidungsabstand bezeichnet).
  • Anpassen des Prozessparameters kann Einstellen des Prozessparameters auf einen vorbestimmten Wert während des Bildens der Schutzschicht 106 enthalten, z. B. während des Bildens eines ersten Gebiets 106a und/oder Bildens eines zweiten Gebiets 106b.
  • Das Verfahren kann in 900a Bilden einer Schutzschicht 106 enthalten, die wenigstens einen elektrisch leitfähigen Bereich enthält. Deshalb kann ein erstes Gebiet 106a gebildet sein, wobei das erste Gebiet 106a eine Zusammensetzung in Übereinstimmung mit einem ersten Leitungstyp (z. B. elektrisch leitendes Verhalten) enthalten kann. Beispielsweise kann das erste Gebiet 106a aus einem Nitridmaterial gebildet sein, das eine Stickstoffkonzentration von weniger als etwa 20 At.-% aufweist. Deshalb kann ein Stickstoffgasfluss und/oder ein Stickstoffpartialdruck in Übereinstimmung mit dem ersten Leitungstyp zum Bilden des ersten Gebiets 106a verwendet werden, z. B. in dem Fall von reaktivem Magnetronsputtern. Anschaulich können der Stickstoffgasfluss und/oder der Stickstoffpartialdruck zum Bilden des ersten Gebiets 106a auf einen niedrigen Wert eingestellt sein.
  • Alternativ kann das Verfahren 900a enthalten, eine Schutzschicht 106 zu bilden, die wenigstens ein elektrisch halbleitendes Gebiet enthält. Dafür kann ein zweites Gebiet 106b gebildet werden, wobei das zweite Gebiet 106b eine Zusammensetzung in Übereinstimmung mit einem zweiten Leitungstyp (z. B. elektrisch halbleitendes Verhalten) enthalten kann. Beispielsweise kann das zweite Gebiet 106b aus einem Nitridmaterial gebildet sein, das eine Stickstoffkonzentration größer als etwa 20 At.-% und alternativ oder zusätzlich kleiner als oder gleich 25 At.-% aufweist (z. B. in einem Bereich von etwa 20 At.-% bis etwa 25 At.-%). Deshalb kann ein Stickstoffgasfluss und/oder ein Stickstoffpartialdruck in Übereinstimmung mit dem zweiten Leitungstyp zum Bilden des zweiten Gebiets 106b verwendet werden, z. B. in dem Fall von reaktivem Magnetronsputtern. Der zweite Leitungstyp kann von dem ersten Leitungstyp verschieden sein. Anschaulich können der Stickstoffgasfluss und/oder der Stickstoffpartialdruck zum Bilden des zweiten Gebiets 106b auf einen hohen Wert eingestellt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Gebiet 106b wenigstens teilweise über dem ersten Gebiet 106a gebildet sein, was zu einem Schichtstapel führt, wie in 9B dargestellt. In diesem Fall kann das erste Gebiet 106a in physikalischem Kontakt mit der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 gebildet sein. Alternativ kann das zweite Gebiet 106b wenigstens teilweise zwischen dem ersten Gebiet 106a und der darunterliegenden Metallisierungsschicht 104, 108 gebildet sein, was zu einem Schichtstapel führt, wie in 9C dargestellt.
  • Weitere Modifikationen des Verfahrens können mit Bezug auf 9B und 9C beschrieben sein.
  • Das Verfahren kann optional in 900b Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 durch Ändern eines Prozessparameters während des Bildens der Schutzschicht enthalten. Anschaulich kann der Prozessparameter einen Übergang des aufgebrachten Nitridmaterials zwischen halbleitendem Verhalten und leitendem Verhalten verursachen, z. B. während des Bildens der Schutzschicht 106. Wie in 9B dargestellt kann ein zweites Gebiet 106b über dem ersten Gebiet 106a gebildet sein, wobei das zweite Gebiet 106b eine Zusammensetzung in Übereinstimmung mit dem zweiten Leitungstyp enthalten kann (z. B. elektrisch halbleitendes Verhalten), z. B. verschieden von einer Zusammensetzung des ersten Gebiets 106a, die in Übereinstimmung mit dem ersten Leitungstyp ist (z. B. elektrisch leitendes Verhalten). Alternativ (nicht dargestellt) kann das erste Gebiet 106a über dem zweiten Gebiet 106b gebildet sein.
  • Beispielsweise kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 Ändern (z. B. schrittweise oder kontinuierlich) eines Gasflusses (z. B. eines Stickstoffgasflusses) und/oder eines Gaspartialdrucks (eines Stickstoffpartialdrucks) enthalten. Zum Bilden des zweiten Gebiets 106b über dem ersten Gebiet 106a können der Stickstoffgasfluss und/oder der Stickstoffpartialdruck erhöht werden, z. B. während des Bildens der Schutzschicht 106.
  • Alternativ oder zusätzlich kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 Ändern (z. B. schrittweise oder kontinuierlich) der Temperatur des Halbleitersubstrats 102 während des Bildens der Schutzschicht 106 enthalten, z. B. Erhöhen einer Temperatur. Je höher die Temperatur, desto niedriger wird die Stickstoffkonzentration sein. Beispielsweise kann die Temperatur einen Wert größer als oder gleich 100°C und alternativ oder zusätzlich kleiner als oder gleich 1000°C aufweisen, z. B. größer als oder gleich etwa 150°C, größer als oder gleich etwa 200°C, größer als oder gleich etwa 250°C, größer als oder gleich etwa 300°C.
  • Das Verfahren kann optional in 900c Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 durch Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht 106 enthalten (auch als Erwärmungsschritt bezeichnet), z. B. während des Bildens der Schutzschicht und/oder nach dem Bilden der Schutzschicht. Beispielsweise kann die Zusammensetzung der Schutzschicht 106 durch Transformieren eines elektrisch halbleitenden Gebiets wenigstens teilweise, das heißt an wenigstens einem Abschnitt (mit anderen Worten teilweise oder vollständig), in ein elektrisch leitendes Gebiet angepasst werden. Dafür kann wenigstens ein Abschnitt der Schutzschicht 106 (siehe 9A), z. B. des zweiten Gebiets 106b (der elektrisch halbleitend sein kann), in ein elektrisch leitendes Gebiet umgesetzt werden. Dafür kann wenigstens ein Abschnitt der Schutzschicht 106 erwärmt werden, um die Zusammensetzung in Übereinstimmung mit dem gewünschten Leitungstyp anzupassen (z. B. elektrisch leitendes Verhalten), z. B. zum Reduzieren der Stickstoffkonzentration des erwärmten Abschnitts, z. B. so dass eine Konzentration von Stickstoff in dem Abschnitt (nach dem Erwärmen) in Übereinstimmung mit dem gewünschten Leitungstyp ist, z. B. weniger als etwa 20 At.-%.
  • Optional kann die Schutzschicht 106 im Wesentlichen vollständig in ein elektrisch leitendes Gebiet transformiert werden, was zu einem Schichtstapel führt, wie in 9A dargestellt. Alternativ kann die Schutzschicht 106 teilweise in ein elektrisch leitfähiges Gebiet transformiert werden, z. B. in dem ersten Gebiet 106a, was z. B. zu einem Schichtstapel führt wie in 9B oder 9C dargestellt.
  • Das Verfahren kann in 900c Erwärmen wenigstens eines Abschnitts der Schutzschicht 106, z. B. lokales Erwärmen der Schutzschicht 106 auf eine Temperatur größer als oder gleich etwa 100°C und alternativ oder zusätzlich kleiner als oder gleich etwa 1000°C enthalten, z. B. größer als oder gleich etwa 150°C, größer als oder gleich etwa 200°C, größer als oder gleich etwa 250°C, größer als oder gleich etwa 300°C. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Schutzschicht 106 erwärmt werden, z. B. durch Bestrahlung 911 (dargestellt durch Pfeile) mit Licht (z. B. unter Verwendung einer Laserquelle) oder durch Bestrahlung 911 mit einem Elektronenstrahl (z. B. unter Verwendung einer Elektronenstrahlquelle) oder eine andere Bestrahlung (unter Verwendung einer anderen Bestrahlungsquelle), z. B. um ein elektrisch leitendes Gebiet (z. B. in dem ersten Gebiet 106a) zu bilden.
  • Eine Zusammensetzung des erwärmten Gebiets, z. B. des ersten Gebiets 106a, kann verändert werden (z. B. durch Erwärmen), z. B. kann eine Konzentration von Stickstoff in dem erwärmten Gebiet reduziert werden. Beispielsweise kann die elektrische Leitfähigkeit des erwärmten Gebiets verändert werden, z. B. erhöht werden (durch Erwärmen). Mit anderen Worten kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht 106 in 900c Anpassen einer Zusammensetzung eines Gebiets (z. B. wenigstens des ersten Gebiets 106a) der Schutzschicht 106 in Übereinstimmung mit elektrisch leitendem Verhalten enthalten.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren in 900c Anpassen einer Zusammensetzung wenigstens eines Gebiets der Schutzschicht 106 in Übereinstimmung mit elektrisch halbleitendem Verhalten enthalten. Dafür kann das Verfahren 900c enthalten, ein Gebiet (z. B. das zweite Gebiet 106b) der Schutzschicht 106 einem Stickstoffreaktanten, z. B. einer reaktiven Stickstoffatmosphäre (z. B. einem Plasma, das Stickstoff enthält) oder einem Stickstoffionenstrahl auszusetzen. Beispielsweise kann eine Zusammensetzung des ausgesetzten Gebiets der Schutzschicht 106, z. B. des zweiten Gebiets 106b, verändert werden, z. B. eine Konzentration von Stickstoff kann erhöht werden. Beispielsweise kann die elektrische Leitfähigkeit des ausgesetzten Gebiets verändert werden, z. B. reduziert werden (durch Aussetzen).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Stickstoff aus dem ersten Gebiet 106a der Schutzschicht 106 durch Erwärmen des ersten Gebiets 106a der Schutzschicht 106 übertragen werden, und Stickstoff kann in das zweite Gebiet 106b der Schutzschicht 106 durch Aussetzen des zweiten Gebiets 106b der Schutzschicht 106 einem Stickstoffreaktanten übertragen werden.
  • Das Verfahren kann in 900b und/oder 900c optional Bilden einer jeweiligen Zusammensetzung enthalten, die innerhalb des ersten Gebiets 106a und/oder des zweiten Gebiets 106b räumlich im Wesentlichen konstant ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren in 900b und/oder 900c Bilden eines jeweiligen Zusammensetzungsgradientenprofils (z. B. eines Stickstoffkonzentrationsgradientenprofils und/oder eines Atomverhältnisgradientenprofils) in der Schutzschicht 106 enthalten. Das Zusammensetzungsgradientenprofil kann wenigstens im Bereich von der Zusammensetzung des ersten Gebiets 106a bis zu der Zusammensetzung des zweiten Gebiets 106b sein.
  • Anschaulich können die physikalischen Eigenschaften der Schutzschicht 106 gemäß speziellen Anforderungen durch einen Erwärmungsschritt, z. B. vor Drahtbonden, z. B. während eines Backend-Prozesses (BE), angepasst werden. Beispielsweise kann Anpassen der Zusammensetzung der Schutzschicht eine hoch leitfähige Schutzschicht 106 bereitstellen (oder wenigstens ein hoch leitfähiges erstes Gebiet 106a der Schutzschicht 106), z. B. zum elektrischen Kontaktieren der Schutzschicht 106.
  • 10A, 10B und 10C stellen jeweils eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Das Verfahren kann in 1000a, 1000b und 1000c elektrisches Kontaktieren einer Metallisierungsschicht 104, 108 (z. B. der ersten Metallisierungsschicht 104 und/oder der zweiten Metallisierungsschicht 108) enthalten.
  • Wie in 10A dargestellt kann das Verfahren in 1000a Bilden einer Bondverbindung 604 über der Metallisierungsschicht 104, 108 enthalten, z. B. über der Schutzschicht 106, z. B. über einem ersten Gebiet 106a der Schutzschicht 106. Das erste Gebiet 106a kann elektrisch leitend sein (mit anderen Worten kann das erste Gebiet 106a ein elektrisch leitendes Gebiet sein). Anschaulich kann das eine elektrische Verbindung zwischen der Bondverbindung 604 und der Metallisierungsschicht 104, 108 mit niedrigem ohmschen Widerstand aufbauen.
  • Beispielsweise kann eine Kupfernitrid-Schutzschicht (CuxNy-Schutzschicht) 106 (die z. B. eine Dicke 106d kleiner als 40 nm aufweist) zum Schützen einer Metalloberfläche, z. B. einer Cu-Oberfläche, verwendet sein. Die Schutzschicht 106 kann durch reaktives Magnetronsputtern aufgebracht sein und kann konfiguriert sein, um bondfähig zu sein (z. B. kann die Schutzschicht zum Drahtbonden elektrisch leitfähig sein).
  • Wie in 10B dargestellt kann das Verfahren in 1000b wenigstens teilweises Öffnen der Schutzschicht 106 enthalten, z. B. wenigstens des zweiten Gebiets 106b. Mit anderen Worten kann eine Öffnung 106o in der Schutzschicht 106 gebildet werden. Die Öffnung kann sich wenigstens teilweise durch die Schutzschicht 106 erstrecken, z. B. wenigstens teilweise durch das zweite Gebiet 106b (der z. B. ein halbleitendes Gebiet sein kann). In diesem Fall kann die Bondverbindung 604 das erste Gebiet 106a kontaktieren (das z. B. ein leitendes Gebiet sein kann). Alternativ kann sich die Öffnung 106o vollständig durch die Schutzschicht 106 erstrecken (siehe z. B. 6C).
  • Anschaulich kann die Schutzschicht 106, oder wenigstens ein halbleitendes Gebiet, konfiguriert sein, um dünn genug zu sein, um bei einer Bondprozedur aufzubrechen, z. B. aufgrund der entsprechenden mechanischen Belastung, die durch das Bonden ausgeübt wird. Durch Anpassen der Dicke 106d der Schutzschicht 106, z. B. wenigstens der Dicke eines halbleitenden Gebiets der Schutzschicht 106, kann die Schutzschicht 106 wenigstens teilweise durch Drahtbonden aufgebrochen werden, um eine hoch leitfähige Draht-zu-Metallisierungs-Verbindung aufzuweisen (z. B. eine Cu-Draht- zu Cu-Metallisierungsgrenzfläche für die Zusammenschaltungen). In diesem Fall kann die Schutzschicht 106 die verbleibende Metallisierungsschicht 104, 108 (z. B. ihre Oberfläche) selbst nach verstärkter Durchfeuchtung bei höheren Temperaturen schützen, z. B. während eines ”front end of line”-Prozesses (FEOL-Prozesses) und/oder eines ”back end of line”-Prozesses (BEOL-Prozesses).
  • Wie in 10C dargestellt kann das Verfahren in 1000b elektrisches Kontaktieren eines ersten Gebiets 106 der Schutzschicht 106 enthalten (das z. B. ein leitendes Gebiet sein kann). Das erste Gebiet 106 kann sich durch die Schutzschicht 106 erstrecken und kann zumindest teilweise durch das zweite Gebiet 106b umgeben sein (das z. B. ein halbleitendes Gebiet sein kann). Mit anderen Worten kann das erste Gebiet 106 der Schutzschicht 106 in physikalischem Kontakt mit der Bondverbindung 604 und der Metallisierungsschicht 104, 108 sein. Anschaulich kann das erste Gebiet 106 der Schutzschicht 106 ein Bondgebiet enthalten oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann eine Konzentration von N in dem ersten Gebiet 106a zum Drahtbonden konfiguriert sein (anschaulich niedrig genug sein).
  • 11A stellt eine Halbleitervorrichtung 1100a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 1100a kann ein Substrat 102, z. B. ein Halbleitersubstrat 102, eine rückseitige Metallisierungsschicht 1104b, eine erste Metallisierungsschicht 104, eine zweite Metallisierungsschicht 108, eine erste Polymerschicht 702-1, eine zweite Polymerschicht 702-2 und wenigstens eine Schutzschicht 106 enthalten. Die erste Polymerschicht 702-1 kann ein Imid, z. B. ein Polyimid, enthalten oder daraus gebildet sein. Die zweite Polymerschicht 702-2 kann ein Harz, z. B. ein Epoxidharz, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann wenigstens teilweise zwischen dem Substrat 102 und der ersten Metallisierungsschicht 104 angeordnet oder gebildet sein. Die erste Polymerschicht 702-1 kann wenigstens teilweise zwischen der ersten Metallisierungsschicht 104 und der zweiten Metallisierungsschicht 108 angeordnet oder gebildet sein. Die erste Polymerschicht 702-1 kann wenigstens teilweise über dem Substrat 102 und wenigstens teilweise über der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet oder angeordnet sein. Die zweite Polymerschicht 702-2 kann wenigstens teilweise über der ersten Polymerschicht 702-1 und wenigstens teilweise über der ersten Metallisierungsschicht 104 angeordnet oder gebildet sein. Die zweite Polymerschicht 702-1 kann über dem Substrat 102 und wenigstens teilweise über der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 1100a kann optional eine rückseitige Metallsierungskeimschicht 1104s und/oder eine rückseitige Beschichtungsschicht 1114 enthalten. Die rückseitige Metallsierungskeimschicht 1104s kann zwischen dem Substrat 102 und der rückseitigen Metallisierungsschicht 1104b gebildet sein. Die rückseitige Metallsierungskeimschicht 1104s kann vor der rückseitigen Metallisierungsschicht 1104b gebildet werden. Die rückseitige Metallisierungsschicht 1104b kann eine rückseitige Kontaktstelle enthalten oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann die rückseitige Metallisierungsschicht 1104b mit einem elektrisch leitfähigen Gebiet einer Schaltungskomponente, z. B. einem Draingebiet, elektrisch verbunden sein. Die rückseitige Beschichtungsschicht 1114 kann unter der rückseitigen Metallisierungsschicht 1104b gebildet sein und kann ein Metall, z. B. Ag oder Sn, enthalten oder daraus gebildet sein. Die rückseitige Beschichtungsschicht 1114 kann eine bondfähige und/oder lötfähige Oberfläche bereitstellen.
  • Die erste Polymerschicht 702-1 kann eine Dicke kleiner als eine Dicke der zweiten Polymerschicht 702-2 enthalten. Beispielsweise kann die erste Polymerschicht 702-1 eine Dicke im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 10 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 6 μm, z. B. etwa 5 μm. Beispielsweise kann die zweite Polymerschicht 702-2 eine Dicke im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 50 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 20 μm.
  • Die erste Metallisierungsschicht 104 kann eine Dicke kleiner als eine Dicke der zweiten Metallisierungsschicht 108 enthalten. Beispielsweise kann die erste Metallisierungsschicht 104 eine Dicke im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 50 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 8 μm bis etwa 15 μm, z. B. etwa 10 μm. Beispielsweise kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Dicke im Bereich von etwa 0,1 μm bis etwa 5 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 3 μm. Die Dicke der zweiten Metallisierungsschicht 108 kann kleiner sein als die Dicke der ersten Polymerschicht 702-1.
  • Das Substrat 102, z. B. ein Halbleitersubstrat 102, kann eine Dicke im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 200 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 20 μm bis etwa 100 μm, z. B. etwa 50 μm. Die rückseitige Metallisierungsschicht 1104b kann eine Dicke im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 50 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 20 μm, z. B. etwa 10 μm. Die rückseitige Beschichtungsschicht 1114 kann eine Dicke kleiner als die Dicke der rückseitigen Metallisierungsschicht 1104b enthalten.
  • Wie in 11A dargestellt, kann die erste Metallisierungsschicht 104 eine Endmetallisierung enthalten oder daraus gebildet sein, die z. B. eine oder mehrere Kontaktstellen, z. B. Bondkontaktstellen, enthält oder daraus gebildet ist. Die zweite Metallisierungsschicht kann eine Zwischenschichtmetallisierung enthalten oder daraus gebildet sein, die z. B. eine oder mehrere Zusammenschaltungskontaktstellen enthält oder daraus gebildet ist, die mit einer oder mehreren Schaltungskomponenten elektrisch verbunden sind, z. B. mit wenigstens einem aus den Folgenden: einem Sourcegebiet einer Schaltungskomponente, einem Draingebiet einer Schaltungskomponente, einem Gategebiet einer Schaltungskomponente. Bezüglich der elektrischen Verbindung können die Zusammenschaltungskontaktstellen auch das Gate-Kontaktstelle, Drain-Kontaktstelle oder Source-Kontaktstelle bezeichnet sein. Beispielsweise kann die erste Metallisierungsschicht 104 aus Cu gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Metallisierungsschicht 108 eine Metalllegierung enthalten oder daraus gebildet sein, die die zweite Metalllegierung enthält oder daraus gebildet ist, die das zweite Metall und optional ein weiteres Metall und/oder Si enthält. Beispielsweise kann die zweite Metalllegierung Cu und Al, z. B. in Form einer CuAl-Legierung, enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ kann die zweite Metalllegierung Si und Al, z. B. in Form einer AlSi-Legierung, enthalten oder daraus gebildet sein.
  • 11B stellt eine Halbleitervorrichtung 1100b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 1100b kann eine erste elektrisch isolierende Schicht 704-1, eine zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2, eine erste Metallisierungsschicht 104, eine zweite Metallisierungsschicht 108, eine Polymerschicht 702 und wenigstens eine Schutzschicht 106 enthalten.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 kann ein Oxid, z. B. ein Halbleiteroxid, enthalten oder daraus gebildet sein. In diesem Fall kann die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 auch als eine Oxidzwischenschicht bezeichnet sein. Elektrisch leitende Schichten (z. B. Metallisierungsschichten) auf beiden Seiten der ersten elektrisch isolierenden Schicht 704-1 können durch eine elektrische Verbindung (Zwischenschichtverbindung, auch als Durchkontaktierung bezeichnet) elektrisch verbunden sein, die sich durch (nicht gezeigt) die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 erstreckt. Die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 kann eine Dicke kleiner als eine Dicke wenigstens einer aus der ersten Metallisierungsschicht 104, der Polymerschicht 702 und der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 704-2 enthalten. Beispielsweise kann die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 eine Dicke im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 5 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1 μm, z. B. etwa 600 nm.
  • Die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 kann ein Halbleiteroxid und/oder ein Halbleiternitrid (z. B. SiN) enthalten oder daraus gebildet sein. In diesem Fall kann die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 wenigstens teilweise unter Verwendung eines Plasmaprozesses hoher Dichte gebildet sein. Die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 kann eine Dicke kleiner als eine Dicke der ersten Metallisierungsschicht 104 und/oder der Polymerschicht 702 enthalten. Beispielsweise kann die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 eine Dicke im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 5 μm enthalten, z. B. im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 2 μm, z. B. etwa 1,6 μm.
  • Optional kann die zweite Metallisierungsschicht 108 mehr als eine elektrisch isolierende Schicht enthalten, z. B. wenigstens zwei aus: einer Metalllegierungsschicht (die z. B. das erste Metall enthält, z. B. eine AlCu-Legierung), einer Metallschicht (z. B. eine Ti-Schicht), einer Nitridschicht (z. B. TiN).
  • Die Polymerschicht 702 kann ein Imid, z. B. ein Polyimid, enthalten oder daraus gebildet sein, das eine Dicke im Bereich von etwa 5 μm bis etwa 100 μm enthält, z. B. im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 50 μm, z. B. etwa 32 μm. Die erste Metallisierungsschicht 104 kann ein erstes Metall, z. B. Cu, enthalten oder daraus gebildet sein, das eine Dicke im Bereich von etwa 1 μm bis etwa 50 μm enthält, z. B. im Bereich von etwa 10 μm bis etwa 20 μm, z. B. etwa 20 μm.
  • Die Schutzschicht 106 kann eine vertikale Seite (z. B. eine Vorderseite) der ersten Metallisierungsschicht 104 wenigstens teilweise und eine seitliche Seite der ersten Metallisierungsschicht 104 wenigstens teilweise bedecken. In diesem Fall kann die Schutzschicht 106 eine herkömmliche Adhäsionsschichtpassivierung ersetzen, die z. B. wenigstens einen Abschnitt der ersten Metallisierungsschicht 104 bedeckt. Alternativ kann die Schutzschicht 106 die erste Metallisierungsschicht 104 vollständig bedecken.
  • 12A stellt eine Halbleitervorrichtung 1200a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 1200a kann ein Halbleitersubstrat 102, eine erste Metallisierungsschicht 104, eine zweite Metallisierungsschicht 108, eine Polymerschicht 702 und wenigstens eine Schutzschicht 106 enthalten. Die Polymerschicht 702 kann ein Imid, z. B. ein Polyimid, enthalten oder daraus gebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 1200a kann ähnlich der Halbleitervorrichtung 1100a gebildet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 1200a kann optional einen Schnittfugenbereich 1202 enthalten. Der Schnittfugenbereich 1202 kann einen Pfad definieren, entlang dem das Halbleitersubstrat 102 geteilt werden soll, z. B. gesägt, gefräst, geschnitten usw., um die Halbleitervorrichtung 1200a von dem Halbleitersubstrat 102 zu vereinzeln.
  • 12B stellt eine Halbleitervorrichtung 1200b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar. Die Halbleitervorrichtung 1200b kann eine erste elektrisch isolierende Schicht 704-1, eine zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2, eine dritte elektrisch isolierende Schicht 704-3, eine erste Metallisierungsschicht 104, eine zweite Metallisierungsschicht 108 und wenigstens eine Schutzschicht 106 enthalten.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 und die dritte elektrisch isolierende Schicht 704-3 können jeweils ein Oxid enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. ein Halbleiteroxid (z. B. als eine Oxidzwischenschicht gebildet sein). Die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 kann ein Halbleiternitrid, z. B. SiN, enthalten oder daraus gebildet sein. Die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 kann eine Sperrschicht und/oder eine Ätzstoppschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 und/oder die dritte elektrisch isolierende Schicht 704-3 können optional ferner wenigstens eines aus einer oder mehreren Sperrschichten und einer oder mehreren Ätzstoppschichten (nicht gezeigt) enthalten, z. B. ähnlich der zweiten elektrisch isolierenden Schichten 704-2.
  • Die erste Metallisierungsschicht 104 und die zweite Metallisierungsschicht 108 können eine Neuverteilungsschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Ein Teil der zweiten Metallisierungsschicht 108 kann als Zwischenschichtverbindung gebildet sein, die sich durch eine Öffnung in der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 704-2 erstreckt. Die erste Metallisierungsschicht 104 und die zweite Metallisierungsschicht 108 können miteinander gekoppelt sein, z. B. elektrisch miteinander verbunden sein. Die erste Metallisierungsschicht 104 kann wenigstens teilweise in der ersten elektrisch isolierenden Schicht 704-1 angeordnet oder gebildet sein. Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann wenigstens teilweise in der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 704-2 angeordnet oder gebildet sein. Deshalb kann die erste elektrisch isolierende Schicht 704-1 eine Öffnung 704o enthalten, die vor dem Bilden der ersten Metallisierungsschicht 104 gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte elektrisch isolierende Schicht 704-3 eine Öffnung 704o enthalten, die vor dem Bilden der zweiten Metallisierungsschicht 108 gebildet ist.
  • Die erste Metallisierungsschicht 104 und/oder die zweite Metallisierungsschicht 108 können Cu oder verschiedene Metalllegierungen enthalten oder daraus gebildet sein, die Cu enthalten (Cu-Legierung, z. B. Cu-basiert) enthalten, optional Mg, Zn, Zirkonium (Zr), Sn, Nickel (Ni) oder Palladium (Pd) enthalten. Bilden der ersten Metallisierungsschicht 104 und/oder der zweiten Metallisierungsschicht 108 kann Aufbringen von Cu oder einer Cu-Legierung unter Verwendung von Galvanotechnik enthalten. Dafür kann eine Keimschicht (nicht gezeigt) auf der entsprechenden elektrischen Isolationsschicht wenigstens teilweise in der Öffnung 704o der entsprechenden elektrischen Isolationsschicht gebildet sein, z. B. die Öffnung 704o auskleiden. Die Keimschicht kann verbesserte Kernbildung und Adhäsion der galvanisierten Cu oder Cu-Legierung bereitstellen. Die Keimschicht kann eine Cu-Legierung enthalten, die optional Legierungselemente wie z. Mg, Al, Zn, Zr, Sn, Ni, Pd, Ag oder Au enthält. Die Keimschicht kann unter Verwendung einer Sputterabscheidung oder Verwendung von CVD gebildet sein. Die erste Metallisierungsschicht 104 und/oder die zweite Metallisierungsschicht 108 können in der entsprechenden Öffnung 704o gebildet oder angeordnet sein.
  • Wenigstens eine aus der ersten Metallisierungsschicht 104, der zweiten Metallisierungsschicht 108 und der Schutzschicht 106 kann ähnlich der Schichtanordnung 120 angeordnet oder gebildet sein, z. B. wie in 2A und/oder 7B dargestellt.
  • Gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsformen kann die Halbleitervorrichtung 1200a die zweite elektrisch isolierende Schicht 704-2 nicht enthalten.
  • 13A stellt eine Halbleitervorrichtung 1300a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar, z. B. ähnlich der Konfiguration, wie sie hier beschrieben ist (siehe z. B. 1A, 1B, 2A, 2B).
  • Die Halbleitervorrichtung 1300a kann ein Substrat 1302 enthalten. Das Substrat 1302 kann ein Halbleitersubstrat und/oder eine elektrische Isolationsschicht enthalten oder daraus gebildet sein. Die Halbleitervorrichtung 1300a kann ferner einen elektrisch leitfähiges Gebiet 1302 enthalten, das Teil einer Schaltungskomponente sein kann. Das elektrisch leitfähige Gebiet 1302 kann in oder über dem Substrat 1302 gebildet sein, z. B. in oder über dem Halbleitersubstrat. Wie in 13A dargestellt kann die Halbleitervorrichtung 1300a ferner eine Schutzschicht 106 und die erste Metallisierungsschicht 104 enthalten. Die erste Metallisierungsschicht 104 kann mit dem elektrisch leitfähigen Gebiet 1302 elektrisch verbunden sein, z. B. durch eine elektrische Zusammenschaltung, die wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein kann: eine Neuverteilungsschicht, eine Zwischenschichtverbindung, eine Zwischenschichtmetallisierung.
  • 13B stellt eine Halbleitervorrichtung 1300b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar, z. B. ähnlich der Konfiguration, wie sie hier beschrieben ist (siehe z. B. 1A, 1B, 2A, 2B, 13A, 12B).
  • Wie in 13B dargestellt kann die Halbleitervorrichtung 1300b eine Schutzschicht 106, die erst Metallisierungsschicht 104 und die zweite Metallisierungsschicht 108 enthalten, die wenigstens teilweise über dem elektrisch leitfähigen Gebiet 1302 gebildet sein kann. Die erste Metallisierungsschicht 104 kann mit dem elektrisch leitfähigen Gebiet 1302 elektrisch verbunden sein, z. B. in physikalischem Kontakt sein.
  • Die erste Metallisierungsschicht 104 und die zweite Metallisierungsschicht 108 können wenigstens teilweise in dem Substrat 1302 gebildet sein, das das Halbleitersubstrat und/oder eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten enthalten oder daraus gebildet sein kann. Die zweite Metallisierungsschicht 108 kann eine Neuverteilungsschicht enthalten oder daraus gebildet sein und kann Teil einer elektrischen Zusammenschaltung sein.
  • 14A stellt eine Schichtanordnung 120 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schichtanordnung 120 eine erste Schicht 1404 enthalten, die eine metallische Oberfläche 1402 enthält. Die metallische Oberfläche 1402 kann ein Metall enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. wenigstens ein Metall aus den folgenden Metallen: Kupfer, Aluminium, Gold, und Silber. Die erste Schicht 1404 kann wenigstens eine metallische Schicht enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. eine erste Metallisierungsschicht 104 und/oder eine zweite Metallisierungsschicht 108. Die wenigstens eine metallische Schicht kann optional über einem isolierenden Material und/oder einem halbleitenden Material gebildet sein.
  • Die Schichtanordnung 120 kann ferner eine Schutzschicht 106 enthalten. Die Schutzschicht 106 kann CuxNy enthalten oder daraus gebildet sein und kann wenigstens teilweise über der metallischen Oberfläche gebildet sein. Die Summe von x und y kann gleich 1 sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis x/y ein Atomverhältnis von Cu zu N definieren. Optional kann die Schichtanordnung 120 eine zweite Schicht 1408 enthalten, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht 106 gebildet ist. Die zweite Schicht kann wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: eine metallische Schicht (z. eine erste Metallisierungsschicht 104 und/oder eine zweite Metallisierungsschicht 108), eine elektrisch isolierende Schicht, eine Trägermaterialschicht (die z. B. Teil einer Baugruppe ist). Das Trägermaterial kann ein Gussmaterial enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. eine Gussverbindung.
  • Beispielsweise kann die zweite Schicht 1408 wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: einen elektrischen Kontakt; eine Passivierung; eine Sperrschicht; eine Baugruppe; eine Metallisierung.
  • Die zweite Schicht 1408 kann ein elektrisch leitfähiges Material enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. wenigstens eines aus: einem Metall, einem Lötmaterial, einem Bondmaterial, dem ersten Metall, dem zweiten Metall, einer Metalllegierung. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Schicht 1408 ein elektrisch isolierendes Material enthalten oder daraus gebildet sein, z. B. wenigstens eines aus: einem Oxid, einem Halbleiternitrid, einem Polymer, einem Gussmaterial. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht 1408 ein halbleitendes Material enthalten oder daraus gebildet sein. Alternativ kann die Schicht 1408 wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: der zweiten Metallisierungsschicht 108, einer elektrisch isolierenden Schicht (z. B. der zweiten elektrisch isolierenden Schicht 704-2 oder der dritten elektrisch isolierenden Schicht 704-3), einer Polymerschicht (z. B. der ersten Polymerschicht 702-1 oder der zweiten Polymerschicht 702-2).
  • In dem Fall, wenn die Schicht 1408 ein Gussmaterial enthält, kann die Schicht 1408 Teil einer Baugruppe sein (z. B. einer Baugruppe einer integrierten Schaltung), die wenigstens teilweise wenigstens eines aus dem Substrat 120, der ersten Metallisierungsschicht 104 und der Schutzschicht 106 umgeben kann. Mit anderen Worten kann wenigstens eines aus dem Substrat 102, der ersten Metallisierungsschicht 104 und der Schutzschicht 106 wenigstens teilweise in das Gussmaterial eingebettet sein.
  • In dem Fall, wenn die Schicht 1408 ein Bondmaterial enthält, kann die Schicht 1408 Teil einer Bondverbindung 604 sein (siehe z. B. 6B). In dem Fall, wenn die Schicht 1408 ein Lötmaterial enthält, kann die Schicht 1408 Teil einer Lötverbindung 602 sein (siehe z. B. 6A). In dem Fall, wenn die Schicht 1408 ein elektrisch isolierendes Material enthält, kann die Schicht 1408 Teil einer Passivierung sein, z. B. einer Endpassivierung. Mit anderen Worten kann die Schicht 1408 eine Passivierungsschicht enthalten oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke 106d der Schutzschicht 106 kleiner als oder gleich etwa 500 nm und alternativ oder zusätzlich größer als etwa 0,01 nm sein, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,4 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,3 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,2 μm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 0,1 μm (100 nm), z. B. kleiner als oder gleich etwa 50 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 40 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 30 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 20 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 10 nm, z. B. kleiner als oder gleich etwa 5 nm.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Dicke der Schutzschicht 106 kleiner als die oder gleich der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404, z. B. kleiner als etwa 50% der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404, z. B. kleiner als etwa 10% der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404, z. B. kleiner als etwa 1% der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404, z. B. kleiner als etwa 0,1% der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404, z. B. kleiner als etwa 0,01% der Dicke 1404d der ersten Schicht 1404.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Dicke der Schutzschicht 106 kleiner als die oder gleich der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408, z. B. kleiner als etwa 50% der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408, z. B. kleiner als etwa 10% der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408, z. B. kleiner als etwa 1% der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408, z. B. kleiner als etwa 0,1% der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408, z. B. kleiner als etwa 0,01% der Dicke 1408d der zweiten Schicht 1408.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 106 zum Schützen der metallischen Oberfläche 1402 vor Umgebungseinflüssen konfiguriert sein, z. B. während des Bildens der zweiten Schicht 1408.
  • 14B stellt eine Halbleitervorrichtung 1400b gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder einer schematischen Querschnittsansicht dar.
  • Die Halbleitervorrichtung 1400b kann ein Substrat 102, z. B. ein Halbleitersubstrat 102; eine erste Metallisierungsschicht 102, die in und/oder über dem Substrat 102 gebildet und angeordnet ist; und eine Schutzschicht 106, die wenigstens teilweise über der ersten Metallisierungsschicht 104 angeordnet oder gebildet ist, enthalten. Die Schutzschicht kann CuxNy enthalten oder daraus gebildet sein. Die erste Metallisierungsschicht 102 kann wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein: das erste Metall, die erste Metalllegierung. Die erste Metalllegierung kann das erste Metall und optional ein weiteres Metall, z. B. ein Legierungselement, enthalten.
  • Optional kann die Halbleitervorrichtung 1400b ferner eine Schicht 1412 enthalten, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht 106 gebildet oder angeordnet ist, z. B. die zweite Schicht 1408.
  • Optional kann die Halbleitervorrichtung 1400b ferner eine Schaltungskomponente 1414 enthalten, die in das Substrat 102 integriert ist, z. B. in ein Halbleitersubstrat 102. Optional kann die Halbleitervorrichtung 1400b ferner eine elektrische Zusammenschaltung 1416 enthalten, die wenigstens eines aus dem Folgenden enthalten oder daraus gebildet sein kann: Neuverteilungsschicht, eine Zwischenschichtverbindung, eine Zwischenschichtmetallisierung. Die elektrische Zusammenschaltung 1416 kann die Schaltungskomponente 1414 mit der Metallisierungsschicht 104 elektrisch verbinden.
  • 15 stellt ein Verfahren 1500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm dar. Das Verfahren kann in 1502 Bereitstellen eines Substrats, z. B. eines Halbleitersubstrats, enthalten. Das Verfahren kann in 1504 ferner Bilden einer Metallisierungsschicht in und/oder über dem Substrat enthalten. Das Verfahren kann in 1506 ferner Bilden einer Schutzschicht wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht enthalten, wobei die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial enthält, das wenigstens eines aus dem Folgenden enthält: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber. Das Verfahren kann ferner wie hier beschrieben konfiguriert sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schutzschicht nanokristallines (z. B. mit einer Korngröße etwa in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 60 nm) Nitridmaterial (z. B. MxNy) enthalten. Die Schutzschicht kann unter Verwendung von Gleichstromsputtern (DC-Sputtern) gebildet (z. B. aufgebracht) werden. Die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht kann umgekehrt proportional zu der Konzentration von Stickstoff in der Schutzschicht sein. Eine Konzentration von Stickstoff von etwa 21% (entsprechend einer Konzentration des Metalls M von etwa 79%) der Schutzschicht kann zu einer metallisch leitenden Schutzschicht mit hervorragender elektrischer Leitfähigkeit über einen Perkolationsmechanismus führen, während eine geringfügig substöchiometrische M3N-Metalllegierung (wobei das Metall M Cu sein kann) ein typisches Verhalten von Defizit-Halbleitern mit einer optischen Bandlücke von 1,85 eV enthalten kann.
  • Ein künstlicher Alterungstest kann chemische Angriffe auf die Schutzschicht simulieren, z. B. unter Bedingungen mit etwa 95% Feuchtigkeit bei etwa 60°C über viele Monate, z. B. mehr als 15 Monate. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Schutzschicht chemisch stabil genug (inert), um Änderungen in ihren optischen Eigenschaften während des Alterungstests zu verhindern. Abhängig von der darunterliegenden Schicht (z. B. der ersten Metallisierungsschicht) ist die Schutzschicht sogar oberhalb von 100°C über viele Monate chemisch stabil.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Kristallitgröße, Korngröße und Oberflächenrauigkeit der Schutzschicht mit der Temperatur ansteigen, z. B. während des Bildens der Schutzschicht und/oder des Anpassens der Zusammensetzung der Schutzschicht. Ferner kann die Reaktivität des Metalls der Schutzschicht (z. B. eines Übergangsmetall wie Cu) mit Stickstoff mit der Temperatur ansteigen, z. B. während des Bildens der Schutzschicht und/oder des Anpassens der Zusammensetzung der Schutzschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung und/oder das Vorhandensein der Schutzschicht durch Reverse Engineering der Halbleitervorrichtung identifiziert werden, z. B. mit Schwerpunkt auf einen Querschnitt und/oder eine Oberfläche einer Metallisierungsschicht, z. B. der ersten Metallisierungsschicht und/oder der zweiten Metallisierungsschicht. Durch Analysieren der Zusammensetzung (z. B. wenigstens einem aus einer chemischen Zusammensetzung, eines Tiefenprofils, eines Atomverhältnisses von zwei chemischen Elementen, einer Konzentration eines chemischen Elements und der atomaren Zusammensetzung) eines Gebiets über und/oder in der Metallisierungsschicht (z. B. an ihrer Oberfläche) kann die Zusammensetzung und/oder das Vorhandensein der Schutzschicht aufgedeckt werden. Die Zusammensetzung (z. B. der Schutzschicht) kann unter Verwendung von energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und/oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) erhalten werden. Das Tiefenprofil kann unter Verwendung von Augerelektronenspektroskopie (AES) und/oder Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) erhalten werden. Eine EDX-Analyse kann die gesamte Schichtdicke der Metallisierungsschicht durchdringen und kann deshalb verwendet werden, um eine räumliche gemittelte Zusammensetzung zu erhalten, z. B. die räumlich gemittelte Konzentration von N der Schutzschicht und/oder das räumlich gemittelte Atomverhältnis (z. B. Metall zu Stickstoff) der Schutzschicht, z. B. wenigstens entlang der vertikalen Richtung (Dickenrichtung) gemittelt.
  • Eine räumlich gemittelte Zusammensetzung, z. B. eine räumlich gemittelte Konzentration und/oder ein räumlich gemitteltes Atomverhältnis, eines Materials, einer Schicht, eines Gebiets oder dergleichen kann so verstanden werden, dass sie über im Wesentlichen eine Ausdehnung, z. B. die vertikale Ausdehnung (Dicke) und/oder die seitliche Ausdehnung, des Materials, der Schicht oder des Gebiets oder dergleichen gemittelt ist, z. B. im Wesentlichen das Volumen des Materials, der Schicht, des Bereichs oder dergleichen, z. B. über wenigstens etwa 50% der Ausdehnung (bzw. des Volumens) des Materials, der Schicht, des Gebiets oder dergleichen, z. B. über wenigstens etwa 60% der Ausdehnung (bzw. des Volumens), z. B. über wenigstens etwa 70% der Ausdehnung (bzw. des Volumens), z. B. über wenigstens etwa 80% der Ausdehnung (bzw. des Volumens), z. B. über wenigstens etwa 90% der Ausdehnung (bzw. des Volumens), z. B. über im Wesentlichen 100% der Ausdehnung (bzw. des Volumens).

Claims (22)

  1. Halbleitervorrichtung (100a), die Folgendes umfasst: ein Substrat (102); eine Metallisierungsschicht (104), die in und/oder über dem Substrat (102) angeordnet ist; und eine Schutzschicht (106), die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht (104) angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht (104) wenigstens eines aus dem Folgenden umfasst: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber; und wobei die Schutzschicht (106) ein Nitridmaterial umfasst, das wenigstens eines aus dem Folgenden umfasst: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber.
  2. Halbleitervorrichtung (100a) nach Anspruch 1, wobei die Metallisierungsschicht (104) Kupfer umfasst oder daraus gebildet ist.
  3. Halbleitervorrichtung (100a) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schutzschicht (106) ein Nitridmaterial umfasst, das Kupfer umfasst, oder daraus gebildet ist.
  4. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schutzschicht (106) wenigstens ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet umfasst, die sich voneinander durch wenigstens eine chemische Zusammensetzung unterscheiden.
  5. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Konzentration von Stickstoff in einem ersten Gebiet der Schutzschicht (106) gleich oder kleiner als etwa 20 Atomprozent ist und eine Konzentration von Stickstoff in einem zweiten Gebiet der Schutzschicht (106) größer als etwa 20 Atomprozent ist.
  6. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine elektrische Leitfähigkeit eines ersten Gebiets der Schutzschicht (106) größer ist als eine elektrische Leitfähigkeit eines zweiten Gebiets der Schutzschicht (106).
  7. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schutzschicht (106) ein Zusammensetzungsgradientenprofil umfasst, das im Bereich von einer ersten Zusammensetzung bis zu einer zweiten Zusammensetzung ist.
  8. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine räumliche mittlere Konzentration von Stickstoff innerhalb der Schutzschicht (106) im Bereich von etwa 5 Atomprozent bis etwa 25 Atomprozent ist.
  9. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner Folgendes umfasst: eine Lötverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht (106) angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner Folgendes umfasst: eine Bondverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht (106) angeordnet ist; wobei optional sich die Bondverbindung wenigstens teilweise durch die Schutzschicht (106) erstreckt.
  11. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Dicke der Schutzschicht (106) kleiner als etwa 1 μm ist.
  12. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Metallisierungsschicht (104) wenigstens eines aus dem Folgenden umfasst: eine Kontaktstelle; eine Zwischenschichtmetallisierung; eine Neuverteilungsschicht; eine Keimschicht.
  13. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die ferner Folgendes umfasst: eine elektrisch isolierende Schicht, die in und/oder über dem Substrat (102) angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht (104) wenigstens teilweise in der elektrisch isolierenden Schicht angeordnet ist.
  14. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner Folgendes umfasst: eine Polymerschicht, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht (106) angeordnet ist.
  15. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner Folgendes umfasst: eine weitere Metallisierungsschicht, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht (106) angeordnet ist und wenigstens eines aus dem Folgenden umfasst: Kupfer, Aluminium, Gold, Silber; wobei optional ein Material der weiteren Metallisierungsschicht gleich einem Material der Metallisierungsschicht ist.
  16. Halbleitervorrichtung (100a) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die ferner Folgendes umfasst: eine weitere Metallisierungsschicht, die wenigstens teilweise zwischen der Schutzschicht (106) und der Metallisierungsschicht angeordnet ist und ein anderes Material als die Metallisierungsschicht umfasst.
  17. Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat; eine Metallisierungsschicht, die in und/oder über dem Substrat angeordnet ist; und eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der Metallisierungsschicht angeordnet ist, wobei die Metallisierungsschicht Kupfer umfasst; und wobei die Schutzschicht ein Nitridmaterial umfasst, das Kupfer umfasst.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 0,5 μm ist.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Metallisierungsschicht wenigstens eines aus dem Folgenden umfasst: eine Kontaktstelle; eine Zwischenschichtmetallisierung; eine Neuverteilungsschicht; eine Keimschicht.
  20. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, die ferner Folgendes umfasst: eine Bondverbindung, die wenigstens teilweise über der Schutzschicht angeordnet ist.
  21. Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Substrat; eine Bondkontaktstelle, die in oder über dem Substrat angeordnet ist; und eine Schutzschicht, die wenigstens teilweise über der Bondkontaktstelle angeordnet ist; wobei die Bondkontaktstelle ein Metall umfasst und wobei die Schutzschicht ein Nitrid des Metalls umfasst.
  22. Schichtanordnung, die Folgendes umfasst: eine metallische Oberfläche; und eine Schutzschicht, die ein Nitridmaterial umfasst, das Kupfer umfasst, und die wenigstens teilweise über der metallischen Oberfläche angeordnet ist; wobei eine Dicke der Schutzschicht kleiner als oder gleich etwa 500 nm ist.
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