-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung von Halbleitervorrichtungen und insbesondere verschiedene Verfahren zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht.
-
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
-
In modernen integrierten Schaltungen, wie z. B. Mikroprozessoren, Speichervorrichtungen und dergleichen, wird eine sehr große Anzahl von Schaltungselementen, speziell Transistoren, bereitgestellt und auf einer begrenzten Chipfläche betrieben. Über die vergangenen Jahrzehnte wurde ein gewaltiger Fortschritt hinsichtlich eines erhöhten Leistungsvermögens und einer Reduzierung der physikalischen Größe (Merkmalsgrößen) von Schaltungselementen gemacht, wie z. B. Transistoren. Feldeffekttransistoren (FETs) erscheinen in einer Vielzahl von Konfigurationen, z. B. planare Transistorvorrichtungen, FinFET-Vorrichtungen, Nanodrahtvorrichtungen usw, Unabhängig von der Form des FET weisen sie eine Gateelektrode, einen Sourcebereich, einen Drainbereich und einen Kanalbereich auf, der zwischen den Source- und Drainbereichen angeordnet ist. Der Zustand des Feldeffekttransistors („EIN” oder „AUS”) wird durch die Gateelektrode gesteuert. Durch Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode wird der Kanalbereich leitfähig, wodurch ermöglicht wird, dass ein Strom zwischen den Source- und Drainbereichen fließt.
-
Zur Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit von FETs und zur Erhöhung der Dichte von FETs auf einer integrierten Schaltungsvorrichtung haben Entwickler die physikalische Größe von FETs über die Jahre reduziert, insbesondere die Kanallänge von Transistorvorrichtungen. Als ein Ergebnis der verringerten Dimensionen der Transistorvorrichtungen wurde die Betriebsgeschwindigkeit der Schaltungskomponenten mit jeder neuen Vorrichtungsgeneration erhöht und es wurde auch während dieser Zeit die „Packungsdichte”, d. h. die Anzahl an Transistorvorrichtungen pro Einheitsfläche, in solchen Produkten erhöht. Diese Verbesserungen im Leistungsvermögen von Transistorvorrichtungen haben den Punkt erreicht, an dem ein begrenzender Faktor bezüglich der Betriebsgeschwindigkeit des finalen integrierten Schaltungsprodukts nicht mehr durch das einzelne Transistorelement dargestellt wird, sondern durch das elektrische Leistungsvermögen des komplexen Verdrahtungssystems, welches über dem Vorrichtungsniveau gebildet ist, in dem die tatsächlichen halbleiterbasierten Schaltungselemente, etwa Transistoren, in und über dem Halbleitersubstart gebildet sind.
-
Typischerweise können die elektrischen Verbindungen oder „die Verdrahtungsanordnung” für die einzelnen Schaltungselemente auf Grund der großen Anzahl von Schaltungselementen und des erforderlichen komplexen Layout moderner integrierter Schaltungen nicht innerhalb der gleichen Vorrichtungsebene gebildet werden, in der die Schaltungselemente hergestellt werden. Demzufolge sind die verschiedenen elektrischen Verbindungen, die die gesamte Verdrahtungsstruktur für das integrierte Schaltungsprodukt bilden, in wenigstens einer zusätzlichen sogenannten „Metallisierungsschicht” gebildet, die über der Vorrichtungsebene gebildet ist, die über dem Vorrichtungsniveau des Produkts gebildet oder gestapelt ist. Ein typisches integriertes Schaltungsprodukt kann, abhängig von der Komplexität des integrierten Schaltungsprodukts, verschiedene solcher Metallisierungsschichten umfassen, z. B. 7 bis 12.
-
Jede dieser Metallisierungsschichten umfasst typischerweise eine Schicht aus isolierendem Material mit leitfähigen Metallleitungen und/oder leitfähigen Durchkontaktierungen, die in der Materialschicht gebildet sind. Die leitfähigen Leitungen stellen im Allgemeinen die elektrischen Verbindungen in einer Ebene (d. h., innerhalb einer Schicht) bereit, während die leitfähigen Durchkontaktierungen die Zwischenebenenverbindungen oder vertikalen Verbindungen zwischen unterschiedlichen Metallschichten oder Ebenen bereitstellen. Diese leitfähigen Leitungen und leitfähigen Durchkontaktierungen können eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien, beispielsweise Kupfer, mit geeigneten Barrierenschichten usw. umfassen. Die erste Metallisierungsschicht in einem integrierten Schaltungsprodukt wird typischerweise als die „M1”-Schicht bezeichnet, während die leitfähigen Durchkontaktierungen, die zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung zwischen der M1-Schicht und den leitfähigen Strukturen auf niedrigster Ebene verwendet werden, die die Vorrichtungen physikalisch kontaktieren, typischerweise als „V0”-Durchkontaktierungen (vias) bezeichnet werden. Für gegenwärtige fortschrittliche integrierte Schaltungsprodukte umfassen die leitfähigen Leitungen und leitfähigen Durchkontaktierungen in diesen Metallisierungsschichten typischerweise Kupfer und sie werden unter Verwendung bekannter Damascene- oder Dual-Damascene-Techniken in Schichten aus isolierendem Material gebildet. Gemäß der obigen Ausführung werden über der M1-Schicht zusätzliche Metallisierungsschichten gebildet, z. B. M2/V1, M3/V2 usw. In der Industrie werden leitfähige Strukturen unterhalb der V0-Ebene im Allgemeinen als Kontakte auf der „Vorrichtungsebene” oder einfach als „Kontakte” bezeichnet, da sie die „Vorrichtung” (z. B. einen Transistor) kontaktieren, der im Siliziumsubstrat gebildet ist.
-
Die kritische Dimension der leitfähigen Strukturen, z. B. die seitliche Breite einer leitfähigen Leitung, nimmt jedoch auch mit jeder fortschreitenden Generation von Produkten tendenziell ab. In einigen Anwendungen kann eine einzelne Metallisierungsschicht leitfähige Strukturen mit bedeutend unterschiedlichen seitlichen Breiten aufweisen. Es kann schwierig sein, relativ schmale Gräben in einer Schicht aus isolierendem Material mit einem Kupfermaterial unter Verwendung von galvanischen Abscheidungstechniken zu füllen. Darüber hinaus bleibt die Dicke der Barrierenschicht(en) ungefähr gleich, die in diesen Gräben zu bilden ist, d. h. die Dicke der Barrierenschicht skaliert (wenigstens nicht bedeutend) mit der gesamten kritischen Dimension (seitlichen Breite) der leitfähigen Struktur, z. B. einer leitfähigen Leitung, sogar wenn die gesamte kritische Dimension dieser leitfähigen Strukturen abnimmt. Demgemäß ist für mehr leitfähiges Kupfermaterial, d. h. für das Hauptmetall der leitfähigen Struktur, innerhalb des Grabens weniger Raum vorhanden und die Stromdichte nimmt innerhalb entsprechender kleinerer leitfähiger Strukturen während des Betriebs zu. Andererseits kann diese Zunahme in der Stromdichte des Kupfermaterials zu einer größeren Elektromigration des Kupfermaterials während des Betriebs IC-Produktes führen, welche das Leistungsvermögen des Produkts verringern und/oder zu Produktausfällen führen kann.
-
Es wurden Untersuchungen bezüglich einer Verwendung alternativer Materialien, z. B. Kobalt usw., durchgeführt, um Kupfer als Hauptkomponente der leitfähigen Strukturen zu ersetzen. Die 1A bis 1D stellen ein anschauliches Verfahren aus dem Stand der Technik zum Bilden von leitfähigen Strukturen in einer Metallisierungsschicht auf einem integrierten Schaltungsprodukt unter Verwendung solcher alternativen Materialien dar. 1A zeigt eine vereinfachte Ansicht einer anschaulichen Metallisierungsschicht aus einem integrierten Schaltungsprodukt 10 aus dem Stand der Technik. An diesem Punkt im Herstellungsprozess umfasst das Produkt 10 eine Ätzstoppschicht 12 und eine Schicht aus isolierendem Material 14, z. B. einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante, Siliziumdioxid usw. Eine Mehrzahl von relativ schmalen Gräben 16 (mit einer kritischen Dimension 16A) und einem relativ breiten Graben 18 (mit einer kritischen Dimension 18A) wurden in der Schicht aus isolierendem Material 14 unter Durchführung einer beliebigen aus unterschiedlichen bekannten Verarbeitungstechniken definiert. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die kritische Dimension 16A ungefähr 10 bis 20 nm aufweisen, während die kritische Dimension 18A ungefähr 30 bis 150 nm betragen kann. Gemäß der Darstellung wurde eine Barrierenschicht 20 anfänglich über der Schicht 14 und in den Gräben 16, 18 gebildet. In der Praxis kann die vereinfacht dargestellte Barrierenschicht 20 mehrere Materialschichten umfassen. Daraufhin wurde ein konformer Abscheideprozess durchgeführt, um eine Metallkörperschicht (bulk metal layer) 22, z. B. Kobalt, in die Gräben 16, 18 abzuscheiden. Die Metallkörperschicht 22 kann eine Dicke, z. B. ungefähr 10 bis 20 nm aufweisen, so dass sie die schmäleren Gräben 16 im Wesentlichen füllt, jedoch den breiteren Graben 18 nur „beschichtet”.
-
1B stellt das Produkt 10 nach einem Ausheizprozess dar, der bei einer Temperatur von ungefähr 300 bis 400°C an dem Produkt durchgeführt wurde. Der Ausheizprozess bewirkt ein Aufschmelzen und Rekristallisieren des Materials der Metallschicht 22. Darstellungsgemäß wird ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwänden des größeren Graben 18 unter Durchführung des Ausheizprozesses effizient von der Metallschicht 22 befreit (wobei die Barrierenschicht 20 in der Stellung verbleibt), während ein Abschnitt 22X der Metallkörperschicht 22 verbleibt, der am Boden des breiteren Grabens 18 angeordnet ist.
-
1C stellt das Produkt 10 dar, nachdem eine größere Menge eines zusätzlichen Metallkörpermaterials 22A auf dem Produkt 10 gebildet wurde, wie z. B. Kobalt. Das zusätzliche Metallkörpermaterial 22A kann unter Durchführung eines physikalischen Gasphasenabscheidungs-(PVD)Prozesses oder unter Durchführung eines Galvanisierprozesses gebildet werden. Der Umriss der ursprünglichen Metallkörperschicht 22 ist in 1C lediglich zur Bezugnahme dargestellt, da die Metallkörpermaterialien 22, 22A während des Bildungsprozesses effektiv miteinander verschmelzen.
-
1D stellt das Produkt 10 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier-(CMP)Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen der verschiedenen Materialien zu entfernen, die auf der oberen Oberfläche 14A der Schicht aus isolierendem Material 14 angeordnet sind. Diese Vorgänge führen zu der Bildung einer breiten leitfähigen Struktur 30 in dem breiteren Graben 18 und einer schmalen leitfähigen Struktur 32 in jedem der relativ schmalen Gräben 16.
-
Im Allgemeinen weist Kupfer eine niedrigere elektrische Widerstandsfähigkeit (höhere elektrische Leitfähigkeit) auf als andere Metalle, wie z. B. Kobalt. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass die elektrische Widerstandsfähigkeit von Kupfer bei der Bildung von sehr schmalen Kupfer-aufweisenden leitfähigen Strukturen (z. B. Strukturen mit einer seitlichen Breite (kritischen Dimension) von ungefähr 20 nm oder weniger) für leitfähige Strukturen zunimmt, in denen Kupfer die Hauptkomponente der Struktur darstellt. Andere Materialien, wie z. B. Kobalt, die als Hauptkomponente einer leitfähigen Struktur verwendet können, erfahren in solchen schmalen leitfähigen Strukturen auch eine Zunahme in der elektrischen Widerstandsfähigkeit des Metallkörpermaterials. Für entsprechende schmale Strukturen ist jedoch die Zunahme in der elektrischen Widerstandsfähigkeit einer leitfähigen Struktur aus Kupfer geringer als die entsprechende Zunahme in der elektrischen Widerstandsfähigkeit einer entsprechenden leitfähigen Struktur aus Kupfer. Während die Verwendung des alternativen Metallmaterials 22 in den schmalen leitfähigen Strukturen 32 Vorteile bezüglich der Verwendung von Kupfer in solchen schmalen leitfähigen Strukturen 32 bereitstellen kann, ist das Gleiche aus mehreren Gründen nicht der Fall in der Verwendung entsprechender alternativer Metallkörpermaterialien für die größeren oder breiteren leitfähigen Strukturen 30. Als erstes erfährt Kupfer im Falle eines relativ größeren Volumens der Hauptkomponente, z. B. der Körpermetalle 22/22A, der breiten leitfähigen Struktur 30 keine bedeutende Zunahme in der elektrischen Widerstandsfähigkeit, wenn sie in entsprechenden relativ breiten Gräben 18 gebildet sind. Als zweites sind die Vorteile, die bei der Verwendung des alternativen Metallmaterials 22 erhalten werden, wenn die kleineren leitfähigen Strukturen 32 gebildet werden, im Falle des normalen Unterschied in den grundsätzlichen elektrischen Eigenschaften, z. B. elektrische Widerstandsfähigkeit, von Kupfer (relativ niedriger) und des alternativen Materials 22/22A (relativ höher) nicht vorhanden, wenn sie die Bildung der größeren leitfähigen Strukturen 30 unter Verwendung entsprechender alternativer Metallmaterialien 22/22A betreffen. Als drittes kann die Verwendung entsprechender alternativer Metallkörpermaterialien 22/22A in der breiten leitfähigeren Struktur 30 in einigen Fällen zu der breiteren leitfähigen Struktur 30 führen, die einen insgesamt höheren elektrischen Widerstand aufweist, als der Fall sein würde, falls die breitere leitfähige Struktur 30 unter der Verwendung von Kupfer als Hauptkomponente in der breiteren leitfähigen Struktur 30 gebildet werden würde.
-
Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Verfahren zum Bilden von leitfähiger Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht gerichtet, die einige der oben identifizierten Probleme lösen oder wenigstens reduzieren können.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Das Folgende stellt eine vereinfachte Zusammenfassung der Erfindung dar, um ein grundsätzliches Verständnis einiger Aspekte der Erfindung bereitzustellen. Diese Zusammenfassung stellt keine erschöpfende Übersicht über die Erfindung dar. Es sollen keine Schlüssel- oder kritischen Elemente der Erfindung identifiziert oder abgegrenzt werden. Der einzige Zweck besteht in der Darstellung einiger Konzepte in einer vereinfachten Form vorab der detaillierteren Beschreibung, die später erfolgt.
-
Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf verschiedene Verfahren zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht gerichtet. Ein hierin offenbartes anschauliches Verfahren umfasst u. a. ein Bilden eines ersten Grabens und eines zweiten Grabens in einer Schicht aus isolierendem Material, wobei der erste Graben eine erste seitliche kritische Dimension aufweist, wobei der zweite Graben eine zweite seitliche kritische Dimension aufweist, die größer ist als die erste seitliche kritische Dimension des ersten Grabens, wobei eine erste leitfähige Struktur in dem ersten Graben gebildet wird, wobei ein erstes Metallkörpermaterial einen Hauptkomponentenabschnitt der ersten leitfähigen Struktur darstellt, und ein Bilden einer zweiten leitfähigen Struktur in dem zweiten Graben, wobei ein zweites Metallkörpermaterial einen Hauptkomponentenabschnitt der zweiten leitfähigen Struktur bildet, und wobei das erste Metallkörpermaterial und das zweite Metallkörpermaterial unterschiedliche Materialien darstellen.
-
Ein anderes hierin offenbartes anschauliches Verfahren umfasst u. a. ein Bilden eines ersten Grabens und eines zweiten Grabens in wenigstens einer Schicht aus isolierendem Material, wobei der erste Graben eine erste seitliche kritische Dimension aufweist, der zweite Graben eine zweite kritische Dimension aufweist, die größer ist als die erste seitliche kritische Dimension des ersten Grabens, ein Abscheiden einer ersten Metallkörperschicht in den ersten und zweiten Gräben und ein Durchführen von wenigstens einem Bearbeitungsvorgang, um Abschnitte der ersten Metallkörperschicht zu entfernen, während ein verbleibender Abschnitt der ersten Metallkörperschicht verbleibt, die innerhalb des ersten Grabens angeordnet ist. In dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren auch ein Abscheiden einer zweiten Metallkörperschicht über dem verbleibenden Abschnitt der ersten Metallkörperschicht und innerhalb des zweiten Grabens, um den zweiten Graben mit der zweiten Metallkörperschicht zu überfüllen, wobei die erste Metallkörperschicht und die zweite Metallkörperschicht unterschiedliche Materialien umfassen, und ein Durchführen von wenigstens einem zweiten Bearbeitungsvorgang, um Materialien zu entfernen, die über einer oberen Oberfläche der wenigstens einen Schicht aus isolierendem Material angeordnet sind, um eine schmale leitfähige Struktur festzulegen, die in dem ersten Graben angeordnet ist, und in dem zweiten Graben eine breite leitfähige Struktur festzulegen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die Erfindung geht verständlicher aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Figuren hervor, in denen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und in welchen:
-
1A bis 1D ein anschauliches Verfahren aus dem Stand der Technik zum Bilden von leitfähigen Strukturen in einer Metallisierungsschicht auf einem integrierten Schaltungsprodukt darstellen;
-
2A bis 2D ein anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen;
-
3A bis 3E ein anderes anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen;
-
4A bis 4E wieder ein anderes anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen;
-
5A bis 5E ein anderes anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen;
-
6A bis 6E ein weiteres anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen;
-
7A bis 7E wieder ein anderes anschauliches Verfahren gemäß der Beschreibung hierin zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht darstellen.
-
Während der hierin beschriebene Gegenstand verschiedentlich modifiziert werden kann und alternativ gebildet sein kann, sind spezielle Ausführungsformen davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und werden hierin im Detail beschrieben. Die Beschreibung von speziellen Ausführungsformen ist jedoch hierbei für die Erfindung nicht hinsichtlich der beschriebenen speziellen Formen beschränkend, sondern es sollen alle Modifizierungen, Äquivalente und Alternativen abgedeckt werden, die in den Rahmen und das Wesen der Erfindung fallen, wie in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
-
DETAILLIIERTE BESCHREIBUNG
-
Nachstehend werden verschiedene anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Im Interesse einer klaren Darstellung sind nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Umsetzung in dieser Beschreibung ausgeführt. Es wird natürlich davon ausgegangen, dass in der Entwicklung einer beliebigen tatsächlichen Ausführungsform eine Vielzahl von umsetzungsspezifischen Entscheidungen zu treffen sind, um die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie z. B. die Übereinstimmung mit systembezogenen und geschäftsbezogenen Bedingungen, die von einer Umsetzung zur anderer variieren. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass ein solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig sein kann, jedoch für den Fachmann angesichts der vorliegenden Beschreibung ein Routineunternehmen darstellt.
-
Der vorliegende Gegenstand wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Verschiedene Strukturen, Systeme und Vorrichtungen sind in den Figuren lediglich zu Erläuterungszwecken dargestellt und nicht um die vorliegende Erfindung mit Details zu überfrachten, die dem Fachmann bekannt sind. Trotzdem sind die beiliegenden Figuren zur Beschreibung und Erläuterung anschaulicher Beispiele der Erfindung beigefügt. Die hierin verwendeten Wörter und Sätze sind als eine Bedeutung aufweisend zu verstehen und zu interpretieren, die mit dem Verständnis dieser Wörter und Sätze durch den Fachmann konsistent sind. Doch die konsistente Verwendung des Ausdrucks oder Satzes hierin keine spezielle Definition eines Ausdrucks oder Satzes, insbesondere eine Definition, die von der gewöhnlichen und geläufigen Bedeutung gemäß dem Verständnis des Fachmanns verschieden ist, impliziert werden. In dem Maße, indem ein Ausdruck oder Satz eine spezielle Bedeutung aufweisen soll, d. h. eine Bedeutung, die von der des Fachmanns abweicht, wird eine solche spezielle Definition in der Beschreibung in einer definierenden Weise ausdrücklich gegeben, die direkt und unmissverständlich die spezielle Definition für den Ausdruck oder Satz bereitstellt.
-
Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Verfahren zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht gerichtet. Die hierin offenbarten Verfahren können eingesetzt werden, wenn Metallisierungsschichten gebildet werden, die mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Halbleitervorrichtungen elektrisch gekoppelt sind, z. B. Transistoren, Speicherzellen, Widerstände usw., und können bei der Bildung von Metallisierungsschichten für eine Vielzahl unterschiedlicher integrierter Schaltungsprodukte, einschließlich, jedoch nicht beschränkend auf, ASIC's, Logikprodukte, Speicherprodukte, System auf einem Chip-Produkte usw. eingesetzt werden. Mit Bezug auf die beiliegenden Figuren werden nun verschiedene anschauliche Ausführungsformen der hierin offenbarten Verfahren detaillierter beschrieben. Die verschiedenen Materialschichten, die unten beschrieben sind, können in einer Vielzahl von verschiedenen bekannten Techniken gebildet werden, wie z. B. einem chemischen Gasphasenabscheidungs-(CVD)Prozess, einem Atomlagenabscheidungs-(ALD)Prozess, einem thermischen Aufwachsprozess, Aufschleudertechniken usw. Weiterhin ist dem Wort „neben” eine breite Interpretation einzuräumen, wie es hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, und es soll als Situationen abdeckend verstanden werden, in denen Merkmal mit einem anderen Merkmal in tatsächlichen Kontakt steht oder dem anderen Merkmal nahe ist.
-
Die 2A bis 2D stellen ein hierin offenbartes anschauliches Verfahren zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht dar, die auf einem integrierten Schaltungsprodukt 100 gebildet sind. Das Produkt 100 kann ein beliebiges integriertes Schaltungsprodukt sein, das eine beliebige Art von leitfähiger Struktur verwendet, wie z. B. eine leitfähige Leitung oder Durchkontaktierung, wie gemeinhin auf integrierten Schaltungsprodukten gefunden wird, einschließlich, jedoch nicht beschränkend auf, Logikprodukte, Speicherprodukte, System auf einem Chip-Produkt usw.
-
2A zeigt eine vereinfachte Ansicht einer anschaulichen Metallisierungsschicht eines integrierten Schaltungsprodukts 100. Die hierin dargestellte Metallisierungsschicht soll eine beliebige Metallisierungsschicht darstellen, die in einer beliebigen Ebene des Produkts 100 gebildet ist (z. B. M1-Schicht und/oder eine beliebige Metallisierungsschicht, die über der M1-Schicht gebildet ist) und sie wird typischerweise während sogenannter BEOL(Back-End-Of-Line)-Bearbeitungsvorgänge gebildet. Bei der in 2A dargestellten Bearbeitung umfasst das Produkt 100 eine Ätzstoppschicht 112 und eine Schicht aus isolierendem Material 114. Die Ätzstoppschicht 112 kann ein Material umfassen, wie z. B. Siliziumnitrid. Die Schicht aus isolierendem Material 114 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien umfassen, beispielsweise ein Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante (k-Wert von 3,3 oder weniger), Siliziumdioxid usw. Eine Mehrzahl von relativ schmalen Gräben 116 (mit einer kritischen Dimension 116A) und ein relativ breiter Graben 118 (mit einer kritischen Dimension 118A) wurden in der Schicht aus isolierendem Material 114 unter Durchführung verschiedener bekannter Techniken festgelegt, z. B. unter Durchführung von wenigstens einem Ätzprozess durch eine strukturierte Ätzmaske. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die kritische Dimension 116A in gegenwärtigen Produkten 100 ungefähr 10 bis 20 nm betragen, während die kritische Dimension 118A ungefähr 30 bis 150 nm betragen kann. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die kritische Dimension 118A des breiten Grabens 118 wenigstens drei Mal größer sein als die kritische Dimension 116A des schmaleren Grabens 116.
-
Mit weiteren Bezug auf 2A wurde anfänglich eine vereinfacht dargestellte erste Barrierenschicht 120 über der Schicht 114 und in den Gräben 116, 118 gebildet. In der Praxis kann die dargestellte Barrierenschicht 120 mehrere Schichten aus einem Material umfassen und sie kann eine Dicke von ungefähr 1 bis 3 nm aufweisen. Die erste Barrierenschicht 120 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien umfassen, z. B. wenigstens eine Schicht aus Titannitrid, Tantalnitrid, Tantal, Titan usw. Das wenigstens eine Material, das für die erste Barrierenschicht 120 ausgewählt ist, kann auf dem Material basieren, das für eine erste Metallkörperschicht 122 (siehe Diskussion unten) ausgewählt ist, welches gebildet wird, nachdem die erste Barrierenschicht 120 gebildet ist. Zusätzlich sollte der Ausdruck „Barrierenschicht” gemäß der Verwendung hierin und in den Ansprüchen verstanden werden, so dass er eine beliebige sogenannte Haftschicht, falls vorhanden, in den finalen leitfähigen Strukturen umfasst. Die erste Barrierenschicht 120 kann unter Durchführung einer beliebigen Technik gebildet werden, z. B. einem konformen ALD-Prozess, PVD-Prozess usw. Daraufhin wurde ein konformer Abscheidungsprozess durchgeführt, um eine erste Metallkörperschicht 122, z. B. Kobalt usw., in den Gräben 116, 118 abzuscheiden. Die erste Metallkörperschicht 122 kann eine Dicke von z. B. ungefähr 10 bis 20 nm aufweisen, so dass sie die kleineren Gräben 116 im Wesentlichen überfüllt, jedoch den dreiteiligen Graben 118 lediglich „beschichtet”. Genauer ist die erste Metallkörperschicht 122 gebildet, so dass sie eine Dicke aufweist, so dass sie in den kleineren Gräben 116 hauptsächlich „abgeschnürt” wird. Natürlich können aufgrund des Abschnürens der ersten Metallkörperschicht 122 innerhalb des Metallkörperschichtmaterials 122 einige relativ kleine Blasen (nicht dargestellt) in den kleineren Gräben 116 vorhanden sein.
-
2B stellt das Produkt dar, nachdem ein zeitgesteuerter isotroper Ätzprozess 123 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Bei Abschluss des Ätzprozesses 123 wurde im Wesentlichen das gesamte Material der ersten Metallkörperschicht 122 von dem Produkt 100 mit Ausnahme des Materials innerhalb der kleineren Gräben 116 entfernt, dort wo das Material der ersten Metallkörperschicht 122 im Wesentlichen die kleineren Gräben 116 füllt. Es wird angemerkt, dass im Wesentlichen das gesamte Material der ersten Metallkörperschicht 122 aus dem breiteren Graben 118 entfernt wurde.
-
2C stellt das Produkt dar, nachdem verschiedene Prozessvorgänge durchgeführt wurden. Als erstes wurde anfänglich eine vereinfacht dargestellte zweite Barrierenschicht 124 über der ersten Barrierenschicht 120 über dem Material der ersten Metallkörperschicht 122 in den kleineren Gräben 116 und auf der ersten Barrierenschicht 120 innerhalb des größeren Grabens 118 gebildet. Daraufhin wurde in einer Ausführungsform eine Saatschicht 125 (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) auf der zweiten Barrierenschicht 124 gebildet. Dann wurde auf dem Produkt 100 eine zweite Metallkörperschicht 126, zumindest Kupfer, gebildet, um den breiteren Graben 118 zu überfüllen. Die zweite Metallkörperschicht 126 ist aus einem zur ersten Metallkörperschicht 122 verschiedenen Material gebildet. In einigen Anwendungen ist jedoch die Saatschicht 125 nicht erforderlich. In einigen Anwendungen kann z. B. die zweite Metallkörperschicht 126 nach Bildung der zweiten Barrierenschicht 124 unter Durchführung eines galvanischen Prozesses oder unter Durchführung eines Abscheidungsprozesses, z. B. eines CVD- oder eines PVD-Prozesses, gebildet werden. In einer anschaulichen Ausführungsform kann die zweite Metallkörperschicht 126 eine Schicht mit Kupfer als Hauptkomponente darstellen und die Saatschicht 125 kann eine Kupfersaatschicht darstellen. In einer anderen speziellen Ausführungsform kann die zweite Metallkörperschicht 126 eine Schicht mit Kupfer als Hauptkomponente sein, während die erste Metallkörperschicht 122, z. B. aus Kobalt, gebildet sein kann. In der Praxis kann die zweite Barrierenschicht 12 wenigstens eine Schicht aus einem Material umfassen und kann eine Dicke von ungefähr 1 bis 3 nm aufweisen. Die zweite Barrierenschicht 124 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien umfassen, z. B. wenigstens eine Schicht aus Titannitrid, Tantalnitrid, Tantal, Titan usw. Das wenigstens eine Material, das für die zweite Barrierenschicht 124 ausgewählt ist, kann auf Basis des Materials ausgewählt sein, welches für eine zweite Metallkörperschicht 126 ausgewählt ist. Die zweite Barrierenschicht 124 kann unter Durchführung einer Vielzahl von Techniken gebildet werden, z. B. eines konformen ALD-Prozesses, PVD-Prozesses usw. In einigen Anwendungen können sich das wenigstens eine Material der ersten Barrierenschicht 120 und das wenigstens eine Material der zweiten Barrierenschicht 124 unterscheiden, obgleich die Situation nicht in allen Anwendungen erforderlich ist.
-
2D stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen verschiedener Materialien zu entfernen, die über der oberen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 angeordnet sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung einer breiten leitfähigen Struktur 128 in dem breiteren Graben 118 und einer schmaleren leitfähigen Struktur 130 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. Gemäß der Darstellung umfasst die breite leitfähige Struktur 128 gemäß diesem Beispiel die erste Barrierenschicht 120, die zweite Barrierenschicht 124 und die zweite Metallkörperschicht 126, wobei die zweite Metallkörperschicht 126 die Hauptkomponente des leitfähigen Abschnitts der breiten leitfähigen Struktur 128 bildet, d. h., das hauptsächliche Metallmaterial der leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der Barrierenschichten 120, 124. Demgegenüber umfasst die schmale leitfähige Struktur 120 die erste Barrierenschicht 120 und die erste Metallkörperschicht 122, wobei die erste Metallkörperschicht 122 den Körper des leitfähigen Abschnitts der schmalen leitfähigen Struktur 130 bildet, insbesondere das hauptsächliche Metallmaterial der schmalen leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120.
-
Die 3A bis 3E stellen ein anderes hierin offenbartes anschauliches Verfahren zur Bildung von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht an dem integrierten Schaltungsprodukt 100 dar. 3A stellt das Produkt 100 an einen Punkt in der Herstellung dar, der dem Punkt entspricht, der in 2A dargestellt ist.
-
3B stellt das Produkt 100 dar, nachdem ein Ausheizprozess 127 bei einer Temperatur von ungefähr 300 bis 400°C an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Der Ausheizprozess 127 bewirkt ein Aufschmelzen und Rekristallisieren des Materials der ersten Metallkörperschicht 122.
-
Unter Durchführung dieses Ausheizprozesses 127 wird darstellungsgemäß ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwände des größeren Grabens 118 und der ersten Metallkörperschicht 122 effektiv befreit (wobei die Barrierenschicht 120 in Position verbleibt), während ein Abschnitt 122X der ersten Metallkörperschicht 122 verbleibt, der am Boden des breiteren Grabens 118 angeordnet ist. In einer anschaulichen Ausführungsform kann der Abschnitt 122X eine Dicke in der Größenordnung von ungefähr 10 bis 30 nm aufweisen.
-
3C stellt das Produkt dar, nachdem der oben beschriebene zeitgesteuerte isotrope Ätzprozess 123 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Bei Abschluss des Ätzprozesses 122 ist im Wesentlichen das gesamte Material der ersten Metallkörperschicht 122 mit Ausnahme von dem Material innerhalb der kleineren Gräben 116 von dem Produkt 100 entfernt, dort wo das Material der ersten Metallkörperschicht 122 die kleineren Gräben 116 im Wesentlichen füllt. Es wird angemerkt, dass das Material der ersten Metallkörperschicht 122 aus dem breiteren Graben 118 entfernt wurde.
-
3D stellt das Produkt 100 dar, nachdem die oben beschriebene zweite Barrierenschicht 124, die Saatschicht 125 und die zweite Metallkörperschicht 126 an dem Produkt 100 gebildet wurden.
-
3E stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen der verschiedenen Materialien zu entfernen, die über der oberseitigen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 angeordnet sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung der breiten leitfähigen Struktur 128 in dem breiteren Graben 118 und der schmalen leitfähigen Struktur 130 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. Gemäß der Darstellung umfasst die breite leitfähige Struktur 128 die erste Barrierenschicht 120, die zweite Barrierenschicht 124 und die zweite Metallkörperschicht 126, wobei die zweite Metallkörperschicht 126 den Körper der breiten leitfähigen Struktur 128 bildet, d. h., das primäre Metallmaterial der breiten leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der Barrierenschichten 120, 124. Demgegenüber umfasst die schmale leitfähige Struktur 130 die erste Barrierenschicht 120 und die erste Metallkörperschicht 122, wobei die erste Metallkörperschicht 122 den Hauptkomponente des leitfähigen Abschnitts der schmalen leitfähigen Struktur 130 bildet, d. h., das hauptsächliche Metallmaterial der leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120.
-
Die 4A bis 4E stellen wieder ein anderes hierin offenbartes anschauliches Verfahren zum Bilden von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht auf dem integrierten Schaltungsprodukt 100 dar. 4A stellt das Produkt 100 an einem Herstellungspunkt dar, der dem entspricht, der in 2A dargestellt ist.
-
4B stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene Ausheizprozess 127 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Unter Durchführung dieses Ausheizprozesses 127 wird darstellungsgemäß ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwände des größeren Grabens 118 effektiv von der ersten Metallkörperschicht 122 befreit, während ein Abschnitt 122X der ersten Metallkörperschicht 122 verbleibt und am Boden des breiteren Grabens 118 angeordnet ist.
-
4C stellt das Produkt dar, nachdem der oben beschriebene zeitgesteuerte isotrope Ätzprozess 123 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. In dieser Ausführungsform wird jedoch der Ätzprozess 123 für eine Zeitdauer durchgeführt, so dass ein relativ dünner Abschnitt 122Y des Materials der ersten Metallkörperschicht 122 nach Abschluss des Ätzprozesses 123 am Boden des größeren Grabens 118 angeordnet verbleibt. Wie zuvor füllt das Material der ersten Metallkörperschicht 122 die kleineren Gräben 116 bei Abschluss des Ätzprozesses 123. In einer anschaulichen Ausführungsform kann der Abschnitt 122Y eine Dicke in der Größenordnung von 3 bis 10 nm aufweisen.
-
4D stellt das Produkt 100 dar, nachdem die oben beschriebene zweite Barrierenschicht 124, die Saatschicht 125 und die zweite Metallkörperschicht 126 an dem Produkt 100 durchgeführt wurden.
-
4E stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Vorgang durchgeführt wurde, um übermäßige Mengen verschiedener Materialien zu entfernen, die über der oberen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 angeordnet sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung der breiten leitfähigen Struktur 128 in dem breiteren Graben 118 und der schmalen leitfähigen Struktur 130 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. In dieser Ausführungsform umfasst die breite leitfähige Struktur 128 gemäß der Darstellung die erste Barrierenschicht 120, die zweite Barrierenschicht 124, den Abschnitt 122Y der ersten Metallkörperschicht 122 und die zweite Metallkörperschicht 126. Sogar in dieser Ausführungsform, in der der Abschnitt 122Y der ersten Metallkörperschicht 122 einen Teil der breiten leitfähigen Struktur 128 darstellt, bildet noch der Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126 der breiten leitfähigen Struktur 128 die leitfähige Hauptkomponente der insgesamt breiten leitfähigen Struktur 128, d. h., das Material der zweiten Körpermaterialschicht 126 stellt das hauptsächliche Metallmaterial der leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der Barrierenschichten 120, 124 und dem Abschnitt 122Y der ersten Metallkörperschicht 122 dar. Der Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126 der leitfähigen Struktur 128 kann abhängig von der Dicke des Abschnitts 122Y der ersten Metallkörperschicht 122 z. B. 60 bis 90% des Gesamtvolumens des leitfähigen Materials bilden, welches zusammen die breite leitfähige Struktur 128 festlegt. In dieser Ausführungsform umfasst die schmale leitfähige Struktur 130 wie zuvor die erste Barrierenschicht 129 und die erste Metallkörperschicht 122, wobei die erste Metallkörperschicht 122 einen Körper des leitfähigen Abschnitts der schmalen leitfähigen Struktur 130 bildet, d. h., das hauptsächliche Metallmaterial der schmalen leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120.
-
Die 5A bis 5E stellen ein anderes hierin offenbartes anschauliches Verfahren zur Bildung von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht an dem integrierten Schaltungsprodukt 100 dar. 5A stellt Produkt 100 an einem Punkt in der Herstellung dar, der dem in 2A dargestellten Punkt entspricht.
-
5B stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene Ausheizprozess 127 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Unter Durchführung dieses Ausheizprozesses 127 wird darstellungsgemäß ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwände des größeren Grabens 118 effektiv von der ersten Metallkörperschicht 122 befreit, während der Abschnitt 122X der ersten Metallkörperschicht 122 als am Boden des breiteren Grabens 118 angeordnet verbleibt.
-
5C stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene zeitgesteuerte isotrope Ätzprozess 123 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. In dieser Ausführungsform wurde jedoch der Ätzprozess 123 für eine Zeitdauer durchgeführt, so dass die erste Metallkörperschicht 122 bei Abschluss des Ätzprozesses 123 aus dem breiteren Graben 118 entfernt wurde, während die Abschnitte der ersten Metallkörperschicht 122 in den schmaleren Gräben 116 ausgenommen werden, so dass die ausgenommene obere Oberfläche 122A der ersten Metallkörperschicht 122 in den Gräben 116 auf einem Niveau positioniert ist, welches um ungefähr 5 bis 20 nm unter der unteren Fläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 liegt. Insbesondere füllt das Material der zweiten Metallkörperschicht 122 gemäß dieser Ausführungsform nach Abschluss des Ätzprozesses 123 die Gräben 116 nicht wesentlich.
-
5D stellt das Produkt 100 dar, nachdem die oben beschriebene zweite Barrierenschicht 124, die Saatschicht 125 und die zweite Metallkörperschicht 126 auf dem Produkt 100 gebildet wurden. Die Schichten 124, 125 und 126 erstrecken sich bis in den oberen Abschnitt der Gräben 116 über das ausgenommene Material der zweiten Metallkörperschicht 122.
-
5E stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen verschiedener Materialien zu entfernen, die über der oberseitigen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 positioniert sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung der breiten leitfähigen Struktur 128 in dem breiteren Graben 118 und der schmalen leitfähigen Struktur 120 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. In dieser Ausführungsform umfasst die breite leitfähige Struktur 128 darstellungsgemäß die erste Barrierenschicht 120, die zweite Barrierenschicht 124 und die zweite Metallkörperschicht 126, wobei das Material der zweiten Metallkörperschicht 126 die leitfähige Hauptkomponente der breiten leitfähigen Struktur 128 bildet, insbesondere das hauptsächliche Metallmaterial der breiten leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120, 124. In dieser Ausführungsform umfasst die schmale leitfähige Struktur 130 jedoch die erste Barrierenschicht 120, einen Abschnitt der ersten Metallkörperschicht 122, die zweite Barrierenschicht 124 und einen Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126. Sogar in dieser Ausführungsform bildet jedoch der Abschnitt der ersten Metallkörperschicht 122 noch den Körper des leitfähigen Abschnitts der schmalen leitfähigen Struktur 130, insbesondere das hauptsächliche Metallmaterial der leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120, der Barrierenschicht 124 und dem des Abschnitts der zweiten Metallkörperschicht 126. In einer anschaulichen Ausführungsform können die Materialien der ersten Metallkörperschicht 122 der schmalen leitfähigen Struktur 130, die in 5E dargestellt ist, ungefähr 60–90% des Gesamtvolumens und des leitfähigen Materials bilden, welches zusammen die schmale leitfähige Struktur 130 festlegt.
-
6A bis 6E stellen ein weiteres anschauliches Verfahren, welches hierin offenbart ist, zur Bildung leitfähiger Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht auf dem integrierten Schaltungsprodukt 100 dar. 6A stellt das Produkt 100 an einem Punkt in der Herstellung dar, der dem Punkt entspricht, der in 2A dargestellt ist.
-
6B stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene Ausheizprozess 127 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Unter Durchführung dieses Ausheizprozesses 127 wird darstellungsgemäß ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwände des größeren Grabens 118 effektiv von der Metallkörperschicht 122 befreit, während ein Abschnitt 122X der ersten Metallkörperschicht 122 als am Boden des breiteren Grabens 118 angeordnet verbleibt.
-
6C stellt das Produkt dar, nachdem wenigstens ein isotroper Ätzprozess 123A an dem Produkt 100 durchgeführt wurde, um Abschnitte der ersten Metallkörperschicht 122 und Abschnitte der ersten Barrierenschicht 120 zu entfernen. Es kann erforderlich sein, dass die Ätzchemie während des wenigstens einen Ätzprozesses 123A geändert wird, um die Entfernung dieser Materialien zu erreichen. Bei Abschluss des wenigstens einen Ätzprozesses 123A wurde im Wesentlichen die gesamte erste Metallkörperschicht 122 und die erste Barrierenschicht 120 von dem Produkt 100 mit Ausnahme innerhalb der kleineren Gräben 116 entfernt. Das Material der ersten Metallkörperschicht 122 und das Material der ersten Barrierenschicht 120 wurde von den breiteren Graben 118 und über der oberseitigen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material entfernt.
-
6D stellt das Produkt 100 dar, nachdem die oben beschriebene zweite Barrierenschicht 124, die Saatschicht 125 und die zweite Metallkörperschicht 126 auf dem Produkt 100 gebildet wurden.
-
6E stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier(CMP)-Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen verschiedener Materialien zu entfernen, die über der oberseitigen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 positioniert sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung der breiten leitfähigen Struktur 128 in den breiteren Graben 118 und der schmalen leitfähigen Struktur 130 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. In dieser Ausführungsform umfasst die breite leitfähige Struktur 128 darstellungsgemäß die zweite Barrierenschicht 124 und einen Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126, wobei der Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126 die leitfähige Hauptkomponente der breiten leitfähigen Struktur 128 bildet, d. h. das hauptsächliche Metallmaterial der breiten leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der Barrierenschicht 124. Wie zuvor umfasst die schmalere leitfähigere Struktur 130 in dieser Ausführungsform die erste Barrierenschicht 120 und die erste Metallkörperschicht 122, wobei die erste Metallkörperschicht 122 den Körper des leitfähigen Abschnitts der insgesamt schmalen leitfähigen Struktur 130 bildet, insbesondere das hauptsächliche Metallmaterial der schmalen leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120.
-
Die 7A bis 7E stellen ein anderes hierin offenbartes anschauliches Verfahren zur Bildung von leitfähigen Strukturen mit unterschiedlichen Materialzusammensetzungen in einer Metallisierungsschicht auf dem integrierten Schaltungsprodukt 100 dar. 7A stellt das Produkt 100 an einem Punkt in der Herstellung dar, der dem Punkt entspricht, der in 2A dargestellt ist.
-
7B stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene Ausheizprozess 127 an dem Produkt 100 durchgeführt wurde. Unter Durchführung dieses Ausheizprozesses 127 wird darstellungsgemäß ein wesentlicher Abschnitt der Seitenwände des größeren Grabens 118 effektiv von der ersten Metallkörperschicht 122 befreit, während ein Abschnitt 122X der ersten Metallkörperschicht 122 am Boden des breiteren Grabens 118 positioniert verbleibt.
-
7C stellt das Produkt 100 dar, nachdem der oben beschriebene zeitgesteuerte isotrope Ätzprozess 123A am Produkt 100 durchgeführt wurde. In dieser Ausführungsform wurde der Ätzprozess 123A für eine Zeitdauer durchgeführt, so dass die Barrierenschicht 120 und die erste Metallkörperschicht 122 bei Abschluss des Ätzprozesses 123A aus dem breiteren Graben 118 entfernt wurden, während die Abschnitte der ersten Metallkörperschicht 122 in den schmaleren Gräben 116 vertieft wurden, so dass die vertieften oberseitigen Oberflächen 122A der Abschnitte aus der ersten Metallkörperschicht 122, die in den Gräben 116 verbleiben, auf einem Niveau positioniert sind, welches sich unter der unteren Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 befindet.
-
7D stellt das Produkt 100 dar, nachdem die oben beschriebene zweite Barrierenschicht 124, die Saatschicht 125 und die zweite Metallkörperschicht 126 auf dem Produkt 100 gebildet wurden. Abschnitte der Schichten 124, 125 und 126 erstrecken sich in den oberen Abschnitt der Gräben 116 über dem vertieften Material der zweiten Metallkörperschicht 122.
-
7E stellt das Produkt 100 dar, nachdem wenigstens ein chemisch-mechanischer Polier-(CMP)Vorgang durchgeführt wurde, um die übermäßigen Mengen der verschiedenen Materialien zu entfernen, die über der oberseitigen Oberfläche 114A der Schicht aus isolierendem Material 114 angeordnet sind. Diese Vorgänge resultieren in der Bildung der breiten leitfähigen Struktur 128 im breiteren Graben 118 und der schmalen leitfähigen Struktur 130 in jedem der relativ schmalen Gräben 116. In dieser Ausführungsform umfasst die breite leitfähige Struktur 128 darstellungsgemäß die zweite Barrierenschicht 124 und einen Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126, wobei der Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126 die leitfähige Hauptkomponente der breiten leitfähigen Struktur 128 bildet, d. h. das hauptsächliche Metallmaterial der breiten leitfähigen Struktur 128 abgesehen von dem der zweiten Barrierenschicht 124. In dieser Ausführungsform umfasst die schmale leitfähige Struktur 130 jedoch die erste Barrierenschicht 120, einen Abschnitt der ersten Metallkörperschicht 122, die zweite Barrierernschicht 124 und einen Abschnitt der zweiten Metallkörperschicht 126. Sogar in dieser Ausführungsform bildet jedoch der Abschnitt der ersten Metallkörperschicht 122 noch den Körper des leitfähigen Abschnitts der schmalen leitfähigen Struktur 130, insbesondere das hauptsächliche Metallmaterial der leitfähigen Struktur 130 abgesehen von dem der Barrierenschicht 120, der Barrierenschicht 124 und des Abschnitts der zweiten Metallkörperschicht 126. In einer anschaulichen Ausführungsform können die Materialien der ersten Metallkörperschicht 122 der schmalen leitfähigen Struktur 120, die in 7E dargestellt ist, ungefähr 60–90% des Gesamtvolumens des leitfähigen Materials bilden, welches zusammen die schmale leitfähige Struktur 130 festlegt.
-
Nach einer vollständigen Lektüre der vorliegenden Anmeldung wird der Fachmann anerkennen, dass verschiedene Verfahren, die hierin offenbart werden, Techniken bereitstellen wodurch ein Metallkörpermaterial, z. B. die erste Metallkörperschicht 122, zur Bildung der relativ schmalen leitfähigen Strukturen 130 verwendet werden kann, während die relativ breiten leitfähigen Strukturen 128 unter Verwendung eines zweiten Metallkörpermaterials gebildet werden können, z. B. der zweiten Metallkörperschicht 126, wobei sich die Materialien der ersten und zweiten Metallkörperschichten 122, 126 voneinander unterscheiden. in einer speziellen Ausführungsform kann der Hauptkomponente der relativ schmalen leitfähigen Strukturen 130 kein Kupfermaterial umfassen, wie z. B. Kobalt, während die Hauptkomponente der relativ breiten leitfähigen Strukturen 128 Kupfer umfassen kann.
-
Die hierin offenbarten speziellen Ausführungsformen dienen lediglich zur Veranschaulichung, da die Erfindung in verschiedenen, jedoch äquivalenten, Weisen modifiziert und angeführt werden kann, die den Fachmann angesichts der Lehre hierin ersichtlich sind. Die oben ausgeführten Prozessschritte können z. B. in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin soll keine Beschränkung auf Konstruktions- oder Designdetails erfolgen, die hierin gezeigt sind, anders als die in den Ansprüchen unten beschriebenen. Es ist folglich ersichtlich, dass die oben offenbarten speziellen Ausführungsformen geändert oder modifiziert werden können und alle entsprechenden Variationen als in den Rahmen und Gehalt der Erfindung fallen anzusehen sind. Die Verwendung der Ausdrücke, wie z. B. „erste”, „zweite”, „dritte”, oder „vierte” sollen verschiedene Prozesse oder Strukturen in dieser Beschreibung und in den angehängten Ansprüchen erläutern und werden nur als eine abkürzende Bezugnahme auf solche Schritte/Strukturen verwendet und implizieren nicht, dass entsprechende Schritte/Strukturen in dieser geordneten Reihenfolge durchgeführt/gebildet werden. Abhängig von der genauen Sprache des Anspruchs kann eine geordnete Reihenfolge solcher Prozesse erforderlich sein oder nicht. Der hierin verfolgte Schutz ist in den Ansprüchen unten definiert.
