DE102021118290A1 - Leitfähige strukturelemente umschliessender luftabstandshalter und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Leitfähige strukturelemente umschliessender luftabstandshalter und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102021118290A1
DE102021118290A1 DE102021118290.5A DE102021118290A DE102021118290A1 DE 102021118290 A1 DE102021118290 A1 DE 102021118290A1 DE 102021118290 A DE102021118290 A DE 102021118290A DE 102021118290 A1 DE102021118290 A1 DE 102021118290A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
conductive feature
dielectric layer
conductive
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021118290.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Yi-Nien Su
Yu-Yu Chen
Kuan-Wei Huang
Li-min Chen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Original Assignee
Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd filed Critical Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Publication of DE102021118290A1 publication Critical patent/DE102021118290A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/7682—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing the dielectric comprising air gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76807—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • H01L21/76831—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/7685—Barrier, adhesion or liner layers the layer covering a conductive structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5226—Via connections in a multilevel interconnection structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • H01L23/53295—Stacked insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
    • H01L2221/1005—Formation and after-treatment of dielectrics
    • H01L2221/1042—Formation and after-treatment of dielectrics the dielectric comprising air gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
    • H01L2221/1005—Formation and after-treatment of dielectrics
    • H01L2221/1052—Formation of thin functional dielectric layers
    • H01L2221/1057—Formation of thin functional dielectric layers in via holes or trenches
    • H01L2221/1063—Sacrificial or temporary thin dielectric films in openings in a dielectric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Verfahren, welches das Ätzen einer dielektrischen Schicht umfasst, um eine Öffnung herzustellen. Ein erstes leitfähiges Strukturelement, das sich unter der dielektrischen Schicht befindet, wird in Bezug auf die Öffnung freigelegt. Eine Opfer-Abstandshalterschicht wird so abgeschieden, dass sie sich in die Öffnung erstreckt. Die Opfer-Abstandshalterschicht wird strukturiert. Ein unterer Teil der Opfer-Abstandshalterschicht an einer Unterseite der Öffnung wird entfernt, um das erste leitfähige Strukturelement freizulegen, und ein vertikaler Teil der Opfer-Abstandshalterschicht in der Öffnung und auf Seitenwänden der dielektrischen Schicht wird zurückgelassen, um einen Ring zu bilden. Ein zweites leitfähiges Strukturelement wird in der Öffnung hergestellt. Das zweite leitfähige Strukturelement wird von dem Ring umschlossen, befindet sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement und ist mit diesem elektrisch gekoppelt. Zumindest ein Teil des Ringes wird entfernt, um einen Luft-Abstandshalter herzustellen.

Description

  • PRIORITÄT UND QUERVERWEIS
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/166,318 , eingereicht am 26. März 2021, mit dem Titel „Metal Air Spacer Patterning“, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Integrierte Schaltkreisvorrichtungen, wie etwa Transistoren, werden auf Halbleiterwafern hergestellt. Die Vorrichtungen werden durch Metallleitungen und Durchkontaktierungen so miteinander verbunden, dass sie funktionelle Schaltkreise bilden, wobei die Metallleitungen und Durchkontaktierungen in Back-end-of-line-Prozessen hergestellt werden. Zur Verringerung der parasitären Kapazität der Metallleitungen und Durchkontaktierungen werden die Metallleitungen und Durchkontaktierungen in dielektrischen Low-k-Schichten hergestellt, deren k-Werte typischerweise kleiner als 3,8, kleiner als 3,0 oder kleiner als 2,5 sind.
  • Bei der Herstellung der Metallleitungen und Durchkontaktierungen in einer dielektrischen Low-k-Schicht wird die dielektrische Low-k-Schicht geätzt, um Gräben und Durchkontaktierungsöffnungen herzustellen. Das Ätzen der dielektrischen Low-k-Schicht kann das Herstellen einer strukturierten Hartmaske über dem dielektrischen Low-k-Material und das Verwenden der strukturierten Hartmaske als eine Ätzmaske zum Herstellen von Gräben umfassen. Durchkontaktierungsöffnungen werden auch so hergestellt, dass sie sich unter den Gräben befinden. Die Gräben und die Durchkontaktierungsöffnungen werden dann mit einem metallischen Material, das Kupfer aufweisen kann, gefüllt. Ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP-Prozess) (CMP: Chemical Mechanical Polish) wird dann durchgeführt, um überschüssige Teile des metallischen Materials über der dielektrischen Low-k-Schicht zu entfernen.
  • Luft-Abstandshalter haben bekanntermaßen einen niedrigen k-Wert, der gleich 1,0 ist. Bei herkömmlichen Prozessen zum Herstellen von Luft-Abstandshaltern zwischen Metallleitungen wird zunächst das dielektrische Material zwischen zwei Metallleitungen entfernt und dann wird ein anderes dielektrisches Material wieder zwischen den zwei Metallleitungen abgeschieden. Der Abscheidungsprozess wird so gesteuert, dass ein Luft-Abstandshalter in dem wieder eingefüllten dielektrischen Material hergestellt wird. Ein CMP-Prozess wird dann durchgeführt, um überschüssige Teile des eingefüllten dielektrischen Materials zu entfernen, wobei die überschüssigen Teile sich über den Metallleitungen befinden.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • Die 1-8, 9A, 9B, 10-14 und 15A zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung von leitfähigen Strukturelementen und Luft-Abstandshaltern gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 15B zeigt die Schnittansicht einer Dual-Damascene-Struktur, die gemäß einigen Ausführungsformen nicht von einem Luft-Abstandshalter umschlossen wird.
    • 15C zeigt eine Draufsicht eines Luft-Abstandshalters gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 16 zeigt eine schematische Ansicht von Schichten in einem Wafer gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 17 zeigt einen Prozessablauf zum Herstellen von leitfähigen Strukturelementen und Luft-Abstandshaltern gemäß einigen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
  • Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können entsprechend interpretiert werden.
  • Ein Luft-Abstandshalter und das Verfahren zu dessen Herstellung werden bereitgestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Opfer-Abstandshalter als ein Ring hergestellt, und ein leitfähiges Strukturelement, wie etwa eine Metallleitung, eine Metalldurchkontaktierung, ein Kontaktstecker oder dergleichen, wird in dem Raum, der von dem Opfer-Abstandshalter umschlossen wird, hergestellt. Der Opfer-Abstandshalter wird dann so entfernt, dass ein Luft-Abstandshalter, der das leitfähige Strukturelement umschließt, zurückbleibt. Bei der Herstellung des Luft-Abstandshalters gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung müssen keine dielektrischen Materialien entfernt und dann wieder eingefüllt werden und folglich muss kein Planarisierungsprozess, der ein teurer Prozess ist, durchgeführt werden. Ausführungsformen, die hier erörtert werden, sollen Beispiele liefern, um eine Herstellung oder Verwendung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und ein Durchschnittsfachmann dürfte ohne weiteres Modifikationen erkennen, die vorgenommen werden können, ohne von dem beabsichtigten Schutzumfang anderer Ausführungsformen abzuweichen. In allen Darstellungen und erläuternden Ausführungsformen werden ähnliche Bezugszahlen zum Bezeichnen von ähnlichen Komponenten verwendet. Verfahrensausführungsformen können zwar als Ausführungsformen erörtert werden, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden, aber andere Verfahrensausführungsformen können in jeder logischen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Die 1-8, 9A, 9B und 10-14 und 15A zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung von leitfähigen Strukturelementen und Luft-Abstandshaltern gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die entsprechenden Prozesse werden auch schematisch in dem Prozessablauf, der in 17 gezeigt ist, reflektiert.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer Package-Komponente 20. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Package-Komponente 20 ein Vorrichtungswafer mit aktiven Vorrichtungen und eventuell passiven Vorrichtungen, die durch dargestellte integrierte Schaltkreisvorrichtungen 26 gezeigt werden. Der Vorrichtungswafer 20 kann eine Mehrzahl von Dies 22 darin aufweisen, wobei einer der Dies 22 gezeigt ist. Gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Package-Komponente 20 ein Interposer-Wafer, der aktive Vorrichtungen und/oder passive Vorrichtungen aufweisen kann oder der diese nicht aufweisen kann. In der nachfolgenden Erörterung wird ein Vorrichtungswafer als ein Beispiel der Package-Komponente 20 erörtert. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auch auf andere Arten von Package-Komponenten, wie etwa Interposer-Wafer, Package-Substrate, Packages, usw., angewendet werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Wafer 20 ein Halbleitersubstrat 24 und die Strukturelemente, die an einer Oberseite des Halbleitersubstrats 24 hergestellt worden sind. Das Halbleitersubstrat 24 kann aus kristallinem Silizium, kristallinem Germanium, Siliziumgermanium oder einem III-V-Verbindungshalbleiter, wie etwa GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, GaInAsP oder dergleichen, hergestellt werden. Das Halbleitersubstrat 24 kann auch ein massives Halbleitersubstrat oder ein Halbleiter-auf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) (SOI: Semiconductor-On-Insulator) sein. Flache Grabenisolationsbereiche (STI-Bereiche) (STI: Shallow Trench Isolation) (nicht dargestellt) können in dem Halbleitersubstrat 24 hergestellt werden, um die aktiven Bereiche in dem Halbleitersubstrat 24 zu isolieren. Durchkontaktierungen, die zwar nicht dargestellt sind, können so hergestellt werden (oder können nicht so hergestellt werden), dass sie sich in das Halbleitersubstrat 24 erstrecken, wobei die Durchkontaktierungen verwendet werden, um die Strukturelemente auf gegenüberliegenden Seiten des Wafers 20 elektrisch miteinander zu koppeln.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden integrierte Schaltkreisvorrichtungen 26 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 24 hergestellt. Integrierte Schaltkreisvorrichtungen 26 können komplementäre Metalloxidhalbleiter-Transistoren (CMOS-Transistoren) (CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor), Widerstände, Kondensatoren, Dioden und dergleichen gemäß einigen Ausführungsformen umfassen. Die Details der integrierten Schaltkreisvorrichtungen 26 sind in 1 nicht gezeigt. 16 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Transistors gemäß einigen Ausführungsformen, der Gatestapel 110 und Source-/Drain-Bereiche 112 aufweist, die an der Oberseite des Halbleitersubstrats 24 hergestellt werden. Gemäß alternativen Ausführungsformen wird der Wafer 20 zum Herstellen von Interposern verwendet, und das Substrat 24 kann ein Halbleitersubstrat oder ein dielektrisches Substrat sein.
  • Ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) (ILD: Inter-Layer Dielectric) 28 wird über dem Halbleitersubstrat 24 hergestellt und füllt den Raum zwischen den Gatestapeln von Transistoren (nicht dargestellt) in den integrierten Schaltkreisvorrichtungen 26. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das ILD 28 aus Phosphorsilicatglas (PSG), Borsilicatglas (BSG), mit Bor dotiertem Phosphorsilicatglas (BPSG), mit Fluor dotiertem Silicatglas (FSG), Siliziumoxid oder dergleichen hergestellt oder es weist diese auf. Das ILD 28 kann unter Verwendung von Schleuderbeschichtung, fließfähiger chemischer Aufdampfung (FCVD) (FCVD: Flowable Chemical Vapor Deposition) oder dergleichen hergestellt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird das ILD 28 unter Verwendung eines Abscheidungsprozesses, wie etwa plasmaunterstützte chemische Aufdampfung (PECVD) (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), chemische Aufdampfung bei Tiefdruck (LPCVD) (LPCVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition) oder dergleichen, hergestellt.
  • Kontaktstecker 30 werden in dem ILD 28 hergestellt und werden verwendet, um integrierte Schaltkreisvorrichtungen 26 mit darüber befindlichen Metallleitungen und Durchkontaktierungen elektrisch zu verbinden. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden die Kontaktstecker 30 aus einem leitfähigen Material hergestellt, das aus der Gruppe Wolfram, Aluminium, Kupfer, Titan, Tantal, Titannitrid, Tantalnitrid, Legierungen davon und/oder Mehrfachschichten davon ausgewählt wird. Die Herstellung der Kontaktstecker 30 kann Folgendes umfassen: Herstellen von Kontaktöffnungen in dem ILD 28, Füllen eines oder mehrerer leitfähiger Materialien in die Kontaktöffnungen und Durchführen eines Planarisierungsprozesses, wie etwa eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP-Prozesses) oder eines mechanischen Schleifprozesses, um die Oberseiten der Kontaktstecker 30 mit der Oberseite des ILD 28 auf gleiche Höhe zu bringen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Ätzstoppschicht 32 über dem ILD 28 und den Kontaktsteckern 30 hergestellt. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 202 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Ätzstoppschicht 32 in Kontakt mit den Oberseiten des ILD 28 und der Kontaktstecker 30. Gemäß alternativen Ausführungsformen gibt es eine Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten und die entsprechenden Strukturelemente, die sich zwischen dem ILD 28 und der Ätzstoppschicht 32 befinden. Zum Beispiel kann es eine oder mehrere zusätzliche Ätzstoppschichten, ein zusätzliches ILD, dielektrische Low-k-Schichten, usw. zwischen dem ILD 28 und der Ätzstoppschicht 32 geben. Dementsprechend können Kontaktstecker, Durchkontaktierungen, Metallleitungen, usw. in den dielektrischen Schichten vorhanden sein.
  • Die Ätzstoppschicht 32 kann Siliziumnitrid (SiN), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumoxidnitrid (SiON), Siliziumoxidcarbid (SiOC), Siliziumcarbonitrid (SiCN) oder dergleichen aufweisen. Die Ätzstoppschicht 32 kann auch ein Metalloxid, ein Metallnitrid oder dergleichen aufweisen. Die Ätzstoppschicht 32 kann eine einzelne Schicht sein, die aus einem homogenen Material hergestellt worden ist, oder eine Verbundschicht, die eine Mehrzahl von dielektrischen Unterschichten, die aus verschiedenen Materialien hergestellt worden sind, umfasst. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist die Ätzstoppschicht 32 eine Aluminiumnitrid-Schicht (AlN-Schicht), eine Siliziumoxidcarbid-Schicht über der Aluminiumnitrid-Schicht und eine Aluminiumoxid-Schicht über der Siliziumoxidcarbid-Schicht auf.
  • Weiterhin unter Bezugnahme auf 2 wird eine dielektrische Schicht 34 über der Ätzstoppschicht 32 abgeschieden. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 204 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die dielektrische Schicht 34 auch eine ILD-Schicht. Gemäß alternativen Ausführungsformen ist die dielektrische Schicht 34 eine Zwischenmetall-Dielektrikum-Schicht (IMD-Schicht) (IMD: Inter-Metal Dielectric) zum Herstellen von Metallleitungen. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die dielektrische Schicht 34 aus einem dielektrischen Low-k-Material mit einer Dielektrizitätskonstanten (k-Wert) kleiner als 3,8 hergestellt oder sie weist dieses auf, und die Dielektrizitätskonstante kann auch niedriger als etwa 3,0 sein, wie etwa zwischen etwa 2,5 und 3,0. Die dielektrische Schicht 34 kann ein kohlenstoffhaltiges dielektrisches Low-k-Material, Wasserstoff-Silsesquioxan (HSQ), Methyl-Silsesquioxan (MSQ) oder dergleichen aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die Herstellung der dielektrischen Schicht 34 Folgendes: Abscheiden eines porogenhaltigen dielektrischen Material und dann Durchführen eines Härtungsprozesses, um das Porogen herauszutreiben, und folglich ist die verbleibende dielektrische Schicht 34 porös.
  • Eine Pad-Schicht 36 und eine Hartmaske 38 werden auf einem Halbleitersubstrat-IMD hergestellt. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 206 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Pad-Schicht 36 kann eine Dünnschicht sein, die aus Siliziumoxid hergestellt wird oder sie weist dieses auf. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Pad-Schicht 36 unter Verwendung von Tetraethylorthosilicat (TEOS) als einem Vorläufer hergestellt, und der Abscheidungsprozess kann PECVD, CVD oder dergleichen umfassen. Die Pad-Schicht 36 fungiert als eine Haftschicht zwischen der dielektrischen Schicht 34 und der Hartmaske 38. Die Pad-Schicht 36 kann auch als eine Ätzstoppschicht zum Ätzen der Hartmaske 38 fungieren. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Hartmaske 38 aus Siliziumnitrid zum Beispiel unter Verwendung von chemischer Aufdampfung bei Tiefdruck (LPCVD) (LPCVD: Low-Pressure Chemical Vapor Deposition) hergestellt. Gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Hartmaske 38 aus Titannitrid, Bornitrid oder dergleichen hergestellt, das zum Beispiel durch PECVD abgeschieden werden kann, oder sie weist diese auf. Die Hartmaske 38 wird während des späteren fotolithografischen Prozesses als eine Hartmaske verwendet.
  • Weiterhin unter Bezugnahme auf 2 wird ein Fotoresist 40 auf der Hartmaske 38 hergestellt und wird dann strukturiert, wodurch Öffnungen 42 in dem Fotoresist 40 hergestellt werden. In einem späteren Prozess wird das Fotoresist 40 zum Ätzen der Hartmaskenschicht 38 verwendet. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 208 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Pad-Schicht 36 kann als die Ätzstoppschicht für den Ätzprozess fungieren. Dementsprechend liegt die Pad-Schicht 36 frei. Nach dem Ätzprozess wird das Fotoresist 40 zum Beispiel mit einem Ablöseprozess entfernt.
  • Nun werden unter Bezugnahme auf 3 die Pad-Schicht 36 und die dielektrische Schicht 34 unter Verwendung der Hartmaske 38 als einer Ätzmaske geätzt, und Öffnungen 42 erstrecken sich in die dielektrische Schicht 34. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 210 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Pad-Schicht 36 kann mit einem Trockenätzprozess unter Verwendung eines Gemisches aus NF3- und NH3-Gases, eines Gemisches aus HF- und NH3-Gasen oder dergleichen durchgeätzt werden. Alternativ kann die Pad-Schicht 36 mit einem Nassätzprozess zum Beispiel unter Verwendung einer HF-Lösung durchgeätzt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird das Ätzen der dielektrischen Schicht 34 unter Verwendung eines Prozessgases, das Fluor und Kohlenstoff enthält, durchgeführt, wobei Fluor zum Ätzen verwendet wird, und durch den Kohlenstoff die Seitenwände der dielektrischen Schicht 34, die den Durchkontaktierungsöffnungen und Gräben zugewandt sind, geschützt werden. Zum Beispiel enthalten die Prozessgase zum Ätzen ein oder mehrere fluor- und kohlenstoffhaltige Gase, wie etwa C4F8, CH2F2, CH4, CH3F und/oder CF4, und ein Trägergas, wie etwa Ar, N2 oder dergleichen. Die Ätzung ist anisotrop.
  • Das Ätzen der dielektrischen Schicht 34 wird auf der Ätzstoppschicht 32 gestoppt. Dann wird die Ätzstoppschicht 32 durchgeätzt und die Öffnungen 42 dringen weiter durch die Ätzstoppschicht 32 hindurch. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 212 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Ätzchemikalie wird gemäß den Materialien und den Schichten der Ätzstoppschicht 32 ausgewählt. Wenn zum Beispiel die Ätzstoppschicht 32 Aluminiumoxid, Siliziumoxidcarbid, Aluminiumnitrid, usw. aufweist, können Ätzgase, wie etwa BCl3, Cl2, CF4, CHF3, usw. verwendet werden, und Sauerstoff (O2) kann zugegeben werden. Nach dem Ätzen der dielektrischen Schicht 34 liegen die darunter befindlichen leitfähigen Strukturelemente (wie etwa Kontaktstecker 30, wenn die Ätzstoppschicht 32 unmittelbar über den Kontaktsteckern 30 angeordnet ist) frei.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen haben die Öffnungen 42 Breiten W1, und ein Zwischenraum zwischen benachbarten Öffnungen 42 ist S1, wobei die Breite W1 und der Zwischenraum S1 an der Oberseite der dielektrischen Schicht 34 gemessen werden. Benachbarte Öffnungen 42 haben einen Abstand Pi, der auch der Abstand der später eingefüllten leitfähigen Strukturelemente (wie etwa Metallleitungen) ist. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt die Breite W1 in dem Bereich zwischen etwa 9 nm und etwa 30 nm, der Zwischenraum S1 liegt in dem Bereich zwischen etwa 3 nm und etwa 10 nm, und der Abstand P1 liegt in dem Bereich zwischen etwa 12 nm und etwa 40 nm.
  • 4 zeigt das Abscheiden einer Opfer-Abstandshalterschicht 44. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 214 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Opfer-Abstandshalterschicht 44 aus einem Halbleiter, wie etwa Si, oder einem dielektrischen Material, wie etwa Titanoxid (TiOx), Aluminiumoxid (AlOx), Siliziumnitrid oder dergleichen, hergestellt oder sie weist diese auf. Eine Dicke T1 der Opfer-Abstandshalterschicht 44 wird durch die gewünschte Breite der beabsichtigten Luft-Abstandshalter bestimmt und kann in dem Bereich zwischen etwa 1 nm und etwa 10 nm liegen. Die Abscheidung kann mit einem konformen Abscheidungsprozess, wie etwa CVD, Atomlagenabscheidung (ALD) (ALD: Atomic layer Deposition), physikalische Aufdampfung (PVD) (PVD: Physical Vapor Deposition) oder dergleichen durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die Breite W1, der Zwischenraum Si, der Abstand P1, die Dicke T1, usw. die Lage der dielektrischen Schicht 34 betreffen. Wenn die dielektrische Schicht 34 zum Beispiel eine tiefere IMD-Schicht ist, wie etwa die Schicht für eine Metallisierungsschicht M0, M1, usw., können die Breite W1, der Zwischenraum Si, der Abstand P1 und die Dicke T1 kleiner sein, und wenn die dielektrische Schicht 34 eine höhere IMD-Schicht ist, wie etwa die Schicht für eine Metallisierungsschicht M8, M9 oder höher, können die Breite W1, der Zwischenraum Si, der Abstand P1 und die Dicke T1 größer sein
  • 5 zeigt einen anisotropen Ätzprozess 43 zum Strukturieren der Opfer-Abstandshalterschicht 44. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 216 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Ätzung mit einem Trockenätzprozess durchgeführt, wobei das Ätzgas abhängig von dem Material der Opfer-Abstandshalterschicht 44 C12, CHF3, CH4, HBr, O2, usw. aufweisen kann. Im Ergebnis des anisotropen Ätzprozesses werden die horizontalen Teile der Opfer-Abstandshalterschicht 44 entfernt. Weiterhin werden an den Unterseiten der Öffnungen 42 leitfähige Strukturelemente 30 freigelegt. Die vertikalen Teile der Opfer-Abstandshalterschicht 44 werden in den Öffnungen 42 zurückgelassen und sind auf den Seitenwänden der Ätzstoppschicht 32, der dielektrischen Schicht 34, der Pad-Schicht 36 und der Hartmaske 38.
  • Die 6 bis 8 zeigen die Herstellung von leitfähigen Strukturelementen 50 (8). Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Sperrschicht 46 hergestellt. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 218 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Sperrschicht 46 aus Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid oder dergleichen hergestellt oder sie weist diese auf. Die Sperrschicht 46 kann als eine konforme Schicht unter Verwendung von CVD, ALD, PVD oder dergleichen hergestellt werden. Nach der Herstellung der Sperrschicht 46 wird eine metallische Seedschicht (nicht dargestellt) hergestellt. Die metallische Seedschicht kann aus Kupfer hergestellt werden oder sie weist dieses auf, und kann zum Beispiel mit PVD abgeschieden werden.
  • 7 zeigt das Abscheiden eines leitfähigen Materials 48. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 220 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen weist das leitfähige Material 48 Kupfer oder eine Kupferlegierung, Cobalt, Wolfram, Aluminium oder dergleichen oder Kombinationen davon auf. Der Abscheidungsprozess kann Elektroplattierung (ECP) (ECP: Electro Chemical Plating), stromlose Plattierung, CVD oder dergleichen umfassen. Das leitfähige Material 48 füllt die Öffnungen 42 vollständig.
  • Dann wird ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein chemisch-mechanischer Polierungsprozess (CMP-Prozess) (CMP: Chemical Mechanical Polish) oder ein mechanischer Schleifprozess durchgeführt, um überschüssige Teile des leitfähigen Materials 48 und der Sperrschicht 46 zu entfernen. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 222 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Der Planarisierungsprozess kann auf der Oberseite der dielektrischen Schicht 34 oder auf der Oberseite der Pad-Schicht 36 gestoppt werden. Der Planarisierungsprozess kann auch durchgeführt werden, um einen oberen Teil der dielektrischen Schicht 34 zu entfernen. Die resultierende Struktur ist in 8 gezeigt. In der gesamten Beschreibung werden die verbliebenen Teile des leitfähigen Materials 48 und der Sperrschicht 46 kollektiv als die leitfähigen Strukturelemente 50 bezeichnet, die Metallleitungen, Metalldurchkontaktierungen, Kontaktstecker, usw. sein können. Abstandshalterringe 44 umschließen die entsprechenden leitfähigen Strukturelemente 50.
  • 9A zeigt das Entfernen der Opfer-Abstandshalterschichten 44, um Luft-Abstandshalter 52 herzustellen. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 224 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Luft-Abstandshalter 52 haben infolge der Konformität der Opfer-Abstandshalterschicht 44 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke (seitliche Abmessung), wobei zum Beispiel die Dicken der meisten Teile eines Luft-Abstandshalter eine Schwankung von weniger als 20 Prozent aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Opfer-Abstandshalterschicht 44 mit einem isotropen Ätzprozess geätzt, der einen Trockenätzprozess und/oder einen Nassätzprozess umfassen kann. Wenn zum Beispiel ein Trockenätzprozess durchgeführt wird, kann das Ätzgas abhängig von dem Material der Opfer-Abstandshalterschicht 44 HF, NF3, O2, H2, NH3, Cl2, CHF3, CH4, HBr oder dergleichen oder Kombinationen davon aufweisen. Wenn ein Nassätzprozess durchgeführt wird, kann die Ätzchemikalie eine HF-Lösung, Ammoniakwasser (NH4OH) oder dergleichen aufweisen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Opfer-Abstandshalterschicht 44 vollständig entfernt, und die Luft-Abstandshalter 52 erstrecken sich bis zu der Oberseite der darunter befindlichen dielektrischen Schicht (wie etwa ILD 28, abhängig von der Lage der dielektrischen Schicht 34). Es ist auch möglich, dass die Prozessschwankung und das hohe Seitenverhältnis der Luft-Abstandshalter 52 dazu führen, dass die Opfer-Abstandshalterschicht 44 teilweise entfernt wird. Zum Beispiel können die unteren Teile der Opfer-Abstandshalterschicht 44 nach dem Entfernen verblieben sein, und gestrichelte Linien 44T stellen die Oberseiten des Rests der Opfer-Abstandshalterschicht 44 dar. Die Restteile der Opfer-Abstandshalterschicht 44 können einen vollen Ring bilden, der die leitfähigen Strukturelemente 50 umschließt. Ebenso infolge der Prozessschwankung und der Ungleichmäßigkeit beim Entfernen kann die Opfer-Abstandshalterschicht 44, die einige der leitfähigen Strukturelementen 50 umschließt, vollständig entfernt werden, während Reste der Opfer-Abstandshalterschicht 44, die einige andere leitfähige Strukturelemente 50 umschließt, zurückbleiben. Weiterhin können einige Teile der entsprechenden Abstandshalterschicht 44 vollständig entfernt werden und die darunter befindliche ILD 28 kann freigelegt werden, während einige andere Teile der gleichen Abstandshalterschicht 44, die das gleiche leitfähige Strukturelement 50 umschließen, als Rest-Opfer-Abstandshalterschicht zurückbleiben können. Ein Beispiel ist schematisch in 9A dargestellt, das zeigt, dass eine Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 44 auf der linken Seite des äußersten rechten leitfähigen Strukturelements 50 vorhanden ist, während der Teil der Opfer-Abstandshalterschicht 44 auf der rechten Seite des äußersten rechten leitfähigen Strukturelements 50 vollständig entfernt worden ist. Außerdem können die Oberseiten der verschiedenen Teile der Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 44, die das gleiche leitfähige Strukturelement 50 oder verschiedene leitfähige Strukturelemente 50 umschließen, auf verschiedenen Höhen liegen, wie in den Beispielen in 9A gezeigt ist. Es versteht sich, dass die vorstehend erörterten Luftspalt-Abstandshalter 52 und die Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 44 auf dem gleichen Wafer und dem gleichen Die 22 vorhanden sein können.
  • 10 zeigt die Herstellung von Metallkappen 54. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 226 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Metallkappen 54 mit einem selektiven Abscheidungsprozess hergestellt, sodass die Metallkappen 54 selektiv auf den freiliegenden Oberflächen der leitfähigen Strukturelemente 50 und nicht auf den freiliegenden Oberflächen von dielektrischen Materialien, wie etwa der Opfer-Abstandshalterschicht 44 und der dielektrischen Schicht 34, abgeschieden werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der selektive Abscheidungsprozess mit ALD oder CVD durchgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Metallkappen 54 aus Cobalt (Co), Wolfram (W), CoWP, CoB, Tantal (Ta), Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Eisen (Fe) oder Kombinationen davon hergestellt oder sie weisen diese auf. Wenn die Metallkappen 54 abgeschieden werden, kann der Vorläufer ein Metallhalogenid (wie etwa WCl5) oder ein metallorganisches Material und ein Reduktionsmittel, wie etwa H2, aufweisen. Der Abscheidungsprozess kann ein thermischer Prozess sein, der bei einer erhöhten Temperatur, wie etwa in dem Bereich zwischen etwa 275 °C und etwa 500 °C, durchgeführt wird. Die Abscheidung kann auch bei eingeschaltetem Plasma durchgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Reaktionsformel MX + H2 -> M + HX, wobei M für das Metall steht und MX für das Metallhalogenid, wie etwa WCl5, steht.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Metallkappen 54 auf die Bereiche direkt über den leitfähigen Strukturelementen 50 beschränkt. Die Metallkappen 54 können Teile, die sich geringfügig seitlich erstrecken und Überhänge bilden, aufweisen oder sie können diese nicht aufweisen. Die Überhänge kontaktieren die oberen Teile der Seitenwände der leitfähigen Strukturelementen 50, wobei die Seitenwände den Luft-Abstandshaltern 52 zugewandt sind. Zum Beispiel zeigt 10 schematisch gestrichelte Linien 54', die Verlängerungsteile der Metallkappen 54 darstellen. Die Verlängerungsteile 54' der Metallkappen 54 können sich in die oberen Teile der Luft-Abstandshalter 52 erstrecken. Weiterhin können die Verlängerungsteile 54' von der dielektrischen Schicht 34 beabstandet sein oder sie können sich weit genug erstrecken, um den nächstgelegenen Teil der dielektrischen Schicht 34 zu kontaktieren. Dementsprechend können die Metallkappen 54 die Luft-Abstandshalter 52 offen lassen oder sie können die Luft-Abstandshalter 52 teilweise oder vollständig abdichten.
  • Die 9A und 10 in Kombination offenbaren eine Ausführungsform, bei der die Luft-Abstandshalter 52 zuerst hergestellt werden, worauf das Herstellen der Metallkappen 54 folgt. Gemäß alternativen Ausführungsformen werden die Metallkappen 54 zuerst hergestellt, worauf das Entfernen der Opfer-Abstandshalterschicht 44 folgt, um die Luft-Abstandshalter 52 herzustellen. Diese Ausführungsform ist in den 9B und 10 in Kombination gezeigt. Unter Bezugnahme auf 9B werden die Metallkappen 54 abgeschieden. Der Abscheidungsprozess wird gesteuert, wie zum Beispiel durch Steuern der Dicke der Metallkappen 54, sodass sich die seitlichen Verlängerungen der Metallkappen 54 nicht übermäßig auf der Oberseite der Opfer-Abstandshalterschicht 44 erstrecken. Nach dem Herstellen der Metallkappen 54 verbleiben genügend Teile der Oberseite der Opfer-Abstandshalterschicht 44 freiliegend. Nach dem Herstellen der Metallkappen 54 wird die Opfer-Abstandshalterschicht 44 entfernt. Auch die resultierende Struktur ist in 10 gezeigt. Gemäß diesen Ausführungsformen ist die Gesamtheit der Metallkappen 54 jedoch höher als die Oberseite der dielektrischen Schicht 34, und die Metallkappen 54 erstrecken sich nicht in die Luft-Abstandshalter 52.
  • Die Luft-Abstandshalter 52 haben k-Werte gleich 1,0, was niedriger als bei anderen dielektrischen Materialien, selbst dielektrischen Low-k-Materialien, ist. Mit der Herstellung von Luft-Abstandshaltern wird die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten leitfähigen Strukturelementen 50 verringert.
  • 11 zeigt die Herstellung einer Ätzstoppschicht 56. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 228 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Ätzstoppschicht 56 kontaktiert die Metallkappen 54 und dichtet die Luft-Abstandshalter 52 ab (falls sie nicht bereits abgedichtet worden sind). Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Ätzstoppschicht 56 aus einem Material hergestellt werden, das aus der Gruppe SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN oder Kombinationen davon ausgewählt wird. Die Ätzstoppschicht 56 kann auch ein Metalloxid, ein Metallnitrid oder dergleichen aufweisen. Die Ätzstoppschicht 56 kann eine einzige Schicht sein, die aus einem homogenen Material hergestellt wird, oder eine Verbundschicht mit einer Mehrzahl von dielektrischen Unterschichten. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die Ätzstoppschicht 56 eine AlN-Schicht, eine SiOC-Schicht über der AlN-Schicht und eine AlO-Schicht über der SiOC-Schicht.
  • Die 12 bis 14 zeigen die Herstellung einer Dual-Damascene-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen. Unter Bezugnahme auf 12 wird eine dielektrische Schicht 58 abgeschieden. Der jeweilige Prozess ist auch als ein Prozess 228 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die dielektrische Schicht 58 kann aus einem dielektrischen Low-k-Material hergestellt werden, das aus der gleichen Gruppe von Kandidatenmaterialien wie zum Herstellen der dielektrischen Schicht 34 ausgewählt werden kann. Ein Graben 62 und eine Durchkontaktierungsöffnung 60 werden in der dielektrischen Schicht 58 hergestellt. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 230 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird eine Metallhartmaske (nicht dargestellt) hergestellt und so strukturiert, dass sie die Strukturen des Grabens 62 definiert. Ein fotolithografischer Prozess wird durchgeführt, um die dielektrische Schicht 58 zwecks Herstellung einer Durchkontaktierungsöffnung zu ätzen. Die Durchkontaktierungsöffnung erstreckt sich von der Oberseite der dielektrischen Schicht 58 bis zu einer Zwischenebene zwischen der Oberseite und der Unterseite der dielektrischen Schicht 58. Dann wird eine anisotrope Ätzung durchgeführt, um die dielektrische Schicht 58 zu ätzen und den Graben 62 herzustellen, wobei die Metallhartmaske als eine Ätzmaske verwendet wird. Gleichzeitig mit der Herstellung des Grabens 62 erstreckt sich die Durchkontaktierungsöffnung nach unten bis zu der Metallkappe 54 und bildet folglich die Durchkontaktierungsöffnung 60. Die Ätzung zum Bilden des Grabens 62 kann unter Verwendung eines Zeitmodus durchgeführt werden. Gemäß alternativen Ausführungsformen werden die Durchkontaktierungsöffnungen 60 und Gräben 62 in getrennten fotolithografischen Prozessen durchgeführt. Zum Beispiel werden in einem ersten fotolithografischen Prozess Durchkontaktierungsöffnungen 60 gebildet, die sich nach unten bis zu der Metallkappe 54 erstrecken. In einem zweiten lithografischen Prozess wird der Graben 62 hergestellt. Die Metallkappe 54 liegt dann in Bezug auf die Durchkontaktierungsöffnung 60 frei.
  • Unter Bezugnahme auf 13 wird eine strukturierte Opfer-Abstandshalterschicht 64 hergestellt. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 232 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Der Herstellungsprozess der Opfer-Abstandshalterschicht 64 umfasst das Abscheiden einer konformen Schicht und dann das Durchführen eines anisotropen Ätzprozesses, um horizontale Teile der konformen Schicht zu entfernen. Die Materialien und die Details des Prozesses ähneln jenen, die unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erörtert worden sind und werden hier nicht wiederholt. Die Opfer-Abstandshalterschicht 64 umfasst erste vertikale Teile in dem Graben 62, um einen ersten Ring zu bilden, und zweite vertikale Teile in der Durchkontaktierungsöffnung 60, um einen zweiten Ring zu bilden. Der erste Ring ist größer als der zweite Ring und ist nicht mit dem zweiten Ring verbunden.
  • Dann werden unter Bezugnahme auf 14 eine Diffusionssperre 66 und ein metallisches Material 68 abgeschieden. Die Materialien und die Herstellungsprozesse ähneln jenen, die unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erörtert worden sind, und die Details werden hier nicht wiederholt. Nach dem Abscheiden der Diffusionssperre 66 und des metallischen Materials 68 wird ein Planarisierungsprozess durchgeführt, mit dem eine Durchkontaktierung 70 und eine Metallleitung 72 gebildet werden. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 234 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Die Durchkontaktierung 70 und die Metallleitung 72 sind jeweils von einem Abstandshalterring umschlossen, der aus einem Teil der Opfer-Abstandshalterschicht 64 gebildet wird.
  • 15A zeigt das Entfernen der Opfer-Abstandshalterschicht 64 von der Seitenwand der Metallleitung 72, wodurch Luft-Abstandshalter 74 hergestellt werden, die bei Betrachtung von der Oberseite des Wafers 20 ringförmig sind. Der jeweilige Prozess ist als ein Prozess 236 in dem Prozessablauf 200, der in 17 gezeigt ist, dargestellt. Das Entfernen kann auch mit einem isotropen Ätzprozess durchgeführt werden. Die resultierenden Luft-Abstandshalter 74 können sich bis zu der Oberseite des darunter befindlichen Teils der dielektrischen Schicht 58 erstrecken oder können an dieser Oberseite freiliegen. Eine Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 64 kann zurückbleiben oder kann nicht zurückbleiben, wobei die Oberseiten der beispielhaften Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 64 als 64T gezeigt sind. Infolge von Prozessschwankung und Belastungseffekt können für die Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 64 außerdem ähnliche Verhältnisse bestehen, wie für die Rest-Opfer-Abstandshalterschicht 44, die in vorstehenden Abschnitten erörtert worden sind. Zum Beispiel können bei einigen Teilen der Opfer-Abstandshalterschicht 44 mehr Reste als bei anderen Teilen zurückgeblieben sein, und bei einigen Teilen der Opfer-Abstandshalterschicht 44 können keine Reste zurückgeblieben sein. Die möglichen Szenarien sind unter Bezugnahme auf die Erörterung der Luft-Abstandshalter 52 zu finden.
  • Da der Teil der Opfer-Abstandshalterschicht 64, der die Durchkontaktierung 70 umschließt, nicht entfernt werden kann, verbleiben diese Teile der Opfer-Abstandshalterschicht 64 in der endgültigen Struktur. Es versteht sich, dass diese Teile der Opfer-Abstandshalterschicht 64 im Vergleich zu den Luft-Abstandshaltern und dem dielektrischen Low-k-Material zu stärkerer parasitärer Kapazität führen werden. Die Durchkontaktierungen 70 sind seitlich jedoch kurz und weisen höchstwahrscheinlich einen größeren Abstand zu benachbarten Durchkontaktierungen auf. Dementsprechend ist die nachteilige Verstärkung der parasitären Kapazität im Vergleich zu der Verringerung der parasitären Kapazität infolge der Herstellung der Luft-Abstandshalter 74 gering. Mit anderen Worten durch die Verringerung der parasitären Kapazität wird die Verstärkung der parasitären Kapazität mehr als kompensiert.
  • 15 zeigt weiterhin die Herstellung einer Metallkappe 76, die aus einem Material und mit einem Verfahren hergestellt werden kann, das aus der gleichen Gruppe von Kandidatenmaterialien beziehungsweise Kandidatenverfahren wie zum Herstellen der Metallkappen 54 ausgewählt werden kann. Die Metallkappe 76 kann vor oder nach der Herstellung der Luft-Abstandshalter 74, ähnlich wie bei den in den 9A und 9B gezeigten Ausführungsformen, hergestellt werden. Auch wenn die Metallkappe 76 nach der Herstellung der Luft-Abstandshalter 74 hergestellt wird, können Verlängerungsteile 76' gebildet werden und sich unterhalb der Oberseite der dielektrischen Schicht 58 erstrecken. Wenn die Metallkappe 76 alternativ vor der Herstellung der Luft-Abstandshalter 74 hergestellt wird, wird sich eine Gesamtheit der Opfer-Abstandshalterschicht 64, einschließlich der Verlängerungsteile 76', die sich direkt über den Luft-Abstandshaltern 74 befinden, nicht unterhalb der Oberseite der dielektrischen Schicht 58 erstrecken. Die Ätzstoppschicht 78 kann dann abgeschieden werden.
  • 15B zeigt die Herstellung einer luftspaltfreien Durchkontaktierung 70' und Metallleitung 72' gemäß alternativen Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen ähneln den in 15A gezeigten Ausführungsformen, mit der Ausnahme, dass keine Opfer-Abstandshalterschicht hergestellt wird und folglich keine Luft-Abstandshalter gebildet werden. Die Durchkontaktierung 70' und die Metallleitung 72' sind folglich in physischem Kontakt mit den Seitenwänden der umschließenden dielektrischen Schicht 58. Es versteht sich, dass obwohl in 15B gezeigt ist, dass die luftspaltfreie Durchkontaktierung 70' und die Metallleitung 72' unmittelbar über leitfähigen Strukturelementen hergestellt werden, gemäß alternativen Ausführungsformen der Luft-Abstandshalter 74, wie in 15A gezeigt ist, in einer dielektrischen Schicht unmittelbar über der dielektrischen Schicht 34 hergestellt werden kann, während die luftspaltfreie Durchkontaktierung 70' und die Metallleitung 72' in Schichten über der Schicht, in der der Luft-Abstandshalter 74 gebildet wird, hergestellt werden können, da Probleme in Zusammenhang mit der parasitären Kapazität in oberen Metallschichten weniger schwerwiegend als in unteren Metallschichten sind.
  • 15C zeigt eine Draufsicht des Luft-Abstandshalters 52 oder 74 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 15C gezeigt ist, können der Luft-Abstandshalter 52 und 74 jeweils einen vollständigen Ring bilden, der das entsprechende leitfähige Strukturelement 50/72 umschließt. Jeder der Luft-Abstandshalter 52 kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite W1' (zum Beispiel mit einer Schwankung von weniger als etwa 10 Prozent) aufweisen. Die Breite W1' kann an der mittleren Höhe der entsprechenden Luft-Abstandshalter 52 und 74 gemessen werden. Die Breite W1' des Luft-Abstandshalters 52 kann gleich oder verschieden von der Breite W1' des Luft-Abstandshalters 74 sein. In einer Schnittansicht hat der Luft-Abstandshalter 52 weiterhin eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite (zum Beispiel mit einer Schwankung von weniger als etwa 20 Prozent oder weniger als etwa 10 Prozent) von der Oberseite bis zu der Unterseite, und der Luft-Abstandshalter 74 hat eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite (zum Beispiel mit einer Schwankung von weniger als etwa 20 Prozent oder weniger als etwa 10 Prozent) von der Oberseite bis zu der Unterseite.
  • 16 zeigt das Schema der möglichen Schichten von leitfähigen Strukturelementen in dem Wafer 20 (Die 22). Ein Transistor 114 wird an der Oberseite des Halbleitersubstrats 24 hergestellt, und der Transistor 114 stellt die integrierten Schaltkreisvorrichtungen 26, wie in den 15A und 15B gezeigt ist, dar. Der Transistor 114 weist Gatestapel 110 und Source-/Drain-Bereiche 112 auf. Über dem Transistor 114 gibt es eine Kontaktschicht (CT-Schicht), in der Kontaktstecker 30 (15A und 15B) hergestellt werden. Die Metallschicht M0, die Metallleitungen darin aufweisen kann, wird über der Kontaktschicht hergestellt. Es werden auch eine Mehrzahl von Metallschichten, wie etwa M1 bis M14, und Durchkontaktierungsschichten, wie etwa V1 bis V13, hergestellt. Diese Schichten können mit Single-Damascene-Prozessen oder Dual-Damascene-Prozessen hergestellt werden. Luft-Abstandshalter können neben den Metallstrukturelementen in jeder dieser Schichten in jeder Kombination hergestellt werden. Wenn Luft-Abstandshalter in den Schichten hergestellt werden, die mit Single-Damascene-Prozessen hergestellt werden, können die in den 4-8, 9A, 9B und 10-11 gezeigten Prozesse angewendet werden. Wenn Luft-Abstandshalter in den Schichten hergestellt werden, die mit Dual-Damascene-Prozessen hergestellt werden, können die in den 12 bis 15A gezeigten Prozesse angewendet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können untere Schichten, wie etwa die Metallschichten M0, M1, M2, usw., Luft-Abstandshalter aufweisen, da die leitfähigen Strukturelemente in den unteren Schichten gering voneinander beabstandet sind, und es folglich wahrscheinlich ist, dass die parasitäre Kapazität stärker ist. Obere Schichten, wie etwa die Metallschichten M14, M13, M12, usw., können keine Luft-Abstandshalter aufweisen, da die leitfähigen Strukturelemente in den oberen Schichten weiter voneinander beabstandet sind, und es folglich wahrscheinlich ist, dass die parasitäre Kapazität weniger stark ist. Gemäß einigen Ausführungsformen gibt es eine Schwellenmetallschicht (wie etwa M3, M4 oder M5), und Luft-Abstandshalter werden in der Schwellenmetallschicht und in einigen (oder allen) der Metallschichten unter der Schwellenmetallschicht hergestellt. Luft-Abstandshalter werden jedoch in keiner der Metallschichten über der Schwellenmetallschicht hergestellt.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen einige vorteilhafte Merkmale auf. Durch die Herstellung von Luft-Abstandshaltern kann die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten leitfähigen Strukturelementen verringert werden. Außerdem umfasst die Herstellung von Luft-Abstandshalter kein Wiedereinfüllen und Planarisieren von dielektrischem Material, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren Folgendes: Ätzen einer dielektrischen Schicht, um eine Öffnung zu bilden, wobei ein erstes leitfähiges Strukturelement, das sich unter der dielektrischen Schicht befindet, in Bezug auf die Öffnung freigelegt ist; Abscheiden einer Opfer-Abstandshalterschicht, die sich in die Öffnung erstreckt; Strukturieren der Opfer-Abstandshalterschicht, wobei ein unterer Teil der Opfer-Abstandshalterschicht an einer Unterseite der Öffnung entfernt ist, um das erste leitfähige Strukturelement freizulegen, und ein erster vertikaler Teil der Opfer-Abstandshalterschicht in der Öffnung und auf Seitenwänden der dielektrischen Schicht zurückgelassen ist, um einen ersten Ring zu bilden; Herstellen eines zweiten leitfähigen Strukturelements in der Öffnung, wobei das zweite leitfähige Strukturelement von dem ersten Ring umschlossen ist, sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und mit diesem elektrisch gekoppelt ist; und Entfernen zumindest eines Teils des ersten Ringes, um einen Luft-Abstandshalter herzustellen. Bei einer Ausführungsform wird die Opfer-Abstandshalterschicht als eine konforme Schicht abgeschieden. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin das Herstellen einer metallischen Verkappungsschicht über dem zweiten leitfähigen Strukturelement, wobei die metallische Verkappungsschicht einen Verlängerungsteil aufweist, der sich in den Luft-Abstandshalter erstreckt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin eine metallische Verkappungsschicht über dem zweiten leitfähigen Strukturelement, wobei der erste Ring entfernt wird, nachdem die metallische Verkappungsschicht hergestellt worden ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Herstellen des zweiten leitfähigen Strukturelements das Herstellen eines Kontaktsteckers. Bei einer Ausführungsform umfasst das Herstellen des zweiten leitfähigen Strukturelements das Herstellen einer Metallleitung. Bei einer Ausführungsform sind die Seitenwände der dielektrischen Schicht, die der Öffnung zugewandt sind, im Wesentlichen gerade und erstrecken sich von einer Oberseite bis zu einer Unterseite der dielektrischen Schicht. Bei einer Ausführungsform umfasst die Öffnung einen Graben und eine Durchkontaktierungsöffnung, die sich unter dem Graben befindet, und der erste Ring befindet sich in dem Graben, und das Strukturieren der Opfer-Abstandshalterschicht umfasst weiterhin das Herstellen eines zweiten Ringes in der Durchkontaktierungsöffnung. Bei einer Ausführungsform verbleibt der zweite Ring zu einem Zeitpunkt, nachdem der erste Ring hergestellt worden ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin das Herstellen einer zusätzlichen dielektrischen Schicht über der Opfer-Abstandshalterschicht und das Abdichten des Luft-Abstandshalters, wobei ein Restteil des ersten Ringes zurückgelassen ist, sodass er sich unter der zusätzlichen dielektrischen Schicht befindet. Bei einer Ausführungsform wird der erste Ring vollständig entfernt.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist eine Struktur Folgendes auf: ein erstes leitfähiges Strukturelement; eine erste Ätzstoppschicht über dem ersten leitfähigen Strukturelement; eine dielektrische Schicht über der ersten Ätzstoppschicht; ein zweites leitfähigen Strukturelement in der dielektrischen Schicht und der ersten Ätzstoppschicht, wobei das zweite leitfähige Strukturelement sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und dieses kontaktiert; ein Luft-Abstandshalter, der das zweite leitfähige Strukturelement umschließt, wobei Seitenwände des zweiten leitfähigen Strukturelements in Bezug auf den Luft-Abstandshalter freiliegen; und eine zweite Ätzstoppschicht, die sich über der dielektrischen Schicht befindet und diese kontaktiert, wobei die zweite Ätzstoppschicht sich weiterhin über dem zweiten leitfähigen Strukturelement befindet. Bei einer Ausführungsform hat der Luft-Abstandshalter eine im Wesentlichen gleichmäßige horizontale Abmessung. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich der Luft-Abstandshalter von einer Oberseite bis zu einer Unterseite der ersten Ätzstoppschicht. Bei einer Ausführungsform umfasst die Struktur weiterhin ein dielektrisches Material, das sich unter einer Seitenwand eines unteren Teils des zweiten leitfähigen Strukturelements befindet und mit dieser in Kontakt ist, wobei ein oberer Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements in Bezug auf den Luft-Abstandshalter freiliegt. Bei einer Ausführungsform bildet das dielektrische Material einen Ring, der den unteren Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements umschließt, und das dielektrische Material und die dielektrische Schicht sind aus verschiedenen Materialien hergestellt. Bei einer Ausführungsform befindet sich kein dielektrisches Material zwischen dem zweiten leitfähigen Strukturelement und dem Luft-Abstandshalter.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Struktur Folgendes: ein erstes leitfähiges Strukturelement; ein zweites leitfähiges Strukturelement, das sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und mit diesem elektrisch gekoppelt ist, wobei das zweite leitfähige Strukturelement eine Diffusionssperre aufweist; und ein metallisches Material in einem von der Diffusionssperre gebildeten Becken; einen Luft-Abstandshalter, der einen oberen Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements umschließt; und eine dielektrische Schicht, die den Luft-Abstandshalter umschließt. Bei einer Ausführungsform umfasst die Struktur weiterhin ein dielektrisches Material, das einen unteren Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements von der dielektrischen Schicht trennt, wobei das dielektrische Material sich direkt unter dem Luft-Abstandshalter befindet und in Bezug auf diesen freiliegt. Bei einer Ausführungsform hat der Luft-Abstandshalter eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite.
  • Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/166318 [0001]

Claims (20)

  1. Verfahren mit den folgenden Schritten: Ätzen einer dielektrischen Schicht, um eine Öffnung zu bilden, wobei ein erstes leitfähiges Strukturelement, das sich unter der dielektrischen Schicht befindet, in Bezug auf die Öffnung freigelegt wird; Abscheiden einer Opfer-Abstandshalterschicht, die sich in die Öffnung erstreckt; Strukturieren der Opfer-Abstandshalterschicht, wobei ein unterer Teil der Opfer-Abstandshalterschicht an einer Unterseite der Öffnung entfernt wird, um das erste leitfähige Strukturelement freizulegen, und ein erster vertikaler Teil der Opfer-Abstandshalterschicht in der Öffnung und auf Seitenwänden der dielektrischen Schicht zurückgelassen wird, um einen ersten Ring zu bilden; Herstellen eines zweiten leitfähigen Strukturelements in der Öffnung, wobei das zweite leitfähige Strukturelement von dem ersten Ring umschlossen wird, sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und mit diesem elektrisch gekoppelt wird; und Entfernen zumindest eines Teils des ersten Ringes, um einen Luft-Abstandshalter herzustellen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Opfer-Abstandshalterschicht als eine konforme Schicht abgeschieden wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen einer metallischen Verkappungsschicht über dem zweiten leitfähigen Strukturelement, wobei die metallische Verkappungsschicht einen Verlängerungsteil aufweist, der sich in den Luft-Abstandshalter erstreckt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen einer metallischen Verkappungsschicht über dem zweiten leitfähigen Strukturelement, wobei der erste Ring entfernt wird, nachdem die metallische Verkappungsschicht hergestellt worden ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Herstellen des zweiten leitfähigen Strukturelements das Herstellen eines Kontaktsteckers umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Herstellen des zweiten leitfähigen Strukturelements das Herstellen einer Metallleitung umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwände der dielektrischen Schicht, die der Öffnung zugewandt sind, im Wesentlichen gerade sind und sich von einer Oberseite bis zu einer Unterseite der dielektrischen Schicht erstrecken.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnung einen Graben und eine Durchkontaktierungsöffnung, die sich unter dem Graben befindet, umfasst, und der erste Ring sich in dem Graben befindet, und das Strukturieren der Opfer-Abstandshalterschicht weiterhin das Herstellen eines zweiten Ringes in der Durchkontaktierungsöffnung umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Abscheiden einer Ätzstoppschicht über dem zweiten leitfähigen Strukturelement, wobei der zweite Ring zu einem Zeitpunkt, nachdem die Ätzstoppschicht abgeschieden worden ist, verbleibt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen einer zusätzlichen dielektrischen Schicht über der Opfer-Abstandshalterschicht und Abdichten des Luft-Abstandshalters, wobei ein Restteil des ersten Ringes zurückgelassen wird, sodass er sich unter der zusätzlichen dielektrischen Schicht befindet.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Ring vollständig entfernt wird.
  12. Struktur mit: einem ersten leitfähigen Strukturelement; einer ersten Ätzstoppschicht über dem ersten leitfähigen Strukturelement; einer dielektrischen Schicht über der ersten Ätzstoppschicht; einem zweiten leitfähigen Strukturelement in der dielektrischen Schicht und der ersten Ätzstoppschicht, wobei das zweite leitfähige Strukturelement sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und dieses kontaktiert; einem Luft-Abstandshalter, der das zweite leitfähige Strukturelement umschließt, wobei Seitenwände des zweiten leitfähigen Strukturelements in Bezug auf den Luft-Abstandshalter freiliegen; und einer zweiten Ätzstoppschicht, die sich über der dielektrischen Schicht befindet und diese kontaktiert, wobei die zweite Ätzstoppschicht sich weiterhin über dem zweiten leitfähigen Strukturelement befindet.
  13. Struktur nach Anspruch 12, wobei der Luft-Abstandshalter eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.
  14. Struktur nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Luft-Abstandshalter sich von einer Oberseite bis zu einer Unterseite der ersten Ätzstoppschicht erstreckt.
  15. Struktur nach Anspruch 12, 13 oder 14, die weiterhin Folgendes aufweist: ein dielektrisches Material, das sich unter einer Seitenwand eines unteren Teils des zweiten leitfähigen Strukturelements befindet und mit dieser in Kontakt ist, wobei ein oberer Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements in Bezug auf den Luft-Abstandshalter freiliegt.
  16. Struktur nach Anspruch 15, wobei das dielektrische Material einen Ring bildet, der den unteren Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements umschließt, und das dielektrische Material und die dielektrische Schicht aus verschiedenen Materialien hergestellt sind.
  17. Struktur nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei sich kein dielektrisches Material zwischen dem zweiten leitfähigen Strukturelement und dem Luft-Abstandshalter befindet.
  18. Struktur mit: einem ersten leitfähigen Strukturelement; einem zweiten leitfähigen Strukturelement, das sich über dem ersten leitfähigen Strukturelement befindet und mit diesem elektrisch gekoppelt ist, wobei das zweite leitfähige Strukturelement Folgendes aufweist: eine Diffusionssperre; und ein metallisches Material in einem von der Diffusionssperre gebildeten Becken; einem Luft-Abstandshalter, der einen oberen Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements umschließt; und einer dielektrischen Schicht, die den Luft-Abstandshalter umschließt.
  19. Struktur nach Anspruch 18, die weiterhin Folgendes aufweist: ein dielektrisches Material, das einen unteren Teil des zweiten leitfähigen Strukturelements von der dielektrischen Schicht trennt, wobei das dielektrische Material sich direkt unter dem Luft-Abstandshalter befindet und in Bezug auf diesen freiliegt.
  20. Struktur nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Luft-Abstandshalter eine im Wesentlichen gleichmäßige Breite aufweist.
DE102021118290.5A 2021-03-26 2021-07-15 Leitfähige strukturelemente umschliessender luftabstandshalter und verfahren zu dessen herstellung Pending DE102021118290A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163166318P 2021-03-26 2021-03-26
US63/166,318 2021-03-26
US17/369,497 US20220310441A1 (en) 2021-03-26 2021-07-07 Air Spacer Surrounding Conductive Features and Method Forming Same
US17/369,497 2021-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021118290A1 true DE102021118290A1 (de) 2022-09-29

Family

ID=82528201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021118290.5A Pending DE102021118290A1 (de) 2021-03-26 2021-07-15 Leitfähige strukturelemente umschliessender luftabstandshalter und verfahren zu dessen herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220310441A1 (de)
KR (1) KR20220134431A (de)
CN (1) CN114823498A (de)
DE (1) DE102021118290A1 (de)
TW (1) TWI782674B (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675140B (zh) * 2021-08-20 2024-05-17 武汉新芯集成电路制造有限公司 半导体器件及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120276711A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Hynix Semiconductor Inc. Method for manufacturing semiconductor device having spacer with air gap
US20140306351A1 (en) 2013-04-16 2014-10-16 SK Hynix Inc. Semiconductor device with air gap and method of fabricating the same
US20170179241A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor structure and manufacturing method thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7042095B2 (en) * 2002-03-29 2006-05-09 Renesas Technology Corp. Semiconductor device including an interconnect having copper as a main component
US7560375B2 (en) * 2004-09-30 2009-07-14 International Business Machines Corporation Gas dielectric structure forming methods
US7803713B2 (en) * 2006-09-21 2010-09-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Method for fabricating air gap for semiconductor device
US8436473B2 (en) * 2009-05-06 2013-05-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuits including air gaps around interconnect structures, and fabrication methods thereof
US9401329B2 (en) * 2013-03-12 2016-07-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Interconnect structure and method of forming the same
US9991200B2 (en) * 2014-09-25 2018-06-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Air gap structure and method
KR20180061473A (ko) * 2016-11-28 2018-06-08 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR102557400B1 (ko) * 2018-01-17 2023-07-20 삼성전자주식회사 반도체 장치
US11551968B2 (en) * 2020-04-24 2023-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Inter-wire cavity for low capacitance
US11456246B2 (en) * 2020-07-21 2022-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device structure and methods of forming the same
US11508615B2 (en) * 2020-07-30 2022-11-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device structure and methods of forming the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120276711A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Hynix Semiconductor Inc. Method for manufacturing semiconductor device having spacer with air gap
US20140306351A1 (en) 2013-04-16 2014-10-16 SK Hynix Inc. Semiconductor device with air gap and method of fabricating the same
US20170179241A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor structure and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220134431A (ko) 2022-10-05
US20220310441A1 (en) 2022-09-29
CN114823498A (zh) 2022-07-29
TWI782674B (zh) 2022-11-01
TW202238697A (zh) 2022-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016100766B4 (de) Strukturierung von durchkontaktierungen durch mehrfachfotolithografie und mehrfachätzung
DE102015107271B4 (de) Zwei- oder mehrteilige Ätzstoppschicht in integrierten Schaltungen
DE102014115934B4 (de) Zwei-Schritt-Ausbildung von Metallisierungen
DE102015109834B4 (de) Verfahren zur Ausbildung eines Fin-Feldeffekttransistor (Finfet) - Bauelementstruktur mit unebenem Gate
DE102017118475B4 (de) Selbstjustierte abstandshalter und verfahren zu deren herstellung
DE102014110645B4 (de) Hybrid-Kupferstruktur zur Verwendung in fortgeschrittener Verbindung
DE102016101777B4 (de) Verfahren zur Bearbeitung eines Wafers und Verfahren
DE102017127530A1 (de) Verbindungsstruktur und Verfahren
DE102017112820A1 (de) Steckkontakte und Verfahren zu deren Bildung
DE102020101271B4 (de) Verfahren zur bottom-up-bildung einer vorrichtung mit kontaktsteckern und vorrichtung mit kontaktsteckern
DE102016114870A1 (de) Halbleiterstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102016100323B4 (de) Verringern der Dual-Damascene-Verwerfung in integrierten Schaltkreisstrukturen
DE102017120565A1 (de) Durchkontaktierungen für zwischenverbindungen auf cobaltbasis und verfahren zu deren herstellung
DE102020122807B4 (de) Durchkontaktierung für halbleitervorrichtung und verfahren
DE102020119184A1 (de) Diffusionssperre für halbleitervorrichtung und verfahren
DE102018126993B4 (de) Oberflächenänderungsschicht zum bilden eines leitenden merkmals
DE102014209002A1 (de) Verfahren zum Herstellen integrierter Schaltungen
DE102020132089B4 (de) Passivierungsstruktur mit erhöhter dicke für metallpads und verfahren zu ihrer herstellung
DE102021118290A1 (de) Leitfähige strukturelemente umschliessender luftabstandshalter und verfahren zu dessen herstellung
DE102021100639A1 (de) Verschaltungsstruktur einer halbleitervorrichtung
DE102021115165A1 (de) Selbstausgerichtete durchkontaktierungsbildung unter verwendung von abstandhaltern
DE102021108491A1 (de) Interconnect-struktur mit stapel aus dielektrischer kappschicht und ätzstoppschicht
DE102021111910A1 (de) Interconnect-struktur und deren herstellungsverfahren
DE102020135142A1 (de) Tsv-struktur mit mehreren belägen und verfahren zu deren herstellung
DE102019130124A1 (de) Funktionale komponente innerhalb einer verbindungsstruktur einer halbleitervorrichtung und verfahren zum bilden derselben

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication