DE10250364A1 - Filling irregularities and intermediate cavities during surface structuring on semiconductor, employs flow-fill process using filler of low dielectric constant - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Befüllung von Zwischenräumen bei der Strukturierung von Halbleiteroberflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung von Unebenheiten und Zwischenräumen zwischen Strukturen bei der Strukturierung von Oberflächenstrukturen auf einer Halbleiteroberfläche.Process for filling gaps in The structuring of semiconductor surfaces The invention relates a process of filling of bumps and gaps between structures when structuring surface structures on a semiconductor surface.
In der modernen Halbeitertechnik werden die Strukturen auf der Oberfläche der Halbleitersubstrate, welche die integrierten Schaltungen tragen, immer kleiner. Damit steigen auch ständig die Anforderungen an die Strukturierungstechnik. So ist es besonders wichtig, dass bei den immer näher zusammenrückenden Strukturen, beispielsweise einzelne Leiterbahnen auf der Halbleitersubstratoberfläche, sicher isolierende Füllungen dazwischen hergestellt werden, damit es nicht zu Kurzschlüssen oder Fehlfunktionen der strukturierten Schaltungselemente kommen kann. Dabei werden auch die physikalischen und insbesondere die elektrischen Eigenschaften immer höheren Anforderungen bezüglich ihrer Reproduzierbarkeit und Qualität unterzogen.In modern semiconductor technology the structures on the surface of the semiconductor substrates, which the integrated circuits carry, getting smaller and smaller. In order to are also constantly increasing the requirements for structuring technology. So it is special important that in getting closer together advancing Structures, for example individual conductor tracks on the semiconductor substrate surface, are safe insulating fillings be made in between so that there are no short circuits or Malfunction of the structured circuit elements can occur. The physical and especially the electrical Properties ever higher Requirements regarding subjected to their reproducibility and quality.
In der Strukturierungstechnik werden beispielsweise zur Isolierung und Stabilisierung zwischen und auf einzelnen Leiterbahnen die Zwischenräume zwischen benachbarten Leiterbahnen bisher mittels einer Zwei-Schicht-Passivierung geschlossen. Die Zwei-Schicht-Passivierung besteht dabei aus einer die Zwischenräume und Unebenheiten auf der Substratoberfläche füllenden Oxid-Schicht (Silizium-Oxid, SiO), welche durch ein PECVD-Verfahren („Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition", PECVD) aufgebracht wird, und einer die Oxid-Schicht nach außen schützenden undurchlässigen Nitrid-Schicht (Silizium-Nitrid, SiN). Dabei ist es für die Funktion des Schichtensystems unerlässlich, dass die Nitrid-Schicht vollkommen geschlossen über der Oxid-Schicht liegt.In structuring technology for example for isolation and stabilization between and on individual interconnects the spaces between adjacent interconnects previously closed by means of a two-layer passivation. The Two-layer passivation consists of one between the spaces and Bumps on the substrate surface filling oxide layer (silicon oxide, SiO), which by a PECVD process ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ", PECVD) is applied, and one protecting the oxide layer to the outside impermeable Nitride layer (silicon nitride, SiN). It is for the function of the layer system is essential that the nitride layer completely closed over the oxide layer.
Nun führt die enger werdende Strukturierung in folge der Miniaturisierung und schaltungstechnisch bedingter Annäherung der einzelnen Strukturen auf der Halbleitersubstratoberfläche dazu, dass die zu füllenden Zwischenräume und Unebenheiten sehr nahe bei einander liegen, hierbei werden durch moderne Verfahren zu füllende Zwischenräume von weniger als 0,11 um erzeugt. Das bisherige Verfahren zur Abscheidung der Siliziumoxidschicht führt bei solch engen Raumverhältnissen zur Bildung von offenen bzw. teilweise geschlossenen Lunkern („voids"). Die anschließend abgeschiedene Siliziumnitrid-Schicht kann dann nicht mehr homogen auf der Oberfläche der Oxid-Schicht aufwachsen und somit Öffnungen und Lücken aufweisen. Eine vollkommene Abdeckung der Oxid-Schicht ist dann nicht mehr gewährleistet. Es kann bei weiteren Fabrikationsschritten oder im Betrieb der Halbleiterschaltung zu Beschädigungen und zur Zerstörung der Schaltung durch Diffusion von Fremdstoffen und Feuchtigkeit kommen.Now the narrowing structuring leads to follow the miniaturization and circuit-related approximation of the individual structures on the semiconductor substrate surface to that the ones to be filled interspaces and bumps are very close to each other modern procedures to be filled interspaces of less than 0.11 µm. The previous method of deposition leads the silicon oxide layer with such tight spaces to form open or partially closed cavities ("voids"). The subsequently separated Silicon nitride layer can then no longer grow homogeneously on the surface of the oxide layer and thus openings and gaps exhibit. A complete covering of the oxide layer is then no longer guaranteed. It can be used in further fabrication steps or in the operation of the semiconductor circuit to damage and to destruction the circuit due to diffusion of foreign matter and moisture.
In
Die auf dem Substrat
Daher werden in der üblichen Strukturierungstechnik minimale Abstände zwischen den Strukturen auf der Halbleitersubstratoberfläche eingehalten, damit die Bildung der durch das Verfahren bedingten Lunker auch minimal bleibt. Der Miniaturisierung sind hierdurch Grenzen gesetzt, die unerwünscht sind.Therefore, in the usual Structuring technique minimal distances between the structures on the semiconductor substrate surface complied with, so that the formation of the process Blowholes also remain minimal. The miniaturization are thereby Set limits that are undesirable are.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Befüllung von Unebenheiten und Zwischenräumen zwischen Strukturen bei der Strukturierung von Oberflächenstrukturen auf einer Halbleiteroberfläche zu schaffen, bei dem eine gleichbleibende, reproduzierbare Qualität der Füllungen gewährleistet ist, und die räumlichen Beschränkungen der bisherigen Verfahren nicht mehr bestehen.The object of the invention is therefore a process of filling of bumps and gaps between structures when structuring surface structures on a semiconductor surface to create a consistent, reproducible quality of the fillings guaranteed is, and the spatial Limitations of the previous procedures no longer exist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished through a process solved with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zwischenräume durch einen Flowfill-Prozess mit einem Füllmaterial von niedriger dielektrischer Konstante („low k material") gefüllt werden. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass durch die gleichmäßige Befüllung mit Material von niedriger dielektrischer Konstante (Dielektrizitätskonstante ca. 3,0) eine definiertes Material zwischen den Strukturen eingebracht wird, nicht mehr wie bisher ein Gemisch aus Oxid, Nitrid, Lunkern und Imid. Durch den Flowfill-Prozess sind fast keine Layoutbeschränkungen mehr vorhanden. Eine abschließende Nitrid-Schicht kann auf der planen Oberfläche der Füllung leicht aufgebracht werden. Durch die nun möglichen Strukturen werden Laufzeitein flüsse durch nun mögliche kürzere elektrische Leitungen eingeschränkt und die verringerten Kapazitäten zwischen den Leitungen ermöglichen höhere Taktraten. Zusammen mit der neuen Technologie bei der Befüllung von Zwischenräumen kann weiterhin der bekannte Fotolack und die bekannten Ätzmaterialien können weiterhin verwendet werden. Eine schnelle und damit kostengünstige Anwendung des neuen Verfahrens ist eröffnet.According to the invention, it is provided that the interspaces are filled with a filler material of low dielectric constant ("low k material") using a flow fill process. This has the advantage that uniform filling with material of low dielectric constant (dielectric constant approx. 3.0) a defined material is inserted between the structures, no longer a mixture of oxide, nitride, cavities and imide as before. The flow fill process means that there are almost no layout restrictions. A final nitride layer can be placed on the flat surface The structures that are now possible limit the runtime effects due to the shorter electrical lines that are now possible and enable the reduced capacities between the lines higher clock rates. Together with the new technology for filling interstices, the known photoresist and the known etching materials can continue to be used. A quick and therefore inexpensive application of the new method has been opened.
Bevorzugterweise ist das Füllmaterial so gewählt, dass dessen dielektrische Konstante kleiner gleich 3 ist.The filling material is preferably chosen so that its dielectric constant is less than or equal to 3.
Vorteilhafterweise sind die Strukturen, zwischen denen der Zwischenraum gefüllt wird, Metallbahnen, welche als Leiterbahnen ausgebildet sind. Hierdurch kommen die Vorteile des Verfahrens besonders gut zur Geltung.The structures are advantageously between which the space is filled, metal tracks, which are designed as conductor tracks. This is where the advantages come from the procedure is particularly effective.
Die Strukturen, die zwischen sich den Zwischenraum bilden, weisen bevorzugterweise einen Abstand von weniger als 110 Nanometer auf.The structures that exist between themselves form the intermediate space, preferably have a distance of less than 110 nanometers.
Bevorzugterweise wird nach der Befüllung mit dem Füllmaterial eine geschlossene Silizium-Nitrid-Schicht auf der Oberfläche des Füllmaterials aufgebracht. Hierdurch wird die Füllschicht geschützt.Preferably after filling with the filling material a closed silicon nitride layer on the surface of the filler applied. This protects the filling layer.
Vorteilhafterweise wird die Silizium-Nitrid-Schicht mittels eines PECVD-Verfahrens („Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition", PECVD) aufgebracht.The silicon nitride layer is advantageous by means of a PECVD process (“Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ", PECVD) applied.
Bevorzugterweise wird die das Schichtensystem des strukturierten Halbleiters abschließende Passivierungsschicht durch das Verfahren erzeugt.This is preferably the layer system of the structured semiconductor final passivation layer generated by the process.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.Other advantages, special features and appropriate further training the invention result from the further subclaims or their sub-combinations.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert.The invention is explained below the drawing further explained.
Dabei zeigt:It shows:
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleich wirkende Elemente.In the figures denote the same Identical elements or elements having the same effect.
Die Nitrid-Schicht wurde dabei im Beispiel mittels eins PECVD-Verfahrens („Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition", PECVD) aufgebracht, das standardisiert angewendet werden kann. Als Material für die Nitrid-Schicht wurde Silizium-Nitrid verwendet.The nitride layer was in the Example using a PECVD process (“Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ", PECVD) applied, which can be applied in a standardized manner. As Material for the nitride layer was silicon nitride.
- 11
- Struktur auf Substratoberflächestructure on substrate surface
- 22
- Substratsubstratum
- 33
- Metallbahnenstrakes
- 44
- Zwischenraumgap
- 55
- Siliziumoxidschichtsilicon oxide
- 66
- LunkerLunker
- 77
- Silizium-Nitrid-SchichtSilicon nitride layer
- 88th
- Fehler in der Oberflächeerror in the surface
- 99
- Füllmaterialfilling material
- 1010
- HalbleiterbauelementSemiconductor device
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002150364 DE10250364A1 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Filling irregularities and intermediate cavities during surface structuring on semiconductor, employs flow-fill process using filler of low dielectric constant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2002150364 DE10250364A1 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Filling irregularities and intermediate cavities during surface structuring on semiconductor, employs flow-fill process using filler of low dielectric constant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10250364A1 true DE10250364A1 (en) | 2004-05-19 |
Family
ID=32114927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2002150364 Ceased DE10250364A1 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Filling irregularities and intermediate cavities during surface structuring on semiconductor, employs flow-fill process using filler of low dielectric constant |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10250364A1 (en) |
Citations (3)
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-
2002
- 2002-10-29 DE DE2002150364 patent/DE10250364A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
McCLATCHIE, S., BEEKMANN, K., KIERMASZ, A.: Low dielectric constant oxide films deposited using CVD techniques, in: Proceedings of the Dielectrics for ULSI Multilevel Interconnection Conference (DUMIC), 1998, Feb. 16-17, S. 311-318 |
McCLATCHIE, S., BEEKMANN, K., KIERMASZ, A.: Low dielectric constant oxide films deposited using CVD techniques, in: Proceedings of the Dielectricsfor ULSI Multilevel Interconnection Conference (DUMIC), 1998, Feb. 16-17, S. 311-318 * |
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