DE112017007799T5 - Verbindungen mit einem Abschnitt ohne Mantelmaterial und diesbezügliche Strukturen, Einrichtungen und Verfahren - Google Patents

Verbindungen mit einem Abschnitt ohne Mantelmaterial und diesbezügliche Strukturen, Einrichtungen und Verfahren Download PDF

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Abstract

Offenbart sind IC-Strukturen, Datenverarbeitungseinrichtungen und diesbezügliche Verfahren. Eine IC-Struktur beinhaltet eine dielektrische Zwischenschicht (ILD), eine Verbindung und ein die Verbindung von der ILD trennendes Mantelmaterial. Die Verbindung beinhaltet ein erstes Ende, das sich bis zu der oder in die ILD hinein erstreckt, und eine dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende. Ein zweiter Abschnitt der Verbindung, der sich von dem zweiten Ende bis zu einem ersten Abschnitt der Verbindung nahe dem ersten Ende erstreckt, beinhaltet kein auf diesem befindliches Mantelmaterial. Ein Verfahren zum Herstellen einer IC-Struktur beinhaltet Abtragen einer ILD zwischen Verbindungen, Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung, Aufbringen einer Kohlenstoff-Hartmaske (CHM) zwischen den Verbindungen, Abtragen eines Abschnitts der CHM, Abtragen der konformen hermetischen Ummantelung bis zu einer verbleibenden CHM und Abtragen des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials bis zu der verbleibenden CHM, um den zweiten Abschnitt der Verbindungen freizulegen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Offenbarung betrifft Verbindungen mit zumindest einem Abschnitt, der nicht von einem Mantelmaterial ummantelt ist. Insbesondere betrifft die Offenbarung Halbleitereinrichtungen mit teilweise nicht ummantelten Verbindungen.
  • Hintergrund
  • BEOL- (Back End of Line, Prozessfolge i.d. Halbleiterfertigung ab der ersten Metallisierungsebene) Verarbeitung für Halbleitereinrichtungen (z.B. IC-(Integrated Circuit, integrierte Schaltung) Einrichtungen und Strukturen) beinhaltet ein Verbinden elektrischer Komponenten (z.B. Transistoren, Speicherzellen, Widerstände, Kondensatoren, andere Bauelemente oder Kombinationen aus diesen). Typischerweise beinhaltet eine BEOL-Verarbeitung die Bildung elektrisch leitfähiger Strukturen (z.B. Kontakte, Verbindungen usw.) und elektrisch isolierender Strukturen (z.B. dielektrische Zwischenschicht- (ILD-, Interlayer Dielectric) Strukturen) zum Verbinden der elektrischen Bauelemente.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer BEOL-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der BEOL-Struktur aus 1, die eingekapselt wurde.
    • 3 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der BEOL-Struktur aus 1, die mit einem ILD-Ersatzmaterial wieder aufgefüllt wurde.
    • 4 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer BEOL-Struktur gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
    • 5A bis 51 sind vereinfachte Querschnittsansichten einer BEOL-Struktur, um das Verfahren aus 4 zu veranschaulichen.
    • 6 veranschaulicht ein Zwischenelement, das eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung beinhaltet.
    • 7 veranschaulicht eine Datenverarbeitungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Vorliegend werden Verbindungen, die zumindest einen Abschnitt aufweisen, der nicht durch ein Mantelmaterial ummantelt ist, sowie diesbezügliche Strukturen, Einrichtungen und Verfahren beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der veranschaulichenden Implementierungen mittels Bezeichnungen beschrieben, die ein Fachmann verwendet, um den Kern seiner Arbeit einem anderen Fachmann zu vermitteln. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung auch mit nur einigen der beschriebenen Aspekte umgesetzt werden kann. Zu Erläuterungszwecken werden konkrete Zahlen, Materialien und Konfigurationen dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der veranschaulichenden Implementierungen zu gewährleisten. Ein Fachmann versteht jedoch, dass die vorliegende Offenbarung auch ohne diese konkreten Einzelheiten umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht dargestellt, um die veranschaulichenden Implementierungen klarer darzustellen.
  • Um das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, werden verschiedene Arbeitsschritte wiederum als mehrere einzelne Arbeitsschritte beschrieben, jedoch ist die Reihenfolge der Beschreibung nicht dahingehend auszulegen, dass hierdurch unterstellt wird, dass diese Arbeitsschritte notwendigerweise einer Reihenfolge unterliegen. Insbesondere müssen diese Arbeitsschritte nicht in der vorgestellten Reihenfolge erfolgen.
  • Die Bezeichnungen „über“, „unter“, „zwischen“ und „auf“ wie vorliegend verwendet beziehen sich auf eine Relativposition einer Materialschicht oder eines Bauelements in Bezug auf andere Schichten oder Bauelemente. Beispielsweise kann eine über oder unter einer anderen Schicht angeordnete Schicht mit der anderen Schicht in direktem Kontakt sein oder eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten aufweisen. Darüber hinaus kann eine zwischen zwei Schichten angeordnete Schicht mit den beiden Schichten in direktem Kontakt sein oder eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten aufweisen. Eine erste Schicht „auf“ einer zweiten Schicht befindet sich hingegen mit dieser zweiten Schicht in direktem Kontakt. Ebenso kann, soweit nicht explizit anders angegeben, ein zwischen zwei Strukturelementen angeordnetes Strukturelement mit den angrenzenden Strukturelementen in direktem Kontakt sein oder eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten aufweisen.
  • Implementierungen der Offenbarung können auf einem Substrat wie beispielsweise einem Halbleitersubstrat gebildet oder ausgeführt werden. In einer Implementierung kann es sich bei dem Halbleitersubstrat um ein kristallines Substrat handeln, das mittels massiven Siliciums oder einer Silicium-auf-Isolator-Unterstruktur gebildet ist. In weiteren Implementierungen kann das Halbleitersubstrat mittels alternativer Materialien gebildet sein, die wahlweise mit Silicium kombiniert sein können und zu denen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Germanium, Indiumantimonid, Bleitellurid, Indiumarsenid, Indiumphosphid, Galliumarsenid, Indiumgalliumarsenid, Galliumantimonid oder weitere Kombinationen aus Materialien der Gruppe III bis V oder Gruppe IV zählen können. Auch wenn vorliegend einige Beispiele für Materialien beschrieben sind, aus denen das Substrat gebildet werden kann, fällt jedwedes Material, das als Fundament dienen kann, auf dem eine Halbleitereinrichtung aufgebaut werden kann, unter den Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
  • Der Bedarf nach immer kleineren Halbleitereinrichtungen hat eine immer kleiner werdende Skaleneinteilung von Strukturen auf oder in den Halbleitereinrichtungen hervorgebracht. Diese Skaleneinteilung kann jedoch durch Größeneinschränkungen zum Bilden von Verbindungen begrenzt sein.
  • Durch ILD-Strukturen verlaufende Verbindungen beinhalten häufig Ummantelungen, um die Haftung der Verbindungen an den ILD-Strukturen zu verbessern. Diese Verbindungen beinhalten zudem häufig Barrierematerialien, um zu verhindern, dass elektrisch leitfähiges Material der Verbindungen in die ILD-Strukturen diffundiert. Die derzeitige Skalierung von Mantelmaterialien und Barrierematerialien weist Grenzen auf (z.B. etwa ein Nanometer (1 nm) Mindestabstandsweite jeweils für das Mantelmaterial und das Barrierematerial), um Störstellen zu verhindern. Infolgedessen kann die Skalierung von Verbindungen, und damit auch von BEOL-Strukturen und Halbleitereinrichtungen insgesamt, durch die Grenzen der Skalierung von Mantelmaterialien und/oder Barrierematerialien beeinflusst sein. Zudem kann der Widerstand in Verbindungen relativ hoch sein, wenn ein maßgeblicher Anteil an deren Gesamtquerschnittsfläche Mantelmaterialien und/oder Barrierematerialien beinhaltet, da diese Materialien grundsätzlich einen höheren spezifischen Widerstand als für die Verbindungen verwendete elektrisch leitfähige Materialien aufweisen. Des Weiteren kann die Kapazität zwischen Verbindungen relativ hoch sein, wenn die Verbindungen relativ nahe beieinander platziert sind, um die begrenzte Skalierung der Verbindungen auszugleichen. Relativ hohe Widerstands- und Kapazitätswerte beeinflussen die Betriebsgeschwindigkeit (welche proportional zum Produkt aus dem Widerstand und der Kapazität der Verbindungen beeinträchtigt wird).
  • Die Skalierung von Verbindungen kann verbessert werden, wenn Abschnitte von Mantelmaterialien und/oder Barrierematerialien während der BEOL-Verarbeitung von den Verbindungen entfernt werden. In einigen Ausführungsformen beinhaltet eine IC-Struktur (z.B. eine BEOL-Struktur) ein ILD-Material und eine Verbindung. Die Verbindung beinhaltet ein erstes Ende, das sich bis zu dem oder in das ILD-Material hinein erstreckt, und eine dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende. Ein nahe dem zweiten Ende befindlicher Abschnitt der Verbindung beinhaltet keine auf diesem befindliche Ummantelung.
  • 1 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer BEOL-Struktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Die BEOL-Struktur 100 kann einen Teil einer Halbleiterstruktur bilden, die elektrische Bauelemente beinhaltet, zu denen die BEOL-Struktur 100 Verbindungen bereitstellt. Die BEOL-Struktur 100 beinhaltet ein ILD-Material 110, eine oder mehrere Verbindungen 120, ein Mantelmaterial 130 und einen Überrest eines hermetischen Mantelmaterials 140. Das ILD-Material 110 beinhaltet ein elektrisch isolierendes Material (z.B. SiO, SiO2, Low-k-Dielektrika usw.).
  • Die Verbindungen 120 beinhalten jeweils elektrisch leitfähiges Material. Beispielhaft und nicht einschränkend kann das elektrisch leitfähige Material der Verbindungen 120 ein Metall (z.B. Cu, Co, Ru, Al usw.) beinhalten. Die in 1 veranschaulichten Verbindungen 120 beinhalten jeweils ein erstes Ende 122, das sich in das ILD-Material 110 hinein erstreckt, und ein dem ersten Ende 122 entgegengesetztes zweites Ende 124. Auch wenn sich die ersten Enden 122 der Verbindungen 120 der 1 in das ILD-Material 110 hinein erstrecken, ist es innerhalb des Umfangs der Offenbarung denkbar, dass sich die ersten Enden 122 der Verbindungen 120 stattdessen bis zu dem ILD-Material 110 erstrecken können, ohne sich in das ILD-Material 110 hinein zu erstrecken. Die Verbindungen 120 beinhalten zudem jeweils einen nahe dem ersten Ende 122 befindlichen ersten Abschnitt 126 und einen nahe dem zweiten Ende 124 befindlichen zweiten Abschnitt 128 (gezeigt ist eine konzeptionelle gestrichelte Linie, die den ersten Abschnitt 126 vom zweiten Abschnitt 128 trennt).
  • Das Mantelmaterial 130 erstreckt sich über die ersten Enden 122 und die ersten Abschnitte 126 der Verbindungen 120. Den ersten Enden 122 der Verbindungen 120 entgegengesetzte Enden des Mantelmaterials 130 können Grenzen zwischen dem ersten Abschnitt 126 und dem zweiten Abschnitt 128 der Verbindungen 120 definieren. Das Mantelmaterial 130 kann ein Material beinhalten, das ätzbar ist. Beispielhaft und nicht einschränkend kann das Mantelmaterial 130 TiN, Ti, Ru, TaN, MoN, andere Mantelmaterialien oder Kombinationen aus diesen beinhalten. Das Mantelmaterial 130 ist dafür konfiguriert, die Haftung der Verbindungen 120 an dem ILD-Material 110 zu verbessern. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Mantelmaterial 130 zudem ein Barrierematerial (nicht gezeigt) auf einem Innenabschnitt der Ummantelung 130 (d.h. dem Teil der Ummantelung 130, der die Verbindungen 120 kontaktiert). In solchen Ausführungsformen repräsentiert das Mantelmaterial 130 der 1 sowohl die Ummantelung als auch die Barriere. Das Barrierematerial ist dafür konfiguriert, zu verhindern, dass das elektrisch leitfähige Material der Verbindungen 120 durch das Mantelmaterial 130 dringt.
  • Das hermetische Mantelmaterial 140 ist mit dem ILD-Material 110 in Kontakt und grenzt an zumindest einen Teil des ersten Abschnitts 126 jeder Verbindung 120 an. Infolgedessen trennt das Mantelmaterial 130 die Verbindungen 120 von dem ILD-Material 110 und dem verbliebenen hermetischen Mantelmaterial 140. Der Überrest des hermetischen Mantelmaterials 140 kann konform sein, relativ dicht sein und eine relativ hohe Dielektrizitätskontante aufweisen (z.B. eine Dielektrizitätskonstante, die höher ist als die des ILD-Materials 110). Beispielhaft und nicht einschränkend kann der Überrest des hermetischen Mantelmaterials 140 HfO2 (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 20), Al2O3 (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 9), mit Kohlenstoff dotiertes SiN (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 7), SiOCN (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 5), andere Materialien oder Kombinationen aus diesen beinhalten. Wie nachstehend unter Bezugnahme auf 4 und 5 ausgeführt wird, kann es sich bei dem hermetischen Mantelmaterial 140 der 1 um einen Überrest eines Opfermaterials handeln, das während einer Bearbeitung der BEOL-Struktur 100 zum Abdichten der Verbindungen 120, des Mantelmaterials 130 und der ILD 110 gegenüber einem Kohlenstoff-Hartmasken- (Carbon Hard Mask, CHM) Material 550 verwendet wird (z.B. um zumindest teilweise eine Barriere gegen Diffusion der CHM in die Verbindungen 120, das Mantelmaterial 130 und die ILD 110 bereitzustellen). In einigen Ausführungsformen beträgt eine Dicke des hermetischen Mantelmaterials 140 etwa zwei Nanometer (2 nm).
  • Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet der sich vom zweiten Ende 124 bis zum ersten Abschnitt 126 erstreckende zweite Abschnitt 128 der Verbindungen 120 das darauf befindliche Mantelmaterial 130 nicht. Infolgedessen kann die Skalierung von Verbindungen verbessert werden, da die Verbindungen 120 näher zusammen platziert werden können als Verbindungen, welche deren zweite Abschnitte bedeckende Mantelmaterialien beinhalten, ohne die Kapazität zwischen den Verbindungen 120 zu erhöhen (d.h. weil der Abstand zwischen den Verbindungen 120 ohne das Mantelmaterial 130 auf den zweiten Abschnitten geringer ist als der Abstand zwischen den Mantelmaterialien von Verbindungen mit Ummantelungen auf deren zweiten Abschnitten).
  • Zusätzlich zu dem oder anstelle des Platzierens der Verbindungen 120 relativ nahe zusammen kann ein Widerstand der Verbindungen 120 gegenüber einem Widerstand von Verbindungen, die Mantelmaterialien auf deren zweiten Abschnitten aufweisen, verringert werden (d.h. weil das elektrisch leitfähige Material der Verbindungen 120 Volumen einnehmen kann, das andernfalls durch Mantelmaterial und/oder Barrierematerial eingenommen würde, welche beide elektrisch weniger leitfähig als typische Materialien der Verbindungen 120 sind). In solchen Ausführungsformen kann eine höhere Leitfähigkeit der Verbindungen 120 in einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit resultieren, was eine Streuung einer von mit der BEOL-Struktur 100 gekoppelten Halbleitereinrichtungen ausgehenden Eigenerwärmung verbessern kann. Des Weiteren kann eine größere Menge an elektrisch leitfähigem Material in den Verbindungen 120 in einer größeren strukturellen Festigkeit als bei Strukturen resultieren, die Mantelmaterialien und/oder Barrierematerialien beinhalten, die einen Teil des Volumens einnehmen, der von dem Verbindungsmaterial eingenommen werden könnte.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Abstand vom zweiten Ende 124 der Verbindungen 120 bis zu dem Abschnitt der Verbindungen 120, der sich aus dem ILD-Material 110 erstreckt (z.B. der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 126 und dem zweiten Abschnitt 128) etwa achtzig Prozent (80 %) einer Gesamtlänge der Verbindungen 120 vom ersten Ende 122 bis zum zweiten Ende 124 betragen.
  • In einigen Ausführungsformen können zwischen den zweiten Abschnitten 128 der Verbindungen 120 Luftspalte 272 verbleiben. In einigen Ausführungsformen können die Luftspalte 272 eingekapselt werden, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 2 ausgeführt wird.
  • In einigen Ausführungsformen können die Luftspalte 272 zwischen den zweiten Abschnitten 128 der Verbindungen 120 mit einer Ersatz-ILD 380 gefüllt werden, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt wird.
  • 2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer beispielhaften BEOL-Struktur 100A der BEOL-Struktur 100 aus 1, welche eingekapselt wurde. Die BEOL-Struktur 100A beinhaltet an die zweiten Abschnitte 128 der Verbindungen 120 angrenzende Luftspalte 272 und eine Einkapselungsstruktur 270, um die Luftspalte 272 einzukapseln. In einigen Ausführungsformen kann die Einkapselungsstruktur 270 SiC, SiCN, andere Materialien oder Kombinationen aus diesen beinhalten.
  • In Ausführungsformen, in denen es gewünscht ist, Durchkontaktierungen aus BEOL-Strukturen heraus zu bilden, die auf der BEOL-Struktur 100A gebildet werden, kann sich Durchkontaktierungsmaterial unbeabsichtigt in die Luftspalte 272 schieben, was Bauteilversagen (z.B. Kurzschlüsse) verursachen kann. Infolgedessen wird, wenn von oben Durchkontaktierungen gebildet werden, zumindest ein Teil der BEOL-Struktur 100 mit einem Ersatz-ILD-Material 380 wieder aufgefüllt.
  • 3 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht einer beispielhaften BEOL-Struktur 100B der BEOL-Struktur 100 aus 1, welche mit einem Ersatz-ILD-Material 380 wieder aufgefüllt wurde. Infolgedessen beinhaltet die BEOL-Struktur 100 aus 1 nahe den zweiten Abschnitten 128 der Verbindungen 120 das Ersatz-ILD-Material 380. In einigen Ausführungsformen ist eine Ersatz-Dielektrizitätskonstante des Ersatz-ILD-Materials 380 geringer als eine Dielektrizitätskonstante des ILD-Materials 110. Beispielhaft und nicht einschränkend kann die Ersatz-Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 1,9 und 2,1 und die Dielektrizitätskonstante des ILD-Materials 110 zwischen etwa 2,9 und 3,5 betragen. In einigen Ausführungsformen kann das Ersatz-ILD-Material 380 ein poröses Dielektrikum beinhalten, um eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante zu erreichen. Eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante des Ersatz-ILD-Materials 380 kann eine verringerte Kapazität zwischen den Verbindungen 120 ermöglichen, woraus sich eine schnellere Leistung ergibt.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine BEOL-Struktur 100 Abschnitte, in denen Einkapselung verwendet wird, und Abschnitte enthalten, in denen das Ersatz-ILD-Material 380 verwendet wird.
  • 4 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Verfahren 400 zum Herstellen einer BEOL-Struktur (z.B. der BEOL-Strukturen 100, 100A oder 100B der 1 bis 3) gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
  • 5A bis 51 sind vereinfachte Querschnittsansichten einer BEOL-Struktur 500, um das Verfahren 400 der 4 zu veranschaulichen.
  • Unter gemeinsamer Bezugnahme auf die 4 und 5A bis 51 beinhaltet das Verfahren 400 Bilden 410 ummantelter Verbindungen 520 und eines ILD-Materials 510. 5A zeigt die BEOL-Struktur 500, welche die Verbindungen 520 beinhaltet, die sich durch das ILD-Material 510 erstrecken und auf diesen befindliche Ummantelungen 530 beinhalten. Die Verbindungen 520, das Mantelmaterial 530 und das ILD-Material 510 können den Verbindungen 120, dem Mantelmaterial 130 und dem ILD-Material 110 wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 ausgeführt ähneln.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet zudem Abtragen 420 des ILD-Materials 510 zwischen den Verbindungen 520, um einen Abschnitt des Mantelmaterials 530 freizulegen, der einen zweiten Abschnitt 528 der Verbindungen 520 bedeckt. 5B zeigt ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500. Ein Teil eines ersten Abschnitts 526 jeder der Verbindungen 520 kann sich in das ILD-Material 510 hinein erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann das Abtragen 420 des ILD-Materials 510 Freilegen eines Abschnitts des Mantelmaterials beinhalten, der etwa achtzig Prozent (80 %) einer Länge der Verbindungen 520 bedeckt. In einigen Ausführungsformen können mehr oder weniger als 80 % der Verbindungen 520 freigelegt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Abtragen 420 des ILD-Materials 510 Abtragen des ILD-Materials 510 mittels eines Trockenätzvorgangs beinhalten, um zwischen den Verbindungen 520 Luftspalte 572 zu bilden. Ein solcher Ätzprozess kann als „Luftspalt-Ätzvorgang“ bezeichnet werden.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet ferner Aufbringen 430 einer konformen hermetischen Ummantelung 540 auf ein verbleibendes ILD-Material 510 und den freigelegten Abschnitt des Mantelmaterials 530 und der Verbindungen 520. Die konforme hermetische Ummantelung 540 kann dem vorstehend unter Bezugnahme auf 1 genannten hermetischen Mantelmaterial 140 ähneln. 5C veranschaulicht ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Aufbringen 430 einer konformen hermetischen Ummantelung 540 Abscheiden von etwa zwei Nanometer (2 nm) der konformen hermetischen Ummantelung 540. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Aufbringen 430 einer konformen hermetischen Ummantelung 540 Aufbringen von HfO2 (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 20), Al2O3 (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 9), mit Kohlenstoff dotiertem SiN (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 7), SiOCN (mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 5), anderen Materialien oder Kombinationen aus diesen.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet zudem Aufbringen 440 eines Kohlenstoff-Hartmasken- (CHM-) Materials 550 (z.B. eines amorphen Kohlenstoffmaterials oder einer amorphen Kohlenstoffverbindung) zwischen den Verbindungen 520. 5D veranschaulicht das CHM-Material 550 auf der BEOL-Struktur 500. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Aufbringen 440 des CHM-Materials 550 Aufschleudern des CHM-Materials 550. Die wie vorstehend erläutert aufgebrachte 430 konforme hermetische Ummantelung 540 kann an diesem Punkt als Opfermaterial dienen, das während der Bearbeitung der BEOL-Struktur 500 zum Abdichten der Verbindungen 520, des Mantelmaterials 530 und der ILD 510 gegenüber dem CHM-Material 550 verwendet wird (z.B. um zumindest teilweise eine Barriere gegen Diffusion der CHM in die Verbindungen 520, das Mantelmaterial 530 und die ILD 510 bereitzustellen).
  • Das Verfahren 400 beinhaltet ferner Abtragen 450 eines Abschnitts des CHM-Materials 550 bis zu einem Abstand d von dem verbleibenden ILD-Material 510. 5E veranschaulicht das bis zu dem Abstand d vom verbleibenden ILD-Material 510 abgetragene CHM-Material 550. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Abtragen 450 des Abschnitts des CHM-Materials 550 Zurückätzen des CHM-Materials 550 bis zu dem Abstand d vom verbleibenden ILD-Material 510.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet zudem Abtragen 460 der konformen hermetischen Ummantelung 540 von dem freiliegenden Abschnitt des Mantelmaterials 530 bis zu einem verbleibenden Abschnitt des CHM-Materials 550. Ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500 ist in 5F veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Abtragen 460 der konformen hermetischen Ummantelung 540 Ätzen der hermetischen Ummantelung 540 mittels chemischen Nassätzens.
  • Das Verfahren 400 beinhaltet zudem Abtragen 470 des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials 530 bis zu dem verbleibenden Abschnitt des CHM-Materials 550, um den zweiten Abschnitt 528 der Verbindungen 520 freizulegen. Ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500 ist in 5G veranschaulicht. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, kann in einigen Ausführungsformen eine Spur, ein Abschnitt oder das gesamte CHM-Material 550 verbleiben. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Abtragen 470 des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials 530 Ätzen des freiliegenden Abschnitts mit einem Piranha-Ätzvorgang. Es ist erkennbar, dass die BEOL-Struktur 500 der 5G der BEOL-Struktur 100 der 1 ähnelt.
  • In Ausführungsformen, in denen die BEOL-Struktur 500 eingekapselt wird, beinhaltet der Verfahren 400 Einkapseln 480 der Luftspalte 572 zwischen den freiliegenden zweiten Abschnitten 528 der Verbindungen 520 mit einem Kapselungsmaterial 570. Ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500 ist in 5H veranschaulicht. Das Kapselungsmaterial 570 kann dem unter Bezugnahme auf 2 erläuterten Kapselungsmaterial 270 ähneln. In einigen Ausführungsformen umfasst das Einkapseln 480 der Luftspalte 572 Anordnen des Kapselungsmaterials 570 über den Verbindungen 520.
  • In Ausführungsformen, in denen ein Ersatz-ILD-Material 580 verwendet wird, beinhaltet das Verfahren 400 Auffüllen 490 der Luftspalte 572 zwischen den freiliegenden zweiten Abschnitten 528 der Verbindungen 520 mit dem Ersatz-ILD-Material 580. Ein Beispiel der resultierenden BEOL-Struktur 500 ist in 51 veranschaulicht. Das Ersatz-ILD-Material 580 kann dem unter Bezugnahme auf 3 erläuterten Ersatz-ILD-Material 380 ähneln. In einigen Ausführungsformen kann das Ersatz-ILD-Material 580 so angeordnet (z.B. aufgeschleudert, abgeschieden usw.) werden, dass das Ersatz-ILD-Material 580 die zweiten Enden 524 der Verbindungen 520 bedeckt. In einigen solchen Ausführungsformen kann ein Abschnitt des Ersatz-ILD-Materials 580 abgetragen (z.B. poliert) werden, bis eine Oberseite des Ersatz-ILD-Materials 580 mit den zweiten Enden 524 der Verbindungen 520 in etwa eben ist, wie in 51 veranschaulicht.
  • 6 veranschaulicht ein Zwischenelement 1000, das eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung beinhaltet. Bei dem Zwischenelement 1000 handelt es sich um ein Zwischensubstrat, das verwendet wird, um zwischen einem ersten Substrat 1002 und einem zweiten Substrat 1004 zu überbrücken. Beim ersten Substrat 1002 kann es sich beispielsweise um einen IC-Die handeln. Beim zweiten Substrat 1004 kann es sich beispielsweise um ein Speichermodul, eine Hauptplatine eines Computers oder einen weiteren IC-Die handeln. Der Zweck eines Zwischenelements 1000 besteht grundsätzlich darin, eine Verbindung auf eine breitere Abstandsweite auszudehnen oder eine Verbindung zu einer anderen Verbindung umzuleiten. Beispielsweise kann ein Zwischenelement 1000 einen IC-Die an ein Ball-Grid-Array (BGA) 1006 koppeln, welches anschließend an das zweite Substrat 1004 gekoppelt werden kann. In einigen Ausführungsformen werden das erste und das zweite Substrat 1002/1004 an entgegengesetzten Seiten des Zwischenelements 1000 angebracht. In weiteren Ausführungsformen werden das erste und das zweite Substrat 1002/1004 auf der gleichen Seite des Zwischenelements 1000 angebracht. Und in weiteren Ausführungsformen werden drei oder mehr Substrate durch das Zwischenelement 1000 verbunden.
  • Das Zwischenelement 1000 kann aus einem Epoxidharz, einem glasfaserverstärkten Epoxidharz, einem Keramikmaterial oder einem Polymermaterial wie beispielsweise Polyimid gebildet werden. In weiteren Implementierungen kann das Zwischenelement aus alternativen starren oder biegsamen Materialien gebildet werden, zu denen dieselben Materialien wie vorstehend zur Verwendung in einem Halbleitersubstrat beschrieben zählen können, beispielsweise Silicium, Germanium und andere Materialien der Gruppe III bis V und der Gruppe IV.
  • Das Zwischenelement kann Metallverbindungen 1008 und Durchkontaktierungen 1010 beinhalten, darunter, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Silicium-Durchkontaktierungen (Through-Silicon Vias, TSVs) 1012. Das Zwischenelement 1000 kann ferner eingebettete Bauelemente 1014 beinhalten, darunter sowohl passive als auch aktive Bauelemente. Zu solchen Bauelementen zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Kondensatoren, Entkopplungskondensatoren, Widerstände, Induktoren, Sicherungen, Dioden, Transformatoren, Sensoren und elektrostatische Entladungseinrichtungen (Electrostatic Discharge Device, ESD). Zudem können auf dem Zwischenelement 1000 komplexere Einrichtungen wie beispielsweise Hochfrequenz- (HF-) Einrichtungen, Leistungsverstärker, Energiespareinrichtungen, Antennen, Arrays, Sensoren und MEMS-Einrichtungen gebildet sein.
  • Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung können vorliegend offenbarte Vorrichtungen oder Prozesse in der Fertigung des Zwischenelements 1000 verwendet werden.
  • 7 veranschaulicht eine Datenverarbeitungseinrichtung 1200 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 kann mehrere Komponenten beinhalten. In einer Ausführungsform sind diese Komponenten an einer oder mehreren Hauptplatinen angebracht. In einer alternativen Ausführungsform sind einige oder alle dieser Komponenten auf einem einzigen Ein-Chip-System- (SoC-) Die gefertigt, beispielsweise einem für Mobileinrichtungen verwendeten SoC. Zu den Komponenten in der Datenverarbeitungseinrichtung 1200 zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, ein IC-Die 1202 und mindestens eine Kommunikationslogikeinheit 1208. In einigen Implementierungen ist die Kommunikationslogikeinheit 1208 innerhalb des IC-Dies 1202 gefertigt, während in anderen Implementierungen die Kommunikationslogikeinheit 1208 in einem separaten IC-Chip gefertigt ist, der an einem Substrat oder einer Hauptplatine befestigt sein kann, das bzw. die gemeinsam mit dem IC-Die 1202 verwendet wird oder elektronisch mit diesem gekoppelt ist. Der IC-Die 1202 kann eine CPU 1204 sowie auf dem Die vorhandenen Arbeitsspeicher 1206 beinhalten, der häufig als Cachespeicher verwendet wird und der durch Technologien wie beispielsweise eingebetteten DRAM (eDRAM), SRAM oder Spin-Transfer-Torque-Speicher (STT-MRAM) bereitgestellt sein kann.
  • Die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 kann weitere Komponenten beinhalten, die wahlweise physisch und elektrisch an die Hauptplatine gekoppelt oder innerhalb eines SoC-Dies gefertigt sein können. Zu diesen weiteren Komponenten können, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, flüchtiger Speicher 1210 (z.B. DRAM), nichtflüchtiger Speicher 1212 (z.B. ROM oder Flashspeicher), eine Grafikverarbeitungseinheit 1214 (Graphics Processing Unit, GPU), ein digitaler Signalprozessor 1216, ein Kryptoprozessor 1242 (z.B. ein spezialisierter Prozessor, der kryptografische Algorithmen in Hardware ausführt), ein Chipsatz 1220, mindestens eine Antenne 1222 (in manchen Implementierungen können zwei oder mehr Antennen verwendet werden), eine Anzeige oder eine berührungsempfindliche Anzeige 1224, eine Steuereinrichtung 1226 für eine berührungsempfindliche Anzeige, eine Batterie 1229 oder eine andere Stromquelle, ein Leistungsverstärker (nicht gezeigt), ein Spannungsregler (nicht gezeigt), eine GPS- (Global Positioning System) Einrichtung 1228, ein Kompass (nicht gezeigt), ein Bewegungs-Koprozessor oder Bewegungssensoren 1232 (zu denen ein Beschleunigungsaufnehmer, ein Gyroskop und ein Kompass zählen können), ein Mikrofon (nicht gezeigt), ein Lautsprecher 1234, eine Kamera 1236, Benutzereingabeeinrichtungen 1238 (wie beispielsweise Tastatur, Maus, Stylus und Touchpad) und eine Massenspeichereinrichtung 1240 (wie beispielsweise ein Festplattenlaufwerk, Compact Disk (CD), Digital Versatile Disk (DVD) usw.) zählen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 kann weitere, vorliegend noch nicht beschriebene Übertragungs-, Telekommunikations- oder Funkfunktionalität beinhalten. In einigen Implementierungen beinhaltet die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 ein Funkgerät, das verwendet wird, um durch Modulieren und Aussenden elektromagnetischer Wellen über eine Entfernung durch die Luft bzw. den Raum zu kommunizieren. In einigen Implementierungen beinhaltet die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 einen Sender und einen Empfänger (oder einen Sendeempfänger), die verwendet werden, um durch Modulieren und Aussenden elektromagnetischer Wellen über eine Entfernung durch die Luft bzw. den Raum zu kommunizieren.
  • Die Kommunikationslogikeinheit 1208 ermöglicht drahtlose Kommunikation zur Übertragung von Daten zu und von der Datenverarbeitungseinrichtung 1200. Der Ausdruck „drahtlos“ und Ableitungen davon kann verwendet werden, um Schaltungen, Einrichtungen, Systeme, Verfahren, Methoden, Kommunikationskanäle etc. zu beschreiben, die Daten durch die Verwendung modulierter elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht-festes Medium übertragen können. Der Ausdruck impliziert nicht, dass die entsprechenden Einrichtungen keine Verdrahtung enthalten, auch wenn dies in einigen Ausführungsformen der Fall sein kann. Die Kommunikationslogikeinheit 1208 kann beliebige einer Reihe von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, darunter, ohne hierauf eingeschränkt zu sein, Wi-Fi (IEEE 802.11-Familie), WiMAX (IEEE 802.16-Familie), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Infrarot (IR), Nahbereichskommunikation (Near Field Communication, NFC), Bluetooth und Abwandlungen davon, sowie beliebige andere drahtlose Protokolle, die als 3G, 4G, 5G und über diese hinausgehend bezeichnet werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 1200 kann eine Vielzahl von Kommunikationslogikeinheiten 1208 beinhalten. Beispielsweise kann eine erste Kommunikationslogikeinheit 1208 für drahtlose Nachrichtenübermittlung kürzerer Reichweite wie Wi-Fi, NFC und Bluetooth und eine zweite Kommunikationslogikeinrichtung 1208 für drahtlose Nachrichtenübermittlung längerer Reichweite wie GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO und andere bestimmt sein.
  • Der Prozessor 1204 der Datenverarbeitungseinrichtung 1200 beinhaltet ein oder mehrere Bauelemente, beispielsweise Transistoren oder Metallverbindungen, die gemäß Ausführungsformen der Offenbarung gebildet sind. Die Bezeichnung „Prozessor“ kann sich auf jedwede Einrichtung oder jedweden Abschnitt einer Einrichtung beziehen, die elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten umzuwandeln, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können.
  • Die Kommunikationslogikeinheit 1208 kann zudem eine oder mehrere Einrichtungen wie beispielsweise BEOL-Strukturen 100, 500 beinhalten, die gemäß Implementierungen der Offenbarung gebildet sind.
  • In weiteren Ausführungsformen kann eine in der Datenverarbeitungseinrichtung 1200 aufgenommene weitere Komponente eine oder mehrere Einrichtungen wie beispielsweise BEOL-Strukturen 100, 500 enthalten, die gemäß Implementierungen der Offenbarung gebildet sind.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann es sich bei der Datenverarbeitungseinrichtung 1200 um einen Laptop-Computer, einen Netbook-Computer, einen Notebook-Computer, einen Ultrabook-Computer, ein Smartphone, ein Dumbphone, ein Tablet, einen Tablet/Laptop-Hybrid, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen Ultra-Mobile PC, ein Mobiltelefon, einen Desktop-Computer, einen Server, einen Drucker, einen Scanner, einen Bildschirm, eine Set-Top-Box, eine Entertainment-Steuereinheit, eine Digitalkamera, einen tragbaren Musikspieler oder einen digitalen Videorecorder handeln. In weiteren Implementierungen kann es sich bei der Datenverarbeitungseinrichtung 1200 um eine beliebige andere elektronische Einrichtung handeln, die Daten verarbeitet.
  • Beispiele
  • Es folgt eine nicht erschöpfende Liste beispielhafter Ausführungsformen, die unter den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Um die Offenbarung nicht zu verkomplizieren, sind nicht alle nachstehend aufgeführten Beispiele separat und explizit als vorliegend mit sämtlichen anderen der nachstehend aufgeführten Beispiele und weiteren vorstehend offenbarten Ausführungsformen für kombinierbar erachtet offenbart. Soweit eine mangelnde Kombinierbarkeit dieser nachfolgend aufgeführten Beispiele sowie der vorstehend offenbarten Ausführungsformen nicht für einen Fachmann offensichtlich ist, werden im Umfang der Offenbarung diese Beispiele und Ausführungsformen als kombinierbar erachtet.
  • Beispiel 1: IC-Struktur, umfassend: ein dielektrisches Zwischenschicht-(ILD-) Material, eine Verbindung, die elektrisch leitfähiges Material umfasst und einen ersten Abschnitt nahe einem ersten Ende der Verbindung und einen zweiten Abschnitt nahe einem zweiten Ende der Verbindung beinhaltet, wobei sich das erste Ende bis zu dem ILD-Material oder in dieses hinein erstreckt und das zweite Ende dem ersten Ende entgegengesetzt ist, und ein Mantelmaterial um den ersten Abschnitt der Verbindung herum und zwischen dem ersten Ende der Verbindung und dem ILD-Material, wobei ein dem ersten Ende der Verbindung entgegengesetztes Ende des Mantelmaterials eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt der Verbindung und dem zweiten Abschnitt der Verbindung definiert.
  • Beispiel 2: IC-Struktur nach Beispiel 1, ferner umfassend einen Überrest eines hermetischen Mantelmaterials in Kontakt mit dem ILD-Material und angrenzend an zumindest einen Teil des ersten Abschnitts der Verbindung, wobei sich das Mantelmaterial zwischen der Verbindung und dem ILD-Material sowie zwischen der Verbindung und dem Überrest des hermetischen Mantelmaterials befindet.
  • Beispiel 3: IC-Struktur nach Beispiel 2, wobei eine Dicke des Überrests des hermetischen Mantelmaterials etwa 2 Nanometer (2 nm) beträgt.
  • Beispiel 4: IC-Struktur nach einem der Beispiele 2 und 3, wobei der Überrest des hermetischen Mantelmaterials HfO2, Al2O3, mit Kohlenstoff dotiertes SiN oder Kombinationen aus diesen beinhaltet.
  • Beispiel 5: IC-Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 4, wobei ein Abstand vom zweiten Ende der Verbindung bis zum ersten Abschnitt der Verbindung etwa achtzig Prozent (80 %) einer Gesamtlänge der Verbindung vom ersten Ende bis zum zweiten Ende beträgt.
  • Beispiel 6: IC-Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend einen an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzenden Luftspalt.
  • Beispiel 7: IC-Struktur nach Beispiel 6, ferner umfassend ein Kapselungsmaterial, das an das zweite Ende der Verbindung angrenzt und dafür konfiguriert ist, den Luftspalt einzukapseln.
  • Beispiel 8: IC-Struktur nach einem der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend ein an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzendes Ersatz-ILD-Material.
  • Beispiel 9: IC-Struktur nach Beispiel 8, wobei eine Ersatz-Dielektrizitätskonstante des Ersatz-ILD-Materials geringer ist als eine Dielektrizitätskonstante des ILD-Materials.
  • Beispiel 10: IC-Struktur nach Beispiel 9, wobei die Ersatz-Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 1,9 und 2,1 und die Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 2,9 und 3,5 beträgt.
  • Beispiel 11: Verfahren zum Herstellen einer IC-Struktur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Abtragen eines dielektrischen Zwischenschicht- (ILD-) Materials zwischen Verbindungen, die zumindest teilweise mit einem Mantelmaterial bedeckt sind, um einen Abschnitt des Mantelmaterials, der einen zweiten Abschnitt der Verbindungen bedeckt, freizulegen, Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung auf ein verbleibendes ILD-Material und den freiliegenden Abschnitt des Mantelmaterials, Aufbringen einer Kohlenstoff-Hartmaske (CHM) zwischen den Verbindungen, Abtragen eines Abschnitts der CHM bis zu einem Abstand von der verbleibenden ILD, Abtragen der konformen hermetischen Ummantelung von dem freiliegenden Abschnitt des Mantelmaterials bis zu einem verbleibenden Abschnitt der CHM und Abtragen des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials bis zu dem verbleibenden Abschnitt der CHM, um den zweiten Abschnitt der Verbindungen freizulegen.
  • Beispiel 12: Verfahren nach Beispiel 11, wobei das Abtragen eines ILD-Materials zwischen Verbindungen Abtragen des ILD-Materials mittels eines Trockenätzvorgangs umfasst, um zwischen den Verbindungen Luftspalte zu bilden.
  • Beispiel 13: Verfahren nach einem der Beispiele 11 und 12, wobei das Abtragen eines ILD-Materials zwischen Verbindungen Freilegen eines Abschnitts des Mantelmaterials umfasst, der etwa achtzig Prozent (80 %) einer Länge der Verbindungen bedeckt.
  • Beispiel 14: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 13, wobei das Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung Abscheiden von etwa 2 Nanometer (2 nm) der konformen hermetischen Ummantelung umfasst.
  • Beispiel 15: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 14, wobei das Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung Aufbringen mindestens eines Materials umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus HfO2, Al2O3 und mit Kohlenstoff dotiertem SiN.
  • Beispiel 16: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 15, wobei das Aufbringen einer CHM Aufschleudern der CHM umfasst.
  • Beispiel 17: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 16, wobei das Abtragen eines Abschnitts der CHM Zurückätzen der CHM bis zu dem Abstand von der verbleibenden ILD umfasst.
  • Beispiel 18: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 17, wobei das Abtragen der konformen hermetischen Ummantelung Ätzen der hermetischen Ummantelung mittels chemischen Nassätzens umfasst.
  • Beispiel 19: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 18, wobei das Abtragen des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials Ätzen des freiliegenden Abschnitts mit einem Piranha-Ätzvorgang umfasst.
  • Beispiel 20: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 19, ferner umfassend Einkapseln von Luftspalten zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen mit einem Kapselungsmaterial.
  • Beispiel 21: Verfahren nach einem der Beispiele 11 bis 19, ferner umfassend Auffüllen von Spalten zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen mit einer Ersatz-ILD.
  • Beispiel 22: Datenverarbeitungseinrichtung, umfassend: mindestens eine IC-Struktur, die Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Verbindungen, die jeweils an ihrem ersten Ende einen mit einem Mantelmaterial bedeckten ersten Abschnitt und an ihrem zweiten Ende einen zweiten Abschnitt ohne das Mantelmaterial aufweisen, eine hermetische Ummantelung zwischen dem ersten Abschnitt der Verbindungen, und eine dielektrische Zwischenschicht (ILD) nahe zumindest einem Teil des Mantelmaterials an dem ersten Ende jeder der Vielzahl von Verbindungen.
  • Beispiel 23: Datenverarbeitungseinrichtung nach Beispiel 22, ferner umfassend: einen auf einem Substrat montierten Prozessor, eine Speichereinheit, die in der Lage ist, Daten zu speichern, eine Grafikverarbeitungseinheit, eine Antenne in der Datenverarbeitungseinrichtung, eine Anzeige an der Datenverarbeitungseinrichtung, eine Batterie in der Datenverarbeitungseinrichtung, einen Leistungsverstärker in dem Prozessor und einen Spannungsregler in dem Prozessor, wobei der Prozessor, die Speichereinheit, die Grafikverarbeitungseinheit, die Antenne, die Anzeige, die Batterie, der Leistungsverstärker und/oder der Spannungsregler die mindestens eine IC-Struktur umfassen.
  • Beispiel 24: Verfahren zum Herstellen einer IC-Struktur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden eines dielektrischen Zwischenschicht- (ILD-) Materials, Bilden einer Verbindung, die elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein sich bis zu dem oder in das ILD-Material hinein erstreckendes erstes Ende und ein dem ersten Ende entgegengesetztes zweites Ende beinhaltet, Bilden eines die Verbindung von dem ILD-Material trennenden Mantelmaterials und Abtragen des Mantelmaterials von einem zweiten Abschnitt der Verbindung, der sich von einem zweiten Ende bis zu einem ersten Abschnitt der Verbindung nahe dem ersten Ende erstreckt.
  • Beispiel 25: Verfahren nach Beispiel 24, ferner umfassend Bilden eines hermetischen Mantelmaterials in Kontakt mit dem ILD-Material und angrenzend an zumindest einen Teil des ersten Abschnitts der Verbindung, wobei das Mantelmaterial die Verbindung von dem ILD-Material und dem hermetischen Mantelmaterial trennt.
  • Beispiel 26: Verfahren nach Beispiel 25, wobei eine Dicke des hermetischen Mantelmaterials etwa 2 Nanometer (2 nm) beträgt.
  • Beispiel 27: Verfahren nach einem der Beispiele 25 und 26, wobei das hermetische Mantelmaterial HfO2, Al2O3, mit Kohlenstoff dotiertes SiN oder Kombinationen aus diesen beinhaltet.
  • Beispiel 28: Verfahren nach einem der Beispiele 24 bis 27, wobei ein Abstand vom zweiten Ende der Verbindung bis zum ersten Abschnitt der Verbindung etwa achtzig Prozent (80 %) einer Gesamtlänge der Verbindung vom ersten Ende bis zum zweiten Ende beträgt.
  • Beispiel 29: Verfahren nach einem der Beispiele 24 bis 28, ferner umfassend Belassen eines an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzenden Luftspalts.
  • Beispiel 30: Verfahren nach Beispiel 29, ferner umfassend Bilden eines an das zweite Ende der Verbindung angrenzenden Kapselungsmaterials, wobei das Kapselungsmaterial dafür konfiguriert ist, den Luftspalt einzukapseln.
  • Beispiel 31: Verfahren nach einem der Beispiele 24 bis 28, ferner umfassend Bilden eines an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzenden Ersatz-ILD-Materials.
  • Beispiel 32: Verfahren nach Beispiel 31, wobei eine Ersatz-Dielektrizitätskonstante des Ersatz-ILD-Materials geringer ist als eine Dielektrizitätskonstante des ILD-Materials.
  • Beispiel 33: Verfahren nach Beispiel 32, wobei die Ersatz-Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 1,9 und 2,1 und die Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 2,9 und 3,5 beträgt.
  • Beispiel 34: IC-Struktur, umfassend: ein dielektrisches Zwischenschicht-(ILD-) Material, Verbindungen, die an einem ersten Ende der Verbindungen zumindest teilweise mit einem Mantelmaterial bedeckt sind, wobei ein einen zweiten Abschnitt der Verbindungen bedeckender Abschnitt des Mantelmaterials abgetragen ist, wobei das erste Ende einem zweiten Ende der Verbindungen entgegengesetzt ist und der zweite Abschnitt näher am zweiten Ende als am ersten Ende liegt, eine konforme hermetische Ummantelung nahe dem Mantelmaterial und einen Überrest einer Kohlenstoff-Hartmaske (CHM) nahe der konformen hermetischen Ummantelung.
  • Beispiel 35: IC-Struktur nach Beispiel 34, ferner umfassend Luftspalte zwischen den Verbindungen.
  • Beispiel 36: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 und 35, wobei etwa achtzig Prozent (80 %) einer Gesamtlänge der Verbindungen kein auf diesen befindliches Mantelmaterial aufweisen.
  • Beispiel 37: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 bis 36, wobei die konforme hermetische Ummantelung etwa zwei Nanometer (2 nm) dick ist.
  • Beispiel 38: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 bis 37, wobei die konforme hermetische Ummantelung mindestens ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus HfO2, Al2O3 und mit Kohlenstoff dotiertem SiN.
  • Beispiel 39: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 bis 38, wobei die CHM eine aufzuschleudernde CHM umfasst.
  • Beispiel 40: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 bis 40, wobei sich der Überrest der CHM von der konformen hermetischen Ummantelung bis etwa zu dem zweiten Abschnitt der Verbindungen erstreckt.
  • Beispiel 41: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 bis 40, ferner umfassend ein Kapselungsmaterial, das dafür konfiguriert ist, Luftspalte zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen einzukapseln.
  • Beispiel 42: IC-Struktur nach einem der Beispiele 34 und 36 bis 40, ferner umfassend ein Ersatz-ILD-Material, das dafür konfiguriert ist, Spalte zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen aufzufüllen.
  • Beispiel 43: Verfahren zum Betreiben einer Datenverarbeitungseinrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Leiten von elektrischer Ladung durch mindestens eine IC-Struktur, die Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Verbindungen, die jeweils an ihrem ersten Ende einen mit einem Mantelmaterial bedeckten ersten Abschnitt und an ihrem zweiten Ende einen zweiten Abschnitt ohne das Mantelmaterial aufweisen, eine hermetische Ummantelung zwischen dem ersten Abschnitt der Verbindungen, und eine dielektrische Zwischenschicht (ILD) nahe zumindest einem Teil des Mantelmaterials an dem ersten Ende jeder der Vielzahl von Verbindungen.
  • Beispiel 44: Verfahren nach Beispiel 43, wobei das Leiten elektrischer Ladung durch mindestens eine IC-Struktur Leiten der elektrischen Ladung durch eine IC-Struktur: eines auf einem Substrat montierten Prozessors, einer zum Speichern von Daten fähigen Speichereinheit, einer Grafikverarbeitungseinheit, einer Antenne in der Datenverarbeitungseinrichtung, einer Anzeige an der Datenverarbeitungseinrichtung, einer Batterie in der Datenverarbeitungseinrichtung, eines Leistungsverstärkers in dem Prozessor oder eines Spannungsreglers in dem Prozessor umfasst.
  • Beispiel 45: Computerlesbares Medium, auf dem computerlesbare Anweisungen gespeichert sind, wobei die computerlesbaren Anweisungen dafür konfiguriert sind, einen oder mehrere Prozessoren anzuweisen, zumindest einen Teil des Verfahrens nach einem der Beispiele 11 bis 21, 24 bis 33, 43 und 44 durchzuführen.
  • Beispiel 46: Mittel zum Durchführen zumindest eines Teils des Verfahrens nach einem der Beispiele 11 bis 21, 24 bis 33, 43 und 44.
  • Anmerkungen
  • Die vorstehende Beschreibung dargestellter Implementierungen der Offenbarung einschließlich des in der Zusammenfassung Beschriebenen soll nicht als erschöpfend oder die Offenbarung auf genau die offenbarten Formen einschränkend zu verstehen sein. Während vorliegend zu Veranschaulichungszwecken konkrete Implementierungen und Beispiele der Offenbarung beschrieben sind, sind im Umfang der Offenbarung verschiedene gleichwertige Abwandlungen möglich, wie ein Fachmann versteht.

Claims (23)

  1. IC(Integrated Circuit)-Struktur, umfassend: ein dielektrisches Zwischenschicht- (ILD-) Material, eine Verbindung, die elektrisch leitfähiges Material umfasst und einen ersten Abschnitt nahe einem ersten Ende der Verbindung und einen zweiten Abschnitt nahe einem zweiten Ende der Verbindung beinhaltet, wobei sich das erste Ende bis zu dem ILD-Material oder in dieses hinein erstreckt und das zweite Ende dem ersten Ende entgegengesetzt ist, und ein Mantelmaterial um den ersten Abschnitt der Verbindung herum und zwischen dem ersten Ende der Verbindung und dem ILD-Material, wobei ein dem ersten Ende der Verbindung entgegengesetztes Ende des Mantelmaterials eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt der Verbindung und dem zweiten Abschnitt der Verbindung definiert.
  2. IC-Struktur nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Überrest eines hermetischen Mantelmaterials in Kontakt mit dem ILD-Material und angrenzend an zumindest einen Teil des ersten Abschnitts der Verbindung, wobei sich das Mantelmaterial zwischen der Verbindung und dem ILD-Material sowie zwischen der Verbindung und dem Überrest des hermetischen Mantelmaterials befindet.
  3. IC-Struktur nach Anspruch 2, wobei eine Dicke des Überrests des hermetischen Mantelmaterials etwa zwei Nanometer (2 nm) beträgt.
  4. IC-Struktur nach Anspruch 2, wobei der Überrest des hermetischen Mantelmaterials HfO2, Al2O3, mit Kohlenstoff dotiertes SiN oder Kombinationen aus diesen beinhaltet.
  5. IC-Struktur nach Anspruch 1, wobei ein Abstand vom zweiten Ende der Verbindung bis zum ersten Abschnitt der Verbindung etwa achtzig Prozent (80 %) einer Gesamtlänge der Verbindung vom ersten Ende bis zum zweiten Ende beträgt.
  6. IC-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzenden Luftspalt.
  7. IC-Struktur nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Kapselungsmaterial, das an das zweite Ende der Verbindung angrenzt und dafür konfiguriert ist, den Luftspalt einzukapseln.
  8. IC-Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend ein an den zweiten Abschnitt der Verbindung angrenzendes Ersatz-ILD-Material.
  9. IC-Struktur nach Anspruch 8, wobei eine Ersatz-Dielektrizitätskonstante des Ersatz-ILD-Materials geringer ist als eine Dielektrizitätskonstante des ILD-Materials.
  10. IC-Struktur nach Anspruch 9, wobei die Ersatz-Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 1,9 und 2,1 und die Dielektrizitätskonstante zwischen etwa 2,9 und 3,5 beträgt.
  11. Verfahren zum Herstellen einer IC-Struktur, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Abtragen eines dielektrischen Zwischenschicht- (ILD-) Materials zwischen Verbindungen, die zumindest teilweise mit einem Mantelmaterial bedeckt sind, um einen Abschnitt des Mantelmaterials, der einen zweiten Abschnitt der Verbindungen bedeckt, freizulegen, Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung auf ein verbleibendes ILD-Material und den freiliegenden Abschnitt des Mantelmaterials, Aufbringen einer Kohlenstoff-Hartmaske (CHM) zwischen den Verbindungen, Abtragen eines Abschnitts der CHM bis zu einem Abstand von der verbleibenden ILD, Abtragen der konformen hermetischen Ummantelung von dem freiliegenden Abschnitt des Mantelmaterials bis zu einem verbleibenden Abschnitt der CHM und Abtragen des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials bis zu dem verbleibenden Abschnitt der CHM, um den zweiten Abschnitt der Verbindungen freizulegen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abtragen eines ILD-Materials zwischen Verbindungen Abtragen des ILD-Materials mittels eines Trockenätzvorgangs umfasst, um zwischen den Verbindungen Luftspalte zu bilden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abtragen eines ILD-Materials zwischen Verbindungen Freilegen eines Abschnitts des Mantelmaterials umfasst, der etwa achtzig Prozent (80 %) einer Länge der Verbindungen bedeckt.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung Abscheiden von etwa zwei Nanometer (2 nm) der konformen hermetischen Ummantelung umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aufbringen einer konformen hermetischen Ummantelung Aufbringen mindestens eines Materials umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus HfO2, Al2O3 und mit Kohlenstoff dotiertem SiN.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aufbringen einer CHM Aufschleudern der CHM umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abtragen eines Abschnitts der CHM Zurückätzen der CHM bis zu dem Abstand von der verbleibenden ILD umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abtragen der konformen hermetischen Ummantelung Ätzen der hermetischen Ummantelung mittels chemischen Nassätzens umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Abtragen des freiliegenden Abschnitts des Mantelmaterials Ätzen des freiliegenden Abschnitts mit einem Piranha-Ätzvorgang umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Einkapseln von Luftspalten zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen mit einem Kapselungsmaterial.
  21. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Auffüllen von Spalten zwischen dem freiliegenden zweiten Abschnitt der Verbindungen mit einer Ersatz-ILD.
  22. Datenverarbeitungseinrichtung, umfassend: mindestens eine IC-Struktur, die Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Verbindungen, die jeweils an ihrem ersten Ende einen mit einem Mantelmaterial bedeckten ersten Abschnitt und an ihrem zweiten Ende einen zweiten Abschnitt ohne das Mantelmaterial aufweisen, eine hermetische Ummantelung zwischen dem ersten Abschnitt der Verbindungen und eine dielektrische Zwischenschicht (ILD) nahe zumindest einem Teil des Mantelmaterials an dem ersten Ende jeder der Vielzahl von Verbindungen.
  23. Datenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 22, ferner umfassend: einen auf einem Substrat montierten Prozessor, eine Speichereinheit, die in der Lage ist, Daten zu speichern, eine Grafikverarbeitungseinheit, eine Antenne in der Datenverarbeitungseinrichtung, eine Anzeige an der Datenverarbeitungseinrichtung, eine Batterie in der Datenverarbeitungseinrichtung, einen Leistungsverstärker in dem Prozessor und einen Spannungsregler in dem Prozessor, wobei der Prozessor, die Speichereinheit, die Grafikverarbeitungseinheit, die Antenne, die Anzeige, die Batterie, der Leistungsverstärker und/oder der Spannungsregler die mindestens eine IC-Struktur umfassen.
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