NL1005911C2 - Zelf-uitgerichte, niet-gelande doorgangsmetallisatie. - Google Patents

Description

ZELF-UITGERICHTE, NIET-GELANDE DOORGANGSMETALLISATIE

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de vorming van bedradingsstructuren in geïntegreerde schakelingsinrichtingen. Meer in 5 het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de vorming van doorgangen en verbindingen die zich door doorgangen uitstrekken naar begraven bedradingsleidingen of -vlakken.

Veel hoog geïntegreerde halfgeleiderschakelingen maken gebruik van multiniveau-bedradingsleidingstructuren voor het onderling verbin-10 den van gebieden binnen inrichtingen en voor het onderling verbinden van een of meer inrichtingen binnen de geïntegreerde schakeling. Bij het vormen van dergelijke structuren is het gebruikelijk om een eer-ste-niveau-bedradingsleiding te vormen, een intermetalen diëlektrische laag over de bedradingsleiding aan te brengen, een doorgang te vormen 15 door de intermetalen diëlektrische laag om een deel van de eerste-niveau-bedradingsleiding bloot te leggen, en dan metaal aan te brengen in de doorgang om een zich verticaal uitstrekkende verbinding of "contactpen" te vormen. Een tweede niveau van bedradingsleidingen wordt dan gevormd op de intermetalen diëlektrische laag, waarbij één 20 van de tweede-niveau-bedradingsleidingen in contact staat met de contactpen, waardoor de eerste-niveau-bedradingsleiding wordt verbonden met andere geleiders in de schakeling. Gebruikelijke werkwijzen voor het vormen van doorgangen door intermetalen diëlektrica, samen met de werkwijzen die gewoonlijk worden gebruikt voor het vormen van metalen 25 contactpennen als verticale verbindingen tussen bedradingsniveaus, kunnen verbindingen met ontoelaatbare weerstanden tot stand brengen, wat leidt tot onbevredigende verbindingsstructuren.

Een conventionele multiniveau-bedradingsleidingstructuur en een werkwijze voor het maken van de structuur zijn geïllustreerd in de 30 figuren 1-3. Figuur 1 toont een halfgeleiderschakeling in een tussenliggende stap in het fabricageproces, waarbij een laag van isolerend materiaal 12 een halfgeleidersubstraat 10 bedekt. Een eerste-niveau-bedradingsleiding 14 is voorzien op de laag isolerend materiaal 12, waarbij de bedradingsleiding kenmerkend contact maakt met een of meer 35 inrichtingen die zijn gevormd in of op het halfgeleidersubstraat op een op afstand gelegen lokatie (niet getoond). Een intermetalen diëlektrische laag 16 bedekt de eerste-niveau-bedradingsleiding 14 en delen van de laag van isolerend materiaal 12 die niet zijn bedekt door 1005911 2 eerste-niveau-bedradingsstructuren. Figuur 2 toont de inrichting van figuur 1 nadat een doorgang 18 wordt gevormd door de intermetalen diëlektrische laag 16 naar beneden naar het oppervlak van de eerste-niveau-bedradingsleiding 14. De doorgang wordt gevormd door middel vein 5 anisotroop etsen. Vaak worden doorgangen gevormd nabij einden of randen van bedradingsleidingen of contactvlakken. Ofwel door ontwerp ofwel als gevolg van uitrichtings- en fabricagefouten, is het mogelijk dat een deel van de doorgang is gevormd over een rand van de eerste-niveau-bedradingsleiding 14, waardoor een zogenaamde "niet-gelande 10 doorgang" ("unlanded via") wordt gevormd. Wanneer niet-gelande doorgangen worden gevormd, en in het bijzonder wanneer het doorgang-ets-proces gebruik maakt van een metaal oppervlak van bedradingsleiding 14 als een etsstop, kan de doorgang-etsing zich uitstrekken langs een zijwand vein de eerste-niveau-bedradingsleiding in de intermetalen 15 diëlektrische laag 16, waardoor een holte 20 wordt gevormd die grenst aan de bedradingsleiding 14.

Figuur 3 illustreert de structuur van figuur 2 na verdere fabri-cagestappen die een metalen contactpen 24 vormen binnen de doorgang om contact te maken met de eerste-niveau-bedradingsleiding 14. In een 20 kenmerkende configuratie kan de eerste-niveau-bedradingsleiding 14 aluminium, koper, een legering van aluminium met silicium of koper, of een ander goedkoop gefabriceerd geleidend materiaal zijn. De metalen contactpen 24 wordt vaak gevormd uit wolfraam, maar andere materialen waaronder aluminium of koper kunnen worden gebruikt. Het is gewoonlijk 25 duidelijk dat het vormen van een metalen contactpen 24 elke willekeurige holte 20 langs een bedradingsleiding binnen een niet-gelande doorgang zal opvullen. In de praktijk kunnen verbindingsstructuren van het type dat is geïllustreerd in figuur 3 variërende weerstandsniveaus vertonen, zowel op een serie-tot-serie-basis als binnen één enkele 30 wafel. Zowel hoge weerstanden als variërende weerstanden zijn ontoelaatbaar voor verbindingsstructuren omdat deze het prestatievermogen van de inrichting schaden en lagere rendementen tot stand brengen.

Het is daarom een doelstelling van de onderhavige uitvinding om een werkwijze te verschaffen voor het maken van metalen verbindings-35 structuren die een uniformer en voorspelbaarder weerstandsniveau hebben.

Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het vormen van een verbindingsstructuur in een halfge- 1005911 3 leiderinrichting. Een geleidende laag wordt gevormd grenzend aan een eerste isolerende laag boven een halfgeleidersubstraat, waarbij de geleidende laag en de eerste isolerende laag coplanaire bovenoppervlakken hebben. Een etsstoplaag, die verschillend is van de eerste 5 isolerende laag, wordt aangebracht op de bovenoppervlakken van de geleidende laag en de eerste isolerende laag. Een tweede isolerende laag, die verschillend is van de etsstoplaag, wordt aangebracht op de etsstoplaag en een doorgang wordt gevormd die een gedeelte van de etsstoplaag tenminste gedeeltelijk boven de geleidende laag blootlegt. 10 De etsstoplaag wordt verwijderd binnen de doorgang en de doorgang wordt gevuld met een geleidend materiaal.

Overeenkomstig een ander aspect van de onderhavige uitvinding wordt een verbinding voor een halfgeleiderinrichting gevormd door het verschaffen van een isolerende laag die een rand en een bovenoppervlak 15 heeft die is aangebracht boven een gedeelte van het halfgeleidersubstraat. Een metaallaag is voorzien langs de rand van de isolerende laag, waarbij de metaallaag een bovenoppervlak heeft en elektrisch is verbonden met het halfgeleidersubstraat. Een etsstoplaag is aangebracht op de bovenoppervlakken van de isolerende laag en de metaallaag 20 en dan wordt een diëlektrische laag aangebracht over de etsstoplaag. Een doorgang wordt gevormd door de diëlektrische laag voor het blootleggen van de etstoplaag en dan wordt de etsstoplaag verwijderd binnen de doorgang om tenminste een deel van de metaallaag bloot te leggen. Een metalen contactpen wordt gevormd binnen de doorgang, waardoor de 25 metaallaag met een geleider wordt verbonden die is gevormd boven de diëlektrische laag.

Nog een ander aspect van de onderhavige uitvinding vormt een verbinding voor een halfgeleiderinrichitng door het verschaffen van een isolerende laag over een halfgeleidersubstraat en dan door het 30 vormen van een patroon van verlagingen in de isolerende laag. De metaallaag wordt geplanariseerd om een patroon van metalen bedradings-leidingen te vormen binnen de isolerende laag overeenkomstig het patroon van verlagingen. Een etsstoplaag wordt aangebracht op oppervlakken van de isolerende laag en de metaallaag en een diëlektrische 35 laag wordt aangebracht over de etsstoplaag. Een doorgang wordt geëtst door de diëlektrische laag voor het blootleggen van de etsstoplaag en de etsstoplaag wordt verwijderd binnen de doorgang om tenminste een deel van de metaallaag bloot te leggen. Een metalen contactpen wordt ‘100591 1 4 gevormd binnen de doorgang.

Figuren 1-3 illustreren een conventionele verbinding met een eerste-niveau-bedradingsleiding, samen met een werkwijze voor het maken van de structuur.

5 Figuur 4 illustreert een moeilijkheid die zich voordoet wanneer gebruik wordt gemaakt van een wolfraam-contactpen-technologie met een niet-gelande doorgangsstructuur.

Figuren 5“H illustreren stappen in de vorming van multilaags bedradingsstructuren overeenkomstig de onderhavige uitvinding.

10 De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het vormen van verbindingen tussen verschillende-niveau-bedradingsleidingen. Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding vinden een specifieke toepassing in het contact maken met een lagere-niveau-bedradingslei-ding via een niet-gelande doorgang, dat wil zeggen, een doorgang die 15 slechts gedeeltelijk over de eerste-niveau-bedradingsleiding ligt. Dergelijke niet-gelande doorgangen kunnen worden gevormd door ontwerp of kunnen onbedoeld zijn gevormd, in het bijzonder in gereduceerde-geometrie-inrichtingen. Het overetsen van niet-gelande doorgangen vormt tussenruimten langs metalen bedradingsleidingen, wat de weer-20 stand van contacten die door de doorgangen zijn gemaakt op een onvoorspelbare wijze kan verhogen. De onderhavige uitvinding reduceert de mogelijkheid dat tussenruimten die zijn gevormd door het overetsen van niet-gelande doorgangen de soortelijke weerstand van de contacten beïnvloedt die zijn gemaakt door deze doorgangen. Bovendien kunnen 25 voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in het bijzonder worden toegepast wanneer een wolfraam-contactpen-technologie of een soortgelijke technologie wordt gebruikt om doorgangen te vullen. Zoals hieronder in meer detail uiteen wordt gezet, kan het gebruik van chemische dampdepositie voor het vormen van contactpennen, en meer in 30 het bijzonder voor het vormen van wolfraam contactpennen, binnen niet-gelande doorgangen, geneigd zijn verontreinigde doorgangen te vormen die hoge of onvoorspelbare weerstanden hebben. Gebruik van voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding vergemakkelijkt de betrouwbaardere vorming van wolfraam contactpennen binnen niet-gelande 35 doorgangen.

In het kort verschaffen voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding een etsstoplaag over een eerste-niveau-bedradings-leiding en over een aangrenzende eerste isolerende laag. Een tweede

"''n 5911 I

5 isolerende laag wordt kenmerkend aangebracht op de etsstoplaag boven de eerste-niveau-bedradingsleiding en de eerste isolerende laag. Contact met de eerste-niveau-bedradingsleiding wordt gemaakt door het etsen van een doorgang door de tweede isolerende laag heen, met ge-5 bruikmaking van de etsstoplaag voor het begrenzen van de verticale omvang van het doorgangs-etsproces. De etsstoplaag wordt verwijderd binnen de doorgang, een zich verticaal uitstrekkende verbinding of contactpen wordt gevormd binnen de doorgang, en een tweede-niveau-bedradingsleiding wordt gevormd in contact met de verbindingscontact-10 pen.

In een gedetailleerdere uitvoeringsvorm vormt de onderhavige uitvinding een multiniveau-verbindingsstructuur op een eerste isolerende laag over een halfgeleidersubstraat door het vormen van verlagingen op het oppervlak van de eerste isolerende laag. Overtollige 15 gedeelten van de metaallaag worden verwijderd van het oppervlak van de eerste isolerende laag door chemisch mechanisch polijsten, planarise-ren van het oppervlak van de metaallaag met de eerste isolerende laag, en daarbij vormen van een patroon van eerste-niveau-bedradingsleidin-gen. Een etsstoplaag van een materiaal, bij voorkeur verschillend van 20 de eerste isolerende laag, wordt aangebracht op de eerste-niveau-bedradingsleidingen en over de eerste isolerende laag. Een tweede isolerende laag, bij voorkeur van een materiaal dat verschillend is van de laag van etsstopmateriaal, wordt aangebracht over de etsstoplaag. Een doorgang wordt gevormd door de tweede isolerende laag en de 25 etsstoplaag wordt verwijderd van binnen de doorgang. Wanneer de doorgang niet geland is, zal verwijdering van de etsstoplaag binnen de doorgang zowel een deel van een eerste-niveau- bedradingsleiding als een deel van de eerste isolerende laag blootleggen. Omdat een etsstoplaag wordt gebruikt in voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding 30 kan het voorkeurs-doorgangsetsproces een doorgang vormen zonder een tussenruimte langs de bedradingsleidingen te vormen. Zoals verder hieronder wordt beschreven, heeft dit aspect van de uitvinding bijzondere voordelen in een aantal uitvoeringsvormen van de uitvinding. Nadat de doorgang is geopend, wordt een lijm- of hechtlaag binnen de 35 doorgang aangebracht, wordt een contactpen van wolfraam of een andere geleider gevormd binnen de doorgang, en wordt dan een tweede-niveau-bedradingsleiding gevormd in contact met de wolfraam contactpen.

Aspecten van de onderhavige uitvinding, waarvan sommige zijn 6 geïllustreerd in deze gedetailleerdere uitvoeringsvorm, vermijden tenminste een aantal doorgangverontreinigingsmechanismen, waarbij verbindingen worden gevormd die op betrouwbaardere wijze lage weerstandsniveaus hebben. Één van de doorgangsverontreinigingsmechanismen 5 die wordt aangesproken door aspecten van de onderhavige uitvinding is geïllustreerd in figuur 4. Figuur 4 toont een eerste-niveau-bedradingsleiding 14 die wordt gevormd op een isolerende laag 12 die een halfgeleidersubstraat 10 bedekt. Een niet-gelande doorgang wordt gevormd door de isolerende laag 16 in een etsproces zoals dat hierbo-10 ven is beschreven met verwijzing naar figuur 2, wat leidt tot de vorming van de niet-gelande doorgang die is getoond, samen met een holte 20 die grenst aan de metalen bedradingsleiding 14. Om de hechting van een wolfraam contactpen met de doorgang te vergemakkelijken wordt een hecht- of lijmlaag 22 kenmerkend gevormd binnen de doorgang. Een 15 wolfraam contactpen 24 wordt dan gevormd binnen de doorgang door middel van selectieve chemische dampdepositie met gebruikmaking van een brongas zoals WF6.

Verscheidende problemen doen zich voor met een structuur zoals die is geïllustreerd in figuur 4. Ten eerste is het kenmerkend om een 20 plasma-etsmiddel te gebruiken dat is afgeleid van een gas dat koolstof en fluor omvat zoals CF/, of 02Ρ^ bij het etsen van de doorgang, zodat het doorgangetsproces kenmerkend zal leiden tot de vorming of aanbrenging van polymeren als een bijprodukt van de etsreacties. Vaak zijn deze polymeren gevangen in de holte 20 die grenzend aan de metalen 25 bedradingsleiding is gevormd, en blijven zij binnen de holte 20, zelfs na schoonmaken met een oplosmiddel zoals ACT 935 (gefabriceerd door Ashland Chemicals). Het polymeer residu binnen de holte 20 is een bron van besmetting voor elk van de navolgende verwerkingsstappen voor de vorming van de verbinding. Bijvoorbeeld, aanbrenging van de lijmlaag, 30 die kan bestaan uit de fysische dampdepositie (bijvoorbeeld, door sputteren) van titaan of titaannitride, heeft een slechte stapbedek-king over de verontreinigde holte 20. Derhalve omvat het kenmerkende resultaat van het aanbrengen van een lijmlaag 22 binnen een niet-gelande doorgang de vorming van een gedeeltelijk gesloten holte waarbin-35 nen contaminanten zoals polymeren gevangen zitten. De navolgende chemische dampdepositie van wolfraam van een WF6 brongas blijkt te reageren met het polymeer residu dat is gevangen binnen de holte 20, wat mogelijk leidt tot de vorming van een wolfraam contactpen die een 1005911 7 grensvlak van slechte kwaliteit heeft met· de onderliggende eerste-niveau-bedradingsleiding 14. Deze resten kunnen ook interfereren met de vorming van goede contacten tussen de wolfraam contactpen en de erover liggende tweede-niveau-bedradingsleiding.

5 De onderhavige uitvinding pakt deze moeilijkheden in wezen aan door het vermijden van de vorming van een holte 20 gedurende een niet-gelande doorgangetsing naar een eerste-niveau-bedradingsleiding. Voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden nu beschreven met verwijzing naar de figuren 5“H· Deze figuren illustreren 10 stappen voor de vorming van een specifieke configuratie van een ver-bindingsstructuur. Terwijl deze uitvoeringsvormen bijzondere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding illustreren, vinden aspecten van de onderhavige uitvinding toepassing in andere configuraties van verbindingen of gebruikmakend van andere samenstellende materialen. 15 Bovendien, terwijl de volgende beschrijving eerste- en tweede-niveau-bedradingsleidingen identificeert, zal het duidelijk zijn dat dit alleen labels zijn en dat de onderhavige uitvinding kan worden toegepast op hogere-niveau-bedradingsleidingen of voor het vormen van verbindingen tussen niet-aangrenzende (bijvoorbeeld eerste en derde of 20 andere) niveaus van bedradingsleidingen.

De onderhavige uitvinding kan worden opgenomen in een verscheidenheid aan verschillende werkwijzen voor het vormen van bedradings-en verbindingsstructuren. Eén werkwijze voor het vormen van een patroon van geschikte eerste-niveau-bedradingsleidingen verschaft een 25 metaallaag over een halfgeleiderinrichting en maakt van de metaallaag een patroon van bedradingsleidingen met gebruikmaking van conventionele lithografie. Een laag van isolerend materiaal wordt dan aangebracht over het patroon van metalen bedradingsleidingen en dan wordt chemische mechanische polijsting of een terugetsproces uitgevoerd om delen 30 van de isolerende laag boven de eerste-niveau-bedradingsleidingen te verwijderen. Het polijst- of etsproces verschaft een patroon van metalen bedradingsleidingen waarbij isolerende gebieden de metalen bedradingsleidingen scheiden, waarbij de oppervlakken van de bedradingsleidingen althans nagenoeg coplanair zijn met het oppervlak van de isole-35 rende gebieden. De stappen die in de figuren 7-11 zijn geïllustreerd kunnen dan op de hieronder beschreven wijze worden uitgevoerd.

Een andere, en tegenwoordig meer de voorkeur verdienende werkwijze voor het vormen van bedradingsleidingen overeenkomstig de onderha- 100591 1 8 vige uitvinding maakt gebruik van een damasceringsproces. Figuur 5 toont een substraat 10 dat bij voorkeur een veelheid halfgeleider-inrichtingen heeft die daarin zijn gevormd (niet getoond). Kenmerkend is een laag van passiverend of isolerend materiaal 12 aanwezig op het 5 oppervlak van de geïntegreerde schakelingsinrichting, hoewel het mogelijk is dat de eerste-niveau-bedradingsleidingen zich in direct contact bevinden met tenminste gedeelten van het substraat of met tenminste delen van halfgeleiderinrichtingen in het substraat. Een laag 30 van diëlektrisch materiaal, zoals een laag van siliciumoxide, wordt 10 aangebracht door bijvoorbeeld plasma-verrijk'te chemische dampdepositie (plasma enhanced chemical vapor deposition = PECVD). Gebruikelijke fotolithografie wordt uitgevoerd voor het vormen van een fotolakmasker of een hard masker dat de diëlektrische laag 30 boven gebieden die overeenkomen met het patroon van te vormen bedradingsleidingen bloot-15 legt. Anisotrope etsing wordt uitgevoerd voor het vormen van geulen of verlagingen tot een diepte van tussen circa 2.000-10.000 A in de diëlektrische laag 30. In sommige gevallen kan de etsdiepte zich door de diëlektrische laag 30 uitstrekken, met gebruikmaking van de onderliggende passiverende of isolerende laag 12 als een stop voor het 20 etsen van de geulen. In andere gevallen kan het etsproces zich slechts gedeeltelijk door de diëlektrische laag 30 uitstrekken, met gebruikmaking van de tijdsduur van de etsing om de diepte van de geulen binnen de dikkere diëlektrische laag 30 te bepalen.

Metaal wordt dan aangebracht over het oppervlak van de inrich-25 ting, waarbij de geulen of verlagingen in de diëlektrische laag 30 worden gevuld en andere gedeelten van het oppervlak van de diëlektrische laag 30 worden bedekt. Het aangebrachte metaal kan wolfraam zijn dat is aangebracht door middel van chemische dampdepositie (CVD) technieken of ’’heet” aluminium dat is aangebracht met gebruikmaking van 30 fysische dampdepositie (PVD) technieken. De eerste-niveau-bedradings-leidingen kunnen gelaagde of andere samengestelde structuren omvatten die verschillende typen metalen omvatten, of kunnen zowel metalen als andere materialen omvatten. Nadat de metaallaag is aangebracht, wordt overtollig metaal verwijderd van het oppervlak van de diëlektrische 35 laag 30 door etsen of, meer bij voorkeur, door chemisch mechanisch polijsten om metalen bedradingsleidingen 32 te verschaffen die bovenoppervlakken hebben die althans nagenoeg coplanair zijn met het oppervlak van de diëlektrische laag 30, zoals is getoond in figuur 6. De 100591 1 9 geuletsing, metaalaanbrenging en chemische mechanische polijsting van het voorkeurs-bedradingsleidingsvormingsproces verschaft op betrouwbaardere wijze een patroon van smalle eerste metalen bedradingsleidin-gen dan andere metaalaanbrengings- en fotolithografieprocessen.

5 Vervolgens wordt een etsstoplaag 3^ (figuur 7) gevormd over het oppervlak van de inrichting, waarbij het oppervlak van de eerste-niveau-metaalbedradingsleiding 32 en blootgelegde gebieden op het oppervlak van de diëlektrische laag 30 worden bedekt. Bij voorkeur wordt de etsstoplaag 3^ gevormd uit een isolerend materiaal dat ver-10 schillend is van het diëlektrische materiaal in de laag 30. Het meest bij voorkeur wordt de etsstoplaag 3** gevormd van een materiaal dat ook verschillend is van de laag 36 van isolerend materiaal dat op de etsstoplaag is aangebracht. Het gebruik van verschillende materialen maakt het mogelijk dat etsprocessen door de multilaags isolerende 15 structuur aan elk grensvlak worden gestopt. Kenmerkend wordt de diëlektrische laag 30 gevormd van siliciumoxide, en de laag 36 van isolerend materiaal die wordt aangebracht op het oppervlak van de etsstoplaag 3^ is ook siliciumoxide. Een geschikt materiaal voor de etsstoplaag kan daarom siliciumnitride zijn. Etsprocessen kunnen zeer 20 selectief zijn tussen siliciumoxide en siliciumnitride, in het bijzonder wanneer een hoge-dichtheids-plasma-etsproces wordt gebruikt zoals inductief gekoppeld plasma of "helicon wave plasma".

De siliciumnitride-etsstoplaag 3^ kan worden aangebracht door middel van CVD tot een dikte van tussen circa 200-1000 A. Bij voorkeur 25 is de laag 3^ voldoende dik om betrouwbaar te fungeren als een ets-stop. De noodzakelijke dikte kan zo weinig zijn als 100 A, afhankelijk van de dikte van de diëlektrische laag 36 waar doorheen de doorgang is gevormd en afhankelijk van de planariteit van de oppervlakken van de diëlektrische laag 30 en de metalen bedradingsleiding 32. Als het 30 polijstingsproces, dat de voorkeur heeft voor het vormen van de structuur van figuur 6, leidt tot een significante stap tussen de oppervlakken van de diëlektrische laag 30 en de metalen bedradingsleiding 32, dan kan een dikkere laag van siliciumnitride noodzakelijk zijn om de de voorkeur verdienende complete stapbedekking te waarborgen. Nadat 35 de etsstoplaag is gevormd, wordt een intermetalen diëlektrische laag 36 gevormd door, bijvoorbeeld, PECVD van siliciumoxide.

Een doorgang wordt dan gevormd door de intermetalen diëlektrische laag 36. Een doorgang-etsmasker wordt gevormd op het oppervlak van de -i ' /> 10 intermetalen diëlektrische laag door middel van conventionele fotolithografie of equivalente middelen. Een doorgang 38 wordt dan geëtst, bij voorkeur met gebruikmaking van een anisotroop proces in een hoge-dichtheids-plasma-etsmachine met een plasma dat is afgeleid van een 5 mengsel van brongassen waaronder CF/,, C2F6 en C02. Deze etsstap stopt bij voorkeur op de etsstoplaag 34. De etsstoplaag wordt dan geëtst binnen de doorgang 38, met gebruikmaking van bijvoorbeeld een anisotroop etsproces met een plasma dat is afgeleid vein CHF3 dat stopt op het oppervlak van de diëlektrische (siliciumoxide) laag 30. Het door-10 gang-etsmasker wordt ofwel op dit moment ofwel vóór het verwijderen van de etsstoplaag verwijderd.

Met verwijzing naar figuur 9 is een hecht- of lijmlaag 40 bij voorkeur aeingebracht over het oppervlak van de intermetalen diëlektrische laag 36 en binnen de doorgang 38. Gebruik van een dergelijke 15 lijmlaag heeft de voorkeur voor het verbeteren van de hechting tussen de geleidende contactpen en de eerste-niveau-bedradingsleiding, waarbij de mogelijkheid van lostrekking wordt gereduceerd. De lijmlaag 40 kan titaan, titaannitride, titaanwolfraam, tantaal, tantaalnitride, of andere geschikte materialen zijn, ofwel alleen ofwel in combinatie, 20 die kenmerkend zijn afingebracht tot een dikte van een paar honderd Angström door een fysisch dampdepositieproces.

Bij voorkeur wordt een metalen contactpen 42 dan gevormd binnen de doorgang in contact met de lijmlaag, zoals getoond in figuur 10. Een wolfraam contactpen kan bijvoorbeeld worden gevormd door middel 25 van CVD van wolfraam met gebruikmaking van een WF^ brongas. Onder bepaalde omstandigheden kan het geschikt zijn om andere materialen te gebruiken voor het vormen van de contactpen 42, waaronder bijvoorbeeld aluminium. Het thans de voorkeur verdienende wolfraam CVD-proces brengt wolfraam over de gehele lijmlaag aan. Derhalve verdient het, 30 voor inrichtingen waarin de lijmlaag een deel van de intermetalen diëlektrische laag 36 bedekt, de voorkeur dat een CMP of terugetspro-ces wordt gebruikt voor het verwijderen van het aangebrachte wolfraam van het oppervlak van de diëlektrische laag 36 buiten de doorgang, en voor het planariseren van de wolfraam contactpen met het bovenopper-35 vlak van de diëlektrische laag 36. waardoor een contactpen 42 wordt gevormd zoals geïllustreerd. In het de voorkeur verdienende polijst-proces wordt de lijmlaag 40 verwijderd van het oppervlak van de diëlektrische laag 36. Derhalve is het gewenst om een tweede lijmlaag 1005911 11 44 aan te brengen, soortgelijk qua samenstelling en qua depositiepro-ces als de eerste lijmlaag 40, over de diëlektrische laag 36 en over de contactpen 42. De resulterende structuur is getoond in figuur 11.

Het verwerken gaat verder voor het vormen van een tweede niveau 5 van bedradingsleidingen, inclusief een tweede-niveau-bedradingsleiding 46 in contact met de tweede-niveau-lijmlaag 44, zoals geïllustreerd door figuur 11. Het hier beschreven proces is compatibel met een reeks van verschillende materialen voor de tweede-niveau-bedradingsleidin-gen, inclusief wolfraam en aluminium, gevormd door een verscheidenheid 10 van verschillende processen. Terwijl de onderhavige uitvinding is beschreven in termen van het vormen van een verbinding tussen eerste en tweede bedradingslagen, zal het duidelijk zijn dat dit algemeen verwijst naar een verbinding die is gevormd tussen geleiders of geleidende gebieden op verschillende niveaus. De werkwijze vereist niet dat 15 de geleiders bedradingsleidingen zijn of dat de geleiders op aangrenzende niveaus zijn gevormd, hoewel zekere aspecten van de onderhavige uitvinding hun het meest de voorkeur verdienende toepassing in dergelijke structuren zullen vinden.

Terwijl de onderhavige uitvinding is beschreven in termen van 20 bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen, zal het de vakman met gebruikelijke vakkennis duidelijk zijn dat verscheidene modificaties en wijzigingen aan de uitvoeringsvormen kunnen worden uitgevoerd zonder de basisfunctie van de onderhavige uitvinding te wijzigen. Derhalve is de reikwijdte van de onderhavige uitvinding niet begrensd tot de speci-25 fieke uitvoeringsvormen die hier zijn beschreven; veeleer wordt de reikwijdte van de onderhavige uitvinding bepaald door de volgende conclusies.

100591 1

Claims (20)

1. Werkwijze voor het vormen van een verbindingsstructuur in een halfgeleiderinrichting, omvattende: 5 verschaffen van een geleidende laag grenzend aan een eerste iso lerende laag boven een halfgeleidersubstraat, waarbij de geleidende laag en de eerste isolerende laag coplanaire bovenoppervlakken hebben; aanbrengen van een etsstoplaag, die verschillend is van de eerste isolerende laag, op de bovenoppervlakken van de geleidende laag en de 10 eerste isolerende laag; aanbrengen van een tweede isolerende laag, die verschillend is van de etsstoplaag, op de etsstoplaag; etsen van een doorgang voor het blootleggen van een deel van de etsstoplaag, waarbij de geëtste doorgang tenminste gedeeltelijk boven 15 de geleidende laag wordt gevormd; verwijderen van de etsstoplaag binnen de doorgang; en vullen van de doorgang met een geleidend materiaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de geleidende laag een metaal is en waarbij de coplanaire bovenoppervlakken van de geleidende 20 laag en de isolerende laag zijn verschaft door polijsten.

3· Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de coplanaire oppervlakken van de geleidende laag en de isolerende laag worden verschaft door terugetsen van de isolerende laag.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het verwij-25 deren van de etsstoplaag tevens een deel van de isolerende laag blootlegt.

5. Werkwijze voor het vormen van een verbinding voor een halfge-leiderinrichting omvattende; verschaffen van een isolerende laag die een rand en een bovenop-30 pervlak heeft dat is gelegen boven een halfgeleidersubstraat; verschaffen van een metaallaag langs de rand van de isolerende laag, waarbij de metaallaag een bovenoppervlak heeft; aanbrengen van een etsstoplaag op de bovenoppervlakken van de isolerende laag en de metaallaag; 35 aanbrengen van een diëlektrische laag over de etsstoplaag; vormen van een doorgang door de diëlektrische laag voor het blootleggen van de etsstoplaag; verwijderen van de etsstoplaag binnen de doorgang voor het bloot- ^ U \JC' i : leggen van tenminste een deel van de metaallaag; en vormen van een metalen contactpen binnen de doorgang die de metaallaag met een geleider verbindt die is gevormd boven de diëlektri-sche laag.

6. Werkwijze volgens conclusie 5. waarbij de stap van het verwij deren tevens een deel van de isolerende laag blootlegt.

7« Werkwijze volgens conclusie 5« verder omvattende de stap van het aanbrengen van een lijmlaag op de metaallaag binnen de doorgang.

8. Werkwijze volgens conclusie 7. waarbij de metalen contactpen 10 wordt gevormd door chemische dampdepositie van contactpenmetaal binnen de doorgang en over een oppervlak van de diëlektrische laag, gevolgd door verwijdering van het contactpenmetaal van boven het oppervlak van de diëlektrische laag.

9· Werkwijze voor het vormen van een verbinding voor een halfge-15 leiderinrichting omvattende: verschaffen van een isolerende laag over een halfgeleidersub-straat; vormen van een patroon van verlagingen in de isolerende laag; aanbrengen van een metaallaag over de isolerende laag; 20 planariseren van de metaallaag voor het vormen van een patroon van eerste-niveau-metaalbedradingsleidingen binnen de isolerende laag dat overeenkomt met het patroon van verlagingen; aanbrengen van een etsstoplaag op oppervlakken van de isolerende laag en de metalen bedradingsleidingen; 25 aanbrengen van een diëlektrische laag over de etsstoplaag; etsen van een doorgang door de diëlektrische laag voor het blootleggen van de etsstoplaag; verwijderen van de etsstoplaag binnen de doorgang om tenminste een deel van een metalen bedradingsleiding bloot te leggen; en 30 vormen van een metalen contactpen binnen de doorgang.

10. Werkwijze volgens conclusie 9. waarbij de stap van het verwijderen tevens een deel van de isolerende laag blootlegt.

11. Werkwijze volgens conclusie 9* verder omvattende de stap van het aanbrengen van een lijmlaag op de metalen bedradingsleiding binnen 35 de doorgang.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de metalen contactpen wordt gevormd door middel van chemische dampdepositie van contactpenmetaal binnen de doorgang en over een oppervlak van de diëlektrische -- <;1 ! . . I 1 ( J > . J laag, gevolgd door verwijdering van het contactpenmetaal van boven het oppervlak van de diëlektrische laag.

13. Werkwijze volgens conclusie 9. verder omvattende de stap van het vormen van een tweede-niveau-bedradingsleiding in contact met de 5 diëlektrische laag en de metalen contactpen, waarbij de metalen con-tactpen de tweede-niveau-bedradingsleiding verbindt met de eerste-niveau-bedradingsleiding.

14. Werkwijze volgens conclusie 9. waarbij de stap van het vormen van een patroon van verlagingen stappen omvat van het vormen van een 10 masker op de isolerende laag en gedeeltelijk etsen door de isolerende laag heen.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de stap van het pla-nariseren een stap omvat van chemisch mechanisch polijsten van de metaallaag.

16. Werkwijze volgens conclusie 15. waarbij de isolerende laag siliciumoxide is en de etsstoplaag siliciumnitride is.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de diëlektrische laag siliciumoxide omvat.

18. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de metalen contactpen 20 wordt gevormd door eerst aanbrengen van een lijmlaag over de eerste- niveau-bedradingsleiding binnen de doorgang.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, verder omvattende de stap van het aanbrengen van wolfraam tenminste binnen de doorgang door middel van chemische dampdepositie.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, verder omvattende de stap van het vormen van een tweede-niveau-bedradingsleiding in contact met de diëlektrische laag en de metalen contactpen, waarbij de metalen contactpen de tweede-niveau-bedradingsleiding met de eerste-niveau-bedra-dingsleiding verbindt. 30 ****** 100591 1