DE112007002215B4 - Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE112007002215B4
DE112007002215B4 DE112007002215.9T DE112007002215T DE112007002215B4 DE 112007002215 B4 DE112007002215 B4 DE 112007002215B4 DE 112007002215 T DE112007002215 T DE 112007002215T DE 112007002215 B4 DE112007002215 B4 DE 112007002215B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dielectric layer
dielectric
spacer
forming
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE112007002215.9T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112007002215T5 (de
Inventor
Jeffrey D. Bielefeld
Boyan Boyanov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tahoe Research Ltd
Original Assignee
Intel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of DE112007002215T5 publication Critical patent/DE112007002215T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112007002215B4 publication Critical patent/DE112007002215B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/7682—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing the dielectric comprising air gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76804—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics by forming tapered via holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
    • H01L21/76831—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76885—By forming conductive members before deposition of protective insulating material, e.g. pillars, studs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222—Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5283—Cross-sectional geometry
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H01L23/53238—Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53276—Conductive materials containing carbon, e.g. fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329—Insulating materials
    • H01L23/53295—Stacked insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

Elektronische Struktur mit mehreren Leiterbahnen, mit: – einer ersten dielektrischen Schicht; – einer in die erste dielektrische Schicht eingelassenen ersten Leiterbahn, wobei die erste Leiterbahn einen ersten dielektrischen Abstandshalter direkt angrenzend an den Seitenwänden der ersten Leiterbahn aufweist; – einer in die erste dielektrische Schicht eingelassenen zweiten Leiterbahn, wobei die zweite Leiterbahn einen zweiten dielektrischen Abstandshalter direkt angrenzend an den Seitenwänden der zweiten Leiterbahn und direkt zwischen der ersten dielektrischen Schicht und der Unterseite der zweiten Leiterbahn aufweist und wobei der zweite dielektrische Abstandshalter den ersten dielektrischen Abstandshalter nicht berührt; – einer zweiten dielektrischen Schicht, wobei sich die zweite dielektrische Schicht auf der ersten und der zweiten Leiterbahn befindet; und – einer Lücke zwischen der ersten dielektrischen Schicht, der ersten Leiterbahn, der zweiten Leiterbahn und der zweiten dielektrischen Schicht.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der integrierten Schaltkreise und insbesondere eine elektronische Struktur mit mehreren Leiterbahnen sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Metallverbindungen werden bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen als Mittel zum Verbinden verschiedener elektronischer und/oder Halbleiteranordnungen zu einer globalen Schaltung verwendet. Zwei wichtige Faktoren, die bei der Herstellung solcher Metallverbindungen betrachtet werden, sind der Widerstand (R) jeder Metallverbindung und die Kopplungskapazität (C), d. h. die Kreuzkopplung, die zwischen den Metallverbindungen entsteht. Diese beiden Faktoren beeinträchtigen die Effizienz von Metallverbindungen. Es ist daher angestrebt worden, den Widerstand und die Kapazität bei Metallverbindungen zu verringern, um die sogenannte „RC-Verzögerung” abzuschwächen.
  • Im letzten Jahrzehnt ist die Leistung von integrierten Schaltkreisen, wie etwa denen, die in Mikroprozessoren zu finden sind, durch Verwenden von Kupfer-Verbindungen am hinteren Ende des Bearbeitungsablaufs an der Linie wesentlich verbessert worden. Durch das Vorhandensein solcher Kupfer-Verbindungen wird der Widerstand dieser Verbindungen gegenüber Aluminium-Verbindungen erheblich verringert, was dazu führt, dass sie eine bessere Leitfähigkeit und Effizienz haben.
  • Zu den Versuchen, die zwischen Metallverbindungen entstehende Kopplungskapazität zu verringern, gehörte die Verwendung von dielektrischen Low-k-Schichten (mit einem k-Wert von 2,5–4), die die Metallverbindungen aufnehmen, wobei k die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schichten ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Verwendung solcher Dünnschichten eine Herausforderung darstellt. Andere Versuche zur Verringerung der Kopplungskapazität zwischen Metallverbindungen haben sich auf „Luftspalt”-Technologien konzentriert, bei denen sich zwischen den Metallleitungen keine dielektrische Schicht befindet. Dieses Verfahren ist zwar bei der Verringerung der Kopplungskapazität effektiv, was daraus resultiert, dass Luft einen k-Wert von nur 1 hat, aber die strukturelle Intaktheit der mehreren Metallverbindungen kann gefährdet werden, wenn tragende dielektrische Schichten fehlen.
  • Die US 2005 0 012 219 A1 offenbart eine elektronische Struktur, die mehrere Leiterbahnen aufweist, wobei eine erste/zweite Leiterbahn durch einen ersten/zweiten dielektrischen Abstandshalter sowohl vollständig von einer darunter liegenden ersten dielektrischen Schicht getrennt als auch seitlich eingeschlossen wird. Der dielektrische Abstandshalter wird lediglich in ausgewählten Bereichen auf der Unterseite geöffnet, um eine elektrische Kontaktierung zu darunter liegenden Leiterbahnen zu eröffnen. Die Struktur wird durch eine zweite dielektrische Schicht abgeschlossen, die sich auf der ersten und der zweiten Leiterbahn befindet.
  • Die US 6 577 011 B1 offenbart die Einbindung und Herstellung von konisch geformten Leiterbahnen in elektronischen Strukturen mit low-k-Dielektrika. Zwischen den einzelnen Leiterbahnstrukturen und darunterliegenden Dielektrikumsschichten werden dielektrische Strukturen mit Luftlücken erzeugt.
  • Aus der US 2004 0 266 167 A1 ist es bekannt, ein Kontaktloch in einer zweiten dielektrischen Schicht zu erzeugen, wobei sich ein erster Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite der ersten Verbindung befindet und sich ein zweiter Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite des ersten dielektrischen Abstandshalters befindet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für eine Verankerung der Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern zu sorgen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektronische Struktur gemäß dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 12 gelöst.
  • Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen elektronischen Struktur bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Schnittansicht mehrerer Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit einander nicht berührenden Abstandshaltern.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht eines Paars Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit einander nicht berührenden Abstandshaltern, wobei die Verbindungen in die darunterliegende dielektrische Schicht eingelassen sind, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht mehrerer Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit einander nicht berührenden Abstandshaltern.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht mehrerer Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit einander nicht berührenden Abstandshaltern.
  • Die 5A–J zeigen Schnittansichten, die die Ausbildung mehrerer Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit den Schritten zum Ausbilden von einander nicht berührenden Abstandshaltern darstellen.
  • Die 6A–C zeigen Schnittansichten, die die Ausbildung mehrerer Verbindungen mit konisch erweiterten Profilen mit einander nicht berührenden Abstandshaltern darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es werden mehrere Metallverbindungen (metal interconnects) mit dielektrischen Abstandshaltern zur Verwendung in einem integrierten Schaltkreis und ein Verfahren zum Herstellen dieser mehreren Metallverbindungen beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Einzelheiten angegeben, wie etwa spezielle Abmessungen und chemische Regime, um die vorliegende Erfindung besser verständlich zu machen. Fachleute werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten genutzt werden kann. In anderen Fällen werden bekannte Bearbeitungsschritte, wie etwa Strukturierungsschritte, nicht näher beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu erschweren. Außerdem ist klar, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die in den Figuren gezeigt sind, erläuternde Darstellungen sind und nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet sind.
  • Hier werden dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und ein Verfahren zur Herstellung dieser dielektrischen Abstandshalter beschrieben. Das Einbauen von dielektrischen Abstandshaltern angrenzend an den Seitenwänden von Metallverbindungen kann mehrere Verbindungen und ihre Verbindungskontakte physisch abstützen, kann einen Bereich bereitstellen, in dem sich nicht-aufgesetzte Kontaktlöcher befinden können, und kann zu einer relativ niedrigen Kopplungskapazität zwischen verschiedenen Metallverbindungen führen. Es kann zum Beispiel eine Luftspalt-Metallverbindungs-Architektur hergestellt werden, die ausreichend strukturelle Intaktheit zum Einbauen in einen integrierten Schaltkreis bietet und die einen Bereich vorsieht, in dem nicht-aufgesetzte Kontaktlöcher „aufsetzen” können.
  • Die Herstellung von Metallverbindungen mit einer reduzierten Kopplungskapazität, d. h. einer reduzierten Kreuzkopplung, zwischen einzelnen Metallverbindungen kann durch Einbauen von dielektrischen Abstandshaltern in eine Verbindungsstruktur ermöglicht werden. Auf diese Weise können dielektrische Abstandshalter zum Abschwächen der RC-Verzögerung in einer Reihe von Metallverbindungen verwendet werden. Zum Beispiel werden bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dielektrische Abstandshalter zwischen Metallverbindungen eingefügt, um die Verwendung von Materialien mit einer niedrigeren Dielelektrizitätskonstante (z. B. von Materialien mit einer Dielelektrizitätskonstante, die kleiner als die von Siliciumdioxid ist) in den Spalten zwischen diesen Metallverbindungen zu erleichtern. Zu den Ausführungsformen mit diesen Materialien mit einer reduzierten Dielelektrizitätskonstante gehören dielektrische Low-k-Schichten (Schichten mit einer Dielelektrizitätskonstante von 2–4, wobei die von Siliciumdioxid ungefähr 4 beträgt) oder sogar Luft, die eine Dielelektrizitätskonstante von 1 hat. Somit kann das Einfügen von dielektrischen Abstandshaltern zwischen mehrere Metallverbindungen das Einbauen von dielektrischen Schichten auf nur die Ebenen begrenzen, in denen sich Kontaktlöcher befinden. Ein solches Verfahren kann durchgeführt werden, ohne die Intaktheit einer elektronischen Struktur zu gefährden, die auf mehreren Metallverbindungen beruht.
  • Es kann daher zweckmäßig sein, dielektrische Abstandshalter angrenzend an den Seitenwänden mehrerer Metallverbindungen zu einzubauen. In 1 ist eine Verbindungsstruktur 100 mit mehreren Metallverbindungen gezeigt. Metallverbindungen 102 und 104 sind voneinander mit Abstand angeordnet und befinden sich zwischen dielektrischen Schichten 106A und 106B.
  • Dielektrische Abstandshalter 108 befinden sich angrenzend an den Seitenwänden der Metallverbindungen 102 und 104 und unter diesen.
  • Die Metallverbindungen 102 und 104 können aus einem Material bestehen, das zum Leiten eines Stromflusses geeignet ist, wie etwa Kupfer, Silber, Aluminium oder einer Legierung daraus. Bei einer Ausführungsform bestehen die Metallverbindungen 102 und 104 aus polykristallinem Kupfer mit einem Kupferatomgehalt in dem Bereich von 97–100%. Bei einer weiteren Ausführungsform bestehen die Metallverbindungen 102 und 104 aus einer Matrix aus vermischten Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Die Metallverbindungen 102 und 104 können eine Querschnittsform haben, die ihre Leistung nicht wesentlich verschlechtert, wie etwa eine quadratische, rechteckige, kreisförmige, elliptische, U-, V-, T- oder A-Rahmen-Querschnittsform. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Querschnittsformen der Metallverbindungen 102 und 104 Artefakte des Bearbeitungsschemas, die zum Ausbilden der Metallverbindungen 102 und 104 verwendet werden. Ein konisch erweitertes Profil ist ein Beispiel für ein solches Artefakt und kann durch eine breitere Unterseite als die Oberseite und eine Seitenwand gekennzeichnet sein, die sich von der Oberseite zu der Unterseite nach innen verjüngt. Bei einer Ausführungsform haben die Metallverbindungen 102 und 104 konisch erweiterte Profile mit einem Aufweitwinkel θ von 90 Grad bis 155 Grad, wie in 1 gezeigt ist. Bei einer speziellen Ausführungsform liegt der Aufweitwinkel in dem Bereich von 105–135 Grad.
  • Die dielektrischen Schichten 106A und 106B können aus einem Material bestehen, das zum Erreichen einer strukturellen Intaktheit der Verbindungsstruktur 100 geeignet ist. Bei einer Ausführungsform liegt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schichten 106A und 106B in dem Bereich von 2 bis 5,5. Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schichten 106A und 106B in dem Bereich von 2,5 bis 4. Bei einer Ausführungsform bestehen die dielektrischen Schichten 106A und 106B aus einem Material aus der Gruppe Siliciumdioxid, Silicat, Kohlenstoff-dotiertes Oxid mit einer Porosität von 0–10% oder fluorierte Varianten davon.
  • In 1 befinden sich dielektrische Abstandshalter 108 angrenzend an den Seitenwänden von Metallverbindungen 102 und 104 und darunter. Die dielektrischen Abstandshalter 108 können aus einem Material bestehen, das dazu geeignet ist, der Verbindungsstruktur 100 eine strukturelle Intaktheit bei minimaler Kapazität zu verleihen. Bei einer Ausführungsform liegt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Abstandshalter 108 in dem Bereich von 3–7. Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Abstandshalter 108 zwischen 4 und 6 und ist größer als die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 106. Bei einer Ausführungsform bestehen die dielektrischen Abstandshalter 108 aus einem Material aus der Gruppe Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Stickstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Sauerstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Bor-dotiertes Kohlenstoffnitrid oder Bor-dotiertes Siliciumcarbid. Bei einer alternativen Ausführungsform bestehen die dielektrischen Abstandshalter 108 aus einem Metall-basierten Material aus der Gruppe CoW oder CoWBP. Die dielektrischen Abstandshalter 108 können Metallverbindungen mit einer geeigneten Querschnittsform entsprechen. Daher werden bei einer weiteren Ausführungsform dielektrische Abstandshalter in Verbindung mit Metallverbindungen mit konisch erweiterten Profilen verwendet, wie sie in 1 gezeigt sind. Bei einer Ausführungsform tragen die dielektrischen Abstandshalter 108 zur Herstellung von hermetischen Abdichtungen um die Metallverbindungen 102 und 104 bei. Durch Unterbrechen der Kontinuität der dielektrischen Abstandshalter benachbarter Metallverbindungen kann der Weg der kapazitiven Kopplung zwischen Metallverbindungen unterbrochen werden, wodurch die RC-Verzögerung gemindert wird. Daher berühren bei einer Ausführungsform die dielektrischen Abstandshalter 108 der Metallverbindungen 102 und 104 einander nicht (d. h., sie sind nicht miteinander verbunden), wie ebenfalls in 1 gezeigt ist.
  • Eine zweite Ebene von Verbindungen (interconnects), die konisch erweiterte Profile haben, befindet sich über einer zweiten dielektrischen Schicht 106B, die sich wiederum über den Metallverbindungen 102 und 104 befindet. Bei einer Ausführungsform ist eine dritte Metallverbindung 110 durch ein von der dielektrischen Schicht 106B umgebenes Kontaktloch 112 mit der Metallverbindung 102 verbunden. Die dielektrischen Abstandshalter 108 können eine Breite haben, die so groß ist, dass eine Fläche entsteht, auf der das Kontaktloch 112 aufsetzen kann, wenn das Kontaktloch 112 ein nicht-aufgesetztes Kontaktloch ist. Bei einer Ausführungsform wird das Kontaktloch 112 auf einem Teil der Oberseite der Metallverbindung 102 sowie auf einem Teil der Oberseite des dielektrischen Abstandshalters 108 aufsetzen gelassen, wie in 1 gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform liegt die Breite der dielektrischen Abstandshalter 108 in dem Bereich von 5–30% der Breite der Metallverbindung. Bei einer speziellen Ausführungsform liegt die Breite der dielektrischen Abstandshalter 108 in dem Bereich von 5–20 Nanometern. Zum Vergleich mit einem nicht-aufgesetzten Kontaktloch 112 ist in 1 ein aufgesetztes Kontaktloch 114 gezeigt.
  • Die mehreren Metallverbindungen in der Verbindungsstruktur 100 können weiterhin eine Sperrschicht 116 aufweisen. Die Sperrschicht 116 kann aus einem Material bestehen, das zum Inhibieren der Elektromigration von den Metallverbindungen geeignet ist, um eine Oxidation der Metallverbindungen zu vermeiden, oder das zum Bereitstellen einer Fläche zur Keimbildung in einem Damaszierungsprozess geeignet ist. Bei einer Ausführungsform besteht die Sperrschicht 116 aus einem Material aus der Gruppe Tantal, Titan, Tantalnitrid, Titannitrid oder einer Kombination daraus. Bei einer anderen Ausführungsform liegt die Dicke der Sperrschicht 116 in dem Bereich von 5–15 nm (50–150 Angström). Die mehreren Metallverbindungen in der Verbindungsstruktur 100 können auch eine Verkappungsschicht 118 aufweisen. Die Verkappungsschicht 118 kann aus einem Material bestehen, das zum Inhibieren der Elektromigration von den Metallverbindungen oder zum Vermeiden der Oxidation der Metallverbindungen geeignet ist. Bei einer Ausführungsform besteht die Verkappungsschicht 118 aus einem Material aus der Gruppe Iridium, Ruthenium, Cobalt, Cobalt-Wolfram-Legierung, Cobalt-/Wolframphosphid, Cobalt-/Borphosphid oder einer Kombination daraus.
  • In 1 befindet sich ein Spalt 120 zwischen den dielektrischen Abstandshaltern 108, die zu benachbarten Metallverbindungen 102 und 104 gehören. Der Spalt 120 kann aus einem geeigneten Material oder Gas bestehen, das die Metallverbindungen 102 und 104 trennt. Bei einer Ausführungsform trägt das Material oder Gas des Spalts 120 nur geringfügig zu der kapazitiven Kopplung zwischen den Metallverbindungen 102 und 104 bei. Bei einer Ausführungsform besteht das Material oder Gas des Spalts 120 aus Luft. Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt die Dielelektrizitätskonstante des Materials oder Gases des Spalts 120 1 bis 2,5. Bei einer speziellen Ausführungsform besteht der Spalt 120 aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 25–40%. Bei einer Ausführungsform ist die Dielelektrizitätskonstante des Materials oder Gases des Spalts 120 kleiner als die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schichten 106A und 106B.
  • Der Spalt 120 kann so breit sein, dass die Kreuzkopplung zwischen benachbarten Metallverbindungen gemindert werden kann, und kann im Falle eines Luftspalts an der Oberseite immer noch so schmal sein, dass das Füllen mit der dielektrischen Schicht 106B während der Abscheidung der dielektrischen Schicht 106B verhindert wird. Bei einer Ausführungsform ist der Spalt 120 so breit, dass die Kreuzkopplung zwischen benachbarten dielektrischen Abstandshaltern 108 gemindert wird. Bei einer Ausführungsform ist die Breite des Spalts 120 an seiner Oberseite im Wesentlichen gleich der Breite des dielektrischen Abstandshalters 108. Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die Breite des Spalts 120 an seiner Oberseite in dem Bereich von 5–20 Nanometern. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt die Breite des Spalts 120 an seiner Oberseite ungefähr ein Drittel des Abstands zwischen benachbarten Metallverbindungen.
  • Mehrere Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern können eine strukturelle Verstärkung erfordern. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind diese Metallverbindungen in die darunterliegende dielektrische Schicht eingelassen, wodurch die Metallverbindungen „verankert” werden. In 2 sind Metallverbindungen 202 und 204, die eine Sperrschicht 216 und eine Verkappungsschicht 218 aufweisen können, in eine dielektrische Schicht 216 eingelassen. Dielektrische Abstandshalter 208 können einander nicht berührend sein und können durch einen Spalt 220 getrennt sein, wie in 2 gezeigt ist. Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Verbindungsstruktur 200 in 2, die mehrere Metallverbindungen aufweist, eine bessere strukturelle Intaktheit, die aus dem Verankern der Metallverbindungen 202 und 204 resultiert. Bei einer Ausführungsform werden eingelassene Metallverbindungen 202 und 204 mit einem Damaszierungsverfahren hergestellt, bei dem die Vertiefung in der dielektrischen Schicht 206 während des Damaszierungsstrukturierungsschritts ausgebildet wird, wie nachstehend näher beschrieben wird.
  • Mehrere Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern können eine Architektur aus aktiven Metallverbindungen mit einem variablen Abstand haben. Eine solche Architektur mit verschiedenen Abständen zwischen aktiven Metallverbindungen kann die Bildung einer Totalluftspalt-Architektur inhibieren, da die darüberliegende dielektrische Schicht breitere Spalte füllen kann und dadurch die Kopplungskapazität zwischen Metallverbindungen vergrößern kann, die weiter voneinander entfernt sind. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine funktionslose Metallverbindung, d. h., eine Metallverbindung, die nicht mit den stromführenden Teilen eines integrierten Schaltkreises verbunden ist, zum Aufrechterhalten eines gleichen Abstands zwischen Metallverbindungen verwendet. In 3 weist eine Verbindungsstruktur 300 eine funktionslose Metallverbindung 330 und einen dielektrischen Abstandshalter auf. Bei einer Ausführungsform verhindert die funktionslose Metallverbindung 330, dass eine dielektrische Schicht 306 den Spalt zwischen einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern an benachbarten stromführenden Metallverbindungen füllt.
  • Alternativ zu der Struktur, die mit 3 assoziiert ist, können mehrere Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern eine Architektur aus stromführenden Metallverbindungen mit einem variablen Abstand haben, die aber keine funktionslosen Verbindungen umfassen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Spalt zwischen dielektrischen Abstandshaltern, die zu benachbarten Metallverbindungen gehören, die weiter voneinander entfernt sind, mit einer darüberliegenden dielektrischen Schicht gefüllt. In 4 sind benachbarte Metallverbindungen 412 und 414 weiter voneinander entfernt als benachbarte Metallverbindungen 402 und 404. Daher kann eine dielektrische Schicht 406 über den Metallverbindungen 402 und 404 den Spalt zwischen den Metallverbindungen 402 und 404 nicht füllen, während eine dielektrische Schicht 440 über den Metallverbindungen 412 und 414 den Spalt zwischen den Metallverbindungen 412 und 414 füllen kann. Bei einer speziellen Ausführungsform wird ein Spalt, dessen Breite an der Oberseite wesentlich größer als die Breite eines dielektrischen Abstandshalters 408 ist, mit der darüberliegenden dielektrischen Schicht 440 gefüllt, wie in 4 gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform ist der Spalt zwischen den Metallverbindungen 412 und 414 größer als 45 Nanometer. Die dielektrische Schicht 440 kann mit einem Verfahren abgeschieden werden, das zum Füllen eines Spalts zwischen den Metallverbindungen 412 und 414, dessen Breite größer als die Breite des dielektrischen Abstandshalters 408 ist, in einer Dicke geeignet ist, die so groß ist, dass der Spalt anschließend auf eine ebene Fläche über und zwischen den Metallverbindungen 412 und 414 poliert werden kann, wie in 4 gezeigt ist. Daher wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die dielektrische Schicht 440 durch Aufschleudern abgeschieden, um einen Spalt zwischen den Metallverbindungen 412 und 414, dessen Breite größer als die Breite des dielektrischen Abstandshalters 408 ist, in einer Dicke zu füllen, die so groß ist, dass eine ebene Fläche über und zwischen den Metallverbindungen 412 und 414 entsteht.
  • Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen können mit einem geeigneten Verfahren hergestellt werden, das ein vollständiges Bedecken der Seitenwände der Metallverbindungen mit dem dielektrischen Abstandshalter-Material ermöglicht. Die 5A–J zeigen die Ausbildung von einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern für mehrere Metallverbindungen.
  • In 5A wird eine dielektrische Schicht 502 über einer Struktur 500 ausgebildet. Die Struktur 500 kann eine Struktur sein, auf der mehrere Metallverbindungen hergestellt werden. Nach einer Ausführungsform ist die Struktur 500 eine Matrix aus Komplementär-Metalloxid-Halbleiter(CMOS)-Transistoren, die in einem Siliciumsubstrat hergestellt und in eine dielektrische Schicht eingebettet werden. Über den Transistoren und auf der umgebenden dielektrischen Schicht können mehrere Metallverbindungen hergestellt werden (z. B. die mehreren Metallverbindungen, die in den nachstehend beschriebenen Schritten hergestellt werden), und diese werden zum elektrischen Verbinden der Transistoren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises verwendet.
  • Die dielektrische Schicht 502 kann auf der Struktur 500 mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, das ein im Wesentlichen gleichmäßiges Bedecken mit der dielektrischen Schicht 502 ermöglicht, wie in 5A gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 502 mit einem Verfahren aus der Gruppe Aufschleudern, chemische Aufdampfung oder chemische Aufdampfung auf Polymer-Basis abgeschieden. Bei einer speziellen Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 502 durch chemische Aufdampfung unter Verwendung eines Silans oder eines Organosilans als Vorläufergas abgeschieden. Die dielektrische Schicht 502 kann aus einem Material bestehen, das dazu geeignet ist, als widerstandsfähiges Trägermaterial für mehrere Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern zu fungieren. Bei einer Ausführungsform besteht die dielektrische Schicht 502 aus einem Material, das nicht wesentlich zu einer Kreuzkopplung zwischen einer Reihe von Metallverbindungen beiträgt, die nacheinander auf der dielektrischen Schicht 502 hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform besteht die dielektrische Schicht 502 aus einem dielektrischen Material mit einer niedrigen bis mittleren Dielelektrizitätskonstante, und die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 502 liegt in dem Bereich von 2–5,5. Bei einer weiteren Ausführungsform liegt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 502 in dem Bereich von 2,5–4. Bei einer speziellen Ausführungsform besteht die dielektrische Schicht 502 aus einem Material aus der Gruppe Siliciumdioxid, Silicat oder Kohlenstoff-dotiertes Oxid mit einer Porosität von 0–10%.
  • Die Metallverbindungen können auf der dielektrischen Schicht 502 mit einem Verfahren hergestellt werden, das zum Herstellen von strukturierten Metallstrukturen geeignet ist. Bei einer Ausführungsform werden die Metallverbindungen durch ein subtraktives Ätzverfahren hergestellt, das für eine Schutzmetallschicht verwendet wird. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Metallverbindungen mit einem Damaszierungsverfahren hergestellt. In den 5C–5F dient das Damaszierungsverfahren, das eine dielektrische Opferschicht 504 verwendet, zur Herstellung mehrerer Metallverbindungen. Die dielektrische Opferschicht 504 kann aus einem Material bestehen, das für die Strukturierung mit einem normalen lithografischen/Ätzverfahren geeignet ist und/oder für das anschließende Entfernen ohne Beeinträchtigung der dielektrischen Schicht 502 oder einer nachfolgend hergestellten Metallverbindung geeignet ist. Bei einer Ausführungsform besteht die dielektrische Opferschicht 504 aus einem Kohlenstoff-dotieren Siliciumdioxid mit einer Porosität von 20–35%. Die dielektrische Opferschicht 504 kann mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, das ein im Wesentlichen gleichmäßiges Bedecken der dielektrischen Schicht 502 mit der dielektrischen Opferschicht 504 ermöglicht, wie in 5B gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform wird die dielektrische Opferschicht 504 mit einem Verfahren aus der Gruppe Aufschleudern, chemische Aufdampfung oder chemische Aufdampfung auf Polymer-Basis abgeschieden.
  • In 5C wird die dielektrische Opferschicht 504 zu einer strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 strukturiert, die Teile der Oberseite der dielektrischen Schicht 502 freilegt. Bei einer Ausführungsform wird die dielektrische Opferschicht 504 durch anisotropes Ätzen strukturiert. Bei einer anderen Ausführungsform wird die dielektrische Opferschicht 504 durch vertikales Trocken- oder Plasma-Ätzen mit Fluorkohlenwasserstoffen der allgemeinen Formel CxFy, wobei x und y natürliche Zahlen sind, zu einer strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 strukturiert. Bei einer speziellen Ausführungsform wird die dielektrische Opferschicht 504 durch vertikales Trocken- oder Plasma-Atzen mit Fluorkohlenwasserstoffen mit freien Radikalen strukturiert. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die dielektrische Opferschicht 504 ein fotodefinierbares Material und wird mit einem lithografischen Verfahren direkt strukturiert.
  • Auf diese Weise wird eine Struktur hergestellt, die eine strukturierte dielektrische Opferschicht 506 mit einer Reihe von darin ausgebildeten Gräben aufweist. Bei einer Ausführungsform schließen die Unterseiten der Reihe von Gräben, die in der dielektrischen Opferschicht 506 ausgebildet sind, bündig mit der Oberseite der dielektrischen Schicht 502 ab. Bei einer alternativen Ausführungsform sind die Unterseiten der Reihe von Gräben, die in der dielektrischen Opferschicht 506 ausgebildet sind, in die dielektrische Schicht 502 eingelassen, um einen Verankerungspunkt für die Metallverbindungen bereitzustellen (wie vorstehend in Zusammenhang mit 2 dargelegt worden ist). Die Querschnittsformen der Reihe von Gräben können die Endform einer Reihe von darin ausgebildeten Metallverbindungen bestimmen. Zum Beispiel hat bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Reihe von Gräben konisch erweiterte Profile, wie in 5C gezeigt ist, und daher hat eine Reihe von Metallverbindungen, die anschließend darin hergestellt worden sind, ebenfalls konisch erweiterte Profile. Bei einer Ausführungsform hat die Reihe von Gräben konisch erweiterte Profile mit einem Aufweitwinkel θ von 90 Grad bis 155 Grad. Bei einer speziellen Ausführungsform liegt der Aufweitwinkel in dem Bereich von 105–135 Grad. Die konisch erweiterten Profile der Reihe von Gräben, die in 5C gezeigt ist, können eine Folge des zum Ausbilden der Reihe von Gräben verwendeten Strukturierungsverfahrens sein, wie etwa der vorgenannten Ätzverfahren. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform ein konisch erweitertes Profil während der Strukturierung der dielektrischen Opferschicht 504 durch anisotropes Plasma-Ätzen hergestellt. Bei einer Ausführungsform ändert sich die lokale Vorspannung des Plasmas während des Ätzens der dielektrischen Opferschicht 504, was zu einer Verjüngung der Profile der Gräben führt, die zum Herstellen der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 ausgebildet werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Maskierungsschicht, die zum Schützen von Teilen der dielektrischen Opferschicht 504 dient, während des Ätzens langsam erodiert, was dazu führt, dass eine größere Menge von Material von dem oberen Teil der Reihe von Gräben als von dem unteren Teil der Reihe der Gräben entfernt wird.
  • In 5D wird auf der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 eine Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 abgeschieden. Bei einer Ausführungsform wird die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 vor der Herstellung mehrerer Metallverbindungen abgeschieden. Die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 kann mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, mit dem eine Schicht hergestellt wird, die der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 entspricht oder nahezu entspricht. Darüber hinaus kann die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, das elektronische Bauelemente oder Halbleiteranordnungen, die sich möglicherweise in der Struktur 500 befinden, nicht überhitzt. Bei einer Ausführungsform wird die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 bei oder unterhalb einer Temperatur von 400°C abgeschieden. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 mit einem Abscheidungsverfahren aus der Gruppe Atomlagenabscheidung oder chemische Aufdampfung abgeschieden. Die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 kann aus einem Material bestehen, das zum Mindern der Kreuzkopplung zwischen mehreren nachfolgend hergestellten Metallverbindungen geeignet ist und dabei die mehreren Metallverbindungen strukturell stärker abstützt. Bei einer Ausführungsform besteht die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 aus einem Material aus der Gruppe Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Stickstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Sauerstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Bor-dotiertes Kohlenstoffnitrid oder Bor-dotiertes Siliciumcarbid. Bei einer anderen Ausführungsform besteht die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 aus einer Bor-dotieren Kohlenstoffnitridschicht, die durch Reagieren der Gase Methan, Diboran und Ammoniak hergestellt wird. Bei einer alternativen Ausführungsform besteht die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht 514 aus einem Material auf Metallbasis aus der Gruppe CoW oder CoWBP.
  • In 5E wird auf der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514 eine Sperrschicht 508 ausgebildet. Die Sperrschicht 508 kann aus einem solchen Material bestehen und eine solche Dicke haben, die dazu geeignet sind, ein Herausdiffundieren der Metallatome aus einer Metallverbindung zu inhibieren. Bei einer Ausführungsform besteht die Sperrschicht 508 aus einem Material aus der Gruppe Tantal, Titan, Tantalnitrid, Titannitrid oder einer Kombination daraus. Bei einer Ausführungsform liegt die Dicke der Sperrschicht 508 in dem Bereich von 2,5–25 nm (25–250 Angström). Die Sperrschicht 508 kann mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, mit dem eine entsprechende oder nahezu entsprechende Schicht auf der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514 hergestellt wird. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Sperrschicht 508 mit einem Verfahren aus der Gruppe Atomlagenabscheidung, chemische Aufdampfung (Chemical Vapor Deposition, CVD) oder physikalische Aufdampfung (Physical Vapor Deposition, PVD) abgeschieden.
  • Weiterhin in 5E wird auf der vorgenannten Sperrschicht 508 eine verbindungsbildende Metallschicht 540 ausgebildet. Die verbindungsbildende Metallschicht 540 kann mit einem solchen Verfahren und aus einem solchen leitfähigen Material hergestellt werden, die dazu geeignet sind, die Reihe von Gräben, die in der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 ausgebildet sind, vollständig (oder zum größten Teil, wenn unbeabsichtigt ein Hohlraum entsteht) zu füllen. Bei einer Ausführungsform besteht die verbindungsbildende Metallschicht 540 aus einem Material aus der Gruppe Kupfer, Silber, Aluminium oder einer Legierung daraus. Bei einer Ausführungsform besteht die verbindungsbildende Metallschicht 540 aus polykristallinem Kupfer mit einem Kupferatomgehalt in dem Bereich von 97–100%. Bei einer Ausführungsform wird die verbindungsbildende Metallschicht 540 mit einem Verfahren aus der Gruppe elektrochemische Abscheidung, stromlose Abscheidung, chemische Aufdampfung, Atomlagenabscheidung (ALD) oder Reflow-Verfahren abgeschieden.
  • In 5F werden alle über der Oberseite der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 befindlichen Teile der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514, der Sperrschicht 508 und der verbindungsbildenden Metallschicht 540 entfernt. Auf diese Weise entsteht eine Reihe von Metallverbindungen, die eine Metallverbindung 510 umfasst, mit Sperrschichten 508 und dielektrischen Abstandshaltern 516. Die dielektrischen Abstandshalter 516 der benachbarten Metallverbindungen können voneinander getrennt sein, wie in 5F gezeigt ist. Die über der Oberseite der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 befindlichen Teile der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514, der Sperrschicht 508 und der verbindungsbildenden Metallschicht 540 können mit einem Verfahren entfernt werden, das dazu geeignet ist, diese Teile zu entfernen, ohne die in der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 eingebetteten Teile wesentlich zu erodieren. Bei einer Ausführungsform werden die über der Oberseite der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 befindlichen Teile der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514, der Sperrschicht 508 und der verbindungsbildenden Metallschicht 540 mit einem Verfahren aus der Gruppe Plasma-Ätzen, chemisches Ätzen, chemisch-mechanisches Polieren oder Elektropolieren entfernt. Bei einer speziellen Ausführungsform werden die über der Oberseite der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 befindlichen Teile der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht 514, der Sperrschicht 508 und der verbindungsbildenden Metallschicht 540 durch chemisch-mechanisches Polieren entfernt, bei dem ein Schlamm aus Aluminiumoxid und Kaliumhydroxid verwendet wird.
  • In 5G wird auf der Oberseite mehrerer Metallverbindungen, unter anderem der Metallverbindung 510, eine Verkappungsschicht 512 ausgebildet. Die Verkappungsschicht 512 kann aus einem Material bestehen, das dazu geeignet ist, eine Metallleitungsdiffusion oder ein Herausdiffundieren von Metall-Atomen aus der Metallverbindung 510 zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Verkappungsschicht 512 Vorteile beim Inhibieren der Elektromigration aus der Metallverbindung 510 und/oder beim Vermeiden der Oxidation der Oberseiten der Metallverbindung 510 haben. Bei einer Ausführungsform besteht die Verkappungsschicht 512 aus einer leitfähigen Schicht aus der Gruppe Iridium, Ruthenium, Cobalt, Cobalt-Wolfram-Legierung, Cobalt-/Wolframphosphid, Cobalt-/Wolfram-/Borphosphid, Cobalt-/Borphosphid oder einer Kombination daraus. Die Verkappungsschicht 512 kann mit einem Verfahren hergestellt werden, das zum gleichmäßigen Bedecken der Oberseiten der Metallverbindung 510 geeignet ist. Bei einer Ausführungsform wird die Verkappungsschicht 512 mit einem Verfahren aus der Gruppe elektrochemische Abscheidung, stromlose Abscheidung oder Atomlagenabscheidung (ALD) abgeschieden.
  • Die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 kann entfernt werden, um eine freistehende Metallverbindung 510 zu erhalten, wie in 5G gezeigt ist. Die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 kann mit einem geeigneten Verfahren entfernt werden, das weder die dielektrische Schicht 502 noch die Metallverbindung 510 beschädigt. Bei einer Ausführungsform besteht die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 20–35%, die dielektrische Schicht 502 besteht aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 0–10%, und die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 wird mittels einer Nassätzchemikalie entfernt, die 20–30 Vol.-% Tetramethylammoniakhydrat enthält. Bei einer Ausführungsform wird die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 vor der Ausbildung der Verkappungsschicht 512 entfernt. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Verkappungsschicht 512 vor dem Entfernen der strukturierten dielektrischen Opferschicht 506 ausgebildet. Bei einer alternativen Ausführungsform wird die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 nicht entfernt, sondern wird in der endgültigen Verbindungsstruktur beibehalten.
  • In 5H wird auf mehreren Metallverbindungen, unter anderem der Metallverbindung 510, und auf den dielektrischen Abstandshaltern 516 eine dielektrische Schicht 518 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 518 kann mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden werden, das ein im Wesentlichen gleichmäßiges Bedecken der mehreren Metallverbindungen, unter anderem der Metallverbindungen 510 und 511, und der dielektrischen Abstandshalter 516 ermöglicht, ohne den Raum zwischen den dielektrischen Abstandshaltern 516 und den benachbarten Metallverbindungen 510 und 511 wesentlich zu füllen, wie in 5H gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 518 mit einem Verfahren aus der Gruppe Aufschleudern, chemische Aufdampfung oder chemische Aufdampfung auf Polymer-Basis abgeschieden. Die dielektrische Schicht 518 kann ein Material aufweisen, das dazu geeignet ist, als widerstandsfähiges Trägermaterial für eine neue Ebene von Metallverbindungen zu fungieren. Bei einer Ausführungsform besteht die dielektrische Schicht 518 aus einem Material aus der Gruppe Siliciumdioxid, Silicat oder Kohlenstoff-dotiertes Oxid mit einer Porosität von 0–10%. Bei einer alternativen Ausführungsform wird die strukturierte dielektrische Opferschicht 506 nach der Ausbildung der dielektrischen Schicht 518 mit einem Verfahren aus der Gruppe Pyrolyse, thermische Zersetzung oder Bestrahlung entfernt.
  • Weiterhin in 5H wird zwischen den dielektrischen Abstandshaltern 516 der benachbarten Metallverbindungen 510 und 511 und zwischen den dielektrischen Schichten 502 und 518 ein Spalt 520 ausgebildet. Der Spalt 520 kann aus einem geeigneten Material oder Gas bestehen, das eine vernachlässigbare kapazitive Kopplung zwischen den Metallverbindungen 510 und 511 ermöglicht. Bei einer Ausführungsform besteht der Spalt 520 aus Luft. Bei einer anderen Ausführungsform besteht der Spalt 520 aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 25–40%, dessen Herstellung nachstehend in Zusammenhang mit den 6A–C erläutert wird.
  • In 5I kann die dielektrische Schicht 518 so strukturiert werden, dass über einem Teil der Metallverbindung 511 oder deren entsprechender Verkappungsschicht 512 ein Kontaktgraben 530 entsteht. Ein Teil des Kontaktgrabens 530 befindet sich möglicherweise nicht direkt über der Oberseite der Metallverbindung 511, sondern kann sich vielmehr über einem Teil des dielektrischen Abstandshalters 516 befinden und wird daher nicht aufsetzen gelassen. Somit stellt bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der dielektrische Abstandshalter 516 eine Fläche bereit, auf der dieser nicht-aufgesetzte Kontaktgraben 530 aufsetzen kann, wie in 5I gezeigt ist.
  • In 5J wird eine zweite Ebene von Metallverbindungen, unter anderem von Metallverbindungen 522 und 524, auf der dielektrischen Schicht 518 hergestellt. Bei einer Ausführungsform wird die Metallverbindung 524 durch ein nicht-aufgesetztes Kontaktloch 526 mit der darunterliegenden Metallverbindung 511 verbunden. Auf diese Weise kann eine Luftspalt-Metallverbindungs-Architektur mit einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern hergestellt werden, die einen Bereich bereitstellen, in dem nicht-aufgesetzte Kontaktlöcher aufsetzen können.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Spalt 520 von 5H mit einem anderen Material als Luft gefüllt werden, wie in den 6A–C gezeigt ist. In 6B wird eine dielektrische Zwischenschicht 660 auf der in 6A gezeigten Struktur (die der Struktur in 5G analog ist) abgeschieden. Die dielektrische Zwischenschicht 660 kann aus einem Material bestehen, das dazu geeignet ist, eine vernachlässigbare kapazitive Kopplung zwischen mehreren Metallverbindungen, unter anderem einer Metallverbindung 610, zu ermöglichen. Bei einer Ausführungsform beträgt die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Zwischenschicht 660 1 bis 2,5. Bei einer anderen Ausführungsform besteht die dielektrische Zwischenschicht 660 aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 25–40%. Bei einer Ausführungsform ist die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Zwischenschicht 660 kleiner als die Dielelektrizitätskonstante einer dielektrischen Schicht 602.
  • In 6C wird dann eine dielektrische Schicht 618 auf mehreren Metallverbindungen, unter anderem der Metallverbindung 610, abgeschieden, die eine dielektrische Zwischenschicht 660 haben. Die dielektrische Schicht 618 kann aus einem Material bestehen, das in Zusammenhang mit der dielektrischen Schicht 518 aus 5I beschrieben worden ist. Bei einer Ausführungsform ist die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Zwischenschicht 660 kleiner als die Dielelektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 618. Auf diese Weise kann eine „Ultra-Low-k-Spalt”-Metallverbindungs-Architektur mit einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern hergestellt werden.
  • Die vorstehenden Ausführungsformen betrachten zwar dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Metallverbindungen beschränkt. Leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen können gebündelt werden und als Verbindungen zum Einbauen von elektronischen Bauelementen oder Halbleiteranordnungen in einen integrierten Schaltkreis verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dielektrische Abstandshalter für Verbindungen verwendet, die auf Bündeln aus leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen basieren. Bei einer speziellen Ausführungsform haben die Bündel aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Ergebnis der Herstellung mit dem Damaszierungsverfahren konisch erweiterte Profile. Auf diese Weise können dielektrische Abstandshalter an den Seitenwänden von Verbindungen ausgebildet werden, die aus Bündeln von Kohlenstoff-Nanoröhrchen bestehen, um die mit diesen Verbindungen assoziierte RC-Verzögerung zu verringern, um der Verbindungsarchitektur Widerstandsfähigkeit zu verleihen oder um eine Fläche bereitzustellen, auf der nicht-aufgesetzte Kontaktlöcher auf den Verbindungen aufsetzen können.
  • Vorstehend sind mehrere Metallverbindungen mit dielektrischen Abstandshaltern und ein Verfahren zur Herstellung dieser dielektrischen Abstandshalter beschrieben worden. Bei einer Ausführungsform grenzen die dielektrischen Abstandshalter an benachbarte Metallverbindungen mit konisch erweiterten Profilen an und berühren einander nicht. Bei einer anderen Ausführungsform stellen die dielektrischen Abstandshalter einen Bereich bereit, in dem nicht-aufgesetzte Kontaktlöcher effektiv aufsetzen können.

Claims (20)

  1. Elektronische Struktur mit mehreren Leiterbahnen, mit: – einer ersten dielektrischen Schicht; – einer in die erste dielektrische Schicht eingelassenen ersten Leiterbahn, wobei die erste Leiterbahn einen ersten dielektrischen Abstandshalter direkt angrenzend an den Seitenwänden der ersten Leiterbahn aufweist; – einer in die erste dielektrische Schicht eingelassenen zweiten Leiterbahn, wobei die zweite Leiterbahn einen zweiten dielektrischen Abstandshalter direkt angrenzend an den Seitenwänden der zweiten Leiterbahn und direkt zwischen der ersten dielektrischen Schicht und der Unterseite der zweiten Leiterbahn aufweist und wobei der zweite dielektrische Abstandshalter den ersten dielektrischen Abstandshalter nicht berührt; – einer zweiten dielektrischen Schicht, wobei sich die zweite dielektrische Schicht auf der ersten und der zweiten Leiterbahn befindet; und – einer Lücke zwischen der ersten dielektrischen Schicht, der ersten Leiterbahn, der zweiten Leiterbahn und der zweiten dielektrischen Schicht.
  2. Struktur nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Leiterbahn konisch erweiterte Profile mit einem Aufweitwinkel von 90 Grad bis 155 Grad haben.
  3. Struktur nach Anspruch 2, wobei der Aufweitwinkel in dem Bereich von 105–135 Grad liegt.
  4. Struktur nach Anspruch 2, wobei die zweite dielektrische Schicht und der erste und der zweite dielektrische Abstandshalter hermetische Abdichtungen um die erste bzw. die zweite Leiterbahn bilden.
  5. Struktur nach Anspruch 4, wobei die Lücke Luft enthält.
  6. Struktur nach Anspruch 2, wobei – die Dielelektrizitätskonstante des ersten und des zweiten dielektrischen Abstandshalters größer als die Dielelektrizitätskonstante der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ist und – die Dielelektrizitätskonstante der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht größer als die Dielelektrizitätskonstante der Lücke ist.
  7. Struktur nach Anspruch 6, wobei – der erste und der zweite dielektrische Abstandshalter aus einem Material aus der Gruppe Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Stickstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Sauerstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Bor-dotiertes Kohlenstoffnitrid oder Bor-dotiertes Siliciumcarbid bestehen, – die erste und die zweite dielektrische Schicht aus einem Material aus der Gruppe Siliciumdioxid, Silicat oder Kohlenstoff-dotiertes Oxid mit einer Porosität von 0–10% bestehen und – die Lücke aus einem Kohlenstoff-dotierten Oxid mit einer Porosität von 25–40% besteht.
  8. Struktur nach Anspruch 2, wobei die Breite des ersten und des zweiten dielektrischen Abstandshalters gleich der Breite der Lücke an seiner Oberseite ist.
  9. Struktur nach Anspruch 8, wobei die Breite des ersten und des zweiten dielektrischen Abstandshalters in dem Bereich von 5–20 Nanometern liegt.
  10. Struktur nach Anspruch 2, die weiterhin ein Kontaktloch in der zweiten dielektrischen Schicht aufweist, wobei sich ein erster Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite der ersten Leiterbahn befindet und sich ein zweiter Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite des ersten dielektrischen Abstandshalters befindet.
  11. Struktur nach Anspruch 1, wobei der erste dielektrische Abstandshalter ferner direkt zwischen der ersten dielektrischen Schicht und der Unterseite der ersten Leiterbahn angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Struktur mit mehreren Leiterbahnen, mit den folgenden Schritten: – Herstellen einer ersten dielektrischen Schicht; – Herstellen einer zweiten dielektrischen Schicht auf der ersten dielektrischen Schicht; – Strukturieren der zweiten dielektrischen Schicht so, dass eine strukturierte dielektrische Schicht mit einer Reihe von Gräben entsteht, wobei die Unterseiten der Reihe von Gräben die erste dielektrische Schicht freilegen und darin hergestellt sind; – Herstellen einer Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht in der Reihe von Gräben, um die Reihe von Gräben teilweise zu füllen, wobei die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht die Oberseite der strukturierten dielektrischen Schicht bedeckt; – Herstellen einer Leiterbahn-bildenden Metallschicht auf der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht, um die übrigen Teile der Reihe von Gräben vollständig zu füllen; – Planarisieren der Leiterbahn-bildenden Metallschicht und der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht, um die Oberseite der strukturierten dielektrischen Schicht freizulegen und eine Reihe von Leiterbahnen mit einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern herzustellen, wobei die Reihe von Leiterbahnen in die erste dielektrische Schicht eingelassen sind; – Entfernen der strukturierten dielektrischen Schicht und – Herstellen einer dritten dielektrischen Schicht auf der Reihe von Leiterbahnen, wobei die dritte dielektrische Schicht, die erste dielektrische Schicht und die Reihe von Leiterbahnen mit einander nicht berührenden dielektrischen Abstandshaltern eine Reihe von Lücken bilden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Reihe von Gräben konisch erweiterte Profile mit einem Aufweitwinkel von 90 Grad bis 155 Grad hat.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Aufweitwinkel in dem Bereich von 105–135 Grad liegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei – die Dielelektrizitätskonstante der Abstandshalter-bildenden dielektrischen Schicht größer als die Dielelektrizitätskonstante der ersten und der dritten dielektrischen Schicht ist und – die Dielelektrizitätskonstante der ersten und der dritten dielektrischen Schicht größer als die Dielelektrizitätskonstante der Reihe von Lücken ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei – die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht aus einem Material aus der Gruppe Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Stickstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Sauerstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Bor-dotiertes Kohlenstoffnitrid oder Bor-dotiertes Siliciumcarbid besteht, – die erste und die dritte dielektrische Schicht aus einem Material aus der Gruppe Siliciumdioxid, Silicat oder Kohlenstoff-dotiertes Oxid mit einer Porosität von 0–10% bestehen und – die Reihe von Lücken aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 25–40% besteht.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Reihe von Lücken aus Luft besteht.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zweite dielektrische Schicht aus einem Kohlenstoff-dotieren Oxid mit einer Porosität von 20–35% besteht.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei – die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht mit einem Verfahren aus der Gruppe chemische Aufdampfung oder Atomlagenabscheidung abgeschieden wird und – die Abstandshalter-bildende dielektrische Schicht aus einem Material aus der Gruppe Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Stickstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Sauerstoff-dotiertes Siliciumcarbid, Bor-dotiertes Kohlenstoffnitrid oder Bor-dotiertes Siliciumcarbid besteht.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Ausbilden eines Kontaktlochs in der dritten dielektrischen Schicht aufweist, wobei sich ein erster Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite der Leiterbahn befindet und sich ein zweiter Teil des Kontaktlochs auf der Oberseite des dielektrischen Abstandshalters befindet.
DE112007002215.9T 2006-09-21 2007-09-21 Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung Active DE112007002215B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/525,709 US7772702B2 (en) 2006-09-21 2006-09-21 Dielectric spacers for metal interconnects and method to form the same
US11/525,709 2006-09-21
PCT/US2007/020443 WO2008036385A1 (en) 2006-09-21 2007-09-21 Dielectric spacers for metal interconnects and method to form the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112007002215T5 DE112007002215T5 (de) 2009-07-30
DE112007002215B4 true DE112007002215B4 (de) 2014-06-05

Family

ID=39200815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112007002215.9T Active DE112007002215B4 (de) 2006-09-21 2007-09-21 Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7772702B2 (de)
CN (1) CN101506955B (de)
DE (1) DE112007002215B4 (de)
TW (1) TWI402938B (de)
WO (1) WO2008036385A1 (de)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6949456B2 (en) * 2002-10-31 2005-09-27 Asm Japan K.K. Method for manufacturing semiconductor device having porous structure with air-gaps
KR100852207B1 (ko) * 2007-06-04 2008-08-13 삼성전자주식회사 절연막 제거방법 및 금속 배선 형성방법
US8138604B2 (en) * 2007-06-21 2012-03-20 International Business Machines Corporation Metal cap with ultra-low k dielectric material for circuit interconnect applications
US8772933B2 (en) 2007-12-12 2014-07-08 International Business Machines Corporation Interconnect structure and method of making same
US8133793B2 (en) 2008-05-16 2012-03-13 Sandisk 3D Llc Carbon nano-film reversible resistance-switchable elements and methods of forming the same
US8569730B2 (en) 2008-07-08 2013-10-29 Sandisk 3D Llc Carbon-based interface layer for a memory device and methods of forming the same
US8557685B2 (en) * 2008-08-07 2013-10-15 Sandisk 3D Llc Memory cell that includes a carbon-based memory element and methods of forming the same
US8835892B2 (en) 2008-10-30 2014-09-16 Sandisk 3D Llc Electronic devices including carbon nano-tube films having boron nitride-based liners, and methods of forming the same
US8421050B2 (en) 2008-10-30 2013-04-16 Sandisk 3D Llc Electronic devices including carbon nano-tube films having carbon-based liners, and methods of forming the same
US8183121B2 (en) 2009-03-31 2012-05-22 Sandisk 3D Llc Carbon-based films, and methods of forming the same, having dielectric filler material and exhibiting reduced thermal resistance
DE102009023377B4 (de) * 2009-05-29 2017-12-28 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Mikrostrukturbauelements mit einer Metallisierungsstruktur mit selbstjustiertem Luftspalt
US7790601B1 (en) * 2009-09-17 2010-09-07 International Business Machines Corporation Forming interconnects with air gaps
US8456009B2 (en) * 2010-02-18 2013-06-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor structure having an air-gap region and a method of manufacturing the same
US8896120B2 (en) * 2010-04-27 2014-11-25 International Business Machines Corporation Structures and methods for air gap integration
US9490165B2 (en) * 2010-12-30 2016-11-08 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Reliable interconnect integration scheme
CN102376684B (zh) * 2011-11-25 2016-04-06 上海集成电路研发中心有限公司 铜互连结构及其制作方法
KR101619682B1 (ko) * 2011-12-29 2016-05-10 인텔 코포레이션 후드층을 갖는 에어갭 인터커넥트 및 그 형성 방법
US9960110B2 (en) 2011-12-30 2018-05-01 Intel Corporation Self-enclosed asymmetric interconnect structures
CN102938399B (zh) * 2012-11-02 2016-03-30 上海华力微电子有限公司 一种介电常数可调整的金属互连层及其制作方法
US8772938B2 (en) * 2012-12-04 2014-07-08 Intel Corporation Semiconductor interconnect structures
US9059258B2 (en) 2013-03-04 2015-06-16 International Business Machines Corporation Controlled metal extrusion opening in semiconductor structure and method of forming
US9312222B2 (en) 2013-03-12 2016-04-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Patterning approach for improved via landing profile
US8962464B1 (en) 2013-09-18 2015-02-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Self-alignment for using two or more layers and methods of forming same
US9165824B2 (en) * 2013-09-27 2015-10-20 Intel Corporation Interconnects with fully clad lines
KR102092863B1 (ko) 2013-12-30 2020-03-24 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이의 제조 방법
US9548349B2 (en) 2014-06-25 2017-01-17 International Business Machines Corporation Semiconductor device with metal extrusion formation
US9583380B2 (en) 2014-07-17 2017-02-28 Globalfoundries Inc. Anisotropic material damage process for etching low-K dielectric materials
US9443956B2 (en) 2014-12-08 2016-09-13 Globalfoundries Inc. Method for forming air gap structure using carbon-containing spacer
US9768058B2 (en) 2015-08-10 2017-09-19 Globalfoundries Inc. Methods of forming air gaps in metallization layers on integrated circuit products
US10388564B2 (en) * 2016-01-12 2019-08-20 Micron Technology, Inc. Method for fabricating a memory device having two contacts
US9837355B2 (en) * 2016-03-22 2017-12-05 International Business Machines Corporation Method for maximizing air gap in back end of the line interconnect through via landing modification
US10109476B2 (en) * 2016-07-01 2018-10-23 Lam Research Corporation Substrate processing method for depositing a barrier layer to prevent photoresist poisoning
US10134579B2 (en) * 2016-11-14 2018-11-20 Lam Research Corporation Method for high modulus ALD SiO2 spacer
US10269636B2 (en) * 2017-05-26 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
WO2018231195A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-20 Intel Corporation Air gap structures in integrated circuit components
CN107978557B (zh) * 2017-11-23 2021-05-04 长江存储科技有限责任公司 一种在刻蚀槽中制造真空间隙的方法
US10622301B2 (en) 2018-08-17 2020-04-14 International Business Machines Corporation Method of forming a straight via profile with precise critical dimension control
US11101175B2 (en) * 2018-11-21 2021-08-24 International Business Machines Corporation Tall trenches for via chamferless and self forming barrier
CN112309958B (zh) * 2019-07-31 2023-04-07 长鑫存储技术有限公司 导电互连结构及其制备方法
US20220157708A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-19 Intel Corporation Vertical metal splitting using helmets and wrap-around dielectric spacers
US20230178426A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 Intel Corporation Via profile shrink for advanced integrated circuit structure fabrication

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6577011B1 (en) * 1997-07-10 2003-06-10 International Business Machines Corporation Chip interconnect wiring structure with low dielectric constant insulator and methods for fabricating the same
US20040266167A1 (en) * 2003-06-26 2004-12-30 Dubin Valery M. Method and apparatus for an improved air gap interconnect structure
US20050012219A1 (en) * 2003-07-16 2005-01-20 Huey-Chiang Liou Air gap integration

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5759913A (en) * 1996-06-05 1998-06-02 Advanced Micro Devices, Inc. Method of formation of an air gap within a semiconductor dielectric by solvent desorption
US6303464B1 (en) * 1996-12-30 2001-10-16 Intel Corporation Method and structure for reducing interconnect system capacitance through enclosed voids in a dielectric layer
JP2962272B2 (ja) * 1997-04-18 1999-10-12 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP3228181B2 (ja) * 1997-05-12 2001-11-12 ヤマハ株式会社 平坦配線形成法
US5876798A (en) * 1997-12-29 1999-03-02 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. Method of fluorinated silicon oxide film deposition
US5982035A (en) * 1998-06-15 1999-11-09 Advanced Micro Devices, Inc. High integrity borderless vias with protective sidewall spacer
KR100275551B1 (ko) * 1998-08-26 2001-01-15 윤종용 반도체 메모리 장치의 콘택 형성 방법
KR100286126B1 (ko) * 1999-02-13 2001-03-15 윤종용 다층의 패시배이션막을 이용한 도전층 사이에 공기 공간을 형성하는 방법
KR100299521B1 (ko) 1999-06-25 2001-11-01 박종섭 반도체 소자의 배선 형성방법
US6556962B1 (en) * 1999-07-02 2003-04-29 Intel Corporation Method for reducing network costs and its application to domino circuits
US6440839B1 (en) * 1999-08-18 2002-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. Selective air gap insulation
US6252290B1 (en) * 1999-10-25 2001-06-26 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method to form, and structure of, a dual damascene interconnect device
JP3943320B2 (ja) * 1999-10-27 2007-07-11 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
KR100308187B1 (ko) * 1999-11-05 2001-11-02 윤종용 디램 셀 제조방법 및 그에 의해 제조된 디램 셀
US6265321B1 (en) * 2000-04-17 2001-07-24 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Air bridge process for forming air gaps
JP2002050686A (ja) 2000-08-03 2002-02-15 Seiko Epson Corp 半導体装置およびその製造方法
US6413852B1 (en) * 2000-08-31 2002-07-02 International Business Machines Corporation Method of forming multilevel interconnect structure containing air gaps including utilizing both sacrificial and placeholder material
US6423630B1 (en) * 2000-10-31 2002-07-23 Lsi Logic Corporation Process for forming low K dielectric material between metal lines
US7132363B2 (en) * 2001-03-27 2006-11-07 Advanced Micro Devices, Inc. Stabilizing fluorine etching of low-k materials
US6472266B1 (en) * 2001-06-18 2002-10-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to reduce bit line capacitance in cub drams
DE10140754A1 (de) * 2001-08-20 2003-03-27 Infineon Technologies Ag Leiterbahnanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leiterbahnanordnung
US7042095B2 (en) * 2002-03-29 2006-05-09 Renesas Technology Corp. Semiconductor device including an interconnect having copper as a main component
US6897508B2 (en) * 2002-05-01 2005-05-24 Sundew Technologies, Llc Integrated capacitor with enhanced capacitance density and method of fabricating same
CN1490854A (zh) * 2002-10-18 2004-04-21 旺宏电子股份有限公司 形成自对准金属硅化物的方法
US20040084774A1 (en) * 2002-11-02 2004-05-06 Bo Li Gas layer formation materials
US6764919B2 (en) * 2002-12-20 2004-07-20 Motorola, Inc. Method for providing a dummy feature and structure thereof
JP2004363556A (ja) * 2003-05-13 2004-12-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 半導体素子
US7361991B2 (en) * 2003-09-19 2008-04-22 International Business Machines Corporation Closed air gap interconnect structure
KR101021177B1 (ko) 2003-12-11 2011-03-15 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자의 층간 절연막 형성 방법
US7088003B2 (en) * 2004-02-19 2006-08-08 International Business Machines Corporation Structures and methods for integration of ultralow-k dielectrics with improved reliability
KR100552856B1 (ko) * 2004-04-23 2006-02-22 동부아남반도체 주식회사 반도체 소자의 제조방법
US20050285269A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Yang Cao Substantially void free interconnect formation
US7109068B2 (en) 2004-08-31 2006-09-19 Micron Technology, Inc. Through-substrate interconnect fabrication methods
US7176119B2 (en) 2004-09-20 2007-02-13 International Business Machines Corporation Method of fabricating copper damascene and dual damascene interconnect wiring
JP4106048B2 (ja) * 2004-10-25 2008-06-25 松下電器産業株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置
KR100583965B1 (ko) * 2004-12-31 2006-05-26 삼성전자주식회사 비트라인들 간의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있는반도체소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 반도체소자
US7649239B2 (en) * 2006-05-04 2010-01-19 Intel Corporation Dielectric spacers for metal interconnects and method to form the same
US7619310B2 (en) * 2006-11-03 2009-11-17 Infineon Technologies Ag Semiconductor interconnect and method of making same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6577011B1 (en) * 1997-07-10 2003-06-10 International Business Machines Corporation Chip interconnect wiring structure with low dielectric constant insulator and methods for fabricating the same
US20040266167A1 (en) * 2003-06-26 2004-12-30 Dubin Valery M. Method and apparatus for an improved air gap interconnect structure
US20050012219A1 (en) * 2003-07-16 2005-01-20 Huey-Chiang Liou Air gap integration

Also Published As

Publication number Publication date
US7772702B2 (en) 2010-08-10
US20080073748A1 (en) 2008-03-27
TWI402938B (zh) 2013-07-21
CN101506955B (zh) 2010-11-17
DE112007002215T5 (de) 2009-07-30
CN101506955A (zh) 2009-08-12
TW200832614A (en) 2008-08-01
WO2008036385A1 (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002215B4 (de) Dielektrische Abstandshalter für Metallverbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112007000966B4 (de) Dielektrischer Abstandhalter für metallische Verbinder und Verfahren, um dieselben zu bilden
DE102009023377B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Mikrostrukturbauelements mit einer Metallisierungsstruktur mit selbstjustiertem Luftspalt
DE60211915T2 (de) Halbleiterstruktur unter verwendung von opfermaterial und zugeörige herstellungsverfahren
DE102008016425B4 (de) Verfahren zur Strukturierung einer Metallisierungsschicht durch Verringerung der durch Lackentfernung hervorgerufenen Schäden des dielektrischen Materials
DE102008006962B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem Kondensator im Metallisierungssystem
DE69837313T2 (de) Verfahren zur Herstellung von koplanaren Metal/isolierenden mehrlagigen Schichten unter Verwendung eines damaszenen Prozesses mit fliesfähiger Opferoxyd
DE102010002451B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Kontaktelementen von Halbleiterbauelementen
DE102008006960B4 (de) Halbleiterbauelement mit selbstjustierter Kontaktstruktur und Verfahren zur Herstellung
DE102010029533B3 (de) Selektive Größenreduzierung von Kontaktelementen in einem Halbleiterbauelement
DE112004001530B4 (de) Versiegelte Poren in Damascene-Strukturen mit Low-k-Material
DE102007046846A1 (de) Seitenwandschutzschicht
DE102010063780A1 (de) Halbleiterbauelement mit einer Kontaktstruktur mit geringerer parasitärer Kapazität
DE10226571A1 (de) Prozess zur Ausbildung von Schmelzsicherungen
DE102011002769A1 (de) Hybridkontaktstruktur mit Kontakten mit kleinem Aspektverhältnis in einem Halbleiterbauelement
DE102010040071B4 (de) Verfahren zur Wiederherstellung von Oberflächeneigenschaften empfindlicher Dielektrika mit kleinem ε in Mikrostrukturbauelementen unter Anwendung einer in-situ-Oberflächenmodifizierung
DE102010063294A1 (de) Metallisierungssysteme von Halbleiterbauelementen, die eine Kupfer/Silizium-Verbindung als ein Barrierenmaterial aufweisen
DE102008044964B4 (de) Verringerung der Leckströme und des dielektrischen Durchschlags in dielektrischen Materialien von Metallisierungssystemen von Halbleiterbauelementen durch die Herstellung von Aussparungen
DE102004033825A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kondensatoranordnung sowie zugehörige Kondensatoranordnung
DE102009055433B4 (de) Kontaktelemente von Halbleiterbauelementen, die auf der Grundlage einer teilweise aufgebrachten Aktivierungsschicht hergestellt sind, und entsprechende Herstellungsverfahren
DE102006036797A1 (de) Einzel-Damascene mit Einwegschablone und Verfahren dafür
DE102006041004B4 (de) Technik zum Reduzieren plasmainduzierter Ätzschäden während der Herstellung von Kontaktdurchführungen in Zwischenschichtdielektrika
DE112004002377T5 (de) Doppel-Damaszierungsprozess unter Verwendung von kohlenstoffdotierten und kohlenstofffreien Oxidschichten
DE102004060668A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102010003560B4 (de) Halbleiterbauelement mit einem Kondensator in einem Metallisierungssystem, der durch ein Hartmaskenstrukturierungsschema hergestellt ist

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0021320500

Ipc: H01L0023500000

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0021320500

Ipc: H01L0023500000

Effective date: 20131007

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0023500000

Ipc: H01L0023522000

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0023500000

Ipc: H01L0023522000

Effective date: 20140217

R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150306

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TAHOE RESEARCH, LTD., IE

Free format text: FORMER OWNER: INTEL CORPORATION, SANTA CLARA, CALIF., US

R082 Change of representative

Representative=s name: DENNEMEYER & ASSOCIATES S.A., DE