ライン及びビア導体のための異なる材料を有するデュアル・ダマシン相互接続構造体
【課題】 ライン導体のために用いられるものと異なる、ビア又はスタッドのための材料を用いて、デュアル・ダマシン相互接続構造体を形成する方法を提供すること。
【解決手段】 ライン導体に用いられるものとは異なる、ビア又はスタッドのための材料を用いるか、又はトレンチ・ライナに用いられるものとは異なる、ビア・ライナのための材料を用いるか、或いは該トレンチ・ライナのものと異なるビア・ライナ厚を有する、デュアル・ダマシンのバックエンド・オブ・ライン（ｂａｃｋ−ｅｎｄ−ｏｆ−ｌｉｎｅ：ＢＥＯＬ）相互接続構造体を形成する方法が開示される。改善された機械的強度のために、ビアに厚い超硬合金を用いる一方で、トレンチに薄い超硬合金だけを用い、抵抗を低くすることが好ましい。
【解決手段】 ライン導体に用いられるものとは異なる、ビア又はスタッドのための材料を用いるか、又はトレンチ・ライナに用いられるものとは異なる、ビア・ライナのための材料を用いるか、或いは該トレンチ・ライナのものと異なるビア・ライナ厚を有する、デュアル・ダマシンのバックエンド・オブ・ライン（ｂａｃｋ−ｅｎｄ−ｏｆ−ｌｉｎｅ：ＢＥＯＬ）相互接続構造体を形成する方法が開示される。改善された機械的強度のために、ビアに厚い超硬合金を用いる一方で、トレンチに薄い超硬合金だけを用い、抵抗を低くすることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路におけるバック・エンド・オブ・ライン（ＢＥＯＬ）相互接続構造体の形成に関する。より具体的には、本発明は、ライン導体のために用いられるものと異なる、ビア又はスタッドのための材料を用いてデュアル・ダマシン（ｄｕａｌ ｄａｍａｓｃｅｎｅ）相互接続構造体を形成する新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業のロードマップは、多層のオン・チップ相互接続部を囲む絶縁体における誘電率の低減を必要としている。集積回路に対する寄生容量性負荷を減少させ、隣接する相互接続部間の静電結合を減少させるために、誘電率を下げる必要がある。
【０００３】
誘電率を減少させることが、モジュラス、硬度、熱伝導率、及び破壊靱性のような絶縁体の機械的特性の低減を伴うことが多い。基板及び金属相互接続部との熱膨張の不一致のために、構造体内に著しい応力が発生することがある。これらの応力は、熱サイクル中に銅製ビア又はスタッドの疲労を生じさせ、歩留まり又は信頼性の問題をもたらすことがある。したがって、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）材料で製造されるビアの強度を改善する方法が必要とされている。
【０００４】
ビアのために、銅の代わりに超硬合金を用いて、又はビアを囲む超硬合金ライナの厚さをライン導体より厚くすることによって、ビアの強度を改善することができる。これまで、ビア及びラインのために異なる材料又は異なるライナ厚を有する相互接続構造体を形成することは、一連の単一のダマシン製造ステップを用いることによってのみ達成できるものであった。具体的には、最初にビア・レベルの誘電体層を堆積させ、次に、誘電体材料内にビア開口部を形成し、該ビアを第１の導電性材料で充填する。ビアの上面をビア・レベルの誘電体の上面と同一平面にするために、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、余分な導電性材料を除去する。次に、ライン・レベルの誘電体を堆積させ、ビアの上にあるライン・レベルの誘電体内にトレンチ開口部を形成し、トレンチを第２の導電性材料で充填する。同様に、ライン導体の上面をライン・レベルの誘電体の上面と同一平面にするように、例えばＣＭＰによって余分な導電性材料を除去しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この一連の単一のダマシン・ステップは、時間と費用がかかるものである。さらに、誘電体の２つの別個の層（ビア・レベル及びライン・レベル）は、典型的なデュアル・ダマシン構造体に見出されるもののような単層の誘電体材料と比べて低い電気的特性を示す。
【０００６】
したがって、ビア・レベル及びライン・レベルのために単層の導電性材料を有するが、ビア及びラインのために異なる材料又は異なるライナ厚を有する、デュアル・ダマシン相互接続構造体を形成する方法に対する、当該技術分野における必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料で製造されるビアの強度を向上させる方法を提供することである。この目的及び他の目的が、本発明の方法を用いて達成される。一側面において、基板上に形成される相互接続構造体が開示される。この構造体は、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の第１の層の上に重なる、誘電体材料の層内に少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含む。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分と第１の部分とは異なる材料で形成された少なくとも第２の部分とを含み、該第１の部分が第１の導体と電気的に接触しており、第２の部分が第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、第２の部分は第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、第２の部分の上面は、誘電体材料の第２の層の上面と同一平面にある。任意に、相互接続構造体はさらに、第１の部分と第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、第２の部分と第２の誘電体材料との間及び該第２の部分と第１の部分との間に配置された第２の導電性ライナとをさらに含み、第２のライナは第１のライナとは異なる材料で形成される。
【０００８】
別の側面において、相互接続構造体は、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の該第１の層の上に重なり、少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層と、第１の部分と第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、第２の部分と第２の誘電体材料との間に配置され、厚さが該第１のライナの厚さより薄い第２のライナとを含む。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分と少なくとも１つの第２の部分とを含み、該第１の部分は第１の導体と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、該第２の部分の上面は、誘電体材料の第２の層の上面と同一平面にある。任意に、相互接続構造体は、第２の導体と第２の誘電体材料との間及び該第２の導体と第１の導体との間に配置された導電性ライナをさらに含む。
【０００９】
本発明の相互接続構造体を形成する方法も開示される。具体的には、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法が開示される。一側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して第１の導体を部分的に露出させるステップと、第１の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、該第１の導電性材料の上部を除去するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の導電性材料の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１０】
第２の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して第１の導体を部分的に露出させるステップと、第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、第１の開口部を犠牲材料で充填するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、犠牲材料を除去するステップと、第２の開口部の底部及び側壁上及び第１のライナ上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる導電性材料により、第２の導体の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１１】
第３の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に、誘電体材料の第２の層を部分的に通って延びるが第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して第１の開口部を延ばして第１の導体を露出させるステップと、第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、第２の開口部から第１の導電性材料及び第１のライナを除去するステップと、第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１２】
第４の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、誘電体材料の該第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して第１の開口部を延ばして第１の導体を露出させるステップと、第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に導電性ライナを堆積させるステップと、第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、第２の開口部から第１の導電性材料を除去するステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
新規であると考えられる本発明の特徴及び本発明の特性を示す要素が、添付の特許請求の範囲に具体的に述べられる。図面は、単なる説明目的のものであって、縮尺に合わせて描かれてはいない。さらに、図面において、同様の番号は同様の特徴を示す。しかしながら、本発明自体は、その構成についても動作方法についても、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解することができる。
【００１４】
ここで、添付の図面を参照して本発明を説明する。図面において、本発明をより明確に説明し、示すように、構造体の種々の側面が示され、簡略化された方法で概略的に表された。例えば、図面は、縮尺どおりに描かれるように意図されていない。さらに、構造体の種々の側面の垂直方向の断面が、矩形形状として示される。しかしながら、当業者であれば、実際の構造体を用いる場合、これらの側面がよりテーパ状の形態を組み込む可能性が高いことを理解するであろう。さらに、本発明は、いずれかの特定形状の構成に制限されるものではない。
【００１５】
本発明の相互接続構造体において、ビア導体（ｖｉａ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のための異なる材料、或いはビア・ライナ（ｖｉａ ｌｉｎｅｒ）又はより厚いビア・ライナのための異なる材料、或いはこれらの特性の組み合わせを用いて、ビア（ｖｉａ）をより強いものにする。好ましい実施形態において、ビアに超硬合金が用いられ、トレンチに銅が用いられる。超硬合金は、銅より機械的に強く、したがって、熱サイクル中にしばしば現れる応力に耐えることができる。
【００１６】
第１の誘電体層１０を含む本発明の第１の実施形態が、図１に示される。少なくとも１つの第１の導体１３が、上面が層１０の上面と同一平面にあるように、第１の誘電体層１０内に埋め込まれている。任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２を配置することもできる。
【００１７】
第２の誘電体層１５が、第１の誘電体層１０の上に重ねられる。任意に、キャップ層１４が、第２の誘電体層１５を第１の誘電体層１０及び第１の導体１３から分離する。第２の誘電体層１５内に、少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれている。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分１９（ビア（ｖｉａ）又はスタッド（ｓｔｕｄ））、及び少なくとも１つの第２の部分２１（ライン導体（ｌｉｎｅ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を含む。第１の部分１９は、第１の導体１３の上に重なり、該第１の導体と電気的に接触している。第２の部分２１は、第１の部分１９の上に重なり、該第１の部分１９のものより大きい横方向範囲を有し、第２の部分２１の上面は、第２の誘電体層１５の上面と同一平面にある。任意に、ハードマスク層１６を第２の誘電体層１５上に堆積させることができ、その場合、第２の部分２１の上面は、ハードマスク層１６の上面と同一平面にある。ライナ１８が、任意に第１の部分１９の底部及び側壁を囲み、ライナ２０が、任意に第２の部分２１の底部及び側壁を囲む。
【００１８】
第２の導体の第１の部分１９すなわちビア又はスタッドのために、タングステン又は他の何らかの超硬合金を用いることが好ましい。超硬合金は、銅より機械的に強く、よって熱サイクル中に生じる応力に耐えることができる。第１の導体１３、及び第２の導体の第２の部分すなわちライン導体のために、銅を用いることができる。第１の部分１９の底部及び側壁を囲むライナ１８のために用いられる材料は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンであることが好ましい。ライナ１８及び２０は、タンタル及び／又は窒化タンタルで形成することができる。
【００１９】
誘電体層１０及び１５は、何らかの適切な誘電体材料で形成することができるが、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料が好ましい。適切な誘電体材料には、炭素をドープした二酸化シリコン材、フッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、有機ポリマーの熱硬化性材料、シリコン・オキシカーバイド、ＳｉＣＯＨ誘電体、フッ素をドープした酸化シリコン、スピンオンガラス、水素シスセスキオサン（ＨＳＱ）、メチルシスセスキオサン（ＭＳＱ）、及びＨＳＱ及びＭＳＱの混合物又はコポリマーを含むシスセスキオサン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ベースのポリマー誘電体、及び低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）誘電体を含有する任意のシリコンが含まれる。シスセスキオサン化学剤を用いるＳｉＣＯＨ型組成を有するスピンオン低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）膜の例には、ＨＯＳＰ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社から入手可能）、ＪＳＲ５１０９及び５１０８（Ｊａｐａｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ社から入手可能）、Ｚｉｒｋｏｎ（登録商標）（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ社の部門であるＳｈｉｐｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能）、及び多孔性の低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）（ＥＬＫ）材料（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能）が含まれる。炭素をドープした二酸化シリコン材又は有機シランの例には、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ（登録商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能）及びＣｏｒａｌ（登録商標）（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社から入手可能）が含まれる。ＨＳＱ材料の例は、ＦＯｘ（登録商標）（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）を含む。この実施形態については、好ましい誘電体材料は、本質的に炭素、酸素、及び水素からなる有機ポリマーの熱硬化性材料である。好ましい誘電体材料は、ＳｉＬＫ（登録商標）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能）として知られる、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）のポリアリーレン・エーテル、ポリマー材料、及びＦＬＡＲＥ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社から入手可能）として知られる低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）のポリマー材料を含む。ハードマスク層１１及び１６は、炭化シリコン、窒化シリコン、及び／又は二酸化シリコンで形成することができる。
【００２０】
第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア・ライナ１８は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約２０ｎｍの厚さを有し、トレンチ・ライナ２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約１０ｎｍの厚さを有する。
【００２１】
本発明の第２の実施形態が図２に示され、この第２の実施形態は、第２の導体が全体的に同じ材料、好ましくは銅で形成されるという点で、図１に示される実施形態とは異なる。言い換えれば、ビア又はスタッドは、超硬合金で形成されていない。しかしながら、ビア又はスタッドの底部及び側壁は、ライン導体を囲むライナより厚いライナで囲まれている。具体的には、ビア又はスタッドは、第１のライナ１８及び第２のライナ２０を含むライナで、ライナ導体は、第２のライナだけで囲まれている。第１のライナ１８は、第２のライナ２０と同じ材料で形成することができ、或いは、第１のライナ１８は、第２のライナ２０とは異なる材料で形成することができる。
【００２２】
図２に示される実施形態の場合には、図１に示される実施形態について説明された特徴の各々のために、同じ材料を用いることができる。第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア内のライナ１８及び２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約３０ｎｍの結合された厚さを有し、トレンチ・ライナ２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約１０ｎｍの厚さを有する。
【００２３】
本発明の第３の実施形態が図３に示されており、この第３の実施形態は、第２の導体の第１の部分１９及び第２の部分２１の両方がライナ１８で囲まれているという点で、図１に示される実施形態とは異なる。言い換えれば、第１の部分１９及び第２の部分２１は、図１に示される実施形態におけるように別個のライナを有していない。寧ろ、単一のライナ１８が、第１の部分１９及び第２の部分２１の両方の底部及び側壁を囲んでいる。
【００２４】
図３に示される実施形態の場合、図１に示される実施形態について説明された特徴の各々のために、同じ材料を用いることができる。第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア内のライナ１８及びトレンチは、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約２０ｎｍの厚さを有する。
【００２５】
図４（ａ）乃至図４（ｆ）に示される方法を用いて、図１に示される実施形態を形成することができる。この方法の開始点は、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。既に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２を配置することができる。
【００２６】
図４（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７を堆積させることで開始する。ハードマスク層１６及び１７は、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び／又は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。図４（ｂ）に示されるように、誘電体層１５並びにハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第１の開口部１９´が形成され、これにより第１の導体１３が露出される。従来のリソグラフィ及び反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）等のいずれかの適切な技術によって、開口部１９´を形成することができる。
【００２７】
次に、図４（ｃ）に示されるように、開口部１９´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、開口部１９´を導電性材料１９で充填する前に、開口部１９´の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることができる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって堆積させることができる。導電性材料がタングステンであるとき、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。
【００２８】
化学気相成長法（ＣＶＤ）又はイオン化金属物理的気相成長法（Ｉ−ＰＶＤ）等のいずれかの適切な技術によって、超硬合金１９を堆積させることができる。Ｗ又はＴｉＮの堆積の場合は、好ましい方法はＣＶＤである。Ｔａ又はＴａＮの堆積の場合は、好ましい方法はＩ−ＰＶＤである。
【００２９】
Ｉ−ＰＶＤプロセスは、ビアを金属で充填するために、代替的な堆積の周期及び部分的なエッチバックを用いる。Ｉ−ＰＶＤプロセスを用いるとき、ビアのような小さい形態の大半をＴａ（又はＴａＮ）で充填し、同時に、トレンチの底部にあるＴａの薄い層（約５ｎｍから２５ｎｍまで）を残す。形態のサイズが減るにつれて、堆積対エッチバックの比が増大するので、このことが可能になる。
【００３０】
例えば、デュアル・ダマシン構造体において、約０．２ミクロンの直径及び約０．４ミクロンの高さを有するビアを充填するために、Ｔａの堆積に加えてエッチバックを用いることもできる。第１に、約５ｎｍから３０ｎｍまでのＴａ層が、約２キロワットから６０キロワットまでのマグネトロン・パワー、約１ミリトールから１０ミリトールまでの圧力、及びゼロワットから約２００ワットまでのウェハ・バイアスで堆積される。次に、エッチバック・プロセスが、約２キロワットから３０キロワットまでのマグネトロン・パワー、約１ミリトールから１０ミリトールまでの圧力、及び約２００ワットから１２００ワットまでのウェハ・バイアスを用いて、（好ましくは同じチャンバ内で）行われる。エッチバック・ステップにおいて、金属が、ビアの底部から側壁上にスパッタされ、よって側壁が厚くなる。ビアが完全に（又はほぼ完全に）金属で充填されるまで、付加的な堆積及びエッチバック・サイクルを用いて、ビアの側壁上の金属の厚さをさらに増大させることができる。
【００３１】
ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００３２】
次に、図４（ｄ）に示されるように、第１の導電性材料１９及びライナ１８の上部が除去される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９及びライナ１８をエッチバックすることができる。
【００３３】
図４（ｅ）に示されるように、導電性材料１９及びライナ１８のエッチバックに続いて、誘電体材料１５並びにハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第２の開口部２１´が形成される。第２の開口部２１´は、第１の導電性材料１９の上に重なり、第１の開口部１９´のものより大きい横方向範囲を有する。第２の開口部２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００３４】
最後に、図４（ｆ）として示されるように、開口部２１´が、第２の導電性材料２１で充填される。任意に、開口部２１´を導電性材料２１で充填する前に、開口部２１´の底部及び側壁上に、第２の導電性ライナ２０を堆積させることができる。導電性材料２１は、銅であることが好ましく、一般に、ＰＶＤによる銅シード堆積、銅めっき、及びＣＭＰを伴う銅めっきによって堆積させることができる。
【００３５】
図６（ａ）乃至図６（ｆ）に示される方法を用いて、図１に示される実施形態を代替的に形成することができる。この方法は、第１の導電性材料１９で充填する前に、ビア１９´及びトレンチ開口部２１´の両方を形成するという点で、図４（ａ）乃至図４（ｆ）に示される方法とは異なる。また、この方法の開始点も、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００３６】
図６（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、ハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。ハードマスク層１７内に少なくとも１つの第１の開口部２１´が形成される。次に、図６（ｂ）に示されるように、少なくとも１つの第２の開口部１９´が、ハードマスク層１６内及び部分的に誘電体層１５内に形成される。開口部１９´は、開口部２１´の下方に形成され、該開口部２１´のものより少ない横方向範囲を有する。開口部１９´及び２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００３７】
次に、図６（ｃ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、誘電体層１５内に拡張される。例えばＲＩＥを用いて、トレンチ２１´及びビア１９´を形成することができる。開口部２１´は、誘電体層１５内に部分的に延び、開口部１９´は、誘電体層１５を貫通して延び、これにより導電性１３が露出される。
【００３８】
次に、図６（ｄ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、これらの開口部を導電性材料１９で充填する前に、該開口部の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることもできる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、ＣＶＤによって堆積させることができる。導電性材料がタングステンである場合、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、ＰＶＤ又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００３９】
次に、図６（ｅ）に示されるように、第１の導電性材料１９及びライナ１８の上部が除去され、これにより開口部２１´´が形成される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、Ｈ２Ｏ２を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９及びライナ１８をエッチバックすることができる。
【００４０】
最後に、図６（ｆ）に示されるように、開口部２１´´が、第２の導電性材料２１で充填される。任意に、開口部２１´´を導電性材料２１で充填する前に、開口部２１´´の底部及び側壁上に第２の導電性ライナ２０を堆積させることができる。導電性材料２１は銅であることが好ましく、銅めっきによって堆積させることができる。
【００４１】
図５（ａ）乃至図５（ｆ）に示される方法を用いて、図２に示される実施形態を形成することができる。また、この方法の開始点も、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００４２】
図５（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。図５（ｂ）に示されるように、ハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第１の開口部１９´が形成され、これにより第１の導体１３が露出される。開口部１９´は、従来のリソグラフィ及び反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示されるように、ライナ１８が、開口部１９´の底部及び側壁上に堆積される。ライナ１８は、ハードマスク層１７上に堆積させることもできる。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、約５ｎｍから１００ｎｍまでの厚さを有することが好ましい。
【００４４】
次に、図５（ｄ）に示されるように、開口部１９´が、反射防止コーティング（ＡＲＣ）のような犠牲材料２２で充填される。例えば、ＡＲＣ２２の層をライナ１８上に及び開口部１９´内に堆積させることができ、次に、フォトレジスト２３の層をＡＲＣ２２上に堆積させることができる。次に、フォトレジスト２３及びＡＲＣ２２内に開口部２１´が形成され、この開口部は、ライナ１８及びハードマスク層１７に転写される。
【００４５】
図５（ｅ）において、フォトレジスト２３及びＡＲＣ２２が、基板の表面から剥離され、ＡＲＣ２２が開口部１９´から除去される。レジストの剥離中、超硬合金ライナ１８が、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護する。次に、ライナ１８が、基板の表面からエッチバックされ、開口部２１´は、ハードマスク層１６及び誘電体層１５に転写される。
【００４６】
最後に、図５（ｆ）に示されるように、第２のライナ２０が、開口部１９´及び２１´の底部及び側壁上に堆積され、これらの開口部は、導電性材料２１で充填される。ライナ材料２０及び導電性材料２１の堆積に続いて、例えばＣＭＰを用いて、導体２１の上面が、誘電体層１５又はハードマスク層１６の上面と同一平面にされる。第２の導体のビア又はスタッド部分の底部及び側壁が、ライン導体を囲むライナより厚いライナで囲まれていることに注意されたい。言い換えれば、ビア又はスタッド部分は、第１のライナ１８及び第２のライナ２０を含む二重の厚いライナで囲まれており、ライン導体は、第２のライナ２０だけで囲まれている。
【００４７】
図７（ａ）乃至図７（ｆ）に示される方法を用いて、図３に示される実施形態を形成することができる。図７（ｅ）に示されるように、この方法は、第１の導電性材料１９の上部を除去するステップの際にライナ１８が除去されないという点で、図６（ａ）乃至図６（ｆ）に示される方法と異なる。また、この方法の開始点は、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００４８】
図７（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。ハードマスク層１７内に少なくとも１つの開口部２１´が形成される。次に、図７（ｂ）に示されるように、少なくとも１つの第２の開口部１９´が、ハードマスク層１６内及び部分的に誘電体層１５内に形成される。開口部１９´は、開口部２１´の下方に形成され、該開口部２１´のものより少ない横方向範囲を有する。開口部１９´及び２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００４９】
次に、図７（ｃ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、誘電体層１５内に拡張される。例えばＲＩＥを用いて、トレンチ２１´及びビア１９´を形成することができる。開口部２１´は、誘電体層１５内に部分的に延び、開口部１９´は、誘電体層１５を貫通して延び、これにより導電性１３が露出される。
【００５０】
次に、図７（ｄ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、これらの開口部を導電性材料１９で充填する前に、該開口部の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることもできる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、ＣＶＤによって堆積させることができる。導電性材料がタングステンであるとき、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、ＰＶＤ又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００５１】
次に、図７（ｅ）に示されるように、第１の導電性材料１９の上部が除去されるが、ライナ１８は除去されず、これにより開口部２１´´が形成される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、Ｈ２Ｏ２を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９をエッチバックすることができる。タングステンのエッチング中、超硬合金ライナ１８が、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護する。
【００５２】
最後に、図７（ｆ）に示されるように、開口部２１´´が、第２の導電性材料２１で充填される。この実施形態を用いる場合、導電性材料２１を堆積させる前に、開口部２１´´の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させる必要はない。しかしながら、導電性材料２１を堆積させる前に、第２の導電性ライナ（図示せず）をライナ１８及び導電性材料１９の上に堆積させることができる。第２の導電性ライナは、窒化タンタル及び／又はタンタルで形成することが好ましく、約１ｎｍから１０ｎｍまでの厚さを有する。第２のライナを堆積させる前に、スパッタ清浄を用いて、第１のライナ１８の表面から汚れを取り除くことができる。導電性材料２１は、銅であることが好ましく、銅めっきによって堆積させることができる。
【００５３】
本発明の方法には、２つの基本的な実施形態があることに注意されたい。第１の実施形態が、図４（ａ）乃至図４（ｆ）及び図５（ａ）乃至図５（ｆ）において２つの変形で示される。この第１の実施形態においては、ビア開口部が最初に形成され、該ビアは、トレンチ開口部を形成する前に、超硬合金のような第１の導電性材料で充填される。第２の実施形態が、図６（ａ）乃至図６（ｆ）及び図７（ａ）乃至図７（ｆ）において２つの変形で示される。この第２の実施形態においては、ビア開口部及びトレンチ開口部の両方が最初に形成され、次に、これらの開口部は、超硬合金のような第１の導電性材料で充填される。この第２の実施形態について示される２つの変形は、最初にビア開口部を形成し、次にトレンチ開口部を形成するステップを含むが、第２の実施形態は、最初にトレンチ開口部を形成し、次にビア開口部を形成することによって実施することもできる。
【００５４】
本発明においては、トレンチに薄い超硬合金だけを用いながら、改善された機械的強度を得るために、ビアに厚い超硬合金を用いることが好ましい。このことは、例えば、第１の導電性材料１９のために超硬合金を用いることによって、図１及び図３において達成される。図２において、このことは、両ライナ１８及び２０のために超硬合金を用いることによって達成され、これによりビア又はスタッドのための厚い超硬合金ライナ、及びライン導体のための薄い超硬合金ライナが形成される。図５（ｅ）におけるようなフォトレジストの剥離中、及び図７（ｅ）におけるようなタングステンのエッチバック中、超硬合金ライナは、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護することもできる。
【００５５】
本発明は、特定の好ましい実施形態及び他の代替的な実施形態と共に具体的に説明されたが、当業者には、上記の説明に照らして、多数の代替、修正、及び変形が明らかであることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び精神を含むものとして、全ての代替、修正、及び変形を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ビアがライン導体のものと異なる材料で形成され、ビア及びライン導体の底部及び側壁が各々別個のライナで完全に囲まれている、本発明の第１の実施形態による相互接続構造体を示す。
【図２】ライン導体を囲むライナより厚い厚さを有するライナでビアが囲まれている、本発明の第２の実施形態による相互接続構造体である。
【図３】ライン導体を囲むライナより厚い厚さを有するライナでビアが囲まれており、ビア及びライン導体の底部及び側壁がライナで囲まれているが、該ライナはビアを該ライン導体から分離していない、本発明の第３の実施形態による相互接続構造体である。
【図４】（ａ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図５】（ａ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図６】（ａ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図７】（ａ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１５：誘電体層
１３：導体
１６、１７：ハードマスク層
１８、２０：ライナ
１９：第１の部分（ビア又はスタッド）
１９´１９´´、２１´、２１´´：開口部
２１：第２の部分（ライン導体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路におけるバック・エンド・オブ・ライン（ＢＥＯＬ）相互接続構造体の形成に関する。より具体的には、本発明は、ライン導体のために用いられるものと異なる、ビア又はスタッドのための材料を用いてデュアル・ダマシン（ｄｕａｌ ｄａｍａｓｃｅｎｅ）相互接続構造体を形成する新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業のロードマップは、多層のオン・チップ相互接続部を囲む絶縁体における誘電率の低減を必要としている。集積回路に対する寄生容量性負荷を減少させ、隣接する相互接続部間の静電結合を減少させるために、誘電率を下げる必要がある。
【０００３】
誘電率を減少させることが、モジュラス、硬度、熱伝導率、及び破壊靱性のような絶縁体の機械的特性の低減を伴うことが多い。基板及び金属相互接続部との熱膨張の不一致のために、構造体内に著しい応力が発生することがある。これらの応力は、熱サイクル中に銅製ビア又はスタッドの疲労を生じさせ、歩留まり又は信頼性の問題をもたらすことがある。したがって、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）材料で製造されるビアの強度を改善する方法が必要とされている。
【０００４】
ビアのために、銅の代わりに超硬合金を用いて、又はビアを囲む超硬合金ライナの厚さをライン導体より厚くすることによって、ビアの強度を改善することができる。これまで、ビア及びラインのために異なる材料又は異なるライナ厚を有する相互接続構造体を形成することは、一連の単一のダマシン製造ステップを用いることによってのみ達成できるものであった。具体的には、最初にビア・レベルの誘電体層を堆積させ、次に、誘電体材料内にビア開口部を形成し、該ビアを第１の導電性材料で充填する。ビアの上面をビア・レベルの誘電体の上面と同一平面にするために、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、余分な導電性材料を除去する。次に、ライン・レベルの誘電体を堆積させ、ビアの上にあるライン・レベルの誘電体内にトレンチ開口部を形成し、トレンチを第２の導電性材料で充填する。同様に、ライン導体の上面をライン・レベルの誘電体の上面と同一平面にするように、例えばＣＭＰによって余分な導電性材料を除去しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この一連の単一のダマシン・ステップは、時間と費用がかかるものである。さらに、誘電体の２つの別個の層（ビア・レベル及びライン・レベル）は、典型的なデュアル・ダマシン構造体に見出されるもののような単層の誘電体材料と比べて低い電気的特性を示す。
【０００６】
したがって、ビア・レベル及びライン・レベルのために単層の導電性材料を有するが、ビア及びラインのために異なる材料又は異なるライナ厚を有する、デュアル・ダマシン相互接続構造体を形成する方法に対する、当該技術分野における必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料で製造されるビアの強度を向上させる方法を提供することである。この目的及び他の目的が、本発明の方法を用いて達成される。一側面において、基板上に形成される相互接続構造体が開示される。この構造体は、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の第１の層の上に重なる、誘電体材料の層内に少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含む。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分と第１の部分とは異なる材料で形成された少なくとも第２の部分とを含み、該第１の部分が第１の導体と電気的に接触しており、第２の部分が第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、第２の部分は第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、第２の部分の上面は、誘電体材料の第２の層の上面と同一平面にある。任意に、相互接続構造体はさらに、第１の部分と第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、第２の部分と第２の誘電体材料との間及び該第２の部分と第１の部分との間に配置された第２の導電性ライナとをさらに含み、第２のライナは第１のライナとは異なる材料で形成される。
【０００８】
別の側面において、相互接続構造体は、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の該第１の層の上に重なり、少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層と、第１の部分と第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、第２の部分と第２の誘電体材料との間に配置され、厚さが該第１のライナの厚さより薄い第２のライナとを含む。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分と少なくとも１つの第２の部分とを含み、該第１の部分は第１の導体と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、該第２の部分の上面は、誘電体材料の第２の層の上面と同一平面にある。任意に、相互接続構造体は、第２の導体と第２の誘電体材料との間及び該第２の導体と第１の導体との間に配置された導電性ライナをさらに含む。
【０００９】
本発明の相互接続構造体を形成する方法も開示される。具体的には、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法が開示される。一側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して第１の導体を部分的に露出させるステップと、第１の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、該第１の導電性材料の上部を除去するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の導電性材料の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１０】
第２の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して第１の導体を部分的に露出させるステップと、第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、第１の開口部を犠牲材料で充填するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、犠牲材料を除去するステップと、第２の開口部の底部及び側壁上及び第１のライナ上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる導電性材料により、第２の導体の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１１】
第３の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に、誘電体材料の第２の層を部分的に通って延びるが第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、誘電体材料の第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して第１の開口部を延ばして第１の導体を露出させるステップと、第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、第２の開口部から第１の導電性材料及び第１のライナを除去するステップと、第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【００１２】
第４の側面において、この方法は、誘電体材料の第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、誘電体材料の第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、誘電体材料の該第２の層内に、第１の開口部の上に重なり、第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して第１の開口部を延ばして第１の導体を露出させるステップと、第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に導電性ライナを堆積させるステップと、第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、第２の開口部から第１の導電性材料を除去するステップと、第２の開口部を、第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、第２の導電性材料の上面が誘電体材料の第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
新規であると考えられる本発明の特徴及び本発明の特性を示す要素が、添付の特許請求の範囲に具体的に述べられる。図面は、単なる説明目的のものであって、縮尺に合わせて描かれてはいない。さらに、図面において、同様の番号は同様の特徴を示す。しかしながら、本発明自体は、その構成についても動作方法についても、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解することができる。
【００１４】
ここで、添付の図面を参照して本発明を説明する。図面において、本発明をより明確に説明し、示すように、構造体の種々の側面が示され、簡略化された方法で概略的に表された。例えば、図面は、縮尺どおりに描かれるように意図されていない。さらに、構造体の種々の側面の垂直方向の断面が、矩形形状として示される。しかしながら、当業者であれば、実際の構造体を用いる場合、これらの側面がよりテーパ状の形態を組み込む可能性が高いことを理解するであろう。さらに、本発明は、いずれかの特定形状の構成に制限されるものではない。
【００１５】
本発明の相互接続構造体において、ビア導体（ｖｉａ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のための異なる材料、或いはビア・ライナ（ｖｉａ ｌｉｎｅｒ）又はより厚いビア・ライナのための異なる材料、或いはこれらの特性の組み合わせを用いて、ビア（ｖｉａ）をより強いものにする。好ましい実施形態において、ビアに超硬合金が用いられ、トレンチに銅が用いられる。超硬合金は、銅より機械的に強く、したがって、熱サイクル中にしばしば現れる応力に耐えることができる。
【００１６】
第１の誘電体層１０を含む本発明の第１の実施形態が、図１に示される。少なくとも１つの第１の導体１３が、上面が層１０の上面と同一平面にあるように、第１の誘電体層１０内に埋め込まれている。任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２を配置することもできる。
【００１７】
第２の誘電体層１５が、第１の誘電体層１０の上に重ねられる。任意に、キャップ層１４が、第２の誘電体層１５を第１の誘電体層１０及び第１の導体１３から分離する。第２の誘電体層１５内に、少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれている。第２の導体は、少なくとも１つの第１の部分１９（ビア（ｖｉａ）又はスタッド（ｓｔｕｄ））、及び少なくとも１つの第２の部分２１（ライン導体（ｌｉｎｅ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を含む。第１の部分１９は、第１の導体１３の上に重なり、該第１の導体と電気的に接触している。第２の部分２１は、第１の部分１９の上に重なり、該第１の部分１９のものより大きい横方向範囲を有し、第２の部分２１の上面は、第２の誘電体層１５の上面と同一平面にある。任意に、ハードマスク層１６を第２の誘電体層１５上に堆積させることができ、その場合、第２の部分２１の上面は、ハードマスク層１６の上面と同一平面にある。ライナ１８が、任意に第１の部分１９の底部及び側壁を囲み、ライナ２０が、任意に第２の部分２１の底部及び側壁を囲む。
【００１８】
第２の導体の第１の部分１９すなわちビア又はスタッドのために、タングステン又は他の何らかの超硬合金を用いることが好ましい。超硬合金は、銅より機械的に強く、よって熱サイクル中に生じる応力に耐えることができる。第１の導体１３、及び第２の導体の第２の部分すなわちライン導体のために、銅を用いることができる。第１の部分１９の底部及び側壁を囲むライナ１８のために用いられる材料は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンであることが好ましい。ライナ１８及び２０は、タンタル及び／又は窒化タンタルで形成することができる。
【００１９】
誘電体層１０及び１５は、何らかの適切な誘電体材料で形成することができるが、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料が好ましい。適切な誘電体材料には、炭素をドープした二酸化シリコン材、フッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、有機ポリマーの熱硬化性材料、シリコン・オキシカーバイド、ＳｉＣＯＨ誘電体、フッ素をドープした酸化シリコン、スピンオンガラス、水素シスセスキオサン（ＨＳＱ）、メチルシスセスキオサン（ＭＳＱ）、及びＨＳＱ及びＭＳＱの混合物又はコポリマーを含むシスセスキオサン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）ベースのポリマー誘電体、及び低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）誘電体を含有する任意のシリコンが含まれる。シスセスキオサン化学剤を用いるＳｉＣＯＨ型組成を有するスピンオン低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）膜の例には、ＨＯＳＰ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社から入手可能）、ＪＳＲ５１０９及び５１０８（Ｊａｐａｎ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｒｕｂｂｅｒ社から入手可能）、Ｚｉｒｋｏｎ（登録商標）（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ社の部門であるＳｈｉｐｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能）、及び多孔性の低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）（ＥＬＫ）材料（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能）が含まれる。炭素をドープした二酸化シリコン材又は有機シランの例には、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ（登録商標）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能）及びＣｏｒａｌ（登録商標）（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社から入手可能）が含まれる。ＨＳＱ材料の例は、ＦＯｘ（登録商標）（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手可能）を含む。この実施形態については、好ましい誘電体材料は、本質的に炭素、酸素、及び水素からなる有機ポリマーの熱硬化性材料である。好ましい誘電体材料は、ＳｉＬＫ（登録商標）（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能）として知られる、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）のポリアリーレン・エーテル、ポリマー材料、及びＦＬＡＲＥ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社から入手可能）として知られる低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）のポリマー材料を含む。ハードマスク層１１及び１６は、炭化シリコン、窒化シリコン、及び／又は二酸化シリコンで形成することができる。
【００２０】
第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア・ライナ１８は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約２０ｎｍの厚さを有し、トレンチ・ライナ２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約１０ｎｍの厚さを有する。
【００２１】
本発明の第２の実施形態が図２に示され、この第２の実施形態は、第２の導体が全体的に同じ材料、好ましくは銅で形成されるという点で、図１に示される実施形態とは異なる。言い換えれば、ビア又はスタッドは、超硬合金で形成されていない。しかしながら、ビア又はスタッドの底部及び側壁は、ライン導体を囲むライナより厚いライナで囲まれている。具体的には、ビア又はスタッドは、第１のライナ１８及び第２のライナ２０を含むライナで、ライナ導体は、第２のライナだけで囲まれている。第１のライナ１８は、第２のライナ２０と同じ材料で形成することができ、或いは、第１のライナ１８は、第２のライナ２０とは異なる材料で形成することができる。
【００２２】
図２に示される実施形態の場合には、図１に示される実施形態について説明された特徴の各々のために、同じ材料を用いることができる。第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア内のライナ１８及び２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約３０ｎｍの結合された厚さを有し、トレンチ・ライナ２０は、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約１０ｎｍの厚さを有する。
【００２３】
本発明の第３の実施形態が図３に示されており、この第３の実施形態は、第２の導体の第１の部分１９及び第２の部分２１の両方がライナ１８で囲まれているという点で、図１に示される実施形態とは異なる。言い換えれば、第１の部分１９及び第２の部分２１は、図１に示される実施形態におけるように別個のライナを有していない。寧ろ、単一のライナ１８が、第１の部分１９及び第２の部分２１の両方の底部及び側壁を囲んでいる。
【００２４】
図３に示される実施形態の場合、図１に示される実施形態について説明された特徴の各々のために、同じ材料を用いることができる。第２の導体の第２の部分２１すなわちライン導体は、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの全厚を有する。第２の導体の第１の部分１９すなわちビアは、好ましくは約１００ｎｍから５０００ｎｍまで、より好ましくは約３００ｎｍの高さを有する。ビア内のライナ１８及びトレンチは、好ましくは約２ｎｍから５０ｎｍまで、より好ましくは約２０ｎｍの厚さを有する。
【００２５】
図４（ａ）乃至図４（ｆ）に示される方法を用いて、図１に示される実施形態を形成することができる。この方法の開始点は、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。既に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２を配置することができる。
【００２６】
図４（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７を堆積させることで開始する。ハードマスク層１６及び１７は、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、及び／又は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成することができる。図４（ｂ）に示されるように、誘電体層１５並びにハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第１の開口部１９´が形成され、これにより第１の導体１３が露出される。従来のリソグラフィ及び反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）等のいずれかの適切な技術によって、開口部１９´を形成することができる。
【００２７】
次に、図４（ｃ）に示されるように、開口部１９´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、開口部１９´を導電性材料１９で充填する前に、開口部１９´の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることができる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって堆積させることができる。導電性材料がタングステンであるとき、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。
【００２８】
化学気相成長法（ＣＶＤ）又はイオン化金属物理的気相成長法（Ｉ−ＰＶＤ）等のいずれかの適切な技術によって、超硬合金１９を堆積させることができる。Ｗ又はＴｉＮの堆積の場合は、好ましい方法はＣＶＤである。Ｔａ又はＴａＮの堆積の場合は、好ましい方法はＩ−ＰＶＤである。
【００２９】
Ｉ−ＰＶＤプロセスは、ビアを金属で充填するために、代替的な堆積の周期及び部分的なエッチバックを用いる。Ｉ−ＰＶＤプロセスを用いるとき、ビアのような小さい形態の大半をＴａ（又はＴａＮ）で充填し、同時に、トレンチの底部にあるＴａの薄い層（約５ｎｍから２５ｎｍまで）を残す。形態のサイズが減るにつれて、堆積対エッチバックの比が増大するので、このことが可能になる。
【００３０】
例えば、デュアル・ダマシン構造体において、約０．２ミクロンの直径及び約０．４ミクロンの高さを有するビアを充填するために、Ｔａの堆積に加えてエッチバックを用いることもできる。第１に、約５ｎｍから３０ｎｍまでのＴａ層が、約２キロワットから６０キロワットまでのマグネトロン・パワー、約１ミリトールから１０ミリトールまでの圧力、及びゼロワットから約２００ワットまでのウェハ・バイアスで堆積される。次に、エッチバック・プロセスが、約２キロワットから３０キロワットまでのマグネトロン・パワー、約１ミリトールから１０ミリトールまでの圧力、及び約２００ワットから１２００ワットまでのウェハ・バイアスを用いて、（好ましくは同じチャンバ内で）行われる。エッチバック・ステップにおいて、金属が、ビアの底部から側壁上にスパッタされ、よって側壁が厚くなる。ビアが完全に（又はほぼ完全に）金属で充填されるまで、付加的な堆積及びエッチバック・サイクルを用いて、ビアの側壁上の金属の厚さをさらに増大させることができる。
【００３１】
ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００３２】
次に、図４（ｄ）に示されるように、第１の導電性材料１９及びライナ１８の上部が除去される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９及びライナ１８をエッチバックすることができる。
【００３３】
図４（ｅ）に示されるように、導電性材料１９及びライナ１８のエッチバックに続いて、誘電体材料１５並びにハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第２の開口部２１´が形成される。第２の開口部２１´は、第１の導電性材料１９の上に重なり、第１の開口部１９´のものより大きい横方向範囲を有する。第２の開口部２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００３４】
最後に、図４（ｆ）として示されるように、開口部２１´が、第２の導電性材料２１で充填される。任意に、開口部２１´を導電性材料２１で充填する前に、開口部２１´の底部及び側壁上に、第２の導電性ライナ２０を堆積させることができる。導電性材料２１は、銅であることが好ましく、一般に、ＰＶＤによる銅シード堆積、銅めっき、及びＣＭＰを伴う銅めっきによって堆積させることができる。
【００３５】
図６（ａ）乃至図６（ｆ）に示される方法を用いて、図１に示される実施形態を代替的に形成することができる。この方法は、第１の導電性材料１９で充填する前に、ビア１９´及びトレンチ開口部２１´の両方を形成するという点で、図４（ａ）乃至図４（ｆ）に示される方法とは異なる。また、この方法の開始点も、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００３６】
図６（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、ハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。ハードマスク層１７内に少なくとも１つの第１の開口部２１´が形成される。次に、図６（ｂ）に示されるように、少なくとも１つの第２の開口部１９´が、ハードマスク層１６内及び部分的に誘電体層１５内に形成される。開口部１９´は、開口部２１´の下方に形成され、該開口部２１´のものより少ない横方向範囲を有する。開口部１９´及び２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００３７】
次に、図６（ｃ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、誘電体層１５内に拡張される。例えばＲＩＥを用いて、トレンチ２１´及びビア１９´を形成することができる。開口部２１´は、誘電体層１５内に部分的に延び、開口部１９´は、誘電体層１５を貫通して延び、これにより導電性１３が露出される。
【００３８】
次に、図６（ｄ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、これらの開口部を導電性材料１９で充填する前に、該開口部の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることもできる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、ＣＶＤによって堆積させることができる。導電性材料がタングステンである場合、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、ＰＶＤ又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００３９】
次に、図６（ｅ）に示されるように、第１の導電性材料１９及びライナ１８の上部が除去され、これにより開口部２１´´が形成される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、Ｈ２Ｏ２を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９及びライナ１８をエッチバックすることができる。
【００４０】
最後に、図６（ｆ）に示されるように、開口部２１´´が、第２の導電性材料２１で充填される。任意に、開口部２１´´を導電性材料２１で充填する前に、開口部２１´´の底部及び側壁上に第２の導電性ライナ２０を堆積させることができる。導電性材料２１は銅であることが好ましく、銅めっきによって堆積させることができる。
【００４１】
図５（ａ）乃至図５（ｆ）に示される方法を用いて、図２に示される実施形態を形成することができる。また、この方法の開始点も、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００４２】
図５（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。図５（ｂ）に示されるように、ハードマスク層１６及び１７内に少なくとも１つの第１の開口部１９´が形成され、これにより第１の導体１３が露出される。開口部１９´は、従来のリソグラフィ及び反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００４３】
次に、図５（ｃ）に示されるように、ライナ１８が、開口部１９´の底部及び側壁上に堆積される。ライナ１８は、ハードマスク層１７上に堆積させることもできる。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、約５ｎｍから１００ｎｍまでの厚さを有することが好ましい。
【００４４】
次に、図５（ｄ）に示されるように、開口部１９´が、反射防止コーティング（ＡＲＣ）のような犠牲材料２２で充填される。例えば、ＡＲＣ２２の層をライナ１８上に及び開口部１９´内に堆積させることができ、次に、フォトレジスト２３の層をＡＲＣ２２上に堆積させることができる。次に、フォトレジスト２３及びＡＲＣ２２内に開口部２１´が形成され、この開口部は、ライナ１８及びハードマスク層１７に転写される。
【００４５】
図５（ｅ）において、フォトレジスト２３及びＡＲＣ２２が、基板の表面から剥離され、ＡＲＣ２２が開口部１９´から除去される。レジストの剥離中、超硬合金ライナ１８が、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護する。次に、ライナ１８が、基板の表面からエッチバックされ、開口部２１´は、ハードマスク層１６及び誘電体層１５に転写される。
【００４６】
最後に、図５（ｆ）に示されるように、第２のライナ２０が、開口部１９´及び２１´の底部及び側壁上に堆積され、これらの開口部は、導電性材料２１で充填される。ライナ材料２０及び導電性材料２１の堆積に続いて、例えばＣＭＰを用いて、導体２１の上面が、誘電体層１５又はハードマスク層１６の上面と同一平面にされる。第２の導体のビア又はスタッド部分の底部及び側壁が、ライン導体を囲むライナより厚いライナで囲まれていることに注意されたい。言い換えれば、ビア又はスタッド部分は、第１のライナ１８及び第２のライナ２０を含む二重の厚いライナで囲まれており、ライン導体は、第２のライナ２０だけで囲まれている。
【００４７】
図７（ａ）乃至図７（ｆ）に示される方法を用いて、図３に示される実施形態を形成することができる。図７（ｅ）に示されるように、この方法は、第１の導電性材料１９の上部を除去するステップの際にライナ１８が除去されないという点で、図６（ａ）乃至図６（ｆ）に示される方法と異なる。また、この方法の開始点は、少なくとも１つの第１の導体１３が内部に埋め込まれた第１の誘電体層１０を含む基板である。第１の導体１３の上面は、誘電体層１０の上面と同一平面にある。前に説明されたように、任意に、ハードマスク層１１を誘電体層１０上に堆積させることができ、その場合、導体１３の上面は、ハードマスク層１１の上面と同一平面にある。任意に、導体１３と誘電体層１０との間に導電性ライナ１２が配置される。
【００４８】
図７（ａ）に示されるように、この方法は、第２の誘電体層１５、任意にハードマスク層１６及び１７の堆積で始まる。ハードマスク層１７内に少なくとも１つの開口部２１´が形成される。次に、図７（ｂ）に示されるように、少なくとも１つの第２の開口部１９´が、ハードマスク層１６内及び部分的に誘電体層１５内に形成される。開口部１９´は、開口部２１´の下方に形成され、該開口部２１´のものより少ない横方向範囲を有する。開口部１９´及び２１´は、従来のリソグラフィ及びＲＩＥ等のいずれかの適切な技術によって形成することができる。
【００４９】
次に、図７（ｃ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、誘電体層１５内に拡張される。例えばＲＩＥを用いて、トレンチ２１´及びビア１９´を形成することができる。開口部２１´は、誘電体層１５内に部分的に延び、開口部１９´は、誘電体層１５を貫通して延び、これにより導電性１３が露出される。
【００５０】
次に、図７（ｄ）に示されるように、開口部１９´及び２１´が、第１の導電性材料１９で充填される。任意に、これらの開口部を導電性材料１９で充填する前に、該開口部の底部及び側壁上に導電性ライナ１８を堆積させることもできる。導電性材料１９は、タングステンのような超硬合金であることが好ましく、ＣＶＤによって堆積させることができる。導電性材料がタングステンであるとき、フッ素が低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を侵す危険を最小にするように、タングステン・ヘキサカルボニル前駆体がＷＦ６を覆っていることが好ましい。ライナ１８は、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、又はタングステンで形成されることが好ましく、ＰＶＤ又はＣＶＤによって堆積させることができる。ライナ材料１８及び導電性材料１９の堆積に続いて、ＣＭＰ又はスパッタ・エッチバックによって余分な材料を除去し、導電性材料１９の上面を誘電体材料１５の上面と同一平面にすることが好ましい。
【００５１】
次に、図７（ｅ）に示されるように、第１の導電性材料１９の上部が除去されるが、ライナ１８は除去されず、これにより開口部２１´´が形成される。例えば、フッ素ベースの化学剤を用いる乾式エッチング、Ｈ２Ｏ２を用いる湿式エッチング、又は電子エッチングによって、タングステン１９をエッチバックすることができる。タングステンのエッチング中、超硬合金ライナ１８が、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護する。
【００５２】
最後に、図７（ｆ）に示されるように、開口部２１´´が、第２の導電性材料２１で充填される。この実施形態を用いる場合、導電性材料２１を堆積させる前に、開口部２１´´の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させる必要はない。しかしながら、導電性材料２１を堆積させる前に、第２の導電性ライナ（図示せず）をライナ１８及び導電性材料１９の上に堆積させることができる。第２の導電性ライナは、窒化タンタル及び／又はタンタルで形成することが好ましく、約１ｎｍから１０ｎｍまでの厚さを有する。第２のライナを堆積させる前に、スパッタ清浄を用いて、第１のライナ１８の表面から汚れを取り除くことができる。導電性材料２１は、銅であることが好ましく、銅めっきによって堆積させることができる。
【００５３】
本発明の方法には、２つの基本的な実施形態があることに注意されたい。第１の実施形態が、図４（ａ）乃至図４（ｆ）及び図５（ａ）乃至図５（ｆ）において２つの変形で示される。この第１の実施形態においては、ビア開口部が最初に形成され、該ビアは、トレンチ開口部を形成する前に、超硬合金のような第１の導電性材料で充填される。第２の実施形態が、図６（ａ）乃至図６（ｆ）及び図７（ａ）乃至図７（ｆ）において２つの変形で示される。この第２の実施形態においては、ビア開口部及びトレンチ開口部の両方が最初に形成され、次に、これらの開口部は、超硬合金のような第１の導電性材料で充填される。この第２の実施形態について示される２つの変形は、最初にビア開口部を形成し、次にトレンチ開口部を形成するステップを含むが、第２の実施形態は、最初にトレンチ開口部を形成し、次にビア開口部を形成することによって実施することもできる。
【００５４】
本発明においては、トレンチに薄い超硬合金だけを用いながら、改善された機械的強度を得るために、ビアに厚い超硬合金を用いることが好ましい。このことは、例えば、第１の導電性材料１９のために超硬合金を用いることによって、図１及び図３において達成される。図２において、このことは、両ライナ１８及び２０のために超硬合金を用いることによって達成され、これによりビア又はスタッドのための厚い超硬合金ライナ、及びライン導体のための薄い超硬合金ライナが形成される。図５（ｅ）におけるようなフォトレジストの剥離中、及び図７（ｅ）におけるようなタングステンのエッチバック中、超硬合金ライナは、低ｋ（ｌｏｗ−ｋ）の誘電体材料１５を保護することもできる。
【００５５】
本発明は、特定の好ましい実施形態及び他の代替的な実施形態と共に具体的に説明されたが、当業者には、上記の説明に照らして、多数の代替、修正、及び変形が明らかであることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び精神を含むものとして、全ての代替、修正、及び変形を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ビアがライン導体のものと異なる材料で形成され、ビア及びライン導体の底部及び側壁が各々別個のライナで完全に囲まれている、本発明の第１の実施形態による相互接続構造体を示す。
【図２】ライン導体を囲むライナより厚い厚さを有するライナでビアが囲まれている、本発明の第２の実施形態による相互接続構造体である。
【図３】ライン導体を囲むライナより厚い厚さを有するライナでビアが囲まれており、ビア及びライン導体の底部及び側壁がライナで囲まれているが、該ライナはビアを該ライン導体から分離していない、本発明の第３の実施形態による相互接続構造体である。
【図４】（ａ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図５】（ａ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図２に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図６】（ａ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図１に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【図７】（ａ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｂ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｃ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｄ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｅ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。 （ｆ）図３に示される相互接続構造体を形成する方法を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１５：誘電体層
１３：導体
１６、１７：ハードマスク層
１８、２０：ライナ
１９：第１の部分（ビア又はスタッド）
１９´１９´´、２１´、２１´´：開口部
２１：第２の部分（ライン導体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された相互接続構造体であって、前記構造体が、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の前記第１の層の上に重なり、前記誘電体材料の層内に、上面が該誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含み、前記第２の導体は少なくとも１つの第１の部分と前記第１の部分とは異なる材料で形成された少なくとも１つの第２の部分とを含み、該第１の部分が前記第１の導体と電気的に接触しており、前記第２の部分が該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、前記第２の部分の上面は、誘電体材料の前記第２の層の上面と同一平面にある、相互接続構造体。
【請求項２】
前記第１の部分と前記第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と前記第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、前記第２の部分と該第２の誘電体材料との間及び該第２の部分と該第１の部分との間に配置された第２の導電性ライナとをさらに含み、前記第２のライナは前記第１のライナとは異なる材料で形成される、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項３】
誘電体材料の前記第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある、請求項１又は請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項４】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の相互接続構造体。
【請求項５】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項６】
前記第２の部分が銅で形成され、前記第１の部分がタングステンで形成される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項７】
前記第１のライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料で形成され、前記第２のライナが、窒化タンタル及びタンタルからなる群から選択される材料で形成される、請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項８】
前記第２のライナの厚さが前記第１のライナの厚さより薄い、請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項９】
基板上に形成された相互接続構造体であって、前記構造体が、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の前記第１の層の上に重なり、前記誘電体材料の層内に、上面が該誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含み、前記第２の導体は少なくとも１つの第１の部分と少なくとも１つの第２の部分とを含み、前記第１の部分は前記第１の導体と電気的に接触しており、前記第２の部分が該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、前記第２の部分の上面は、誘電体材料の前記第２の層の上面と同一平面にあり、第１の導電性ライナが、該第１の部分と前記第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と該第１の導体との間に配置され、厚さが前記第１のライナより薄い第２のライナが、該第２の部分と該第２の誘電体材料との間に配置される、相互接続構造体。
【請求項１０】
前記誘電体材料の第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある、請求項９に記載の相互接続構造体。
【請求項１１】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項９又は請求項１０に記載の相互接続構造体。
【請求項１２】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項９、請求項１０、又は請求項１１に記載の相互接続構造体。
【請求項１３】
前記第２の部分が銅で形成される、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１４】
前記第１のライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料で構成され、前記第２のライナが、窒化タンタル及びタンタルからなる群から選択される材料で構成される、請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１５】
前記第２の導体と前記第２の誘電体材料との間及び該第２の導体と前記第１の導体との間に配置される導電性ライナをさらに含む、請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１６】
誘電体材料の前記第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある上面を有する、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１７】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１８】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１９】
前記ライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料から構成される、請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項２０】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して前記第１の導体を部分的に露出させるステップと、
前記第１の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第１の導電性材料の上部を除去するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、該第１の導電性材料の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、
前記第２の開口部を、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記第１の開口部を前記第１の導電性材料で充填する前に、該第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を前記第２の導電性材料で充填する前に、該第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成し、前記第１の導体を部分的に露出させるステップと、
前記第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第１の開口部を犠牲材料で充填するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、該第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、
前記犠牲材料を除去するステップと、
前記第２の開口部の底部及び側壁上及び前記第１のライナ上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を、導電性材料により、前記第２の導体の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２３】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが前記第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、前記第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して該第１の開口部を延ばして該第１の導体を露出させるステップと、
前記第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、該第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第２の開口部から前記第１の導電性材料及び前記第１のライナを除去するステップと、
前記第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２４】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが前記第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、前記第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して該第１の開口部を延ばし、該第１の導体を露出させるステップと、
前記第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第２の開口部から前記第１の導電性材料を除去するステップと、
前記第２の開口部を、該第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項１】
基板上に形成された相互接続構造体であって、前記構造体が、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の前記第１の層の上に重なり、前記誘電体材料の層内に、上面が該誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含み、前記第２の導体は少なくとも１つの第１の部分と前記第１の部分とは異なる材料で形成された少なくとも１つの第２の部分とを含み、該第１の部分が前記第１の導体と電気的に接触しており、前記第２の部分が該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、前記第２の部分の上面は、誘電体材料の前記第２の層の上面と同一平面にある、相互接続構造体。
【請求項２】
前記第１の部分と前記第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と前記第１の導体との間に配置された第１の導電性ライナと、前記第２の部分と該第２の誘電体材料との間及び該第２の部分と該第１の部分との間に配置された第２の導電性ライナとをさらに含み、前記第２のライナは前記第１のライナとは異なる材料で形成される、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項３】
誘電体材料の前記第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある、請求項１又は請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項４】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の相互接続構造体。
【請求項５】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項６】
前記第２の部分が銅で形成され、前記第１の部分がタングステンで形成される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項７】
前記第１のライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料で形成され、前記第２のライナが、窒化タンタル及びタンタルからなる群から選択される材料で形成される、請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項８】
前記第２のライナの厚さが前記第１のライナの厚さより薄い、請求項２に記載の相互接続構造体。
【請求項９】
基板上に形成された相互接続構造体であって、前記構造体が、上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層と、誘電体材料の前記第１の層の上に重なり、前記誘電体材料の層内に、上面が該誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第２の導体が埋め込まれた第２の誘電体材料の第２の層とを含み、前記第２の導体は少なくとも１つの第１の部分と少なくとも１つの第２の部分とを含み、前記第１の部分は前記第１の導体と電気的に接触しており、前記第２の部分が該第１の部分の上に重なって該第１の部分と電気的に接触しており、該第２の部分は該第１の部分のものより大きい横方向範囲を有し、前記第２の部分の上面は、誘電体材料の前記第２の層の上面と同一平面にあり、第１の導電性ライナが、該第１の部分と前記第２の誘電体材料との間及び該第１の部分と該第１の導体との間に配置され、厚さが前記第１のライナより薄い第２のライナが、該第２の部分と該第２の誘電体材料との間に配置される、相互接続構造体。
【請求項１０】
前記誘電体材料の第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある、請求項９に記載の相互接続構造体。
【請求項１１】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項９又は請求項１０に記載の相互接続構造体。
【請求項１２】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項９、請求項１０、又は請求項１１に記載の相互接続構造体。
【請求項１３】
前記第２の部分が銅で形成される、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１４】
前記第１のライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料で構成され、前記第２のライナが、窒化タンタル及びタンタルからなる群から選択される材料で構成される、請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１５】
前記第２の導体と前記第２の誘電体材料との間及び該第２の導体と前記第１の導体との間に配置される導電性ライナをさらに含む、請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項１６】
誘電体材料の前記第２の層の上に重なるハードマスク層をさらに含み、前記第２の導体の前記第２の部分の上面は、前記ハードマスク層の上面と同一平面にある上面を有する、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１７】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料と同じものである、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１８】
前記第２の誘電体材料が前記第１の誘電体材料とは異なるものである、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１９】
前記ライナが、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、及びタングステンからなる群から選択される材料から構成される、請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の相互接続構造体。
【請求項２０】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成して前記第１の導体を部分的に露出させるステップと、
前記第１の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第１の導電性材料の上部を除去するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、該第１の導電性材料の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、
前記第２の開口部を、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記第１の開口部を前記第１の導電性材料で充填する前に、該第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を前記第２の導電性材料で充填する前に、該第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に少なくとも１つの第１の開口部を形成し、前記第１の導体を部分的に露出させるステップと、
前記第１の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第１の開口部を犠牲材料で充填するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、該第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成するステップと、
前記犠牲材料を除去するステップと、
前記第２の開口部の底部及び側壁上及び前記第１のライナ上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を、導電性材料により、前記第２の導体の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２３】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが前記第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、前記第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して該第１の開口部を延ばして該第１の導体を露出させるステップと、
前記第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に第１の導電性ライナを堆積させるステップと、該第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第２の開口部から前記第１の導電性材料及び前記第１のライナを除去するステップと、
前記第２の開口部の底部及び側壁上に第２の導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第２の開口部を、前記第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【請求項２４】
上面が誘電体材料の層の上面と同一平面にあるように少なくとも１つの第１の導体が埋め込まれた第１の誘電体材料の第１の層を含む基板上に相互接続構造体を形成する方法であって、
前記方法が、誘電体材料の前記第１の層上に第２の誘電体材料の第２の層を堆積させるステップと、
誘電体材料の前記第２の層内に、誘電体材料の該第２の層を部分的に通って延びるが前記第１の導体を露出させない少なくとも１つの第１の開口部を形成するステップと、
誘電体材料の該第２の層内に、前記第１の開口部の上に重なり、該第１の開口部のものより大きい横方向範囲を有する少なくとも１つの第２の開口部を形成し、誘電体材料の残りを通して該第１の開口部を延ばし、該第１の導体を露出させるステップと、
前記第１及び第２の開口部の底部及び側壁上に導電性ライナを堆積させるステップと、
前記第１及び第２の開口部を第１の導電性材料で充填するステップと、
前記第２の開口部から前記第１の導電性材料を除去するステップと、
前記第２の開口部を、該第１の導電性材料とは異なる第２の導電性材料により、該第２の導電性材料の上面が誘電体材料の該第２の層の上面に対し同一平面にあるように充填するステップとを含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５１４１８６（Ｐ２００９−５１４１８６Ａ）
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１６１３６（Ｐ２００６−５１６１３６）
【出願日】平成１６年６月１４日（２００４．６．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５１０４６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１４３９５
【国際公開日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１４日（２００４．６．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５１０４６
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１４３９５
【国際公開日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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