半導体装置の製造方法
【課題】配線構造におけるクリティカルディメンションの制御性を向上させる。
【解決手段】配線構造の製造方法が提供される。本発明の一態様によれば、絶縁層内に溝またはビアが形成される際、別のビアおよび／または溝の側壁面が金属酸化層で覆われている。金属酸化層は、側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアおよび溝のクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【解決手段】配線構造の製造方法が提供される。本発明の一態様によれば、絶縁層内に溝またはビアが形成される際、別のビアおよび／または溝の側壁面が金属酸化層で覆われている。金属酸化層は、側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアおよび溝のクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスは、化学的および物理的なステップを多く含んでいる。これらの化学的および物理的なステップによって、製造工程のフロントエンドにおいて微細な電子装置が基板上に形成される。集積回路は、様々な材料からなる多層の相関パターンを用いることで形成される。これらの層は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、およびエピタキシャル成長のような処理によって形成される。いくつかの層はフォトレジストマスクとその後に続くウェットおよびドライエッチング技術を用いて、パターニングされる。
【０００３】
パターンは、所定の領域にドーパントを注入することにより層内に形成される。装置が形成される基板は、シリコン、ガリウム砒化物、ガラス、またはその他の適当な材料であってよい。
【０００４】
基板上の集積回路の製造において、配線構造の製造は、チップ上に形成された半導体デバイスを導電性材料により電気的に接続する工程を含んでいる。配線構造は、全体の集積回路内で機能するよう設計された回路を完成させる。金属線は、半導体装置間を電気的に接続するメタライゼーションプロセスにおいて用いられる。
【０００５】
少なくともいくらか、トランジスタのような特徴構造をより小型化することで、半導体装置の性能を向上しうる。特徴構造サイズの微細化および素子間の領域の微細化は、デバイス性能の向上のために単位面積あたりにより多くの特徴構造を配置することを許容する。特徴構造の密度が増大すれば、導電性ラインの幅および導電性ライン間の領域も微細化する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第7,304,384号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線構造におけるクリティカルディメンションの制御性を向上させる半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、配線構造の製造方法を提供する。方法は、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層を設け、絶縁層はそのなかに第１のビアを含み、第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、絶縁層内に第１の溝または第２のビアを形成する。第１の溝または第２のビアを形成する際、第１のビアの側壁面が第１の金属酸化層で覆われている。第１の金属酸化層は、第１のビアの側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアのクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の配線構造の製造方法の別の一態様において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層を形成し、その後、絶縁層内に第２のビアを形成する。方法はさらに、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層を形成し、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝、および第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝を形成する。第１および第２の溝を形成する際、第１および第２のビアの側壁面が第１および／または第２の金属酸化層で覆われている。金属酸化層は、第１および第２のビアの側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアのクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の配線構造の製造方法のさらに別の一態様において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層を形成し、その後、絶縁層内に第２のビアを形成する。方法はさらに、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層を形成し、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝を形成し、第１の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層を形成し、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝を形成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線構造におけるクリティカルディメンションの制御性を向上させる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図３ａ】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図３ｂ】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１０】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１３】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２０】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２３】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【図２８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【図２９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の記述および添付された図面は、明細書のある実例となる態様を示している。しかしながら、これらの態様は、明細書の原則が用いられ得るいくつかの種々の方法を示している。明細書の他の利点および新しい特徴は、図面とともに考慮することで以下の開示された情報の詳細な説明から明らかになり得る。
【００１４】
ここで記載される本発明の実施形態においては、半導体装置における配線構造の製造方法を提供する。記載される配線構造は、配線のフロントエンド（ＦＥＯＬ）、ミドルエンド（ＭＯＬ）、およびバックエンド（ＢＥＯＬ）で用いられ得る。本発明の実施形態において、ビアおよび／または溝の側壁面および／または底面がエッチングプロセス中金属酸化膜で覆われる。
【００１５】
ビアまたは溝の内部の表面は金属酸化膜で保護されているため、後のエッチングプロセスによって、ビアまたは溝の内部の表面に実質上ダメージが生じることはなく、例えば溝の内部の表面が侵食することはない。その結果、本発明は、クリティカルディメンションの制御性を向上させる。本発明はさらに、ビアまたは溝内を導電性にする際のボイド構造を防止するおよび／または抑制する。
【００１６】
クレームされた主題は、図面を参照することにより記載されている。図面において、同一の数字は同一の要素を言及するよう使われている。クレームされた主題は、以下に示される所定の詳細がなくても実行され得ることは明らかである。他の例において、クレームされた主題の記述を容易にするために、よく知られた構造および装置がブロック図の形態で示されている。
【００１７】
［第１の実施例］
図１乃至図２６を参照するように、半導体装置における配線構造の製造の多くの実施可能な典型的な実施形態のうちのいくつかが、具体的に示されている。図１は、典型的な配線構造１００の中間状態の断面図を示している。配線構造１００は、第１のキャップ層１０２、第１のキャップ層１０２上の第１の絶縁層１０４、および第１の絶縁層１０４上の第２の絶縁層１０６を含む。配線構造１００は、第１および第２の絶縁層を通って延びる第１のビアを含む。
【００１８】
第１のキャップ層１０２は、適当な絶縁キャッピング材料を含んでもよい。絶縁キャッピング材料の例は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、炭素ドープド酸化物、窒素および水素ドープドシリコン炭化物（Ｎ，Ｈ）またはそれらの積層を含む。第１のキャップ層は、約１０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００１９】
第１の絶縁層１０４は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第１の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第１の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。絶縁材料の例は、ＦＳＧ（fluorinated silicon oxide （ＳｉＯＦ））、ＳｉＣＯＨ（例えば、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、およびＯ元素を含む炭素ドープド酸化物材料）、ＨＳＱ（hydrogen silsesquioxane polymer）、ＭＳＱ（methyl silsesquioxane polymer）、ＯＳＧ（organosilicate glass）、および高ポーラスＳｉＯ２のような材料を含むシリコン、またはパリレン、ＢＣＢ、ポリフェニリン、オリゴマー、フッ化炭素、およびこれらの組み合わせのような有機物を含む。
【００２０】
第１の絶縁層１０４は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の絶縁層は約５０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約１００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約２００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００２１】
第１の絶縁層１０４は、低誘電率（low-k）を有し得る。第１の絶縁層は、ＳｉＯ２よりも低い誘電率を有する。一実施形態では、第１の絶縁層は、約３．０未満の誘電率を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．６未満の誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．３未満の誘電率を有する。
【００２２】
第２の絶縁層１０６は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第２の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第２の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。
【００２３】
第２の絶縁層１０６は、第１の絶縁層１０４と異なる絶縁材料を含んでもよい。例えば、第２の絶縁層はシリコン酸化物を含み、第１の絶縁層はポーラスのＳｉＣＯＨを含む。一実施形態では、第２の絶縁層はシリコン酸化物を含む１層を有する。別の実施形態では、第２の絶縁層は２以上の層を有する。すなわち、１層はシリコン酸化物を含み、別の層はＳｉＣＯＨを含む。例えば、第２の絶縁層は、ＳｉＯ２／ＳｉＣＯＨの二層を有する。
【００２４】
別の実施形態では、第２の絶縁層は、第１の絶縁層と同じ材料を含む。例えば、第１および第２の絶縁層はＳｉＣＯＨ含む。
【００２５】
第２の絶縁層１０６は、第１の絶縁層と同じまたは異なる適当な誘電率を有し得る。第２の絶縁層は、第１の絶縁層よりも高い誘電率を有し得る。一実施形態では、第２の絶縁層は、２．６程度より大きい誘電率を有する。別の実施形態では、第２の絶縁層は、３．０程度より大きい誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、３．３程度より大きい誘電率を有する。
【００２６】
第２の絶縁層１０６は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第２の絶縁層は約２０ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約３０ｎｍ以上、約４００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約４０ｎｍ以上、約３００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００２７】
第１のビア１０８は、第１および第２の絶縁層１０４，１０６を通って延びている。第１のキャップ層１０２の上面部分は、第１のビア１０８の底部において露出している。第１のビア１０８の底部における第１のキャップ層１０２の上面部分は、第１のビア１０８の形成の際に除去されてもよい。
【００２８】
第１のビア１０８は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第１のビアは、リソグラフィ、エッチング、および／またはアッシング技術によって形成され得る。第１のビア１０８は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）のようなエッチングプロセスによって形成され得る。一実施形態では、ＲＩＥおよびアッシング（例えば、プラズマアッシング）によって形成される。例えば、第１のビアは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ６ガス、または同様のガスのようなＣｘＦｙを含むプラズマガスを用いて形成される。アッシングは、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ２、ＣＯ、または同様のアッシングガスを用いて実行される。エッチングプロセスの詳細は、本発明において重要ではない。ビアおよび溝の製造の詳細は、例えば、同一出願人の米国特許第6,433,428号および第6,407,453号において知ることができ、これらは、ここに、参照によって組み込まれる。
【００２９】
エッチングプロセスは、第１のビア１０８の側壁面（例えば、第１のビア内の第１および／または第２の絶縁層の側面）にダメージを生じさせるかもしれない。エッチングプロセスは、絶縁層の表面部分を除去し、表面の侵食を生じさせる。そのような絶縁層の侵食は、絶縁層の第１のビア１０８に沿ったクリティカルディメンションを不利に変化させる。侵食は、クリティカルディメンションと回路接続の電気的な特性に不利な変化を生じさせる。
【００３０】
第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６がポーラス状の極ｌｏｗ−ｋ絶縁材料（例えば、２．８程度以下の誘電率ｋを有する絶縁材料）を含む場合、エッチングプロセスは第１のビア１０８の側壁に大きなダメージを生じさせるかもしれない。第１の絶縁層１０４がそのようなポーラス状の絶縁材料を含み、第２の絶縁層１０６がそのようなポーラス状の絶縁材料を含まない場合、第１の絶縁層１０４の側壁面の部分が第２の絶縁層１０６の側壁面よりも除去される。その結果、図１に示すように、第１の絶縁層１０４に対応する第１のビア１０８の側壁面の部分の寸法が第２の絶縁層１０６に対応する第１のビア１０８の側壁面の部分の寸法よりも大きくなる。第１の絶縁層および第２の絶縁層１０４，１０６が同じ絶縁材料を含む場合、第１の絶縁層１０４に対応する第１のビア１０８の側部の寸法は、実質上第２の絶縁層１０６に対応する第１のビア１０８の側部の寸法と同じである（図示せず）。
【００３１】
図１には示さないが、配線構造は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。例えば、下部に位置する第２の配線構造は、絶縁層および導電性特徴構造を有する。導電性特徴構造は、第１のビア１０８の下部に位置し得る。
【００３２】
図２は、第１のビア１０８の側壁面および底面上への第１の金属層２００の形成を示している。第１の金属層２００は、第１のビア１０８における第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６の側壁面および第１のキャップ層１０２の上面に形成される。第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６がポーラスを含む場合、第１の金属層２００は、第１のビア１０８の側壁面の表面のポーラス内に形成され得る。
【００３３】
第１の金属層２００は、その後に形成される金属酸化物が第１のビア１０８の側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、いずれの金属も含み得る。第１の金属層２００は実質上、純金属または２つ以上の金属からなる合金を含み得る。金属の所定の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、またはそれらの組み合わせを含む。合金の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属を含む。
【００３４】
第１の金属層２００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。そのような技術の例は、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＩＰＶＤ（Ionized Physical Vapor Deposition）、ＳＩＰ（Self-Ionized plasma）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）、ＳＣＣＯ２（Supercritical ＣＯ２）堆積、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、ＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）、ＰＥＡＬＤ（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition）、または同様の方法を含む。
【００３５】
第１の金属層２００は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約３０ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約２５ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約２０ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００３６】
図３（ａ）および（ｂ）は、第１の金属層２００の金属の酸化による第１の金属酸化層３００の形成を示している。図３（ａ）の破線３０２で示される第１の金属酸化層３００の一部は、図３（ｂ）において拡大して示される。
【００３７】
第１の金属酸化層３００は、その後のエッチングプロセスにおいて、金属酸化物が第１のビア１０８の側壁の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、適当な金属酸化物を含み得る。例えば、金属酸化物は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属の１つ以上の酸化物を含む。
【００３８】
第１の金属酸化層３００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第１の金属酸化層３００は、第１および／または第２の絶縁層からの酸素による第１の金属層の金属の酸化によって形成される。酸素は第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６から供給されるため、金属酸化物は少なくとも絶縁層に隣接する第１の金属層２００の表面に形成され得る。一実施形態では、第１の金属層２００の一部の金属が酸化される。別の実施形態では、実質上第１の金属層２００の全部が酸化される（図示せず）。
【００３９】
第１および／または第２の絶縁層がポア３０４を有する場合、金属酸化物は第１のビアの内側表面（例えば、側壁面および／または底面）に隣接するポア３０６内に形成され得る。配線構造は、第１のビア１０８の内側表面を覆う第１の金属酸化層３００を含むため、第１の金属酸化層３００はエッチングプロセスによって生じる第１のビア１０８の内側表面の侵食を防止するおよび／または抑制し得る。
【００４０】
第１の金属酸化層３００は、例えば第１の金属層２００をアニールすることにより形成される。金属酸化物は、結果として形成される金属酸化物がエッチングプロセスによって生じる第１のビア１０８の内側表面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、いずれかの適当なアニール条件によって形成され得る。一実施形態では、実質上第１の金属層２００の全部の金属が酸化され、実質上第１の金属酸化層３００に未酸化金属は存在しない。別の実施形態では、第１の実施形態の一部が酸化され、第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在する。
【００４１】
一実施形態では、第１の金属酸化層３００は、摂氏５０℃程度以上、５００℃程度以下で、１０分程度以上、２００分程度以下の条件で形成される。別の実施形態では、金属酸化物は、摂氏７０℃程度以上、４５０℃程度以下で、２０分程度以上、１５０分程度以下の条件で形成される。さらに別の実施形態では、金属酸化物は、摂氏１００℃程度以上、４００℃程度以下で、３０分程度以上、１２０分程度以下の条件で形成される。金属酸化物は、Ｎ２雰囲気またはＮ２／Ｈ２雰囲気において形成され得る。
【００４２】
図４は、第１の金属酸化層３００の未酸化金属の除去を示している。第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって除去され得る。酸性溶液が第１の金属酸化層３００の未酸化金属を溶解し得る限り、いずれかの適当な酸性溶液が用いられ得る。酸の例は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、過酸化水素、王水、これらの組み合わせ、または同様の酸のような鉱酸を含む。一実施形態では、酸性溶液は、塩酸と硝酸との重量比が１：５程度から５：１程度である。実質上第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在しない場合、このプロセスは必要ない（図示せず）。
【００４３】
図５は、第１のビア１０８に隣接する第１および第２の絶縁層へ１０４、１０６の第１の溝５００の形成を示している。これにより、デュアルダマシン構造５０２が形成される。第１の金属酸化層３００は、第１の溝１０８を形成する際、第１のビアの側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第１の溝５００は、リソグラフィおよびエッチング技術によって形成され得る。例えば、第１の溝５００は、図１に関して記述されたような第１のビア１０８と同様の方法で形成される。第１の溝５００は、ＲＩＥおよび／またはウェットエッチングによって形成され得る。この実施形態では、実質上第１の金属酸化層３００の全部がエッチングプロセスにおいて除去される。さらに、この実施形態では、第１のビア１０８の底面の第１キャップ層１０２の一部が第１の溝５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。第１キャップ層１０２がシリコン窒化物を含む場合、第１のビア１０８の底面の第１キャップ層１０２の一部はＮＨ４Ｆ、ＣＦ４、またはＣＨＦ３を用いたＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００４４】
図６は、第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面を覆うバリア層６００の形成を示している。バリア層６００は、導電材料がそれを通って拡散することを防ぐバリアとなり得る材料を含み得る。例えば、バリア層は、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム窒化物（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、またはこれらの組み合わせを含む。
【００４５】
バリア層６００は、１ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有し得る。別の実施形態では、バリア層は、５ｎｍ程度以上、４０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。バリア層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、または同様の方法のようないずれか適当な技術によって形成され得る。
【００４６】
図７は、第１のビア１０８および第１の溝５００内への第２の絶縁層１０６上の導電材料７００の形成を示している。導電材料７００は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金を含み得る。導電材料７００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。導電材料７００は、シード層（seed layer）を形成することによって、および電気的にメッキするによって形成され得る。導電材料７００の膜厚は、例えば、３００ｎｍ程度以上、８００ｎｍ程度以下である。
【００４７】
図８は、第２の絶縁層１０６、第１の絶縁層１０４の上部、および／または導電材料８００の上部の除去、これによる第１のビア１０８および第１の溝５００内への第１の導電性素子８００を含む配線構造の形成を示している。第２の絶縁層１０６、第１の絶縁層１０４の上部、および／または導電材料７００の上部は、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）によって除去され得る。図８には示さないが、配線構造の形成後、その上に第２のキャップ層および／または別の配線構造が形成され得る。
【００４８】
図８には示さないが、配線構造は、その下部に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に形成された第２の配線構造は、第１のビア１０８の下部に導電性特徴構造を含む。第１の導電性特徴構造８００は、第１のキャップ層１０２の下部の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００４９】
図９および図１０は、別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図９は、デュアルダマシン構造（例えば、第１のビア１０８および第１の溝５００）５０２の形成後における典型的な配線構造９００の一部の中間状態の断面図を示している。この配線構造は、第１のビア１０８の側壁面上に第１の金属酸化膜３００の一部９００が残存しているという点を除いて、図５に関して記述された配線構造と同じ特徴を有する。第１の金属酸化膜３００の残存した部分は、少なくとも第１のビア１０８の側壁面の一部を覆う。
【００５０】
図１０は、少なくとも第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面を覆うバリア層１０００の形成を示している。バリア層１０００は、導電材料がそれを通って拡散することを防ぐバリアとなり得る材料を含み得る。例えば、バリア層１０００は、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム窒化物（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、またはこれらの組み合わせを含む。バリア層１０００は、１ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有し得る。別の実施形態では、バリア層は、５ｎｍ程度以上、４０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。図１０には示さないが、バリア層を形成した後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。
【００５１】
図１１および図１２は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１１は、デュアルダマシン構造（例えば、第１のビア１０８および第１の溝５００）５０２の形成後における典型的な配線構造１１００の一部の中間状態の断面図を示している。この配線構造１０００は、第１のビア１０８の側壁面上に第１の金属酸化層３００の一部１１００が残存しているという点を除いて、図５に関して記述された配線構造と同じ特徴を有する。第１の金属酸化膜の残存した部分は、少なくとも第１のビアの側壁面の一部上にある。図１１には示さないが、別の実施形態では、実質上第１の金属酸化層の全部が除去され、実質上第１の金属酸化層は残存しない。
【００５２】
図１２は、少なくとも第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面上への第２の金属酸化層１２００の形成を示している。第１の金属酸化層の全部または一部が除去された場合、第２の金属酸化層１２００は第１の金属酸化層が除去された表面上に形成され得る。第２の金属酸化層１２００は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる１つ以上の金属の酸化物などの適当な材料を含み得る。
【００５３】
第２の金属酸化層１２００は、第２の金属層（図示せず）を形成し、第２の金属層の金属を酸化することによって形成され得る。第２の金属酸化層１２００は実質上、純金属または２つ以上の金属からなる合金を含み得る。金属の所定の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、またはそれらの組み合わせを含む。合金の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属を含む。第２の金属層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、または同様の方法のようないずれか適当な技術によって形成され得る。
【００５４】
第２の金属酸化層１２００は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、３０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、２５ｎｍ程度以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、２０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。
【００５５】
例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）に関して記述されたような同様の方法でアニールすることで、第２の金属層の金属が酸化され得る。酸素は第１および／または第２の絶縁層から供給されるため、金属酸化物は少なくとも絶縁層に隣接する第２の金属層の表面に形成され得る。第２の金属酸化層１２００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって随意に除去され得る。
【００５６】
図１２には示さないが、第２の金属酸化層１２００を形成した後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。さらに別の実施形態では、第２の金属酸化層１２００を形成した後、第２の金属酸化層１２００上にバリア層および／またはシード金属（seed metal layer）が形成され、その後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。
【００５７】
［第２の実施例］
図１３乃至図１６は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１３は、典型的な配線構造１３００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１のキャップ層１３０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層１３０４を含み得る。配線構造は、第１の絶縁層を通って延びる第１のビア１３０６を含む。
【００５８】
第１のキャップ層１３０２は、適当な絶縁キャッピング材料を含んでもよい。絶縁キャッピング材料の例は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、炭素ドープド酸化物、窒素および水素ドープドシリコン炭化物（Ｎ，Ｈ）またはそれらの積層を含む。第１のキャップ層は、１０ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。
【００５９】
第１の絶縁層１３０４は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第１の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第１の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。絶縁材料の例は、ＦＳＧ、ＳｉＣＯＨ、ＨＳＱ、ＭＳＱ、ＯＳＧ、および高ポーラスＳｉＯ２、のような材料を含むシリコン、またはパリレン、ＢＣＢ、ポリフェニリン、オリゴマー、フッ化炭素、およびこれらの組み合わせのような有機物を含む。
【００６０】
第１の絶縁層１３０４は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の絶縁層は約５０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約１００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約２００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００６１】
第１の絶縁層１３０４は、低誘電率を有し得る。第１の絶縁層は、ＳｉＯ２よりも低い誘電率を有する。一実施形態では、第１の絶縁層は、約３．０未満の誘電率を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．６未満の誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．３未満の誘電率を有する。
【００６２】
第１のビア１３０６は、第１の絶縁層１３０４を通って延びている。第１のキャップ層１３０２の上面部分は、第１のビア１３０６の底部において露出している。第１のビア１３０６の底部における第１のキャップ層１３０２の上面部分は、第１のビア１３０６の形成の際に除去されてもよい（図示せず）。第１のビア１３０６は、図１に関して記述されたような同様の方法で、リソグラフィ、エッチング、およびアッシングを含む適当な技術によって形成され得る。
【００６３】
図１４は、第１のビア１３０６の側壁面および底面上への第１の金属酸化層１４００の形成を示している。第１の金属酸化層１４００は、例えば、第１の金属層（図示せず）を形成し、アニールにより第１の金属層を酸化することによって形成され得る。第１の金属酸化層１４００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって随意に除去され得る。第１の金属酸化層１４００は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００６４】
図１５は、第２のビア１５００の形成を示している。第１の金属酸化層１４００は、第２のビア１５００を形成する際、第１のビア１３０６の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２のビア１５００は、第１の絶縁層１３０４および第１のキャップ層１３０２を通って延びている。第１のキャップ層の底面の第１のキャップ層の一部が第２のビア１５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００６５】
第２のビア１５００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第２のビア１５００は、リソグラフィ、エッチング、およびアッシング技術によって形成され得る。第１の絶縁層１３０４における第２のビア１５００は、ＲＩＥによって形成され得る。第１のキャップ層１３０２がシリコン窒化物を含む場合、第の１キャップ層１３０２における第２のビア１５００はＮＨ４Ｆ、ＣＦ４、またはＣＨＦ３を用いたＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００６６】
この実施形態では、第１の金属酸化層１４００の一部１５０２は、第２のビア１５００の形成後、残存する。図示はしないが、別の実施形態では、実質上第１の金属酸化層の全部が第２のビアの形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００６７】
図１６は、第１および第２のビア１３０６，１５００内への第１の絶縁層１３０４を覆う導電材料１６００の形成を示している。導電材料は、シード層（seed layer）を形成することによって、および電気的にメッキするによって形成され得る。図示はしないが、配線構造１３００は、その下部に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に形成された第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を含む。第２の導電性特徴構造は第１のビアおよび第２のビア１３０６，１５００の下部に位置し、第１の絶縁層１３０４上に形成された導電材料１６００は第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００６８】
図示はしないが、バリア層および／または第２の金属酸化層が第１および／または第２のビアの側壁面に随意に形成されてもよい。バリア層は、図６に関して記述されたバリア層６００と同じ方法で形成され得る。第２の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００６９】
図１６には示さないが、導電性材料１６００の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層１３０４上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００７０】
図１７乃至図２１は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１７は、典型的な配線構造１７００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１のキャップ層１７０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層１７０４、および第１の絶縁層上の第２の絶縁層１７０６を含み得る。配線構造は、第１の絶縁層１７０４および第２の絶縁層１７０６を通って延びる第１のビア１７０８を含む。配線構造はさらに、第１のビア１７０８の側壁面および底面上に形成された第１の金属酸化層１７１０を含む。配線構造１７００は、図４に関して記述された配線構造１００と同じ特徴を有し得る。
【００７１】
図１８は、第２のビア１８００の形成を示している。第１の金属酸化層１７１０は、第２のビア１８００を形成する際、第１のビア１７０８の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２のビア１８００は、第１および第２の絶縁層１７０４，１７０６を通って延びている。第２のビア１８００は、例えば、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術といった適当な技術によって形成され得る。第２のビア１８００は、図１に関して記述された第１のビア１０８と同様の方法で、形成され得る。
【００７２】
図１９は、少なくとも第２のビア１８００の側壁面上の第２の金属酸化層１９００を示している。第２の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００７３】
図２０は、第１および第２の絶縁層１７０４，１７０６への第１および第２の溝２０００，２００２の形成を示している。第１の溝２０００は第１のビア１７０８に隣接して形成され、これにより、第１のデュアルダマシン構造２００４が形成される。第２の溝２００２は第２のビア１８００に隣接して形成され、これにより、第２のデュアルダマシン構造２００６が形成される。
【００７４】
溝は、リソグラフィおよびエッチング（ＲＩＥおよびウェットエッチング）技術によって、形成される。溝は、図５に関して記述された溝５００と同じ方法で形成され得る。第１および第２の金属酸化層は、溝を形成する際、第１および第２のビア１７０８，１８００の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２の絶縁層１７０６の上部は、溝を形成する際に除去される。
【００７５】
この実施形態では、溝の形成後に、第１および／または第２の金属酸化層の一部２００８，２０１０が残存する。別の実施形態では、実質上第１および第２の金属酸化層の全部が第１および第２の溝の形成と同時におよび／または形成の後に除去され、実質上第１および第２の金属酸化層は残存しない（図示せず）。
【００７６】
この実施形態では、第１および第２のビア１７０８，１８００の底面の第１キャップ層１７０２の一部が溝の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。第１キャップ層１７０２がシリコン窒化物を含む場合、第１のキャップ層１７０２の一部はＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００７７】
図２１は、第１および第２のデュアルダマシン構造における第２の絶縁層１７０６上への導電材料２１００の形成を示している。導電材料は、シード金属層（seed metal layer）を形成し、電気的にメッキすることによって形成され得る。図示はしないが、配線構造１７００は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に位置する第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を有する。第２の導電性特徴構造は、第１のビアおよび第２のビア１７０８，１８００の下部に位置し得る。第２の絶縁層１７０６上に形成された導電材料２１００は、第１のビアおよび第２のビア１７０８，１８００を通って第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００７８】
バリア層および／または第２の金属酸化層２１０２が第１および第２のビア１７０８，１８００、第１および第２の溝２０００，２００２の側壁面に随意に形成されてもよい。バリア層は、図１０に関して記述されたバリア層１０００と同じ方法で形成され得る。第２の金属酸化層２１０２は、図１２に関して記述された第２の金属酸化層１２００と同じ方法で形成され得る。
【００７９】
図２１には示さないが、第２の絶縁層１７０６への導電性材料の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００８０】
図２２乃至図２６は、またさらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図２２は、典型的な配線構造２２００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、図１９に関して記述された配線構造１７００と同じ特徴を有し得る。配線構造２２００は、第１のキャップ層２２０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層２２０４、および第１の絶縁層上の第２の絶縁層２２０６を含み得る。配線構造２２００は、第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６を通って延びる第１および第２のビア２２０８，２２１０を含む。配線構造はさらに、少なくとも第１のビア２２０８の側壁面上に形成された第１の金属酸化層２２１２、および少なくとも第２のビア２２１０の側壁面上に形成された第２の金属酸化層２２１４を含む。
【００８１】
図２３は、第１のビア２２０８に隣接する第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６への第１の溝２３００の形成を示している。これにより、第１のデュアルダマシン構造２３０２が形成される。第１の溝２３００は、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術によって形成され得る。第１および第２の金属酸化層２２１２，２２１４は、第１の溝２３００を形成する際、第１および第２のビア２２０８，２２１０の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２の絶縁層２２０６の上部は、第１の溝２３００の形成の際、除去され得る。第１の溝２３００は、図５に関して記述された溝５００と同様の方法で形成され得る。
【００８２】
この実施形態では、少なくとも第１および／または第２の金属酸化層２２１２，２２１４の一部２３０４，２３０６が第１の溝２３００の形成後に残存する。図示しないが、別の実施形態では、第１および第２の金属酸化層２２１２，２２１４の全部が第１の溝２３００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００８３】
図２４は、少なくとも第１の溝２３００の側壁面および底面を覆う第３の金属酸化層２４００の形成を示している。第３の金属酸化層２４００は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００８４】
図２５は、第２のビア２２１０に隣接する第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６への第２の溝２５００の形成を示している。これにより、第２のデュアルダマシン構造２５０２が形成される。第１、第２および第３の金属酸化層は、第２の溝２５００を形成する際、第１、第２のビア２２０８，２２１０の側壁面、および／または第１の溝２３００の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。
【００８５】
第２の溝２５００は、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術によって形成され得る。第２の絶縁層２２０６の上部は、第２の溝２５００の形成の際、除去され得る。第２の溝２５００は、図５に関して記述された溝５００と同様の方法で形成され得る。
【００８６】
この実施形態では、第１、第２、および／または第３の金属酸化層の一部２３０４，２５０４，２５０６が第２の溝２５００の形成後に残存している。図示しないが、別の実施形態では、第１、第２、および第３の金属酸化層の全部が第２の溝２５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００８７】
図２６は、第１および第２のデュアルダマシン構造における第２の絶縁層２２０６上への導電材料２６００の形成を示している。導電材料は、シード金属層（seed metal layer）を形成し、電気的にメッキすることによって形成され得る。図示はしないが、配線構造は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に位置する第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を有する。第２の導電性特徴構造は、第１のビアおよび第２のビア２２０８，２２１０の下部に位置し得る。第２の絶縁層２２０６上に形成された導電材料２６００は、第１のビアおよび第２のビア２２０８，２２１０を通って第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００８８】
一実施形態では、第４の金属酸化層、および／またはバリア層２６０２が、少なくとも第１、第２のビア２２０８，２２１０の側壁面および底面上、第１、第２の溝２３００，２５００の側壁面および底面上のひとつに随意に形成される。第１、第２、および／または第３の金属酸化層の一部または実質上全部が残存する場合、第４の金属酸化層は、第１、第２、および／または第３の金属酸化層が除去された表面上に形成され得る。第４の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。バリア層は、図６に関して記述されたバリア層６００と同じ方法で形成され得る。
【００８９】
図２６には示さないが、第２の絶縁層２２０６への導電性材料の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００９０】
図２７は、典型的な配線構造の製造の方法２７００を示している。２７０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２７０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属層が形成される。２７０６において、絶縁層からの酸素で第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層が形成される。２７０８において、絶縁層内に第１の溝または第２のビアが形成される。２７１０において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９１】
図２７には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の絶縁層は、ポーラス状のＳｉＣＯＨを含む。方法はさらに、第１の金属酸化層の形成後、第１の金属酸化層における未酸化金属を除去することを含む。第１の溝および第２のビアを形成する際、実質上第１の金属酸化層の全部が除去される。第１の溝および第２のビアの形成後、第１の金属酸化層の一部が残存する。方法はさらに、第１の溝および第２のビアの形成後、少なくとも第１の溝および第２のビアの側壁面および底面上に第２の金属酸化層を形成することを含む。
【００９２】
図２８は、別の典型的な配線構造の製造の方法２８００を示している。２８０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２８０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層が形成される。２８０６において、絶縁層内に第２のビアが形成される。２８０８において、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層が形成される。２８１０において、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝が形成され、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝が形成される。２８１２において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９３】
図２８には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の金属酸化層の形成は、第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で第１の金属層の金属を酸化して、第１の金属酸化層を形成し、第１の金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。第２の金属酸化層の形成は、第２のビアの側壁面上の第２の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で第２の金属層の金属を酸化して、第２の金属酸化層を形成し、第２の金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。第１および第２の溝を形成する際、実質上第１の金属酸化層の全部が除去される。第１および第２の溝の形成後、第１の金属酸化層の一部が残存する。方法はさらに、第１および第２の溝の形成後、少なくとも第１および第２の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層を形成することを含む。
【００９４】
図２９は、さらに別の典型的な配線構造の製造の方法２９００を示している。２９０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２９０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層が形成される。２９０６において、絶縁層内に第２のビアが形成される。２９０８において、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層が形成される。２９１０において、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝が形成される。２９１２において、第１の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層が形成される。２９１４において、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝が形成される。２９１６において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９５】
図２９には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の絶縁層は、ポーラス状のＳｉＣＯＨを含む。第１、第２、および／または第３の金属酸化層の形成は、ビアまたは溝の側壁面上に金属層を形成し、絶縁層からの酸素で金属層の金属を酸化して、金属酸化層を形成し、金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。方法はさらに、第２の溝の形成後、少なくとも第２の溝の側壁面および底面上に第４の金属酸化層を形成することを含む。方法はさらに、第２の溝の形成後、第１、第２のビアおよび第１、第２の溝の内側表面上にバリア層を形成することを含む。
【００９６】
所定の特徴に対する形状または数値の範囲に関して、一範囲からの形状またはパラメータは、数値の範囲を生じさせる同じ特徴に対する異なる範囲からの別の形状またはパラメータを兼ね備え得る。
【００９７】
上述された内容は、本発明の例を含む。もちろん、考えられる構成要素の組み合わせまたは開示された発明を述べる目的のための方法を全て述べることはできないが、通常の当業者は、開示された本発明におけるより多くの組み合わせおよび置換が可能であることを理解することができる。これによって、開示された発明は、添付の請求項の範囲および概念に含まれる全ての代替物、改良物、変形物を網羅することが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスは、化学的および物理的なステップを多く含んでいる。これらの化学的および物理的なステップによって、製造工程のフロントエンドにおいて微細な電子装置が基板上に形成される。集積回路は、様々な材料からなる多層の相関パターンを用いることで形成される。これらの層は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、およびエピタキシャル成長のような処理によって形成される。いくつかの層はフォトレジストマスクとその後に続くウェットおよびドライエッチング技術を用いて、パターニングされる。
【０００３】
パターンは、所定の領域にドーパントを注入することにより層内に形成される。装置が形成される基板は、シリコン、ガリウム砒化物、ガラス、またはその他の適当な材料であってよい。
【０００４】
基板上の集積回路の製造において、配線構造の製造は、チップ上に形成された半導体デバイスを導電性材料により電気的に接続する工程を含んでいる。配線構造は、全体の集積回路内で機能するよう設計された回路を完成させる。金属線は、半導体装置間を電気的に接続するメタライゼーションプロセスにおいて用いられる。
【０００５】
少なくともいくらか、トランジスタのような特徴構造をより小型化することで、半導体装置の性能を向上しうる。特徴構造サイズの微細化および素子間の領域の微細化は、デバイス性能の向上のために単位面積あたりにより多くの特徴構造を配置することを許容する。特徴構造の密度が増大すれば、導電性ラインの幅および導電性ライン間の領域も微細化する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第7,304,384号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線構造におけるクリティカルディメンションの制御性を向上させる半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、配線構造の製造方法を提供する。方法は、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層を設け、絶縁層はそのなかに第１のビアを含み、第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、絶縁層内に第１の溝または第２のビアを形成する。第１の溝または第２のビアを形成する際、第１のビアの側壁面が第１の金属酸化層で覆われている。第１の金属酸化層は、第１のビアの側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアのクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の配線構造の製造方法の別の一態様において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層を形成し、その後、絶縁層内に第２のビアを形成する。方法はさらに、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層を形成し、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝、および第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝を形成する。第１および第２の溝を形成する際、第１および第２のビアの側壁面が第１および／または第２の金属酸化層で覆われている。金属酸化層は、第１および第２のビアの側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる。その結果、方法は、ビアのクリティカルディメンションの制御性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の配線構造の製造方法のさらに別の一態様において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層を形成し、その後、絶縁層内に第２のビアを形成する。方法はさらに、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層を形成し、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝を形成し、第１の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層を形成し、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝を形成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、配線構造におけるクリティカルディメンションの制御性を向上させる半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図３ａ】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図３ｂ】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１０】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１３】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図１９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２０】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２１】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２２】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２３】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２４】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２５】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２６】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法を示す。
【図２７】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【図２８】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【図２９】本発明の一態様に係る典型的な配線構造の製造方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の記述および添付された図面は、明細書のある実例となる態様を示している。しかしながら、これらの態様は、明細書の原則が用いられ得るいくつかの種々の方法を示している。明細書の他の利点および新しい特徴は、図面とともに考慮することで以下の開示された情報の詳細な説明から明らかになり得る。
【００１４】
ここで記載される本発明の実施形態においては、半導体装置における配線構造の製造方法を提供する。記載される配線構造は、配線のフロントエンド（ＦＥＯＬ）、ミドルエンド（ＭＯＬ）、およびバックエンド（ＢＥＯＬ）で用いられ得る。本発明の実施形態において、ビアおよび／または溝の側壁面および／または底面がエッチングプロセス中金属酸化膜で覆われる。
【００１５】
ビアまたは溝の内部の表面は金属酸化膜で保護されているため、後のエッチングプロセスによって、ビアまたは溝の内部の表面に実質上ダメージが生じることはなく、例えば溝の内部の表面が侵食することはない。その結果、本発明は、クリティカルディメンションの制御性を向上させる。本発明はさらに、ビアまたは溝内を導電性にする際のボイド構造を防止するおよび／または抑制する。
【００１６】
クレームされた主題は、図面を参照することにより記載されている。図面において、同一の数字は同一の要素を言及するよう使われている。クレームされた主題は、以下に示される所定の詳細がなくても実行され得ることは明らかである。他の例において、クレームされた主題の記述を容易にするために、よく知られた構造および装置がブロック図の形態で示されている。
【００１７】
［第１の実施例］
図１乃至図２６を参照するように、半導体装置における配線構造の製造の多くの実施可能な典型的な実施形態のうちのいくつかが、具体的に示されている。図１は、典型的な配線構造１００の中間状態の断面図を示している。配線構造１００は、第１のキャップ層１０２、第１のキャップ層１０２上の第１の絶縁層１０４、および第１の絶縁層１０４上の第２の絶縁層１０６を含む。配線構造１００は、第１および第２の絶縁層を通って延びる第１のビアを含む。
【００１８】
第１のキャップ層１０２は、適当な絶縁キャッピング材料を含んでもよい。絶縁キャッピング材料の例は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、炭素ドープド酸化物、窒素および水素ドープドシリコン炭化物（Ｎ，Ｈ）またはそれらの積層を含む。第１のキャップ層は、約１０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００１９】
第１の絶縁層１０４は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第１の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第１の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。絶縁材料の例は、ＦＳＧ（fluorinated silicon oxide （ＳｉＯＦ））、ＳｉＣＯＨ（例えば、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、およびＯ元素を含む炭素ドープド酸化物材料）、ＨＳＱ（hydrogen silsesquioxane polymer）、ＭＳＱ（methyl silsesquioxane polymer）、ＯＳＧ（organosilicate glass）、および高ポーラスＳｉＯ２のような材料を含むシリコン、またはパリレン、ＢＣＢ、ポリフェニリン、オリゴマー、フッ化炭素、およびこれらの組み合わせのような有機物を含む。
【００２０】
第１の絶縁層１０４は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の絶縁層は約５０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約１００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約２００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００２１】
第１の絶縁層１０４は、低誘電率（low-k）を有し得る。第１の絶縁層は、ＳｉＯ２よりも低い誘電率を有する。一実施形態では、第１の絶縁層は、約３．０未満の誘電率を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．６未満の誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．３未満の誘電率を有する。
【００２２】
第２の絶縁層１０６は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第２の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第２の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。
【００２３】
第２の絶縁層１０６は、第１の絶縁層１０４と異なる絶縁材料を含んでもよい。例えば、第２の絶縁層はシリコン酸化物を含み、第１の絶縁層はポーラスのＳｉＣＯＨを含む。一実施形態では、第２の絶縁層はシリコン酸化物を含む１層を有する。別の実施形態では、第２の絶縁層は２以上の層を有する。すなわち、１層はシリコン酸化物を含み、別の層はＳｉＣＯＨを含む。例えば、第２の絶縁層は、ＳｉＯ２／ＳｉＣＯＨの二層を有する。
【００２４】
別の実施形態では、第２の絶縁層は、第１の絶縁層と同じ材料を含む。例えば、第１および第２の絶縁層はＳｉＣＯＨ含む。
【００２５】
第２の絶縁層１０６は、第１の絶縁層と同じまたは異なる適当な誘電率を有し得る。第２の絶縁層は、第１の絶縁層よりも高い誘電率を有し得る。一実施形態では、第２の絶縁層は、２．６程度より大きい誘電率を有する。別の実施形態では、第２の絶縁層は、３．０程度より大きい誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、３．３程度より大きい誘電率を有する。
【００２６】
第２の絶縁層１０６は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第２の絶縁層は約２０ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約３０ｎｍ以上、約４００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約４０ｎｍ以上、約３００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００２７】
第１のビア１０８は、第１および第２の絶縁層１０４，１０６を通って延びている。第１のキャップ層１０２の上面部分は、第１のビア１０８の底部において露出している。第１のビア１０８の底部における第１のキャップ層１０２の上面部分は、第１のビア１０８の形成の際に除去されてもよい。
【００２８】
第１のビア１０８は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第１のビアは、リソグラフィ、エッチング、および／またはアッシング技術によって形成され得る。第１のビア１０８は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）のようなエッチングプロセスによって形成され得る。一実施形態では、ＲＩＥおよびアッシング（例えば、プラズマアッシング）によって形成される。例えば、第１のビアは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ４Ｆ６ガス、または同様のガスのようなＣｘＦｙを含むプラズマガスを用いて形成される。アッシングは、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ２、ＣＯ、または同様のアッシングガスを用いて実行される。エッチングプロセスの詳細は、本発明において重要ではない。ビアおよび溝の製造の詳細は、例えば、同一出願人の米国特許第6,433,428号および第6,407,453号において知ることができ、これらは、ここに、参照によって組み込まれる。
【００２９】
エッチングプロセスは、第１のビア１０８の側壁面（例えば、第１のビア内の第１および／または第２の絶縁層の側面）にダメージを生じさせるかもしれない。エッチングプロセスは、絶縁層の表面部分を除去し、表面の侵食を生じさせる。そのような絶縁層の侵食は、絶縁層の第１のビア１０８に沿ったクリティカルディメンションを不利に変化させる。侵食は、クリティカルディメンションと回路接続の電気的な特性に不利な変化を生じさせる。
【００３０】
第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６がポーラス状の極ｌｏｗ−ｋ絶縁材料（例えば、２．８程度以下の誘電率ｋを有する絶縁材料）を含む場合、エッチングプロセスは第１のビア１０８の側壁に大きなダメージを生じさせるかもしれない。第１の絶縁層１０４がそのようなポーラス状の絶縁材料を含み、第２の絶縁層１０６がそのようなポーラス状の絶縁材料を含まない場合、第１の絶縁層１０４の側壁面の部分が第２の絶縁層１０６の側壁面よりも除去される。その結果、図１に示すように、第１の絶縁層１０４に対応する第１のビア１０８の側壁面の部分の寸法が第２の絶縁層１０６に対応する第１のビア１０８の側壁面の部分の寸法よりも大きくなる。第１の絶縁層および第２の絶縁層１０４，１０６が同じ絶縁材料を含む場合、第１の絶縁層１０４に対応する第１のビア１０８の側部の寸法は、実質上第２の絶縁層１０６に対応する第１のビア１０８の側部の寸法と同じである（図示せず）。
【００３１】
図１には示さないが、配線構造は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。例えば、下部に位置する第２の配線構造は、絶縁層および導電性特徴構造を有する。導電性特徴構造は、第１のビア１０８の下部に位置し得る。
【００３２】
図２は、第１のビア１０８の側壁面および底面上への第１の金属層２００の形成を示している。第１の金属層２００は、第１のビア１０８における第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６の側壁面および第１のキャップ層１０２の上面に形成される。第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６がポーラスを含む場合、第１の金属層２００は、第１のビア１０８の側壁面の表面のポーラス内に形成され得る。
【００３３】
第１の金属層２００は、その後に形成される金属酸化物が第１のビア１０８の側壁面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、いずれの金属も含み得る。第１の金属層２００は実質上、純金属または２つ以上の金属からなる合金を含み得る。金属の所定の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、またはそれらの組み合わせを含む。合金の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属を含む。
【００３４】
第１の金属層２００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。そのような技術の例は、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、ＩＰＶＤ（Ionized Physical Vapor Deposition）、ＳＩＰ（Self-Ionized plasma）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）、ＳＣＣＯ２（Supercritical ＣＯ２）堆積、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、ＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition）、ＰＥＡＬＤ（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition）、または同様の方法を含む。
【００３５】
第１の金属層２００は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約３０ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約２５ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の金属層は約０．１ｎｍ以上、約２０ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００３６】
図３（ａ）および（ｂ）は、第１の金属層２００の金属の酸化による第１の金属酸化層３００の形成を示している。図３（ａ）の破線３０２で示される第１の金属酸化層３００の一部は、図３（ｂ）において拡大して示される。
【００３７】
第１の金属酸化層３００は、その後のエッチングプロセスにおいて、金属酸化物が第１のビア１０８の側壁の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、適当な金属酸化物を含み得る。例えば、金属酸化物は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属の１つ以上の酸化物を含む。
【００３８】
第１の金属酸化層３００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第１の金属酸化層３００は、第１および／または第２の絶縁層からの酸素による第１の金属層の金属の酸化によって形成される。酸素は第１および／または第２の絶縁層１０４，１０６から供給されるため、金属酸化物は少なくとも絶縁層に隣接する第１の金属層２００の表面に形成され得る。一実施形態では、第１の金属層２００の一部の金属が酸化される。別の実施形態では、実質上第１の金属層２００の全部が酸化される（図示せず）。
【００３９】
第１および／または第２の絶縁層がポア３０４を有する場合、金属酸化物は第１のビアの内側表面（例えば、側壁面および／または底面）に隣接するポア３０６内に形成され得る。配線構造は、第１のビア１０８の内側表面を覆う第１の金属酸化層３００を含むため、第１の金属酸化層３００はエッチングプロセスによって生じる第１のビア１０８の内側表面の侵食を防止するおよび／または抑制し得る。
【００４０】
第１の金属酸化層３００は、例えば第１の金属層２００をアニールすることにより形成される。金属酸化物は、結果として形成される金属酸化物がエッチングプロセスによって生じる第１のビア１０８の内側表面の侵食を防止するおよび／または抑制することができる限り、いずれかの適当なアニール条件によって形成され得る。一実施形態では、実質上第１の金属層２００の全部の金属が酸化され、実質上第１の金属酸化層３００に未酸化金属は存在しない。別の実施形態では、第１の実施形態の一部が酸化され、第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在する。
【００４１】
一実施形態では、第１の金属酸化層３００は、摂氏５０℃程度以上、５００℃程度以下で、１０分程度以上、２００分程度以下の条件で形成される。別の実施形態では、金属酸化物は、摂氏７０℃程度以上、４５０℃程度以下で、２０分程度以上、１５０分程度以下の条件で形成される。さらに別の実施形態では、金属酸化物は、摂氏１００℃程度以上、４００℃程度以下で、３０分程度以上、１２０分程度以下の条件で形成される。金属酸化物は、Ｎ２雰囲気またはＮ２／Ｈ２雰囲気において形成され得る。
【００４２】
図４は、第１の金属酸化層３００の未酸化金属の除去を示している。第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって除去され得る。酸性溶液が第１の金属酸化層３００の未酸化金属を溶解し得る限り、いずれかの適当な酸性溶液が用いられ得る。酸の例は、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、過酸化水素、王水、これらの組み合わせ、または同様の酸のような鉱酸を含む。一実施形態では、酸性溶液は、塩酸と硝酸との重量比が１：５程度から５：１程度である。実質上第１の金属酸化層３００に未酸化金属が存在しない場合、このプロセスは必要ない（図示せず）。
【００４３】
図５は、第１のビア１０８に隣接する第１および第２の絶縁層へ１０４、１０６の第１の溝５００の形成を示している。これにより、デュアルダマシン構造５０２が形成される。第１の金属酸化層３００は、第１の溝１０８を形成する際、第１のビアの側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第１の溝５００は、リソグラフィおよびエッチング技術によって形成され得る。例えば、第１の溝５００は、図１に関して記述されたような第１のビア１０８と同様の方法で形成される。第１の溝５００は、ＲＩＥおよび／またはウェットエッチングによって形成され得る。この実施形態では、実質上第１の金属酸化層３００の全部がエッチングプロセスにおいて除去される。さらに、この実施形態では、第１のビア１０８の底面の第１キャップ層１０２の一部が第１の溝５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。第１キャップ層１０２がシリコン窒化物を含む場合、第１のビア１０８の底面の第１キャップ層１０２の一部はＮＨ４Ｆ、ＣＦ４、またはＣＨＦ３を用いたＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００４４】
図６は、第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面を覆うバリア層６００の形成を示している。バリア層６００は、導電材料がそれを通って拡散することを防ぐバリアとなり得る材料を含み得る。例えば、バリア層は、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム窒化物（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、またはこれらの組み合わせを含む。
【００４５】
バリア層６００は、１ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有し得る。別の実施形態では、バリア層は、５ｎｍ程度以上、４０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。バリア層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、または同様の方法のようないずれか適当な技術によって形成され得る。
【００４６】
図７は、第１のビア１０８および第１の溝５００内への第２の絶縁層１０６上の導電材料７００の形成を示している。導電材料７００は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金を含み得る。導電材料７００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。導電材料７００は、シード層（seed layer）を形成することによって、および電気的にメッキするによって形成され得る。導電材料７００の膜厚は、例えば、３００ｎｍ程度以上、８００ｎｍ程度以下である。
【００４７】
図８は、第２の絶縁層１０６、第１の絶縁層１０４の上部、および／または導電材料８００の上部の除去、これによる第１のビア１０８および第１の溝５００内への第１の導電性素子８００を含む配線構造の形成を示している。第２の絶縁層１０６、第１の絶縁層１０４の上部、および／または導電材料７００の上部は、ＣＭＰ（Chemical-Mechanical Polishing）によって除去され得る。図８には示さないが、配線構造の形成後、その上に第２のキャップ層および／または別の配線構造が形成され得る。
【００４８】
図８には示さないが、配線構造は、その下部に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に形成された第２の配線構造は、第１のビア１０８の下部に導電性特徴構造を含む。第１の導電性特徴構造８００は、第１のキャップ層１０２の下部の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００４９】
図９および図１０は、別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図９は、デュアルダマシン構造（例えば、第１のビア１０８および第１の溝５００）５０２の形成後における典型的な配線構造９００の一部の中間状態の断面図を示している。この配線構造は、第１のビア１０８の側壁面上に第１の金属酸化膜３００の一部９００が残存しているという点を除いて、図５に関して記述された配線構造と同じ特徴を有する。第１の金属酸化膜３００の残存した部分は、少なくとも第１のビア１０８の側壁面の一部を覆う。
【００５０】
図１０は、少なくとも第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面を覆うバリア層１０００の形成を示している。バリア層１０００は、導電材料がそれを通って拡散することを防ぐバリアとなり得る材料を含み得る。例えば、バリア層１０００は、タンタル（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウム窒化物（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステン窒化物（ＷＮ）、またはこれらの組み合わせを含む。バリア層１０００は、１ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有し得る。別の実施形態では、バリア層は、５ｎｍ程度以上、４０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。図１０には示さないが、バリア層を形成した後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。
【００５１】
図１１および図１２は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１１は、デュアルダマシン構造（例えば、第１のビア１０８および第１の溝５００）５０２の形成後における典型的な配線構造１１００の一部の中間状態の断面図を示している。この配線構造１０００は、第１のビア１０８の側壁面上に第１の金属酸化層３００の一部１１００が残存しているという点を除いて、図５に関して記述された配線構造と同じ特徴を有する。第１の金属酸化膜の残存した部分は、少なくとも第１のビアの側壁面の一部上にある。図１１には示さないが、別の実施形態では、実質上第１の金属酸化層の全部が除去され、実質上第１の金属酸化層は残存しない。
【００５２】
図１２は、少なくとも第１のビア１０８および第１の溝５００の側壁面および底面上への第２の金属酸化層１２００の形成を示している。第１の金属酸化層の全部または一部が除去された場合、第２の金属酸化層１２００は第１の金属酸化層が除去された表面上に形成され得る。第２の金属酸化層１２００は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる１つ以上の金属の酸化物などの適当な材料を含み得る。
【００５３】
第２の金属酸化層１２００は、第２の金属層（図示せず）を形成し、第２の金属層の金属を酸化することによって形成され得る。第２の金属酸化層１２００は実質上、純金属または２つ以上の金属からなる合金を含み得る。金属の所定の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、またはそれらの組み合わせを含む。合金の例は、マンガン（Ｍｎ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、およびコバルト（Ｃｏ）からなるグループから選ばれる金属を含む。第２の金属層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ、または同様の方法のようないずれか適当な技術によって形成され得る。
【００５４】
第２の金属酸化層１２００は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、３０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、２５ｎｍ程度以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第２の金属層は０．１ｎｍ程度以上、２０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。
【００５５】
例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）に関して記述されたような同様の方法でアニールすることで、第２の金属層の金属が酸化され得る。酸素は第１および／または第２の絶縁層から供給されるため、金属酸化物は少なくとも絶縁層に隣接する第２の金属層の表面に形成され得る。第２の金属酸化層１２００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって随意に除去され得る。
【００５６】
図１２には示さないが、第２の金属酸化層１２００を形成した後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。さらに別の実施形態では、第２の金属酸化層１２００を形成した後、第２の金属酸化層１２００上にバリア層および／またはシード金属（seed metal layer）が形成され、その後、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、導電性特徴構造および／または第２のキャップ層が形成され得る。
【００５７】
［第２の実施例］
図１３乃至図１６は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１３は、典型的な配線構造１３００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１のキャップ層１３０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層１３０４を含み得る。配線構造は、第１の絶縁層を通って延びる第１のビア１３０６を含む。
【００５８】
第１のキャップ層１３０２は、適当な絶縁キャッピング材料を含んでもよい。絶縁キャッピング材料の例は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、炭素ドープド酸化物、窒素および水素ドープドシリコン炭化物（Ｎ，Ｈ）またはそれらの積層を含む。第１のキャップ層は、１０ｎｍ程度以上、５０ｎｍ程度以下の膜厚を有する。
【００５９】
第１の絶縁層１３０４は、無機絶縁物または有機絶縁物を含む適当な層間または層内の絶縁物を含んでもよい。絶縁材料は、ポーラス状または非ポーラス状でもよい。第１の絶縁層は、１つ以上の絶縁層を含み得る。第１の絶縁層が２つ以上の絶縁層を含む場合、これらの層は互いに同じであっても異なってもよい。絶縁材料の例は、ＦＳＧ、ＳｉＣＯＨ、ＨＳＱ、ＭＳＱ、ＯＳＧ、および高ポーラスＳｉＯ２、のような材料を含むシリコン、またはパリレン、ＢＣＢ、ポリフェニリン、オリゴマー、フッ化炭素、およびこれらの組み合わせのような有機物を含む。
【００６０】
第１の絶縁層１３０４は、配線構造の所望の実装に依存する適当な膜厚を有し得る。一実施形態では、第１の絶縁層は約５０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下の膜厚を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は約１００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の膜厚を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は約２００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００６１】
第１の絶縁層１３０４は、低誘電率を有し得る。第１の絶縁層は、ＳｉＯ２よりも低い誘電率を有する。一実施形態では、第１の絶縁層は、約３．０未満の誘電率を有する。別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．６未満の誘電率を有する。さらに別の実施形態では、第１の絶縁層は、約２．３未満の誘電率を有する。
【００６２】
第１のビア１３０６は、第１の絶縁層１３０４を通って延びている。第１のキャップ層１３０２の上面部分は、第１のビア１３０６の底部において露出している。第１のビア１３０６の底部における第１のキャップ層１３０２の上面部分は、第１のビア１３０６の形成の際に除去されてもよい（図示せず）。第１のビア１３０６は、図１に関して記述されたような同様の方法で、リソグラフィ、エッチング、およびアッシングを含む適当な技術によって形成され得る。
【００６３】
図１４は、第１のビア１３０６の側壁面および底面上への第１の金属酸化層１４００の形成を示している。第１の金属酸化層１４００は、例えば、第１の金属層（図示せず）を形成し、アニールにより第１の金属層を酸化することによって形成され得る。第１の金属酸化層１４００に未酸化金属が存在する場合、未酸化金属は例えば酸（例えば、希薄酸性溶液）を用いたエッチングによって随意に除去され得る。第１の金属酸化層１４００は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００６４】
図１５は、第２のビア１５００の形成を示している。第１の金属酸化層１４００は、第２のビア１５００を形成する際、第１のビア１３０６の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２のビア１５００は、第１の絶縁層１３０４および第１のキャップ層１３０２を通って延びている。第１のキャップ層の底面の第１のキャップ層の一部が第２のビア１５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００６５】
第２のビア１５００は、いずれかの適当な技術によって形成され得る。例えば、第２のビア１５００は、リソグラフィ、エッチング、およびアッシング技術によって形成され得る。第１の絶縁層１３０４における第２のビア１５００は、ＲＩＥによって形成され得る。第１のキャップ層１３０２がシリコン窒化物を含む場合、第の１キャップ層１３０２における第２のビア１５００はＮＨ４Ｆ、ＣＦ４、またはＣＨＦ３を用いたＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００６６】
この実施形態では、第１の金属酸化層１４００の一部１５０２は、第２のビア１５００の形成後、残存する。図示はしないが、別の実施形態では、実質上第１の金属酸化層の全部が第２のビアの形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００６７】
図１６は、第１および第２のビア１３０６，１５００内への第１の絶縁層１３０４を覆う導電材料１６００の形成を示している。導電材料は、シード層（seed layer）を形成することによって、および電気的にメッキするによって形成され得る。図示はしないが、配線構造１３００は、その下部に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に形成された第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を含む。第２の導電性特徴構造は第１のビアおよび第２のビア１３０６，１５００の下部に位置し、第１の絶縁層１３０４上に形成された導電材料１６００は第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００６８】
図示はしないが、バリア層および／または第２の金属酸化層が第１および／または第２のビアの側壁面に随意に形成されてもよい。バリア層は、図６に関して記述されたバリア層６００と同じ方法で形成され得る。第２の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００６９】
図１６には示さないが、導電性材料１６００の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層１３０４上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００７０】
図１７乃至図２１は、さらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図１７は、典型的な配線構造１７００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１のキャップ層１７０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層１７０４、および第１の絶縁層上の第２の絶縁層１７０６を含み得る。配線構造は、第１の絶縁層１７０４および第２の絶縁層１７０６を通って延びる第１のビア１７０８を含む。配線構造はさらに、第１のビア１７０８の側壁面および底面上に形成された第１の金属酸化層１７１０を含む。配線構造１７００は、図４に関して記述された配線構造１００と同じ特徴を有し得る。
【００７１】
図１８は、第２のビア１８００の形成を示している。第１の金属酸化層１７１０は、第２のビア１８００を形成する際、第１のビア１７０８の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２のビア１８００は、第１および第２の絶縁層１７０４，１７０６を通って延びている。第２のビア１８００は、例えば、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術といった適当な技術によって形成され得る。第２のビア１８００は、図１に関して記述された第１のビア１０８と同様の方法で、形成され得る。
【００７２】
図１９は、少なくとも第２のビア１８００の側壁面上の第２の金属酸化層１９００を示している。第２の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００７３】
図２０は、第１および第２の絶縁層１７０４，１７０６への第１および第２の溝２０００，２００２の形成を示している。第１の溝２０００は第１のビア１７０８に隣接して形成され、これにより、第１のデュアルダマシン構造２００４が形成される。第２の溝２００２は第２のビア１８００に隣接して形成され、これにより、第２のデュアルダマシン構造２００６が形成される。
【００７４】
溝は、リソグラフィおよびエッチング（ＲＩＥおよびウェットエッチング）技術によって、形成される。溝は、図５に関して記述された溝５００と同じ方法で形成され得る。第１および第２の金属酸化層は、溝を形成する際、第１および第２のビア１７０８，１８００の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２の絶縁層１７０６の上部は、溝を形成する際に除去される。
【００７５】
この実施形態では、溝の形成後に、第１および／または第２の金属酸化層の一部２００８，２０１０が残存する。別の実施形態では、実質上第１および第２の金属酸化層の全部が第１および第２の溝の形成と同時におよび／または形成の後に除去され、実質上第１および第２の金属酸化層は残存しない（図示せず）。
【００７６】
この実施形態では、第１および第２のビア１７０８，１８００の底面の第１キャップ層１７０２の一部が溝の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。第１キャップ層１７０２がシリコン窒化物を含む場合、第１のキャップ層１７０２の一部はＳｉＮエッチングプロセスによって除去され得る。
【００７７】
図２１は、第１および第２のデュアルダマシン構造における第２の絶縁層１７０６上への導電材料２１００の形成を示している。導電材料は、シード金属層（seed metal layer）を形成し、電気的にメッキすることによって形成され得る。図示はしないが、配線構造１７００は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に位置する第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を有する。第２の導電性特徴構造は、第１のビアおよび第２のビア１７０８，１８００の下部に位置し得る。第２の絶縁層１７０６上に形成された導電材料２１００は、第１のビアおよび第２のビア１７０８，１８００を通って第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００７８】
バリア層および／または第２の金属酸化層２１０２が第１および第２のビア１７０８，１８００、第１および第２の溝２０００，２００２の側壁面に随意に形成されてもよい。バリア層は、図１０に関して記述されたバリア層１０００と同じ方法で形成され得る。第２の金属酸化層２１０２は、図１２に関して記述された第２の金属酸化層１２００と同じ方法で形成され得る。
【００７９】
図２１には示さないが、第２の絶縁層１７０６への導電性材料の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００８０】
図２２乃至図２６は、またさらに別の典型的な配線構造の製造方法を示している。図２２は、典型的な配線構造２２００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、図１９に関して記述された配線構造１７００と同じ特徴を有し得る。配線構造２２００は、第１のキャップ層２２０２、第１のキャップ層上の第１の絶縁層２２０４、および第１の絶縁層上の第２の絶縁層２２０６を含み得る。配線構造２２００は、第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６を通って延びる第１および第２のビア２２０８，２２１０を含む。配線構造はさらに、少なくとも第１のビア２２０８の側壁面上に形成された第１の金属酸化層２２１２、および少なくとも第２のビア２２１０の側壁面上に形成された第２の金属酸化層２２１４を含む。
【００８１】
図２３は、第１のビア２２０８に隣接する第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６への第１の溝２３００の形成を示している。これにより、第１のデュアルダマシン構造２３０２が形成される。第１の溝２３００は、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術によって形成され得る。第１および第２の金属酸化層２２１２，２２１４は、第１の溝２３００を形成する際、第１および第２のビア２２０８，２２１０の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。第２の絶縁層２２０６の上部は、第１の溝２３００の形成の際、除去され得る。第１の溝２３００は、図５に関して記述された溝５００と同様の方法で形成され得る。
【００８２】
この実施形態では、少なくとも第１および／または第２の金属酸化層２２１２，２２１４の一部２３０４，２３０６が第１の溝２３００の形成後に残存する。図示しないが、別の実施形態では、第１および第２の金属酸化層２２１２，２２１４の全部が第１の溝２３００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００８３】
図２４は、少なくとも第１の溝２３００の側壁面および底面を覆う第３の金属酸化層２４００の形成を示している。第３の金属酸化層２４００は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。
【００８４】
図２５は、第２のビア２２１０に隣接する第１および第２の絶縁層２２０４，２２０６への第２の溝２５００の形成を示している。これにより、第２のデュアルダマシン構造２５０２が形成される。第１、第２および第３の金属酸化層は、第２の溝２５００を形成する際、第１、第２のビア２２０８，２２１０の側壁面、および／または第１の溝２３００の側壁面への侵食ダメージを防止するおよび／または抑制する。
【００８５】
第２の溝２５００は、リソグラフィおよびエッチング（例えば、ＲＩＥ）技術によって形成され得る。第２の絶縁層２２０６の上部は、第２の溝２５００の形成の際、除去され得る。第２の溝２５００は、図５に関して記述された溝５００と同様の方法で形成され得る。
【００８６】
この実施形態では、第１、第２、および／または第３の金属酸化層の一部２３０４，２５０４，２５０６が第２の溝２５００の形成後に残存している。図示しないが、別の実施形態では、第１、第２、および第３の金属酸化層の全部が第２の溝２５００の形成と同時におよび／または形成の後に除去される。
【００８７】
図２６は、第１および第２のデュアルダマシン構造における第２の絶縁層２２０６上への導電材料２６００の形成を示している。導電材料は、シード金属層（seed metal layer）を形成し、電気的にメッキすることによって形成され得る。図示はしないが、配線構造は、その下に適当な第２の配線構造を含み得る。下部に位置する第２の配線構造は、第２の導電性特徴構造を有する。第２の導電性特徴構造は、第１のビアおよび第２のビア２２０８，２２１０の下部に位置し得る。第２の絶縁層２２０６上に形成された導電材料２６００は、第１のビアおよび第２のビア２２０８，２２１０を通って第２の導電性特徴構造と電気的に接続されている。
【００８８】
一実施形態では、第４の金属酸化層、および／またはバリア層２６０２が、少なくとも第１、第２のビア２２０８，２２１０の側壁面および底面上、第１、第２の溝２３００，２５００の側壁面および底面上のひとつに随意に形成される。第１、第２、および／または第３の金属酸化層の一部または実質上全部が残存する場合、第４の金属酸化層は、第１、第２、および／または第３の金属酸化層が除去された表面上に形成され得る。第４の金属酸化層は、図２、図３ａ、図３ｂ、および図４に関して記述された第１の金属酸化層３００と同じ方法で形成され得る。バリア層は、図６に関して記述されたバリア層６００と同じ方法で形成され得る。
【００８９】
図２６には示さないが、第２の絶縁層２２０６への導電性材料の形成後、配線構造の上部が、例えば、ＣＭＰによって除去され、図７および図８に関して記述されたような同様の方法で、第１の絶縁層上に第２のキャップ層が形成され得る。
【００９０】
図２７は、典型的な配線構造の製造の方法２７００を示している。２７０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２７０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属層が形成される。２７０６において、絶縁層からの酸素で第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層が形成される。２７０８において、絶縁層内に第１の溝または第２のビアが形成される。２７１０において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９１】
図２７には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の絶縁層は、ポーラス状のＳｉＣＯＨを含む。方法はさらに、第１の金属酸化層の形成後、第１の金属酸化層における未酸化金属を除去することを含む。第１の溝および第２のビアを形成する際、実質上第１の金属酸化層の全部が除去される。第１の溝および第２のビアの形成後、第１の金属酸化層の一部が残存する。方法はさらに、第１の溝および第２のビアの形成後、少なくとも第１の溝および第２のビアの側壁面および底面上に第２の金属酸化層を形成することを含む。
【００９２】
図２８は、別の典型的な配線構造の製造の方法２８００を示している。２８０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２８０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層が形成される。２８０６において、絶縁層内に第２のビアが形成される。２８０８において、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層が形成される。２８１０において、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝が形成され、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝が形成される。２８１２において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９３】
図２８には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の金属酸化層の形成は、第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で第１の金属層の金属を酸化して、第１の金属酸化層を形成し、第１の金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。第２の金属酸化層の形成は、第２のビアの側壁面上の第２の金属層を形成し、絶縁層からの酸素で第２の金属層の金属を酸化して、第２の金属酸化層を形成し、第２の金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。第１および第２の溝を形成する際、実質上第１の金属酸化層の全部が除去される。第１および第２の溝の形成後、第１の金属酸化層の一部が残存する。方法はさらに、第１および第２の溝の形成後、少なくとも第１および第２の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層を形成することを含む。
【００９４】
図２９は、さらに別の典型的な配線構造の製造の方法２９００を示している。２９０２において、第１のキャップ層、第１のキャップ層上の絶縁層が設けられる。絶縁層は、そのなかに第１のビアを含む。２９０４において、第１のビアの側壁面上に第１の金属酸化層が形成される。２９０６において、絶縁層内に第２のビアが形成される。２９０８において、第２のビアの側壁面上に第２の金属酸化層が形成される。２９１０において、第１のビアに隣接する絶縁層内に第１の溝が形成される。２９１２において、第１の溝の側壁面および底面上に第３の金属酸化層が形成される。２９１４において、第２のビアに隣接する絶縁層内に第２の溝が形成される。２９１６において、絶縁層上に導電材料が形成される。
【００９５】
図２９には示さないが、方法は、１つ以上の以下の機構を含んでいてもよい。絶縁層は、第１の絶縁層および第１の絶縁層上の第２の絶縁層を含み、第１の絶縁層は第２の絶縁層よりも低い誘電率を有する。第１の絶縁層は、ポーラス状のＳｉＣＯＨを含む。第１、第２、および／または第３の金属酸化層の形成は、ビアまたは溝の側壁面上に金属層を形成し、絶縁層からの酸素で金属層の金属を酸化して、金属酸化層を形成し、金属酸化層の未酸化金属を除去することを含む。方法はさらに、第２の溝の形成後、少なくとも第２の溝の側壁面および底面上に第４の金属酸化層を形成することを含む。方法はさらに、第２の溝の形成後、第１、第２のビアおよび第１、第２の溝の内側表面上にバリア層を形成することを含む。
【００９６】
所定の特徴に対する形状または数値の範囲に関して、一範囲からの形状またはパラメータは、数値の範囲を生じさせる同じ特徴に対する異なる範囲からの別の形状またはパラメータを兼ね備え得る。
【００９７】
上述された内容は、本発明の例を含む。もちろん、考えられる構成要素の組み合わせまたは開示された発明を述べる目的のための方法を全て述べることはできないが、通常の当業者は、開示された本発明におけるより多くの組み合わせおよび置換が可能であることを理解することができる。これによって、開示された発明は、添付の請求項の範囲および概念に含まれる全ての代替物、改良物、変形物を網羅することが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の絶縁層とを設け、前記絶縁層に第１のビアを形成し、
前記第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、
前記絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、
前記第１のビアに隣接する前記絶縁層内に第１の溝を形成し、
前記絶縁層上に導電材料を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の溝の形成後、前記第１の金属酸化層の一部が残存することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の溝の形成と同時におよび／または形成後、実質上前記第１の金属酸化層の全部を除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の絶縁層とを設け、前記絶縁層に第１のビアを形成し、
前記第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、
前記絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、
前記絶縁層内に第２のビアを形成し、
前記絶縁層上に導電材料を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２のビアの形成後、前記第１の金属酸化層の一部が残存することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のビアの形成と同時におよび／または形成後、実質上前記第１の金属酸化層の全部を除去することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の金属酸化層の形成後、前記第１の金属酸化層における未酸化金属を除去することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記導電材料の形成前、前記絶縁層の表面上に第２の金属酸化層を形成することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の絶縁層とを設け、前記絶縁層に第１のビアを形成し、
前記第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、
前記絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、
前記第１のビアに隣接する前記絶縁層内に第１の溝を形成し、
前記絶縁層上に導電材料を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の溝の形成後、前記第１の金属酸化層の一部が残存することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の溝の形成と同時におよび／または形成後、実質上前記第１の金属酸化層の全部を除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の絶縁層とを設け、前記絶縁層に第１のビアを形成し、
前記第１のビアの側壁面上に第１の金属層を形成し、
前記絶縁層からの酸素で前記第１の金属層を酸化することによって、第１の金属酸化層を形成し、
前記絶縁層内に第２のビアを形成し、
前記絶縁層上に導電材料を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２のビアの形成後、前記第１の金属酸化層の一部が残存することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のビアの形成と同時におよび／または形成後、実質上前記第１の金属酸化層の全部を除去することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の金属酸化層の形成後、前記第１の金属酸化層における未酸化金属を除去することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記導電材料の形成前、前記絶縁層の表面上に第２の金属酸化層を形成することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１１−３８８３（Ｐ２０１１−３８８３Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３５１９１（Ｐ２０１０−３５１９１）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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