半導体装置用構造およびその製造方法
半導体装置用のダマシン配線（１）の製造方法を示す。非導電性バリヤ層（１０）が、多孔質低誘電率材料によって定義されるパッセージ（７）の壁の上と、パッセージ（７）の一端を閉じる銅領域（３）の表面の上とに形成される。非導電性バリヤ層（１０）は、誘電性材料の貫通細孔からなるその下層部（１０ａ）が非導電性を残している間に、その上層部（１０ｂ）を導電層に変換するためにプラズマ処理される。ついで、パッセージ（７）は、今度は導電性になっているバリヤ（１０）の上層部（１０ｂ）を介して第１銅領域（３）と電気配線を形成する第２銅領域（１３）で満たされる。当業者にとって明らかなように、本文献において開示、請求される本発明のすべての実施形態は、本発明の範囲を超えることなしに結合されても良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用の構造、特に、しかしながらこれに限定されるものではないが、半導体装置用の配線構造および構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能な集積回路（ＩＣ）におけるトランジスターの密度は、確実に増加している。多数の能動部品を集積することは、このようなＩＣが複数層の高密度金属配線を特徴とすることを余儀なくされている。
【０００３】
近年、半導体産業は、金属線間において二酸化珪素誘電体を伴うアルミニウム配線の使用から、銅と低比誘電率（low-k）材料の使用に切り替えている。
【０００４】
低比誘電率（low-k）が、金属線間の寄生静電容量を低減するのに対して、銅は金属配線の抵抗を低減する。これらの新材料は、先進的で高性能なＩＣで必要とされる複数レベルで高密度の金属配線を造るのに使われてきたデュアル・ダマシンと呼ばれる製造プロセスが必要とされていた。
【０００５】
６５ｎｍプロセスおよびそれより先の世代の装置にとって、従来の物理的蒸着（ＰＶＤ）を使用してＣｕ配線に均一なバリヤを堆積することは、サブ１００ｎｍバイアスおよびトレンチにおいて問題があるものとなった。非等角ＰＶＤによるバリヤ堆積は、バイアスおよびトレンチの頂点で望まれないオーバーハングを形成する。バイアスの直径が減少するにつれて、オーバーハングの大きさは増加するであろう。
【０００６】
バリヤが非等角に被覆することによって発生する可能性のある他の問題は、1)Ｃｕを電気めっきする際にボイドが発生すること、2)Ｃｕが誘電体中に迅速に拡散することを可能にする側壁のバリヤの厚さが制限されること、である。さらに進んだスケーリングは、最終的に、側壁に面した不連続なフィルムとなり、誘電体内部で容易に銅が浸透する経路と能動領域中へのＣｕ拡散とを生み出す。
【０００７】
従って、バイアスとトレンチに完全にＣｕを充填するため、等角で連続的な薄いバリヤフィルムが必要とされている。非常に等角であるバリヤを堆積するのに好適な技術の一つとして知られているものに、原子層堆積（ＡＬＤ）がある。ＡＬＤ技術は、非常に高いアスペクト比のトレンチとバイアスにおいて、優れたステップ被覆を示す。さらに、高品質の導電フィルムが、低欠陥密度、良好な厚さ均一性、正確な厚さ制御により、低温で堆積され得る。従って、ＡＬＤは、将来のＩＣ世代のための、薄く、等角な拡散バリヤあるいは核生成層を生成するのに、理想的な方法となる可能性がある。
【０００８】
しかしながら、ＡＬＤ技術が、多孔質超低誘電率(low-k)（ＵＬＫ）材に適用されるとき、別の問題が生じる。例えば、ＡＬＤ堆積中におけるＵＬＫ誘電体中への反応物質の拡散が、主な懸念事項である。ＡＬＤプロセスは、拡散が発生すれば内面のすべてを被覆することができる。拡散を防止するための二つの取り組みが文献で提案されている。第１の取り組みでは、気孔をふさぐために大変薄いＰＥＣＶＤライナー（ＳｉＣ）が用いられることが提案されている。第２の取り組みでは、プラズマ処理（側壁を再構築すること）によって気孔がふさがれることが提案されている。
【０００９】
第１の取り組みに伴って、すべての気孔（＞１０ｎｍ）をふさぐために比較的厚いＳｉＣ層が必要とされる。その代わり、このことは、スタック全体のｋ値を増加させ、線幅が減少することにより線抵抗を増加させる。
【００１０】
第２の取り組みは、反応物質の拡散が阻止されるような方法で適切なプラズマ処理することによって側壁を高密度化するプロセスを基礎としている。大きいポロシティや気孔の直径が大きい材料に対して、再構築／再堆積されるのに必要な材料の量は、表面をふさぐのに十分ではない。別の問題としては、プラズマ処理によってｋ値が増加することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、好適な処理、例えばプラズマ処理によって後で金属バリヤに変換させ得る誘電性バリヤの堆積を基礎とする新しい取り組みがここに示されるのである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の構造を製造する方法、すなわち、第１材料の上に非導電性バリヤ層を形成する工程と、非導電性バリヤ層を、その下層部が上層部の下に存在し非導電性のままである間に、導電性層に変換するための処理をする工程とからなる方法が提供される。
【００１３】
本発明によれば、半導体装置の構造、すなわち、第１材料上に形成されたバリヤ層であって、バリヤ層が絶縁材料からなる下部領域と、下部領域を下にして存在する上部領域とからなり、絶縁材料を起源とする導電性材料からなる構造も提供される。
【００１４】
好適な実施形態において、その構造は半導体装置用のダマシン配線である。非導電性拡散バリヤは、多孔質低誘電率材料によって定義されるパッセージの壁の上や、パッセージの一端を封じる銅領域の表面の上に形成される。非導電性バリヤ層は、その下層部が誘電材料の気孔に浸透し密閉する材料からなり非導電性のままである間に、その上層部を導電性層に変換するためにプラズマ処理される。ついで、パッセージは第２銅領域で充填され、すでに導電性になっているバリヤの導電性の上層部を経由して第１銅領域とともに電気配線を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、以下の図面を参照してさらに説明されるが、あくまでも例として示されるものである。
【００１６】
以下の図面のうち図１を参照すると、形成されたダマシン構造１の一部が示されている。構造１は、例えば銅の第１金属層３に近接する超低誘電率材料で形成された第１誘電性層２からなる。例えば導電性のＴａＮで形成された薄いバリヤ層４は、誘電性層２と第１金属層３とを分離している。
【００１７】
例えばＳｉＣＮから形成されたエッチストップ層５は、第１誘電性層２を覆い、部分的に第１金属層３を覆う。
【００１８】
超低誘電率材料からなる第２誘電性層６は、エッチストップ層５の上に形成される。第２誘電性層６は、開口端７ａおよび第１金属層３によって閉口される閉口端７ｂを有するパッセージ７を含む。パッセージの壁７ｃは、第１パッセージ部若しくは開口端７ａを有するトレンチ７ｄと、第２パッセージ部若しくは閉口端を有するビア７ｅ若しくはビア底７ｂを定義する。第１パッセージ部７ｄは、第２パッセージ部７ｅよりも幅が広い。
【００１９】
ＵＳＧハードマスク層８は、第２誘電性層６の上側表面に形成される。錫ハードマスク層９は、ＵＳＧハードマスク層８の上に形成される。
【００２０】
構造１は、公知の標準的な技術で製造される。簡潔にいうと、低誘電率層は中間および最上のハードマスクと共にあるいはそれらなしで堆積される。レジストが塗られリソグラフィ露光される。レジストはパターン化され、ハードマスクはエッチングされ、そしてレジストは除去される。ついで多孔質低誘電率材料と層５は、パッセージウェイ７を形成するためにエッチングされる。
【００２１】
本発明のこの実施形態において、多孔質第２誘電性層６の中での金属拡散の問題は、パッセージ７の壁に面したバリヤ層を形成するときに防止することができるのは好都合である。この目的のため、今度は図面のうち図２および３を参照すると、パッセージ７の壁の上、金属層３の露出した表面の上およびその層の表面の上に、導電性境界層１１（図３参照）を形成するために、まず、非導電性材料の層１０（図２参照）がこれらの領域の上に堆積される。非導電性層１０を構成する材料を選択することにより、その堆積に続き、第２誘電性層６の気孔に浸透した非導電性層１０からの材料１０（図２参照）を構成する下部１０ａが誘電性である間に、好適な処理プロセスによって層１０の外側部１０ｂを導電性バリヤ１１に変換することができる。
【００２２】
好適な実施形態において、非導電性層１０は、例えばＡＬＤまたは化学的蒸着法（ＣＶＤ）を使用して化学的に窒化タンタルを堆積させることによって形成した誘電性Ｔａ３Ｎ５からなる。
【００２３】
Ｔａ３Ｎ５非導電層９にＡｒ＋イオンを衝突させて誘電性Ｔａ３Ｎ５を金属性ＴａＮに変換して導電性バリヤ層１１を形成するためにソフトアルゴンプラズマ処理（条件例：交流バイアス300Ｗ、120秒）が用いられる。この処理は、プラズマ内における反応性に富む部分の浸透深さが限られている（一般的に５ｎｍ以下）ため、第２誘電性層６の気孔に浸透したＴａ３Ｎ５を変化させない。
【００２４】
導電性バリヤ層１１の形成に続き、ダマシン構造１が形成された部分は次のように仕上げられる。まず、図４に示すように、好ましくは銅である金属シード層１２が、導電性層１１の上に堆積される。シード層１２は、公知の方法、例えばＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤを用いて堆積されると良い。
【００２５】
ついで、図５で示されるように、パッセージ７は、電気化学めっきを用いて、好適には銅からなる第２金属層１３で完全に充填される。
【００２６】
次に、図６で示されるように、完全な構造を形成するため、上部層は化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて取り除かれる。
【００２７】
好適な実施形態において、非導電性層１０は、誘電性Ｔａ３Ｎ５からなり、ＡＬＤを用いて窒化タンタルを堆積することによって形成される。このプロセスは、今回、より詳細に議論される。
【００２８】
ＡＬＤは、不活性ガスで成り立っているパージパルスにより相互に分離された２以上の前駆体の交流パルスを基本とするものである。表面への反応性吸着によって、モノレイヤー／モノレイヤー様式で成長が起こる。各パルスの間、成長は活性領域の完全な占有によって自己制限される。結果としては次の２つがある。1)大変均一で等角な成長挙動が達成される。2)モノレイヤー／モノレイヤー成長挙動は、サイクル量の設定だけで総堆積厚さの全制御を可能にする。
【００２９】
第３の前駆体線を導入することにより、３層または多重層が容易に堆積され得る。反応室に反応性の高くない物質が同時に導入されるＣＶＤ方法とは反対に、大変反応性の高い前駆体の使用により低温での堆積が既に行われている。従って、さらなる利点は、1)低い応力をもたらす低い熱的負荷、2)個々のパルスシーケンスに反応生成物が表面から完全に除去されることにより得られる低い不純物汚染レベル、である。
【００３０】
好適な実施形態において、Ｔａ３Ｎ５の堆積は、前駆体としてペンタジメチルアミノタンタル（ＰＤＭＡＴ）とアンモニア（ＮＨ３）を用い、堆積温度：２５０〜２７５℃で行われる。ＡＬＤ技術は、ＣＶＤプロセスで用いられる反応ガスがウエハー表面と反応すると同時に生成されるという原理を基本としている。堆積の手順は次のとおりである。堆積を行う好適な装置は、特許文献：ＷＯ０２／０６３６７７号明細書に開示されている。
【００３１】
第１段階として、反応物質のうちの１つが反応室に導入される。この前駆体は、基板原子と化学的結合が発生するように表面と反応する。新材料の唯一のモノレイヤーが表面上で成長するように、すなわち、追加の前駆体材料の凝縮や分解が選択した条件で発生しないように、温度や圧力などに関する条件が選択される。前駆体の流れは、化学吸着されたモノレイヤーが表面、そしてビア深部、隅部周辺の至るところに存在するように、十分に長い時間維持される。化学吸着されたモノレイヤーは、使用された特定の前駆体の特徴として、新たな表面終端をもたらす。例えば、二酸化珪素の表面終端はＳｉ−ＯＨ族からなる。この表面がＰＤＭＡＴ蒸気にさらされたとき、Ｓｉ−Ｏ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘボンドが形成されジメチルアミン族を放出するであろう。
【００３２】
第２段階として、第１段階で使用されたすべての気体前駆体分子（すなわちＰＤＭＡＴ）を除去する不活性パージガスが導入される。例えばＮ２またはＡｒのパージガスは、１種類目の前駆体の完全除去が確実に行われるまで十分に長く流し続けられる。第１段階で成長したモノレイヤーは化学的に吸着されるため、パージガスはこの層を取り除かないであろう。
【００３３】
第３段階として、第２前駆体が導入される。前駆体の種類（この例ではＮＨ３）は、選択された種類の前駆体が第１段階で成長させたモノレイヤーと反応し追加の層を形成するように、選択される。ＡＬＤ ＴａＮの例では、現在の表面が−Ｏ−Ｔａ−ＮＨ２終端を有する間に、ＴａＮが気体アミン(ＣＨ３)２−ＮＨの生成をもたらす。Ｓｉ−Ｏ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘ表面領域上のすべての有効な−(Ｎ−(ＣＨ３)２)配位子が−Ｔａ−ＮＨ２族に置き換えられるまで、再び反応が進む。また、この段階において、すべての表面領域が確実に反応を終了するように反応性ガスが流され続ける。そして同時に、条件は凝縮が発生しないようなものである。
【００３４】
第４段階は、不活性ガスを用いてもう１回パージし、第３段階から残留しているすべての過剰なガスを取り除くものである。
【００３５】
第５段階として、第１前駆体が再び導入される（すなわちＰＤＭＡＴ）。この前駆体は、第３段階で化学吸着された分子、すなわち−Ｔａ−ＮＨ２族と反応する。これは、気体アミンの形成とＮ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘで終端化された表面をもたらす。
【００３６】
堆積プロセスの繰り返しにおいて、所望の厚さを有するＴａ３Ｎ５フィルムが実現されるまで、４つの段階それぞれが繰返される。要約すると、基本原理は（主に）二つである。第１に、反応室内に存在するすべての基板の至るところでモノレイヤーが均一に成長することを保証するために十分な時間、それぞれの前駆体は接触状態におかれる。第２に、化学反応に関与する気体反応物は、決して同時に反応室内に存在することはない。
【００３７】
窒化チタンは、銅金属間化合物の生成を示さない耐熱材料として知られており、拡散バリヤの観点から好ましい材料選択とされる。気相から窒化チタンを堆積することで、非導電性Ｔａ３Ｎ５相が常に得られる。誘電性相の形成は、Ｔａ前駆体の選択（有機金属またはハロゲン化合物）とは独立している。化学的手法で、前駆体分子中のＴａ５＋酸化状態をＴａ３＋酸化状態に減少させることは大変難しい。アンモニア（ＮＨ３）がもつ還元力は非常に小さい。しかしながら、単独のＴａ３Ｎ５相は、ソフトアルゴンプラズマによって導電性ＴａＮ相に変換され得る。低抵抗接続を上述した金属レベルにしなければならないとき、このことは重要である。
【００３８】
Ｔａ３Ｎ５フィルム状合成物上でのアルゴンプラズマの効果は、蛍光Ｘ線を用いて調査されている。Ｔａ／Ｎ比は、ＡＣバイアス３００Ｗのアルゴンプラズマを１２０秒施すことによって、１．６から１．１に減少されている。バリヤフィルムの電気抵抗は、ビアチェーンにおけるパラメトリカルテストの結果によって証明されたように著しく低下した。
【００３９】
Ｔａ３Ｎ５バリヤの使用には、他の利点もある。第１に、ＡＬＤ Ｔａ３Ｎ５フィルムは、他の材料（例えば、ＰＶＤ Ｔａ／ＴａＮまたはＡＬＤ ＴｉＮ）がＰＶＤまたはＡＬＤによって成長している間に通常観察される柱状晶の上にあることが好ましいナノ結晶体／アモルファスである。第２に、フィルムは、銅に対して著しく拡散バリヤの特性を改善する窒素を多く含むものである。
【００４０】
ＰＤＭＡＴのような金属有機前駆体からのＡＬＤ Ｔａ３Ｎ５堆積は、ＡＬＤ ＴｉＮまたはＡＬＤ ＷＮＣプロセスで一般的に使用されているハロゲン化物よりもずっと魅力的である。ＵＬＫ誘電体の気孔の寸法が大き過ぎなければ、バルク状の金属有機配位子は、低誘電率材料への大規模な拡散を防止するのを助ける。さらに、ハロゲン化物の使用は、集積化において深刻な問題を招くことが知られている。ＷＦ６の単独使用は、ＳｉＯ２（例えば、ハードマスク）をエッチングする可能性があるため、ＳｉＯ２表面種類との組み合わさることにより、問題があることが知られている。また、Ｃｕ表面上でＴｉＮを成長させるときには、揮発性のＣｕ反応生成物が生成することは起こらない。一例として、塩素の使用は、ＡＬＤ ＴｉＮプロセスの生成物としてＣｕ混入の深刻な問題の原因となる。
【００４１】
気孔をふさぐために用いられるライナーの厚さは、少なくとも気孔の開口径の半分であることが好ましい。開口部の首の部分が分子の大きさのように小さくなったとき、ＵＬＫへの前駆体の浸透は停止する。現在のＵＬＫ材料に関して、４ｎｍよりも小さい最大気孔寸法で、気孔寸法の分布の最大値が約２ｎｍである。従って、２ｎｍのＡＬＤバリヤフィルムの堆積は気孔をふさぐのに十分であろう。
【００４２】
この取り組みの欠点の一つは、前駆体の拡散が多孔質誘電体の中へ起こる可能性があることである。ＵＬＫ内部での材料の大規模な堆積は、もしそうでなければＵＬＫの誘電率が損なわれるので、回避されるべきである。ＡＬＤおよびＣＶＤによるライナー堆積の場合、気孔径よりも大きい寸法を有する分厚い金属有機前駆体が用いられるならば、拡散は最小限にされ得る。同様に、化学吸着が内部で発生しないような方法で、ＵＬＫの内側と外側の表面の反応性が機能し、調整されるべきである。Ｓｉ−ＨまたはＳｉ−ＣＨ３ボンド上では化学吸着は起こらないであろうことから、低誘電率材料は、できるだけ多くのＳｉ−ＨまたはＳｉ−ＣＨ３ボンドを含み、不可避的なＳｉ−ＯＨボンドをほとんど含まないようにすべきである。
【００４３】
これによって、ＵＬＫ中への拡散を防止できないが、ＵＬＫ内部における大規模な拡散は防止できるであろう。
【００４４】
図７は、高密度のＣＶＤ ＳｉＯＣフィルムの上に施したサイクル数の作用としてタンタルの総堆積量を示したものである。ボンディング表面状態の実際の数によって、成長の初期段階期間中、単位サイクルあたりの成長に大きな相違がみられる。多孔質低誘電率材料（例えば、ＪＳＲ ５１０９(大きな気孔寸法を有するスピンオンＳｉＯＣ材)）上のＴａ３Ｎ５堆積の場合、表面積の増加により高密度ＣＶＤ ＳｉＯＣ材上の堆積の場合よりも４倍多い材料が堆積されている。しかしながら、表面のプラズマ前処理が施されていないと、高密度ＳｉＯＣの表面に堆積させたＴａ量は１０〜２０倍少ない。
【００４５】
高密度表面と比較して有効表面積は１０００倍よりも遥かに大きいが、ＵＬＫ内部に堆積された材料の量は限られたままである。これは、構造体内における比較的少数のＳｉ−ＯＨ族のためである。この例において、ＪＳＲスピンオンＵＬＫは、気孔の平均寸法が３．４ｎｍで相互に結合された気孔構造を有している。表面が密閉されると、ＵＬＫフィルム上の単位サイクルあたりの成長は、高密度フィルム上の単位サイクルあたりの成長と等しくなる。図７は、５０サイクル後では、成長曲線の傾きがまだ等しくなっていないことから（すなわち、材料の一部が内部にまだ堆積されている）、表面がまだ密閉されていないことを示している。
【００４６】
多孔質誘電体の外側表面近傍の好ましいライナー堆積に関して、外側表面は、内側表面よりも反応性を高くすべきである。このことは、例えば、ＡＬＤ堆積の前に適切なプラズマ処理を行うことによって達成され得るものである。（Ｓｉ−ＯＨボンドの形成による）表面の反応性の増加は、分子を貼り付け、そして迅速に結合させるであろう。その結果、このことは、表面近傍の優先的な堆積につながるのである。また、反応性の高い族がより高密度になり、成長中のフィルムの早期密閉につながることにより、核生成挙動が改善するであろう。反応性の高い表面族の初期密度が小さいと、島のような様式の成長挙動が起こるであろう。島が相互に接触する前に多くのサイクル数を費やすであろう。アルゴンまたは水素プラズマの適用は、初期吸着領域の数を拡大し得る。
【００４７】
非導電性拡散バリヤの使用の利点は三つである。第１に、材料の堆積が低誘電率材料の内部で発生し、それにより漏れ電流に関する問題が避けられるならば、金属間誘電体の絶縁特性は影響を受けない。第２に、低銅抵抗につながる最小限の空間消費により、トレンチにおける銅の量が最大化される。例えば、誘電体ライナーとＰＶＤによる銅拡散バリヤは、４５ｎｍ格子に対して、有効銅線幅を１０〜２０％低減するであろう。変換可能なライナーの要件は、気孔の密閉に必要な厚さだけであり、一般的に２〜５ｎｍである。１０〜２０％の線幅増加はＣｕ抵抗を約５０％低減するため、１００ｎｍ以下の線幅では、バリヤ厚の低減は重要なパラメータとなる。第３に、導電性材料に変換され得るバリヤは、低抵抗ビアおよびビアチェーンの製造のために後で除去することが可能な誘電性バリヤの上にあることが好ましい。従来の誘電性ライナー堆積（例えば、ＳｉＣ）では、ビア底を開口し誘電性ライナーを取り除くために、エッチング工程が施されなければならない。このエッチング工程は、集積化におけるこの段階で必然的にマスクレスとなる。従って、ビア底が完全に開口されていなければならない（可能であればごく小さいプロセスウィンドウだけある）と、その領域上でのライナーの完全なエッチングを避けることは困難である。エッチングが良く制御されていない場合、ライナーとビアの大きさは劇的に悪化し、低歩留、低電気的特性を招く。
【００４８】
このように、好適な実施形態への言及によって本発明は説明されているが、議論されている実施形態は具体例に過ぎず、従属請求項やそれによる均等で示される発明の精神および範囲を逸脱することなく、適正な知識と技量を有する者が行う修正や変更を施すことは可能であると解されるべきである。請求項において、かっこ内に示されるいかなる引用符号も請求項を限定するものと解されるべきではない。「からなる」および「からなり」などの語句は、すべての請求項あるいは明細書全体で挙げられているもの以外の構成やステップの存在を排除するものではない。構成の単数形での言及は、このような構成の複数形での言及を排除するものではない。
【００４９】
請求および開示された実施形態は、本発明の範囲を外れることなしに結合されても良いことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、半導体装置用構造の模式図である。
【図２】図２は、半導体装置用構造の模式図である。
【図３】図３は、半導体装置用構造の模式図である。
【図４】図４は、半導体装置用構造の模式図である。
【図５】図５は、半導体装置用構造の模式図である。
【図６】図６は、半導体装置用構造の模式図である。
【図７】図７は、堆積プロセスにおける堆積サイクルの機能として堆積されたＴａの量を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用の構造、特に、しかしながらこれに限定されるものではないが、半導体装置用の配線構造および構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能な集積回路（ＩＣ）におけるトランジスターの密度は、確実に増加している。多数の能動部品を集積することは、このようなＩＣが複数層の高密度金属配線を特徴とすることを余儀なくされている。
【０００３】
近年、半導体産業は、金属線間において二酸化珪素誘電体を伴うアルミニウム配線の使用から、銅と低比誘電率（low-k）材料の使用に切り替えている。
【０００４】
低比誘電率（low-k）が、金属線間の寄生静電容量を低減するのに対して、銅は金属配線の抵抗を低減する。これらの新材料は、先進的で高性能なＩＣで必要とされる複数レベルで高密度の金属配線を造るのに使われてきたデュアル・ダマシンと呼ばれる製造プロセスが必要とされていた。
【０００５】
６５ｎｍプロセスおよびそれより先の世代の装置にとって、従来の物理的蒸着（ＰＶＤ）を使用してＣｕ配線に均一なバリヤを堆積することは、サブ１００ｎｍバイアスおよびトレンチにおいて問題があるものとなった。非等角ＰＶＤによるバリヤ堆積は、バイアスおよびトレンチの頂点で望まれないオーバーハングを形成する。バイアスの直径が減少するにつれて、オーバーハングの大きさは増加するであろう。
【０００６】
バリヤが非等角に被覆することによって発生する可能性のある他の問題は、1)Ｃｕを電気めっきする際にボイドが発生すること、2)Ｃｕが誘電体中に迅速に拡散することを可能にする側壁のバリヤの厚さが制限されること、である。さらに進んだスケーリングは、最終的に、側壁に面した不連続なフィルムとなり、誘電体内部で容易に銅が浸透する経路と能動領域中へのＣｕ拡散とを生み出す。
【０００７】
従って、バイアスとトレンチに完全にＣｕを充填するため、等角で連続的な薄いバリヤフィルムが必要とされている。非常に等角であるバリヤを堆積するのに好適な技術の一つとして知られているものに、原子層堆積（ＡＬＤ）がある。ＡＬＤ技術は、非常に高いアスペクト比のトレンチとバイアスにおいて、優れたステップ被覆を示す。さらに、高品質の導電フィルムが、低欠陥密度、良好な厚さ均一性、正確な厚さ制御により、低温で堆積され得る。従って、ＡＬＤは、将来のＩＣ世代のための、薄く、等角な拡散バリヤあるいは核生成層を生成するのに、理想的な方法となる可能性がある。
【０００８】
しかしながら、ＡＬＤ技術が、多孔質超低誘電率(low-k)（ＵＬＫ）材に適用されるとき、別の問題が生じる。例えば、ＡＬＤ堆積中におけるＵＬＫ誘電体中への反応物質の拡散が、主な懸念事項である。ＡＬＤプロセスは、拡散が発生すれば内面のすべてを被覆することができる。拡散を防止するための二つの取り組みが文献で提案されている。第１の取り組みでは、気孔をふさぐために大変薄いＰＥＣＶＤライナー（ＳｉＣ）が用いられることが提案されている。第２の取り組みでは、プラズマ処理（側壁を再構築すること）によって気孔がふさがれることが提案されている。
【０００９】
第１の取り組みに伴って、すべての気孔（＞１０ｎｍ）をふさぐために比較的厚いＳｉＣ層が必要とされる。その代わり、このことは、スタック全体のｋ値を増加させ、線幅が減少することにより線抵抗を増加させる。
【００１０】
第２の取り組みは、反応物質の拡散が阻止されるような方法で適切なプラズマ処理することによって側壁を高密度化するプロセスを基礎としている。大きいポロシティや気孔の直径が大きい材料に対して、再構築／再堆積されるのに必要な材料の量は、表面をふさぐのに十分ではない。別の問題としては、プラズマ処理によってｋ値が増加することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、好適な処理、例えばプラズマ処理によって後で金属バリヤに変換させ得る誘電性バリヤの堆積を基礎とする新しい取り組みがここに示されるのである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の構造を製造する方法、すなわち、第１材料の上に非導電性バリヤ層を形成する工程と、非導電性バリヤ層を、その下層部が上層部の下に存在し非導電性のままである間に、導電性層に変換するための処理をする工程とからなる方法が提供される。
【００１３】
本発明によれば、半導体装置の構造、すなわち、第１材料上に形成されたバリヤ層であって、バリヤ層が絶縁材料からなる下部領域と、下部領域を下にして存在する上部領域とからなり、絶縁材料を起源とする導電性材料からなる構造も提供される。
【００１４】
好適な実施形態において、その構造は半導体装置用のダマシン配線である。非導電性拡散バリヤは、多孔質低誘電率材料によって定義されるパッセージの壁の上や、パッセージの一端を封じる銅領域の表面の上に形成される。非導電性バリヤ層は、その下層部が誘電材料の気孔に浸透し密閉する材料からなり非導電性のままである間に、その上層部を導電性層に変換するためにプラズマ処理される。ついで、パッセージは第２銅領域で充填され、すでに導電性になっているバリヤの導電性の上層部を経由して第１銅領域とともに電気配線を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、以下の図面を参照してさらに説明されるが、あくまでも例として示されるものである。
【００１６】
以下の図面のうち図１を参照すると、形成されたダマシン構造１の一部が示されている。構造１は、例えば銅の第１金属層３に近接する超低誘電率材料で形成された第１誘電性層２からなる。例えば導電性のＴａＮで形成された薄いバリヤ層４は、誘電性層２と第１金属層３とを分離している。
【００１７】
例えばＳｉＣＮから形成されたエッチストップ層５は、第１誘電性層２を覆い、部分的に第１金属層３を覆う。
【００１８】
超低誘電率材料からなる第２誘電性層６は、エッチストップ層５の上に形成される。第２誘電性層６は、開口端７ａおよび第１金属層３によって閉口される閉口端７ｂを有するパッセージ７を含む。パッセージの壁７ｃは、第１パッセージ部若しくは開口端７ａを有するトレンチ７ｄと、第２パッセージ部若しくは閉口端を有するビア７ｅ若しくはビア底７ｂを定義する。第１パッセージ部７ｄは、第２パッセージ部７ｅよりも幅が広い。
【００１９】
ＵＳＧハードマスク層８は、第２誘電性層６の上側表面に形成される。錫ハードマスク層９は、ＵＳＧハードマスク層８の上に形成される。
【００２０】
構造１は、公知の標準的な技術で製造される。簡潔にいうと、低誘電率層は中間および最上のハードマスクと共にあるいはそれらなしで堆積される。レジストが塗られリソグラフィ露光される。レジストはパターン化され、ハードマスクはエッチングされ、そしてレジストは除去される。ついで多孔質低誘電率材料と層５は、パッセージウェイ７を形成するためにエッチングされる。
【００２１】
本発明のこの実施形態において、多孔質第２誘電性層６の中での金属拡散の問題は、パッセージ７の壁に面したバリヤ層を形成するときに防止することができるのは好都合である。この目的のため、今度は図面のうち図２および３を参照すると、パッセージ７の壁の上、金属層３の露出した表面の上およびその層の表面の上に、導電性境界層１１（図３参照）を形成するために、まず、非導電性材料の層１０（図２参照）がこれらの領域の上に堆積される。非導電性層１０を構成する材料を選択することにより、その堆積に続き、第２誘電性層６の気孔に浸透した非導電性層１０からの材料１０（図２参照）を構成する下部１０ａが誘電性である間に、好適な処理プロセスによって層１０の外側部１０ｂを導電性バリヤ１１に変換することができる。
【００２２】
好適な実施形態において、非導電性層１０は、例えばＡＬＤまたは化学的蒸着法（ＣＶＤ）を使用して化学的に窒化タンタルを堆積させることによって形成した誘電性Ｔａ３Ｎ５からなる。
【００２３】
Ｔａ３Ｎ５非導電層９にＡｒ＋イオンを衝突させて誘電性Ｔａ３Ｎ５を金属性ＴａＮに変換して導電性バリヤ層１１を形成するためにソフトアルゴンプラズマ処理（条件例：交流バイアス300Ｗ、120秒）が用いられる。この処理は、プラズマ内における反応性に富む部分の浸透深さが限られている（一般的に５ｎｍ以下）ため、第２誘電性層６の気孔に浸透したＴａ３Ｎ５を変化させない。
【００２４】
導電性バリヤ層１１の形成に続き、ダマシン構造１が形成された部分は次のように仕上げられる。まず、図４に示すように、好ましくは銅である金属シード層１２が、導電性層１１の上に堆積される。シード層１２は、公知の方法、例えばＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤを用いて堆積されると良い。
【００２５】
ついで、図５で示されるように、パッセージ７は、電気化学めっきを用いて、好適には銅からなる第２金属層１３で完全に充填される。
【００２６】
次に、図６で示されるように、完全な構造を形成するため、上部層は化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて取り除かれる。
【００２７】
好適な実施形態において、非導電性層１０は、誘電性Ｔａ３Ｎ５からなり、ＡＬＤを用いて窒化タンタルを堆積することによって形成される。このプロセスは、今回、より詳細に議論される。
【００２８】
ＡＬＤは、不活性ガスで成り立っているパージパルスにより相互に分離された２以上の前駆体の交流パルスを基本とするものである。表面への反応性吸着によって、モノレイヤー／モノレイヤー様式で成長が起こる。各パルスの間、成長は活性領域の完全な占有によって自己制限される。結果としては次の２つがある。1)大変均一で等角な成長挙動が達成される。2)モノレイヤー／モノレイヤー成長挙動は、サイクル量の設定だけで総堆積厚さの全制御を可能にする。
【００２９】
第３の前駆体線を導入することにより、３層または多重層が容易に堆積され得る。反応室に反応性の高くない物質が同時に導入されるＣＶＤ方法とは反対に、大変反応性の高い前駆体の使用により低温での堆積が既に行われている。従って、さらなる利点は、1)低い応力をもたらす低い熱的負荷、2)個々のパルスシーケンスに反応生成物が表面から完全に除去されることにより得られる低い不純物汚染レベル、である。
【００３０】
好適な実施形態において、Ｔａ３Ｎ５の堆積は、前駆体としてペンタジメチルアミノタンタル（ＰＤＭＡＴ）とアンモニア（ＮＨ３）を用い、堆積温度：２５０〜２７５℃で行われる。ＡＬＤ技術は、ＣＶＤプロセスで用いられる反応ガスがウエハー表面と反応すると同時に生成されるという原理を基本としている。堆積の手順は次のとおりである。堆積を行う好適な装置は、特許文献：ＷＯ０２／０６３６７７号明細書に開示されている。
【００３１】
第１段階として、反応物質のうちの１つが反応室に導入される。この前駆体は、基板原子と化学的結合が発生するように表面と反応する。新材料の唯一のモノレイヤーが表面上で成長するように、すなわち、追加の前駆体材料の凝縮や分解が選択した条件で発生しないように、温度や圧力などに関する条件が選択される。前駆体の流れは、化学吸着されたモノレイヤーが表面、そしてビア深部、隅部周辺の至るところに存在するように、十分に長い時間維持される。化学吸着されたモノレイヤーは、使用された特定の前駆体の特徴として、新たな表面終端をもたらす。例えば、二酸化珪素の表面終端はＳｉ−ＯＨ族からなる。この表面がＰＤＭＡＴ蒸気にさらされたとき、Ｓｉ−Ｏ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘボンドが形成されジメチルアミン族を放出するであろう。
【００３２】
第２段階として、第１段階で使用されたすべての気体前駆体分子（すなわちＰＤＭＡＴ）を除去する不活性パージガスが導入される。例えばＮ２またはＡｒのパージガスは、１種類目の前駆体の完全除去が確実に行われるまで十分に長く流し続けられる。第１段階で成長したモノレイヤーは化学的に吸着されるため、パージガスはこの層を取り除かないであろう。
【００３３】
第３段階として、第２前駆体が導入される。前駆体の種類（この例ではＮＨ３）は、選択された種類の前駆体が第１段階で成長させたモノレイヤーと反応し追加の層を形成するように、選択される。ＡＬＤ ＴａＮの例では、現在の表面が−Ｏ−Ｔａ−ＮＨ２終端を有する間に、ＴａＮが気体アミン(ＣＨ３)２−ＮＨの生成をもたらす。Ｓｉ−Ｏ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘ表面領域上のすべての有効な−(Ｎ−(ＣＨ３)２)配位子が−Ｔａ−ＮＨ２族に置き換えられるまで、再び反応が進む。また、この段階において、すべての表面領域が確実に反応を終了するように反応性ガスが流され続ける。そして同時に、条件は凝縮が発生しないようなものである。
【００３４】
第４段階は、不活性ガスを用いてもう１回パージし、第３段階から残留しているすべての過剰なガスを取り除くものである。
【００３５】
第５段階として、第１前駆体が再び導入される（すなわちＰＤＭＡＴ）。この前駆体は、第３段階で化学吸着された分子、すなわち−Ｔａ−ＮＨ２族と反応する。これは、気体アミンの形成とＮ−Ｔａ(Ｎ−(ＣＨ３)２)Ｘで終端化された表面をもたらす。
【００３６】
堆積プロセスの繰り返しにおいて、所望の厚さを有するＴａ３Ｎ５フィルムが実現されるまで、４つの段階それぞれが繰返される。要約すると、基本原理は（主に）二つである。第１に、反応室内に存在するすべての基板の至るところでモノレイヤーが均一に成長することを保証するために十分な時間、それぞれの前駆体は接触状態におかれる。第２に、化学反応に関与する気体反応物は、決して同時に反応室内に存在することはない。
【００３７】
窒化チタンは、銅金属間化合物の生成を示さない耐熱材料として知られており、拡散バリヤの観点から好ましい材料選択とされる。気相から窒化チタンを堆積することで、非導電性Ｔａ３Ｎ５相が常に得られる。誘電性相の形成は、Ｔａ前駆体の選択（有機金属またはハロゲン化合物）とは独立している。化学的手法で、前駆体分子中のＴａ５＋酸化状態をＴａ３＋酸化状態に減少させることは大変難しい。アンモニア（ＮＨ３）がもつ還元力は非常に小さい。しかしながら、単独のＴａ３Ｎ５相は、ソフトアルゴンプラズマによって導電性ＴａＮ相に変換され得る。低抵抗接続を上述した金属レベルにしなければならないとき、このことは重要である。
【００３８】
Ｔａ３Ｎ５フィルム状合成物上でのアルゴンプラズマの効果は、蛍光Ｘ線を用いて調査されている。Ｔａ／Ｎ比は、ＡＣバイアス３００Ｗのアルゴンプラズマを１２０秒施すことによって、１．６から１．１に減少されている。バリヤフィルムの電気抵抗は、ビアチェーンにおけるパラメトリカルテストの結果によって証明されたように著しく低下した。
【００３９】
Ｔａ３Ｎ５バリヤの使用には、他の利点もある。第１に、ＡＬＤ Ｔａ３Ｎ５フィルムは、他の材料（例えば、ＰＶＤ Ｔａ／ＴａＮまたはＡＬＤ ＴｉＮ）がＰＶＤまたはＡＬＤによって成長している間に通常観察される柱状晶の上にあることが好ましいナノ結晶体／アモルファスである。第２に、フィルムは、銅に対して著しく拡散バリヤの特性を改善する窒素を多く含むものである。
【００４０】
ＰＤＭＡＴのような金属有機前駆体からのＡＬＤ Ｔａ３Ｎ５堆積は、ＡＬＤ ＴｉＮまたはＡＬＤ ＷＮＣプロセスで一般的に使用されているハロゲン化物よりもずっと魅力的である。ＵＬＫ誘電体の気孔の寸法が大き過ぎなければ、バルク状の金属有機配位子は、低誘電率材料への大規模な拡散を防止するのを助ける。さらに、ハロゲン化物の使用は、集積化において深刻な問題を招くことが知られている。ＷＦ６の単独使用は、ＳｉＯ２（例えば、ハードマスク）をエッチングする可能性があるため、ＳｉＯ２表面種類との組み合わさることにより、問題があることが知られている。また、Ｃｕ表面上でＴｉＮを成長させるときには、揮発性のＣｕ反応生成物が生成することは起こらない。一例として、塩素の使用は、ＡＬＤ ＴｉＮプロセスの生成物としてＣｕ混入の深刻な問題の原因となる。
【００４１】
気孔をふさぐために用いられるライナーの厚さは、少なくとも気孔の開口径の半分であることが好ましい。開口部の首の部分が分子の大きさのように小さくなったとき、ＵＬＫへの前駆体の浸透は停止する。現在のＵＬＫ材料に関して、４ｎｍよりも小さい最大気孔寸法で、気孔寸法の分布の最大値が約２ｎｍである。従って、２ｎｍのＡＬＤバリヤフィルムの堆積は気孔をふさぐのに十分であろう。
【００４２】
この取り組みの欠点の一つは、前駆体の拡散が多孔質誘電体の中へ起こる可能性があることである。ＵＬＫ内部での材料の大規模な堆積は、もしそうでなければＵＬＫの誘電率が損なわれるので、回避されるべきである。ＡＬＤおよびＣＶＤによるライナー堆積の場合、気孔径よりも大きい寸法を有する分厚い金属有機前駆体が用いられるならば、拡散は最小限にされ得る。同様に、化学吸着が内部で発生しないような方法で、ＵＬＫの内側と外側の表面の反応性が機能し、調整されるべきである。Ｓｉ−ＨまたはＳｉ−ＣＨ３ボンド上では化学吸着は起こらないであろうことから、低誘電率材料は、できるだけ多くのＳｉ−ＨまたはＳｉ−ＣＨ３ボンドを含み、不可避的なＳｉ−ＯＨボンドをほとんど含まないようにすべきである。
【００４３】
これによって、ＵＬＫ中への拡散を防止できないが、ＵＬＫ内部における大規模な拡散は防止できるであろう。
【００４４】
図７は、高密度のＣＶＤ ＳｉＯＣフィルムの上に施したサイクル数の作用としてタンタルの総堆積量を示したものである。ボンディング表面状態の実際の数によって、成長の初期段階期間中、単位サイクルあたりの成長に大きな相違がみられる。多孔質低誘電率材料（例えば、ＪＳＲ ５１０９(大きな気孔寸法を有するスピンオンＳｉＯＣ材)）上のＴａ３Ｎ５堆積の場合、表面積の増加により高密度ＣＶＤ ＳｉＯＣ材上の堆積の場合よりも４倍多い材料が堆積されている。しかしながら、表面のプラズマ前処理が施されていないと、高密度ＳｉＯＣの表面に堆積させたＴａ量は１０〜２０倍少ない。
【００４５】
高密度表面と比較して有効表面積は１０００倍よりも遥かに大きいが、ＵＬＫ内部に堆積された材料の量は限られたままである。これは、構造体内における比較的少数のＳｉ−ＯＨ族のためである。この例において、ＪＳＲスピンオンＵＬＫは、気孔の平均寸法が３．４ｎｍで相互に結合された気孔構造を有している。表面が密閉されると、ＵＬＫフィルム上の単位サイクルあたりの成長は、高密度フィルム上の単位サイクルあたりの成長と等しくなる。図７は、５０サイクル後では、成長曲線の傾きがまだ等しくなっていないことから（すなわち、材料の一部が内部にまだ堆積されている）、表面がまだ密閉されていないことを示している。
【００４６】
多孔質誘電体の外側表面近傍の好ましいライナー堆積に関して、外側表面は、内側表面よりも反応性を高くすべきである。このことは、例えば、ＡＬＤ堆積の前に適切なプラズマ処理を行うことによって達成され得るものである。（Ｓｉ−ＯＨボンドの形成による）表面の反応性の増加は、分子を貼り付け、そして迅速に結合させるであろう。その結果、このことは、表面近傍の優先的な堆積につながるのである。また、反応性の高い族がより高密度になり、成長中のフィルムの早期密閉につながることにより、核生成挙動が改善するであろう。反応性の高い表面族の初期密度が小さいと、島のような様式の成長挙動が起こるであろう。島が相互に接触する前に多くのサイクル数を費やすであろう。アルゴンまたは水素プラズマの適用は、初期吸着領域の数を拡大し得る。
【００４７】
非導電性拡散バリヤの使用の利点は三つである。第１に、材料の堆積が低誘電率材料の内部で発生し、それにより漏れ電流に関する問題が避けられるならば、金属間誘電体の絶縁特性は影響を受けない。第２に、低銅抵抗につながる最小限の空間消費により、トレンチにおける銅の量が最大化される。例えば、誘電体ライナーとＰＶＤによる銅拡散バリヤは、４５ｎｍ格子に対して、有効銅線幅を１０〜２０％低減するであろう。変換可能なライナーの要件は、気孔の密閉に必要な厚さだけであり、一般的に２〜５ｎｍである。１０〜２０％の線幅増加はＣｕ抵抗を約５０％低減するため、１００ｎｍ以下の線幅では、バリヤ厚の低減は重要なパラメータとなる。第３に、導電性材料に変換され得るバリヤは、低抵抗ビアおよびビアチェーンの製造のために後で除去することが可能な誘電性バリヤの上にあることが好ましい。従来の誘電性ライナー堆積（例えば、ＳｉＣ）では、ビア底を開口し誘電性ライナーを取り除くために、エッチング工程が施されなければならない。このエッチング工程は、集積化におけるこの段階で必然的にマスクレスとなる。従って、ビア底が完全に開口されていなければならない（可能であればごく小さいプロセスウィンドウだけある）と、その領域上でのライナーの完全なエッチングを避けることは困難である。エッチングが良く制御されていない場合、ライナーとビアの大きさは劇的に悪化し、低歩留、低電気的特性を招く。
【００４８】
このように、好適な実施形態への言及によって本発明は説明されているが、議論されている実施形態は具体例に過ぎず、従属請求項やそれによる均等で示される発明の精神および範囲を逸脱することなく、適正な知識と技量を有する者が行う修正や変更を施すことは可能であると解されるべきである。請求項において、かっこ内に示されるいかなる引用符号も請求項を限定するものと解されるべきではない。「からなる」および「からなり」などの語句は、すべての請求項あるいは明細書全体で挙げられているもの以外の構成やステップの存在を排除するものではない。構成の単数形での言及は、このような構成の複数形での言及を排除するものではない。
【００４９】
請求および開示された実施形態は、本発明の範囲を外れることなしに結合されても良いことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、半導体装置用構造の模式図である。
【図２】図２は、半導体装置用構造の模式図である。
【図３】図３は、半導体装置用構造の模式図である。
【図４】図４は、半導体装置用構造の模式図である。
【図５】図５は、半導体装置用構造の模式図である。
【図６】図６は、半導体装置用構造の模式図である。
【図７】図７は、堆積プロセスにおける堆積サイクルの機能として堆積されたＴａの量を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置用の構造を製造する方法であって、
第１材料の上に非導電性バリヤ層を形成する工程と、
非導電性バリヤ層を、その下層部が上層部の下に存在し非導電性を残存している間に、その上層部を導電性に変換するために処理する工程と
からなる方法。
【請求項２】
第１材料が多孔質材料である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
非導電性バリヤ層からの材料が、多孔質材料の気孔に浸透し、バリヤ層の上層部が導電性層に変換されるときに非導電性を残存している下層部を定義する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１材料が誘電体である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１材料が超低誘電率材料である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
非導電性バリヤ層がＴａ３Ｎ５からなる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
導電性層に変換された上層部がＴａＮからなる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
非導電性バリヤ層がＡＬＤおよび／またはＣＶＤを用いて堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上層部がプラズマ処理によって導電性層に変換される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上層部がＡｒイオンの衝突によって導電性層に変換される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２材料が導電性上層部の上に堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第２材料が金属性である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２材料が銅である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１材料がパッセージを定義する誘電体であり、非導電性層がパッセージの壁に面して形成されている方法であって、
上記方法が、さらに、
パッセージの一端を閉口する第１金属領域上に非導電性層を形成する工程と、
上層部を導電性層に変換した後、第１および第２金属領域が導電性層を介して電気的接触を有するように第２金属領域をパッセージ中に形成する工程と
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
誘電性第１材料が多孔質であり、非導電性バリヤ層からの材料が、多孔質材料の気孔に浸透し、バリヤ層の上層部が導電層に変換されるとき非導電性を残存している請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１材料の上に形成されたバリヤ層であって、バリヤ層が絶縁材料からなる下部領域と下部領域を下にして存在する上部領域とからなり、絶縁材料を起源とする導電性材料からなる半導体装置用の構造。
【請求項１７】
第１材料が多孔質材料であり、下部領域が多孔質材料の気孔に浸透するバリヤ層からの物質からなる請求項１６に記載の構造。
【請求項１８】
第１材料が誘電体である請求項１７に記載の構造。
【請求項１９】
非導電性領域がＴａ３Ｎ５からなる請求項１６に記載の構造。
【請求項２０】
導電領性域がＴａＮからなる請求項１６に記載の構造。
【請求項２１】
第１材料が超低誘電率材料である請求項１６に記載の構造。
【請求項２２】
第２材料が上部領域の上に堆積される請求項１６に記載の構造。
【請求項２３】
第２材料が金属性である請求項２２に記載の構造。
【請求項２４】
第２材料が銅である請求項２３に記載の構造。
【請求項２５】
第１材料がパッセージを定義する誘電体であり、バリヤがパッセージの壁に面して形成される構造であって、
上記構造が、さらに、
パッセージの一端を閉口する第１金属領域の上に形成される絶縁材料を起源とする導電性材料層と、
パッセージ中に形成された第２金属領域と
からなり、第１および第２金属領域が導電性材料の層を介して電気的接触を有する請求項１６に記載の構造。
【請求項２６】
誘電性第１材料が多孔質であり、下部領域が多孔質材料の気孔に浸透した絶縁材料からなる請求項２５に記載の構造。
【請求項１】
半導体装置用の構造を製造する方法であって、
第１材料の上に非導電性バリヤ層を形成する工程と、
非導電性バリヤ層を、その下層部が上層部の下に存在し非導電性を残存している間に、その上層部を導電性に変換するために処理する工程と
からなる方法。
【請求項２】
第１材料が多孔質材料である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
非導電性バリヤ層からの材料が、多孔質材料の気孔に浸透し、バリヤ層の上層部が導電性層に変換されるときに非導電性を残存している下層部を定義する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１材料が誘電体である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１材料が超低誘電率材料である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
非導電性バリヤ層がＴａ３Ｎ５からなる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
導電性層に変換された上層部がＴａＮからなる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
非導電性バリヤ層がＡＬＤおよび／またはＣＶＤを用いて堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上層部がプラズマ処理によって導電性層に変換される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上層部がＡｒイオンの衝突によって導電性層に変換される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２材料が導電性上層部の上に堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第２材料が金属性である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２材料が銅である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１材料がパッセージを定義する誘電体であり、非導電性層がパッセージの壁に面して形成されている方法であって、
上記方法が、さらに、
パッセージの一端を閉口する第１金属領域上に非導電性層を形成する工程と、
上層部を導電性層に変換した後、第１および第２金属領域が導電性層を介して電気的接触を有するように第２金属領域をパッセージ中に形成する工程と
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
誘電性第１材料が多孔質であり、非導電性バリヤ層からの材料が、多孔質材料の気孔に浸透し、バリヤ層の上層部が導電層に変換されるとき非導電性を残存している請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１材料の上に形成されたバリヤ層であって、バリヤ層が絶縁材料からなる下部領域と下部領域を下にして存在する上部領域とからなり、絶縁材料を起源とする導電性材料からなる半導体装置用の構造。
【請求項１７】
第１材料が多孔質材料であり、下部領域が多孔質材料の気孔に浸透するバリヤ層からの物質からなる請求項１６に記載の構造。
【請求項１８】
第１材料が誘電体である請求項１７に記載の構造。
【請求項１９】
非導電性領域がＴａ３Ｎ５からなる請求項１６に記載の構造。
【請求項２０】
導電領性域がＴａＮからなる請求項１６に記載の構造。
【請求項２１】
第１材料が超低誘電率材料である請求項１６に記載の構造。
【請求項２２】
第２材料が上部領域の上に堆積される請求項１６に記載の構造。
【請求項２３】
第２材料が金属性である請求項２２に記載の構造。
【請求項２４】
第２材料が銅である請求項２３に記載の構造。
【請求項２５】
第１材料がパッセージを定義する誘電体であり、バリヤがパッセージの壁に面して形成される構造であって、
上記構造が、さらに、
パッセージの一端を閉口する第１金属領域の上に形成される絶縁材料を起源とする導電性材料層と、
パッセージ中に形成された第２金属領域と
からなり、第１および第２金属領域が導電性材料の層を介して電気的接触を有する請求項１６に記載の構造。
【請求項２６】
誘電性第１材料が多孔質であり、下部領域が多孔質材料の気孔に浸透した絶縁材料からなる請求項２５に記載の構造。
【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２００９−５０９３２２（Ｐ２００９−５０９３２２Ａ）
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３０６８８（Ｐ２００８−５３０６８８）
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５３１８４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３１９２２
【国際公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／０５３１８４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３１９２２
【国際公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【出願人】（５０７２１９４９１）エヌエックスピー ビー ヴィ (657)
【Ｆターム（参考）】
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