層構造の製造方法
本発明は、層構造の製造方法に関するものである。導電層および犠牲層をパターニングし、形成する。これらの層の上に、電気絶縁層を形成し、犠牲層の表面領域が露出するようにパターニングする。該露出した領域を除去し、そうすることによって露出したパターン形成された導電層の表面領域を、導電性材料からなる構造によって覆う。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、層構造の製造方法に関するものである。
【０００２】
集積回路では、いわゆるビアを用いて、異なる金属層レベルの配線間に垂直の電気接触部が形成されている。ビア（つまり、基板の表面に対して垂直に方向付けられたトレンチ）は、リソグラフィ法およびプラズマエッチング法によって形成される場合が多く、その後、該ビアに導電性材料が充填される。接触される金属層レベルの配線の材料と、ビアの材料との間には、接着層、障壁層、または、種層（下地層）を備えることができる。該層により、連結される２つの材料間に接触部が形成される。あるいは、配線の材料へのビア充填部の材料の（またはその逆）望ましくない拡散を防止することができる。
【０００３】
しかし、ビア用のエッチングマスクを調整する際の、プロセスに起因したばらつきのゆえに、該ビアは最適にパターニングされず、ある程度、例えば横にずれて、パターニングされてしまう。このようなずれは、集積回路を設計するための設計基準寸法に規定された範囲内のずれではある。しかし、該ずれを、個々のビアに対して正確に規定することはできない。配線と導電性材料が充填されたビアとを後で確実に接触させるために、集積回路を設計するための設計基準寸法では、基準寸法を、例えばビアに必要な接触領域よりもわずかに大きく規定することによって、このようなばらつきを考慮している。
【０００４】
ビア自体の領域は別としても、このような配置は、上にビアが配置された、上記の調整誤差を含んだより大きな金属領域を考慮したものである。このことは、プロセスの欠点ではなく、処理に起因するものである。製造される超小型電子素子を適切に納品できるように、全製造工程において、物理的な大きさの許容範囲を規定する必要がある。
【０００５】
このより大きな領域は、ビアの「ランディングパッド」と呼ばれている。該領域を、集積回路を形成するための設計基準寸法において考慮する必要がある。例えば、ビアの底部の直径を、２００ｎｍとする。このようなビアを、例えば２４０ｎｍ×２４０ｎｍ（辺の長さ）の領域に位置決めする必要がある。この場合、１辺につき最大２０ｎｍのずれは許容される。
【０００６】
このより大きな領域により、ビアの周囲では、金属配線が横に広がる。これにより、設計におけるルーティングが中断される。このことは、チップ面にかかる費用が増加するという点において、不都合である。なぜなら、これによって集積回路の所要面積が増加するからである。金属配線自体を、互いに間隔をあまり空けずに処理できるが、ビアに関しては、金属配線を拡大して、ランディングパッドを形成する必要がある。この配置による付加的な費用およびそれに伴うチップ面の損失は、ＩＣの集積度を上げる要求を考えると、不都合である。
【０００７】
ＩＣおよび該ＩＣの素子（例えば配線）の寸法を所望のように低減すると、特に、図１Ａ〜図１Ｃに示したようになる。
【０００８】
図１Ａは、ビア１０１を介して接触される配線１００を備えた配置平面図１１０を示している。ビア１０１の直径は、配線１００の幅よりも大きい。したがって、配線１００の中心とビア１０１の中心との間にプロセスに起因する横のずれがある場合、ビア１０１を介した配線１００の接触をなおも補償する必要がある。
【０００９】
図１Ｂに示した第２の配置平面図１２０では、ビア１０１と配線１００との直径は、同じである。しかし、ビアの縁部がずれて露出しているので、ビア１０１は、配線１００に部分的に隣接して配置されており、これにより、電気的接触が悪化してしまう。
【００１０】
図１Ｃに示した第３の配置平面図１３０にも、配線１００およびビア１０１が示されている。ここで、ビア１０１は、ランディングパッド１０２の形式で配線が部分的に拡張しているにもかかわらず、ビア１０１を形成している間の、フォト技術の調整誤差のゆえに、配線１００に隣接して位置するようになる。
【００１１】
さらに、図２Ａ〜図２Ｈを参照しながら、図１Ａの第１の配置平面図１１０に係る集積回路を形成することができる、従来技術における層構造の製造方法について記載する。
【００１２】
図２Ａに示した層配列２００を得るために、基板（図示せず）にアルミニウム層２０１を形成し、望ましいパターンの細かさに応じて他のＡＲＣ層（反射防止膜）を形成する。続いて、該アルミニウム層２０１の上に、フォトレジスト材料を形成する。該フォトレジスト材料は、リソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングされることにより、フォトレジストマスク２０２になる。
【００１３】
図２Ｂに示した層配列２１０を得るために、図２Ａに示した層配列２００から、フォトレジストマスク２０２を用いて、アルミニウム層２０１をパターニングする。これにより、アルミニウム配線２１１が形成される。所望のパターンが細かい場合は、アルミニウム配線２１１のパターニングにハードマスクを用いてもよい。次に、ハードマスクを通してパターンを転写した後、該フォトレジスト２０２はすでに除去された状態になっている。この場合、該ハードマスクは、フォトレジストマスク２０２に取って代わる。各アルミニウム配線２１１の上に、エッチング後に残っているフォトレジストの残留物２１２が示されている。続いて、該残留物をストリッピング法によって除去する。
【００１４】
図２Ｃに示した層配列２２０を得るために、図２Ｂに示した層配列２１０にから、フォトレジストの残留物２１２を除去した後、酸化珪素層２２１を堆積する。該酸化珪素層は、アルミニウム配線２１１を覆っている。
【００１５】
図２Ｄに示した層配列２３０を得るために、層配列２２０上にフォトレジスト材料を堆積し、リソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングすることにより、フォトレジストマスク２３１を形成する。
【００１６】
図２Ｅに示した層配列２４０を得るために、層配列２３０に、エッチングマスクとしてのフォトレジストマスク２３１を用いて、エッチング法を行う。これにより、酸化珪素層２２１の材料が除去され、トレンチ２４２が形成される。層配列２４０の表面には、フォトレジストの残余領域２４１が残る。
【００１７】
図２Ｆに示した層配列２５０は、層配列２４０から、酸化珪素層２２１のエッチング法を継続すると得られる。このエッチング法が行われている間のあるプロセス時間において、トレンチ２４２の深さは、アルミニウム配線２１１の表面領域が露出する位の深さになる。このプロセス状態の層配列２５０を、図２Ｆに示す。この図では、ビアのエッチングは、すでに、パターニングされた金属配線２１１の上に達している。
【００１８】
図２Ｇに示した層配列２６０を得るために、図２Ｅおよび図２Ｆに関して記載したエッチング法を続ける。基板としてのウェハー上のパターニングされた（層間絶縁膜（ＩＬＤ）としての）酸化珪素層の厚さが、プロセスに起因して、実際には異なっている場合が多いので、オーバーエッチングを行う必要がある。つまり、配線２２１の表面領域よりも深くエッチングする必要がある。このオーバーエッチングを行うことにより、後にウェハー上の配線２１１にビアを確実に接続することができる。オーバーエッチングの所要時間は、通常、全てのビアエッチング時間の１０％〜３０％である。オーバーエッチングプロセスの結果を、層配列２６０に示す。ここでは、配線２１１の表面領域は確実に露出している。これにより、続くプロセス工程においてビアの材料との接触が可能になる。しかし、図２Ｇに示したように、オーバーエッチングを行ったために、酸化珪素層２２１の材料と、配線２１１の露出部分との間の境界領域に、狭い隙間２６１が生じる。
【００１９】
オーバーエッチングの結果、エッチングはこのように金属配線２１１の両側に進み、狭い隙間２６１を形成する。隙間２６１の深さ、およびそれゆえに該隙間のアスペクト比は、誘電体層２１１の部分の厚さに依存しており、ウェハーごとに変わる。これらの狭い隙間２６１は、多くの不具合の原因となる。これらの不具合から、深刻な信頼性の問題が生じる。そして、隙間２６１に位置する高分子材料の洗浄または除去は、不完全にしか行われないか、あるいは、全く行われない。これにより、続く下地層の堆積および／またはビアを形成するための金属の充填に、問題が生じる。さらに、狭い隙間２６１が生じると、接着層、種層、または、（下地層と呼ばれる）障壁層は、完全には堆積されない。このような堆積を、通常、物理過程も用いて行うので、狭い隙間２６１の部分的に存在しているアスペクト比は、重要である。アスペクト比が高ければ、縁部は各層によってあまり被覆されない。したがって、金属を充填している間、狭い隙間２６１の領域に空洞が生じるか、または、個々のビアが全く充填されないか、不完全に充填される。これにより、金属配線２１１とビアとの接触が不確実になる。
【００２０】
図２Ｈに示したような従来技術の層構造２７０を得るために、図２Ｇのトレンチ２４２に、タングステン材料を充填して、タングステンビア２７１を形成する。上記したように、部分的に著しく高いアスペクト比を有する、オーバーエッチングによって形成された狭い隙間２６１は、確実には充填されない。これにより、層構造２７０を集積回路として用いる場合、該層構造の質に問題が生じる。
【００２１】
さらに、図２Ａ〜図２Ｈの層構造の製造プロセスを行う場合に、どのプロセスによって不要な狭い隙間２６１が形成されるのかということを、図２Ｉ〜図２Ｋを参照しながら再度記載する。
【００２２】
図２Ｉに示した層配列２８０は、酸化珪素層２２１をエッチングしている状態を示している。この層配列では、エッチングの前方部分が第１のレベル２８２に達している。
【００２３】
図２Ｊに示したように、層配列２８０から、第１の酸化珪素層２２１をエッチングするためのエッチングプロセスを続けると、層配列２８５が得られる。ここで、このエッチングの前方部分は、第２のレベル２８３まで達している。
【００２４】
全てのアルミニウム配線２１１の全表面が確実に露出するように、技術的にいくぶんオーバーエッチングを行う必要があるので、従来技術では図２Ｋに示したようになる。該図２Ｋでは、層配列２９０において、エッチングの前方部分が第３のレベル２８４に達している。これにより、露出したアルミニウム配線２１１の横領域に、不要な狭い隙間２６１が生じる。
【００２５】
図１Ｂおよび図１Ｃに示した場合についても、図１Ａに関するものと同様の図になる。常に金属配線に隣接してディープエッチングが行われる。これにより、上記した問題が生じる。
【００２６】
［１］では、金属層のパターン上に接触領域を形成する方法が記載されている。ここでは、ハードマスク層の残留物を備えた配線上に、誘電体層を形成する。該誘電体層を貫いてコンタクトホールをエッチングし、ハードマスク層に達すると、このエッチングは終了する。続いて、該ハードマスク層を、誘電体層に対して選択的にエッチングすることにより、互いに隣接している配線間の中間領域にコンタクトホールが達しないようになる。これにより、短絡回路の危険が低減される。
【００２７】
［２］では、複数の配線を備えたパターニングされた金属層レベルにエッチング停止層を均一に形成する方法が記載されている。ここでは、コンタクトホールのエッチングの間、該コンタクトホールの下にエッチング停止層の全領域が露出するまで、したがって、配線に隣接して位置するエッチング停止層の表面領域も露出するまで、該コンタクトホールをエッチングする。
【００２８】
本発明の目的は、特に、異なる導電性のパターン間の接触を改善する層構造の製造方法を提供することである。
【００２９】
この目的を、独立特許請求項の特徴部分を有する層構造の製造方法によって達成する。
【００３０】
本発明の層構造の製造方法では、基板に導電層を形成およびパターニングし、続いて、該導電層の少なくとも一部の上に犠牲層を形成する。該導電層および該犠牲層の上に、電気絶縁層を形成する。この電気絶縁層を、該犠牲層の表面領域が露出するようにパターニングする。犠牲層の露出領域を除去することにより、導電層の表面領域が露出する。最後に、パターニングされた導電層の露出した表面領域を、導電性材料のパターンによって覆う。
【００３１】
本発明の基本理念は、パターニングされた状態で例えば集積回路の配線となりうる導電層と、その上に堆積された、層間絶縁膜としての電気絶縁層との間に、機能性に関して自由に選択可能な特性を有する犠牲層が備えられている、という点にある。これにより、パターニングされた導電層の表面領域と導電性材料（例えば、ビア）のパターンとが接触する該表面領域を露出するためのオーバーエッチングを短くするか、または、完全に回避することができる。
【００３２】
具体的には、犠牲層は、パターニングされた導電層の個々の領域を露出するためのエッチングプロセスを時間／空間的に一致させる機能を有している。従来技術の電気絶縁層のエッチングにおいて、該電気絶縁層の厚さは、比較的厚い場合が多く、パターニングされた導電層の個々の領域ごとに異なっているという問題が生じる。これ対して、全ての個々の領域を確実に露出するために、エッチング時間を長くする必要がある。これにより、個々の領域の一部に不要な狭い隙間が形成されてしまう（参照：図２Ｅ〜図２Ｈ）。本発明では、この問題を、犠牲層を備えることによって回避する。なぜなら、該犠牲層をエッチング停止層および／または十分に短時間でエッチングできる層として用いる場合、一方では電気絶縁層と、他方では犠牲層との材料が異なっており、それに伴ってこれらの層のエッチング速度が異なっているので、エッチングの前方部分は、全ての個々の領域上で初めに犠牲層まで達するからである。エッチングの前方部分がパターニングされた導電層の個々の領域上の犠牲層に達すると、該犠牲層は、パターニングされた導電層の全ての個々の領域上で、他のエッチングプロセスによって除去される。ここでは、該犠牲層の材料の選択および／または厚さおよび／またはエッチング特性の設定を、該犠牲層のエッチングにおいてエッチングの前方部分が、パターニングされた導電層の全ての個々の領域にほぼ同時に達するように行うことが、利点である。これによって、オーバーエッチングおよびそれによる不要な狭い隙間の形成が回避される。このことは、特に、用いるエッチングプロセスのエッチングパラメータをあらかじめ決定できることに関して、犠牲層を除去するエッチング速度が電気絶縁層に対するエッチング速度よりも速く設定された場合、および／または、犠牲層の厚さが十分に薄くおよび／または均一になっている場合に、得られる。次に、犠牲層のエッチング時間は、短く保たれている。このエッチングは、犠牲層の全ての個々の領域においてほぼ同時に始まる。つまり、該犠牲層は、停止層として用いられる。
【００３３】
犠牲層を用いたこの非常に簡単な方法によりパターニングされた導電層の複数の構成要素（例えば、複数の配線）において補償されるのは、電気絶縁層の層厚が部分的に異なっていても、初めに、パターニングされた導電層の全ての構成要素に関して、該導電層の上に形成された電気絶縁材は犠牲層の表面まで除去されるということである。したがって、該犠牲層を備えることにより、エッチングの前方部分が該犠牲層の全ての表面領域に達している完全に特定の中間の処理状態を規定できる。該犠牲層を、例えば薄く、または、特にエッチング速度の速い材料によって形成できる。これにより、パターニングされた導電層の全ての構成要素に沿った犠牲層に達した後、該停止層を短時間で除去できる。該停止層が薄く、そのエッチング速度が速いために短時間で除去されるので、従来技術において品質を保証するために必要なオーバーエッチングを、著しく短縮できるか、あるいは、完全に回避できる。
【００３４】
つまり、（導電性材料のパターンの材料を後に充填するために、例えばビアとして形成される）トレンチを形成するための電気絶縁層および犠牲層のエッチングは、横方向に自己整合的に行われる。これにより、従来技術において生じる長いオーバーエッチング時間に起因した狭い隙間に関する問題は、回避される。
【００３５】
本発明の基本理念は、エッチングに関して犠牲層を停止層として用いるように、それから、強いオーバーエッチングを用いずに特に短時間で該犠牲層を除去するように選択された、最適化して供給できる該犠牲層の材料に基づいている。したがって、異なるエッチングプロセスおよび異なる材料を使用し、組み合わせる場合、本発明の重要な観点を見ることができる。ここで、このプロセスは、適切なエッチングパラメータを選択することによって最適化される。
【００３６】
したがって、接触されるパターニングされた導電層の材料の上には、適切な補助層または犠牲層が位置している。該補助層または犠牲層は、導電層をパターニングするための金属エッチングによって共にパターニングされる。パターニングされた導電層の表面領域を露出するためのエッチング（例えば、ビアエッチング）のパラメータの調整を、該犠牲層または補助層を取り囲む電気絶縁層（層間絶縁膜）の材料よりも該犠牲層または補助層を著しく速くエッチングするように行うことができる。ビアエッチングの前方部分が補助層にちょうど達した状態から、続くエッチング過程では、該補助層のエッチング速度が上がる。これにより、電気絶縁層のエッチングの前方部分は遅れている。エッチングの前方部分が、接触されるパターニングされた導電層の材料に達すると、短時間のオーバーエッチングプロセスを任意で行ってもよい。これにより、該誘電体層において行われるエッチングステップが減る。該オーバーエッチングの後、エッチングの前方部分は、次に、金属の表面で終了するか、または、該表面よりもわずかに上に位置していることが有効である。該オーバーエッチングプロセスによって金属レベルの下までエッチングを行うという不都合な場合にさえ、従来技術と比べて、いずれにしても不要な狭い隙間の形成は著しく低減される。これにより、部分的に高いアスペクト比を有する狭い隙間の存在に起因した、下地層材料の堆積またはビアの充填に関する問題は、著しく低減される。
【００３７】
本発明の犠牲層を用いた場合、特に、２つの異なる例が挙げられる。つまり、犠牲層を、エッチング停止層および／または短時間でエッチングできる層として用いることができる。
【００３８】
犠牲層をエッチング停止層として用いた場合、初めに、パターニングされた導電層の上および犠牲層の上、に配置された電気絶縁層の材料を除去する。該エッチングプロセスの材料の除去は、犠牲層に達したときに終了する。エッチングマスクの（望ましくないが、常に完全に回避できない）横方向のずれに関して、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層の個々のパターンに対してわずかに横方向にずれている場合、犠牲層の表面下において横方向に配置され、かつ、該犠牲層に対して隣接するように配置された、電気絶縁層の該材料を除去してもよい。この例では、犠牲層の厚さを、少なくとも、電気絶縁層の厚さの幅（つまり、厚さの変動範囲）と同じ位の厚さに選択した場合に有効である。なぜなら、このように横方向にずれていても、不要な狭い隙間が生じないからである。つまり、電気絶縁層の最も厚い位置で犠牲層に達したときに、電気絶縁層の最も薄い位置で犠牲層を完全には通過しないからである（参照：図６Ａ、図６Ｂ）。
【００３９】
犠牲層を短時間でエッチングできる層として用いた場合、該犠牲層を、電気絶縁層と比べて著しく速いエッチング速度を有する層として備えることができる。この例でも、特にエッチングマスクの、（望ましくないが、常に完全に回避できない）横方向のずれに関して、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層の個々のパターンに対してわずかに横方向にずれている場合、犠牲層の厚さを、少なくとも、電気絶縁層の厚さの幅（つまり、厚さの変動範囲）と同じ位の厚さに選択することが有効である。なぜなら、このように横方向にずれていても、不要な狭い隙間が生じないからである（参照：図７Ａ〜図７Ｃ）。
【００４０】
本発明の好ましい形態を、従属請求項に記載する。
【００４１】
層構造の製造方法の第１の好ましい形態では、初めに、該導電層を形成し、該導電層の上に犠牲層を形成する。これに続いて、該導電層および該犠牲層を共にパターニングする。具体的には、本形態では、初めに、導電層と、その露出した表面上に位置する犠牲層とを水平に形成する。その後、上下に配置された２つの層に、共にリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを行う。これにより、パターニングされた導電性の領域は、少しのプロセス工程において犠牲層の材料によって被覆される。
【００４２】
本方法の第２の好ましい形態では、初めに、該導電層を形成し、パターニングする。これに続いて、該導電層の上に犠牲層を形成する。この場合、犠牲層の材料を、パターニングされた導電層同士が隣接している領域にも形成してもよい。このことは、処理をさらに進める上で問題にはならない。上記の処理では、パターニングされた導電層領域の側壁には、犠牲層の材料は付着していない。
【００４３】
本発明の方法では、該犠牲層は停止層として用いられる。上記の形態では、電気絶縁層のエッチングにおいて、エッチングの前方部分が犠牲層の表面に達したときに、犠牲層を除去しない。なぜなら、エッチングパラメータ（例えば、エッチング液組成）が電気絶縁層をエッチングするためのものであるので、該犠牲層はエッチングされないからである。結果として、電気絶縁層をエッチングするためのエッチングパラメータによってエッチングを続ける場合、エッチングの前方部分は、初めにパターニングされた犠牲層を除去せずに該犠牲層の全ての表面領域に確実に達する。つまり、該犠牲層の表面は、このエッチングプロセスを停止する。エッチングパラメータを変更する（例えば、エッチング液の組成物を変える）と同時に、次に、パターニングされた犠牲層の全ての所望の領域が除去され始める。
【００４４】
該犠牲層を、電気絶縁層を除去するよりも速い速度で除去できる。上記の形態によって、該犠牲層を電気絶縁層よりも速いエッチング速度で（つまり、単位時間当たりの材料の除去をより速く）行うことができる。例えば、電気絶縁層が酸化珪素材料を有し、犠牲層が窒化珪素または酸窒化珪素材料を有している場合、エッチング液として水素材料、酸素材料、または、一酸化炭素材料を添加したエッチングを行うか、あるいは、エッチング液の濃度を上げてエッチングを行うことにより、窒化珪素を有する犠牲層は、電気的に絶縁性の酸化珪素層よりも著しく速くエッチングされる。例えば、エッチング時の酸化珪素のエッチング速度は、例えば酸素濃度を上げると、徐々に下がる。このとき、窒化珪素層ではエッチングは生じないか、または、わずかに生じるのみである。結果として、異なる層のエッチング速度を正確に調整でき、電気絶縁層と犠牲層との材料の組み合わせ、および、エッチングパラメータをそれぞれ選択することによって、狭い隙間を著しく縮小して形成することができる。したがって、本発明では、部分的に高いアスペクト比を有する狭い隙間の不完全な充填に起因して配線とビアとの間に欠陥のある電気的接触が生じることを、防止することができる。本発明の層構造では、層構造の中の不要な空洞、質の問題、および、電気的接触不良が防止される。
【００４５】
犠牲層および電気絶縁層は、該電気絶縁層よりも速いエッチング速度で該犠牲層を除去するように設定されたエッチングプロセスによって、除去されることが好ましい。
【００４６】
このエッチングプロセスでのエッチング液として、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、窒素（Ｎ２）および／またはアルゴン（Ａｒ）を用いることができる。
【００４７】
エッチング速度は、エッチング液中の酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）および／または一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を調整することによって、または、ウェハーの温度を下げる（低温の場合、窒化物のエッチング速度が上がり、高温の場合、酸化物のエッチング速度がわずかに下がる）ことによって、調整される。
【００４８】
エッチング速度が異なっている材料を有する犠牲層および電気絶縁層を備える代わりに、あるいは、そのことに加えて、該犠牲層の厚さは、電気絶縁層の厚さよりも薄く、好ましくは著しく薄く、好ましくは半分よりも薄く、より好ましくは５分の１よりも薄く、さらに好ましくは、１０分の１よりも薄い。備えた犠牲層が薄いほど、犠牲層をより速く除去でき、これにより、アンダーエッチングを抑えることができる。
【００４９】
該導電層と導電性材料からなる該パターンとの間に、下地層を形成できる。このような下地層、種層、接着層、または、障壁層は、（例えばアルミニウムからなる）パターニングされた導電層と、（例えばタングステンからなる）導電性材料のパターンとの間の機械的・電気的な接触を効果的に形成するために用いられる。したがって、下地層を用いて、導電性材料のパターンの材料に、パターニングされた導電層の材料が（またはその逆）拡散しないようにすることができる。
【００５０】
パターニングされた導電層の表面領域が露出した後、該下地層を形成できる。例えば、上記の形態では、パターニングされた導電層の表面領域が露出した後に形成される層構造のトレンチの表面を通常４５ｎｍという薄い下地層材料によって覆うことができる。別の方法として、導電層を形成する工程と、犠牲層を形成する工程との間で、該下地層を生成できる。これにより、犠牲層を除去した後、導電層は、下地層によってすでに覆われている。
【００５１】
導電層と犠牲層とを共にパターニングすること、および／または、電気絶縁層のパターニングを、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて行うことができる。
【００５２】
導電層および／または犠牲層を、均一な堆積プロセスによって（例えば、ＣＶＤ（化学気相成長）プロセスまたはＡＬＤ（原子層堆積）プロセスによって）形成できる。原子層堆積プロセスによって、厚さを非常に正確にあらかじめ決定できる層を形成することができる。該層は、１つの原子層の精度まで（つまり、数オングストロームの精度まで）非常に均一な厚さで表面に堆積される。正確にあらかじめ決定できる、均一な厚さを有する犠牲層を形成することは、空間的に一定の時間内に該犠牲層を除去できるという利点を有している。
【００５３】
該層構造を集積回路として形成できる。また、該層構造を、半導体材料（例えば、シリコンウェハーまたはシリコンチップ）の上および／または中に形成できる。特に、該層構造を集積回路の金属層レベル中に形成できる（配線の末端）。
【００５４】
本発明の方法では、さらに、該導電層をパターニングすることによって配線を形成でき、導電性材料からなるパターンを形成することによって、ビアを形成できる。
【００５５】
該導電層および／または導電性材料からなるパターンを、アルミニウムおよび／またはタングステンから形成できる。特に、アルミニウム材料は、配線としての導電層に適した材料である。タングステン材料は、ビアとして用いる場合の導電性材料のパターンに適している。
【００５６】
該犠牲層を、窒化珪素および／または酸窒化珪素から形成できる。
【００５７】
該電気絶縁層を、酸化珪素から形成できる。
【００５８】
窒素を含んだ犠牲層と、酸化珪素を有する電気絶縁層との材料の組み合わせは、適切なエッチング液によって、犠牲層のエッチングを速く、電気絶縁層のエッチングをよりゆっくりと行うことができる材料の特に有効な組み合わせである。
【００５９】
該下地層を、窒化チタン（ＴｉＮ）から形成できる。
【００６０】
本発明の模範的な形態を図に示し、以下に詳述する。
【００６１】
図１Ａ〜１Ｃは、従来技術を示す配置平面図である。
【００６２】
図２Ａ〜図２Ｋは、従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６３】
図３Ａ〜３Ｈは、本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６４】
図４Ａ〜４Ｌは、本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６５】
図５Ａ〜５Ｃは、本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６６】
図６Ａ、６Ｂは、本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【００６７】
図７Ａ〜７Ｃは、本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【００６８】
異なる図における同じまたは類似の構成要素には、同じ参照符号を付している。
【００６９】
図面の描写は、図表であり、縮尺どおりではない。
【００７０】
以下では、本発明の第１の実施形態における層構造の製造方法に関して、図３Ａ〜図３Ｈを参照しながら記載する。
【００７１】
図３Ａに示した層配列３００を得るために、均一な堆積プロセスによって、シリコン基板（図示せず）にアルミニウム層３０１を形成する。該アルミニウム層３０１の上に、窒化珪素からなる犠牲層３０２をＣＶＤプロセスによって均一に堆積する。別の方法として、このような犠牲層を、酸窒化珪素材料から形成してもよい。窒化珪素からなる犠牲層３０２の上に、フォトレジスト材料を形成し、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスによってパターニングすることにより、フォトレジストマスク３０３を形成する。
【００７２】
図３Ｂに示した層配列３１０を得るために、アルミニウム層３０１と窒化珪素からなる犠牲層３０２とを、図３Ａに示した層配列３００から、エッチングプロセスによって共に（つまり、１つの方法工程において）パターニングする。結果として、アルミニウム配線３１１が形成される。ここで、各アルミニウム配線３１１の上には複数の犠牲層領域３１２のうちの１つが配置されており、該犠牲層領域は、該エッチングプロセスの後、層配列３１０の表面に残ったフォトレジストの残留物３１３によって覆われている。これに続いて、フォトレジストの残留物３１３を、ストリッピング法によって除去する。
【００７３】
図３Ｃに示した層配列３２０を得るために、フォトレジストの残留物３１３を除去した後、層配列３１０の上に、ＣＶＤ（化学気相成長）プロセスによって、酸化珪素層３２１を形成する。
【００７４】
図３Ｄに示した層配列３３０を得るために、層配列３２０の上にフォトレジスト層を形成し、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスによってパターニングすることにより、フォトレジストマスク３３１を形成する。
【００７５】
図３Ｅに示した層配列３４０を得るために、層配列３３０に対してエッチングプロセスを行う。該エッチングプロセスは、エッチングマスク３３１を用いて、エッチングの前方部分が犠牲層領域３１２の表面に達するまで酸化珪素層３２１の材料を除去する方法である。ここで、犠牲層領域３１２は、該エッチングプロセスの停止層として用いられる。このエッチングプロセスのゆえに、酸化珪素層３２１の中にトレンチ３４２が形成され、犠牲層領域３１２の表面領域が露出する。犠牲層領域３１２が停止層として機能することにより、異なるトレンチ３４２の領域において酸化珪素層３２１の厚さが部分的に異なっていても、薄い犠牲層領域３１２の表面までのみエッチングをそれぞれ確実に行うことができる。本発明の犠牲層をエッチング停止層として用いることが、複数の変形例のうちの１つでしかないことに、留意する必要がある。別の方法として、あるいは、上記変形例に加えて、他の１つの変形例では、犠牲層の材料のエッチング速度を著しく高くすることができる（参照：例えば図７Ａ〜７Ｃ）。
【００７６】
図３Ｆに示した層配列３５０を得るために、全てのトレンチ３４２において、犠牲層領域３１２の材料をエッチングするために設定された他のエッチングプロセスによって、犠牲層領域３１２を除去する。その結果、アルミニウム配線３１１の表面領域が露出する。犠牲層領域３１２の材料（窒化珪素）は、このエッチングプロセスによって非常に速いエッチング速度で（つまり、非常に短時間で）除去されるような材料特性を有している。窒化珪素と酸化珪素とのエッチング速度の比率を、例えばエッチング液に酸素成分を加えることにより、上げることができる。さらに、犠牲層領域３１２のエッチング速度を上げるとともに、該領域を特に速く除去できるように該領域を薄く選択する。これにより、エッチングの前方部分は、異なる配線３１１の表面領域に、短い処理時間の後、ほぼ同時に達する。これにより、従来技術において必要な、時間のかかるアンダーエッチングが回避される。
【００７７】
図３Ｇに示した層配列３６０を得るために、図３Ｆを参照しながら記載したエッチングプロセスは、短時間の間さらに続く（つまり、実際に配線３１１の全ての表面領域からその上に配置された材料が完全になくなるように、わずかなアンダーエッチングが生じる場合がある）。図３Ｇに示したように、この任意のオーバーエッチングプロセスが短時間であるので、隙間が生じないか、または、（図２Ｈの参照符号２６１に示したように）極度に狭い隙間が生じる。さらに、図３Ｇに示した層配列３６０を得るために、各トレンチ３４２の中に、厚さがほぼ４５ｎｍの窒化チタン材料からなる下地層３６１を、堆積プロセスによって形成する。結果として、特に、アルミニウム配線３１１の露出した表面領域は、下地層材料によって覆われる。該下地層材料は、該アルミニウム配線３１１を、続いて形成されるビアのタングステン材料と結合するための障壁層である。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態にかかる図３Ｈに示した層構造３７０を得るために、トレンチ３４２にタングステン材料を充填し、これによってタングステンビア３７１が形成される。該タングステンビア３７１は、下地層３６１を介して、アルミニウム配線３１１に電気的および機械的に連結されている。アルミニウム配線３１１の側面部分と、該配線に隣接している酸化珪素層３２１の材料との間の境界領域に狭い隙間を形成しないことにより、タングステンビア３７１とアルミニウム配線３１１との間の電気的結合の問題は確実に回避される。これにより、質の高い、電気的結合のよい層構造３７０が実現される。
【００７９】
以下では、本発明の第２の実施形態における層構造の製造方法に関して、図４Ａ〜図４Ｌを参照しながら記載する。
【００８０】
図４Ａに示した層配列４００を得るために、シリコン基板４０１にアルミニウム層３０１を形成する。
【００８１】
図４Ｂに示した層配列４１０を得るために、層配列４００の表面に、フォトレジストマスク３０３を供給する。
【００８２】
図４Ｃに示した層配列４２０を得るために、フォトレジストマスク３０３を用いて、アルミニウム層３０１をパターニングする。その結果、アルミニウム配線３１１が形成される。アルミニウム配線３１１の表面には、フォトレジストの残留物３１３がみられる。
【００８３】
所望のパターンが細かい場合は、該アルミニウム層３０１のパターニングにハードマスクを用いてもよい。ハードマスクを通してパターンを転写した後にはすでに、該フォトレジスト３０３は除去されている。この場合、該ハードマスクはフォトレジストマスク３０３に取って代わる。
【００８４】
図４Ｄに示した層配列４３０を得るために、該フォトレジストの残留物３１３を（例えば、ストリッピングプロセスまたはエッチングプロセスによって）除去する。
【００８５】
図４Ｅに示した層配列４４０を得るために、層配列４３０に犠牲層領域４４１を形成する。その結果、図４Ｅでは、層配列４３０の水平表面領域が犠牲層領域４４１によって覆われる。該犠牲層領域４４１は、調整下地層とも呼ばれる。
【００８６】
図４Ｆに示した層配列４５０を得るために、層間絶縁膜（ＩＬＤ）として酸化珪素層３２１を堆積する。
【００８７】
図４Ｇに示した層配列４６０を得るために、層配列４５０の表面に、フォトレジストマスク３３１を形成する。
【００８８】
図４Ｈに示した層配列４６５を得るために、フォトレジストマスク３３１を用いたエッチングによって、酸化珪素層３２１にトレンチ３４２を形成する。図４Ｈに示したエッチングプロセスの状態では、エッチングの前方部分は、犠牲層領域４４１の表面にまだ達していない。
【００８９】
図４Ｉに示した層配列４７０を得るために、酸化珪素層３２１のエッチングを続ける。ここで図４Ｉでは、エッチングの前方部分は、アルミニウム配線３１１の上端部分に位置する犠牲層領域４４１の表面に達したところである。
【００９０】
図４Ｊに示した層配列４７５を得るために、露出した犠牲層領域４４１に、エッチングプロセスを行う。ここで、露出した犠牲層領域４４１が酸化珪素層３２１の露出した材料よりも著しく速くエッチングされるように、エッチングパラメータを調整する。これにより、図４Ｊに示した層配列４７５となる。この図では、犠牲層領域４４１をエッチングするためのエッチング速度と、酸化珪素層３２１をエッチングするためのエッチング速度とが異なっているので、材料３２１とエッチバックされる犠牲層領域４４１との間の接合領域において、段状の部分が得られる。露出した犠牲層４４１をエッチングした結果、犠牲層の残留物４７６が生じる。
【００９１】
図４Ｋに示した層配列４８０を得るために、露出した犠牲層領域４４１をエッチングし、犠牲層の残留物４７６をエッチングするための、エッチングプロセスが続く。犠牲層の材料のエッチング速度と、酸化珪素層３２１の材料のエッチング速度とが異なっていることにより、配線３１１と酸化珪素層３２１との間の縁部に、わずかに段状の部分が得られる。しかし、従来技術の場合のような不要な狭い隙間ではない。
【００９２】
図４Ｌに示した層配列４８５を得るために、トレンチ３４２にタングステン材料を充填することにより、タングステンビア３７１を形成する。
【００９３】
以下では、本発明の狭い隙間が形成されないことについてもう一度説明するために、図４Ｉ〜図４Ｋの層配列の詳細図について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら再び記載する。図５Ａ〜図５Ｃの層配列５００〜５２０には、犠牲層領域４４１をエッチングするためのエッチングの前方部分の、第１のレベル５０５、第２のレベル５０２、および、第３のレベル５０３が示されている。
【００９４】
図５Ａに示した層配列５００は、基本的に、図４Ｉに示した層配列４７０と同じである。図５Ａに示した状態では、エッチングプロセスは、配線３１１上の犠牲層領域４４１の表面領域が丁度露出したところまで進んでいる。
【００９５】
該エッチングプロセスを継続すると、図５Ｂに示す層配列５１０が得られる。この層配列は、図４Ｊに示した層配列４７５とほぼ同じである。層配列５１０では、エッチングの前方部分は、犠牲層領域４４１に対して第２のレベル５０２まで進んでいる。したがって、犠牲層の残留物４７６のみが存在している。犠牲層領域４４１の材料を酸化珪素層３２１の材料よりもずっと速くエッチングするようにエッチングパラメータを選択したので、犠牲層の残留物４７６の縁部の部分には、段状の酸化珪素パターンが生じる。しかし、該パターンは不要な狭い隙間ではない。
【００９６】
該エッチングプロセスをさらに継続すると、図５Ｃに示した、エッチングの前方部分が第３のレベル５０３に達している層配列５２０が得られる。この状態は、図４Ｋに示した層配列４８０とほぼ同じである。この状態では、配線３１１の表面は露出しており、犠牲層４４１の材料は、配線３１１の表面から完全に除去されている。層配列５２０には、隣接している配線間に位置する犠牲層４４１の材料があるが、層配列５２０の処理または機能にいかなる負の影響も与えない。
【００９７】
図５Ｃに示したように、エッチングパラメータを選択した結果、配線３１１の表面領域は確実に露出している。配線３１１と電気的に絶縁している酸化珪素層３２１との間の境界領域に位置する狭い隙間は形成されていない。
【００９８】
以下では、本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を示すための層配列について、図６Ａ、図６Ｂを参照しながら記載する。
【００９９】
図６Ａは、第１のアルミニウム配線６０１と第２のアルミニウム配線６０２とを備えた層配列６００を示している。ここで、第１のアルミニウム配線６０１の上には、第１の犠牲層領域６０３が形成され、第２のアルミニウム配線６０２の上には、第２の犠牲層領域６０４が形成されている。構成要素６０１〜６０４は、酸化珪素層６０５によって覆われている。該酸化珪素層の厚さは、完全に均一ではなく、厚さの幅６０６を有している。
【０１００】
図６Ｂは、エッチングプロセスを用いて、第１の犠牲層領域６０３を露出するための第１のトレンチ６１１が形成され、第２の犠牲層領域６０４を露出するための第２のトレンチ６１２が形成された、層配列６１０を示している。厚さの幅６０６、および、エッチングマスクの不要な横のずれにより、第１の犠牲層領域６０３の側面側に位置するエッチングの前方部分は、酸化珪素層６０５の材料を除去しており、酸化珪素層６０５は、この領域では薄くなっている。これに対して、第２の犠牲層領域６０４の側面側に位置するエッチングの前方部分は、酸化珪素層６０５の材料を除去しておらず、酸化珪素層６０５は、この領域では厚くなっている。ここで上記エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域６０４の表面に丁度達したところである。
【０１０１】
したがって、犠牲層領域６０３、６０４をエッチング停止層として用いた場合、初めに、アルミニウム配線６０１、６０２および犠牲層領域６０３、６０４の上に位置する酸化珪素層６０５の材料が除去される。該エッチングプロセスの材料の除去は、犠牲層領域６０３、６０４に達すると終了する。（不要であるが、常に完全には回避できない）エッチングマスクの横方向のずれについて、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層領域６０３、６０４に対して横方向にわずかにずれているので、犠牲層領域６０３、６０４に対して隣接して位置する酸化珪素層６０５の（図６Ｂでは、犠牲層領域６０３の表面よりも下において、横方向に位置する）材料が除去される。この場合、犠牲層領域６０３、６０４の厚さが、酸化珪素層６０５の厚さの幅６０６（つまり、厚さの変動幅）と少なくとも同じかそれより厚くなるように選択することが有利である。なぜなら、こうすることにより、このような横方向のずれから不要な狭い隙間が生じなくなるからである。これは、エッチングの前方部分が酸化珪素層６０５の最も厚い部分（つまり、第２の犠牲層領域６０４の上）において犠牲層に達した場合、該エッチングの前方部分は、第１の犠牲層領域６０３において、酸化珪素層６０５の最も薄い部分をまだ完全には過ぎていないからである。
【０１０２】
以下では、本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を示す層配列について、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら記載する。
【０１０３】
図７Ａは、第１のアルミニウム配線７０１と、第２のアルミニウム配線７０２とを備えた層配列７００を示している。ここで、第１のアルミニウム配線７０１の上に、第１の犠牲層領域７０３が形成されており、第２のアルミニウム配線７０２の上に、第２の犠牲層領域７０４が形成されている。構成要素７０１〜７０４は、酸化珪素層７０５によって覆われている。該酸化珪素層の厚さは、完全に均一ではなく、厚さの幅７０６を有している。
【０１０４】
層配列７００では、エッチングプロセスによって、第１のトレンチ７０７がエッチングされており、第２のトレンチ７０８がエッチングされている。該第１のトレンチは、第１の犠牲層領域７０３を露出するためのものである。該第２のトレンチは、厚さの幅７０６のゆえに、および、この領域において酸化珪素層７０５の厚さがより厚いので、第２の犠牲層領域７０４が露出する程には十分深くない。つまり、層配列７００では、エッチングの前方部分は、酸化珪素層７０５の最も薄い位置にて（つまり、第１の犠牲層領域７０３において）犠牲層に達したところである。
【０１０５】
図７Ｂは、処理のより進んだ時点における層配列７１０を示している。図７Ｂでは、エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域７０４に達している。犠牲層の材料のエッチング速度が速いので、第１の犠牲層領域７０３の露出した部分はすでに完全に除去されている。該犠牲層領域の側面側には、酸化珪素層７０５のエッチング速度が著しく遅いために、不要な狭い隙間は生じない。
【０１０６】
図７Ｃは、処理のさらに進んだ時点における層配列７２０を示している。図７Ｃでは、エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域７０４の露出した部分も除去している。該第２の犠牲層領域の近傍で、酸化珪素層７０５は最も厚くなっている。犠牲層の材料のエッチング速度が速く、酸化珪素層７０５のエッチング速度がより遅いことにより、不要な狭い隙間は生じない。このことは、特に犠牲層領域７０３、７０４の縦方向の厚さが厚さの幅７０６と少なくとも同じかそれより厚い場合に当てはまる。
【０１０７】
本明細書には、以下の出版物を引用している。
［１］ ＤＥ １０１ ４０ ４６８ Ａ１
［２］ ＵＳ ５ ４５１ ５４３ Ａ
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１Ａ】従来技術を示す配置平面図である。
【図１Ｂ】従来技術を示す配置平面図である。
【図１Ｃ】従来技術を示す配置平面図である。
【図２Ａ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｂ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｃ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｄ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｅ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｆ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｇ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｈ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｉ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｊ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｋ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｅ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｆ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｇ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｈ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｆ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｇ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｈ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｉ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｊ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｋ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｌ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ａ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図６Ａ】本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ａ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ 配線
１０１ ビア
１０２ ランディングパッド
１１０ 第１の配置平面図
１２０ 第２の配置平面図
１３０ 第３の配置平面図
２００ 層配列
２０１ アルミニウム層
２０２ フォトレジストマスク
２１０ 層配列
２１１ アルミニウム配線
２１２ フォトレジストの残留物
２２０ 層配列
２２１ 酸化珪素層
２３０ 層配列
２３１ フォトレジストマスク
２４０ 層配列
２４１ フォトレジストの残留物
２４２ トレンチ
２５０ 層配列
２６０ 層配列
２６１ 狭い隙間
２７０ 層構造
２７１ タングステンビア
２８０ 層配列
２８１ 基板
２８２ 第１のレベル
２８３ 第２のレベル
２８４ 第３のレベル
２８５ 層配列
２９０ 層配列
３００ 層配列
３０１ アルミニウム層
３０２ 窒化珪素からなる犠牲層
３０３ フォトレジストマスク
３１０ 層配列
３１１ アルミニウム配線
３１２ 犠牲層領域
３１３ フォトレジストの残留物
３２０ 層配列
３２１ 酸化珪素層
３３０ 層配列
３３１ フォトレジストマスク
３４０ 層配列
３４１ フォトレジストの残留物
３４２ トレンチ
３５０ 層配列
３６０ 層配列
３６１ 下地膜
３７０ 層構造
３７１ タングステンビア
４００ 層配列
４０１ シリコン基板
４１０ 層配列
４２０ 層配列
４３０ 層配列
４３１ フォトレジストマスク
４４０ 層配列
４４１ 犠牲層領域
４５０ 層配列
４６０ 層配列
４６５ 層配列
４７０ 層配列
４７５ 層配列
４７６ 犠牲層の残留物
４８０ 層配列
５００ 層配列
５０１ 第１のレベル
５０２ 第２のレベル
５０３ 第３のレベル
５１０ 層配列
５２０ 層配列
６００ 層配列
６０１ 第１のアルミニウム配線
６０２ 第２のアルミニウム配線
６０３ 第１の犠牲層領域
６０４ 第２の犠牲層領域
６０５ 酸化珪素層
６０６ 厚さの幅
６１０ 層配列
６１１ 第１のトレンチ
６１２ 第２のトレンチ
７００ 層配列
７０１ 第１のアルミニウム配線
７０２ 第２のアルミニウム配線
７０３ 第１の犠牲層領域
７０４ 第２の犠牲層領域
７０５ 酸化珪素層
７０６ 厚さの幅
７０７ 第１のトレンチ
７０８ 第２のトレンチ
７１０ 層配列
７２０ 層配列
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、層構造の製造方法に関するものである。
【０００２】
集積回路では、いわゆるビアを用いて、異なる金属層レベルの配線間に垂直の電気接触部が形成されている。ビア（つまり、基板の表面に対して垂直に方向付けられたトレンチ）は、リソグラフィ法およびプラズマエッチング法によって形成される場合が多く、その後、該ビアに導電性材料が充填される。接触される金属層レベルの配線の材料と、ビアの材料との間には、接着層、障壁層、または、種層（下地層）を備えることができる。該層により、連結される２つの材料間に接触部が形成される。あるいは、配線の材料へのビア充填部の材料の（またはその逆）望ましくない拡散を防止することができる。
【０００３】
しかし、ビア用のエッチングマスクを調整する際の、プロセスに起因したばらつきのゆえに、該ビアは最適にパターニングされず、ある程度、例えば横にずれて、パターニングされてしまう。このようなずれは、集積回路を設計するための設計基準寸法に規定された範囲内のずれではある。しかし、該ずれを、個々のビアに対して正確に規定することはできない。配線と導電性材料が充填されたビアとを後で確実に接触させるために、集積回路を設計するための設計基準寸法では、基準寸法を、例えばビアに必要な接触領域よりもわずかに大きく規定することによって、このようなばらつきを考慮している。
【０００４】
ビア自体の領域は別としても、このような配置は、上にビアが配置された、上記の調整誤差を含んだより大きな金属領域を考慮したものである。このことは、プロセスの欠点ではなく、処理に起因するものである。製造される超小型電子素子を適切に納品できるように、全製造工程において、物理的な大きさの許容範囲を規定する必要がある。
【０００５】
このより大きな領域は、ビアの「ランディングパッド」と呼ばれている。該領域を、集積回路を形成するための設計基準寸法において考慮する必要がある。例えば、ビアの底部の直径を、２００ｎｍとする。このようなビアを、例えば２４０ｎｍ×２４０ｎｍ（辺の長さ）の領域に位置決めする必要がある。この場合、１辺につき最大２０ｎｍのずれは許容される。
【０００６】
このより大きな領域により、ビアの周囲では、金属配線が横に広がる。これにより、設計におけるルーティングが中断される。このことは、チップ面にかかる費用が増加するという点において、不都合である。なぜなら、これによって集積回路の所要面積が増加するからである。金属配線自体を、互いに間隔をあまり空けずに処理できるが、ビアに関しては、金属配線を拡大して、ランディングパッドを形成する必要がある。この配置による付加的な費用およびそれに伴うチップ面の損失は、ＩＣの集積度を上げる要求を考えると、不都合である。
【０００７】
ＩＣおよび該ＩＣの素子（例えば配線）の寸法を所望のように低減すると、特に、図１Ａ〜図１Ｃに示したようになる。
【０００８】
図１Ａは、ビア１０１を介して接触される配線１００を備えた配置平面図１１０を示している。ビア１０１の直径は、配線１００の幅よりも大きい。したがって、配線１００の中心とビア１０１の中心との間にプロセスに起因する横のずれがある場合、ビア１０１を介した配線１００の接触をなおも補償する必要がある。
【０００９】
図１Ｂに示した第２の配置平面図１２０では、ビア１０１と配線１００との直径は、同じである。しかし、ビアの縁部がずれて露出しているので、ビア１０１は、配線１００に部分的に隣接して配置されており、これにより、電気的接触が悪化してしまう。
【００１０】
図１Ｃに示した第３の配置平面図１３０にも、配線１００およびビア１０１が示されている。ここで、ビア１０１は、ランディングパッド１０２の形式で配線が部分的に拡張しているにもかかわらず、ビア１０１を形成している間の、フォト技術の調整誤差のゆえに、配線１００に隣接して位置するようになる。
【００１１】
さらに、図２Ａ〜図２Ｈを参照しながら、図１Ａの第１の配置平面図１１０に係る集積回路を形成することができる、従来技術における層構造の製造方法について記載する。
【００１２】
図２Ａに示した層配列２００を得るために、基板（図示せず）にアルミニウム層２０１を形成し、望ましいパターンの細かさに応じて他のＡＲＣ層（反射防止膜）を形成する。続いて、該アルミニウム層２０１の上に、フォトレジスト材料を形成する。該フォトレジスト材料は、リソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングされることにより、フォトレジストマスク２０２になる。
【００１３】
図２Ｂに示した層配列２１０を得るために、図２Ａに示した層配列２００から、フォトレジストマスク２０２を用いて、アルミニウム層２０１をパターニングする。これにより、アルミニウム配線２１１が形成される。所望のパターンが細かい場合は、アルミニウム配線２１１のパターニングにハードマスクを用いてもよい。次に、ハードマスクを通してパターンを転写した後、該フォトレジスト２０２はすでに除去された状態になっている。この場合、該ハードマスクは、フォトレジストマスク２０２に取って代わる。各アルミニウム配線２１１の上に、エッチング後に残っているフォトレジストの残留物２１２が示されている。続いて、該残留物をストリッピング法によって除去する。
【００１４】
図２Ｃに示した層配列２２０を得るために、図２Ｂに示した層配列２１０にから、フォトレジストの残留物２１２を除去した後、酸化珪素層２２１を堆積する。該酸化珪素層は、アルミニウム配線２１１を覆っている。
【００１５】
図２Ｄに示した層配列２３０を得るために、層配列２２０上にフォトレジスト材料を堆積し、リソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングすることにより、フォトレジストマスク２３１を形成する。
【００１６】
図２Ｅに示した層配列２４０を得るために、層配列２３０に、エッチングマスクとしてのフォトレジストマスク２３１を用いて、エッチング法を行う。これにより、酸化珪素層２２１の材料が除去され、トレンチ２４２が形成される。層配列２４０の表面には、フォトレジストの残余領域２４１が残る。
【００１７】
図２Ｆに示した層配列２５０は、層配列２４０から、酸化珪素層２２１のエッチング法を継続すると得られる。このエッチング法が行われている間のあるプロセス時間において、トレンチ２４２の深さは、アルミニウム配線２１１の表面領域が露出する位の深さになる。このプロセス状態の層配列２５０を、図２Ｆに示す。この図では、ビアのエッチングは、すでに、パターニングされた金属配線２１１の上に達している。
【００１８】
図２Ｇに示した層配列２６０を得るために、図２Ｅおよび図２Ｆに関して記載したエッチング法を続ける。基板としてのウェハー上のパターニングされた（層間絶縁膜（ＩＬＤ）としての）酸化珪素層の厚さが、プロセスに起因して、実際には異なっている場合が多いので、オーバーエッチングを行う必要がある。つまり、配線２２１の表面領域よりも深くエッチングする必要がある。このオーバーエッチングを行うことにより、後にウェハー上の配線２１１にビアを確実に接続することができる。オーバーエッチングの所要時間は、通常、全てのビアエッチング時間の１０％〜３０％である。オーバーエッチングプロセスの結果を、層配列２６０に示す。ここでは、配線２１１の表面領域は確実に露出している。これにより、続くプロセス工程においてビアの材料との接触が可能になる。しかし、図２Ｇに示したように、オーバーエッチングを行ったために、酸化珪素層２２１の材料と、配線２１１の露出部分との間の境界領域に、狭い隙間２６１が生じる。
【００１９】
オーバーエッチングの結果、エッチングはこのように金属配線２１１の両側に進み、狭い隙間２６１を形成する。隙間２６１の深さ、およびそれゆえに該隙間のアスペクト比は、誘電体層２１１の部分の厚さに依存しており、ウェハーごとに変わる。これらの狭い隙間２６１は、多くの不具合の原因となる。これらの不具合から、深刻な信頼性の問題が生じる。そして、隙間２６１に位置する高分子材料の洗浄または除去は、不完全にしか行われないか、あるいは、全く行われない。これにより、続く下地層の堆積および／またはビアを形成するための金属の充填に、問題が生じる。さらに、狭い隙間２６１が生じると、接着層、種層、または、（下地層と呼ばれる）障壁層は、完全には堆積されない。このような堆積を、通常、物理過程も用いて行うので、狭い隙間２６１の部分的に存在しているアスペクト比は、重要である。アスペクト比が高ければ、縁部は各層によってあまり被覆されない。したがって、金属を充填している間、狭い隙間２６１の領域に空洞が生じるか、または、個々のビアが全く充填されないか、不完全に充填される。これにより、金属配線２１１とビアとの接触が不確実になる。
【００２０】
図２Ｈに示したような従来技術の層構造２７０を得るために、図２Ｇのトレンチ２４２に、タングステン材料を充填して、タングステンビア２７１を形成する。上記したように、部分的に著しく高いアスペクト比を有する、オーバーエッチングによって形成された狭い隙間２６１は、確実には充填されない。これにより、層構造２７０を集積回路として用いる場合、該層構造の質に問題が生じる。
【００２１】
さらに、図２Ａ〜図２Ｈの層構造の製造プロセスを行う場合に、どのプロセスによって不要な狭い隙間２６１が形成されるのかということを、図２Ｉ〜図２Ｋを参照しながら再度記載する。
【００２２】
図２Ｉに示した層配列２８０は、酸化珪素層２２１をエッチングしている状態を示している。この層配列では、エッチングの前方部分が第１のレベル２８２に達している。
【００２３】
図２Ｊに示したように、層配列２８０から、第１の酸化珪素層２２１をエッチングするためのエッチングプロセスを続けると、層配列２８５が得られる。ここで、このエッチングの前方部分は、第２のレベル２８３まで達している。
【００２４】
全てのアルミニウム配線２１１の全表面が確実に露出するように、技術的にいくぶんオーバーエッチングを行う必要があるので、従来技術では図２Ｋに示したようになる。該図２Ｋでは、層配列２９０において、エッチングの前方部分が第３のレベル２８４に達している。これにより、露出したアルミニウム配線２１１の横領域に、不要な狭い隙間２６１が生じる。
【００２５】
図１Ｂおよび図１Ｃに示した場合についても、図１Ａに関するものと同様の図になる。常に金属配線に隣接してディープエッチングが行われる。これにより、上記した問題が生じる。
【００２６】
［１］では、金属層のパターン上に接触領域を形成する方法が記載されている。ここでは、ハードマスク層の残留物を備えた配線上に、誘電体層を形成する。該誘電体層を貫いてコンタクトホールをエッチングし、ハードマスク層に達すると、このエッチングは終了する。続いて、該ハードマスク層を、誘電体層に対して選択的にエッチングすることにより、互いに隣接している配線間の中間領域にコンタクトホールが達しないようになる。これにより、短絡回路の危険が低減される。
【００２７】
［２］では、複数の配線を備えたパターニングされた金属層レベルにエッチング停止層を均一に形成する方法が記載されている。ここでは、コンタクトホールのエッチングの間、該コンタクトホールの下にエッチング停止層の全領域が露出するまで、したがって、配線に隣接して位置するエッチング停止層の表面領域も露出するまで、該コンタクトホールをエッチングする。
【００２８】
本発明の目的は、特に、異なる導電性のパターン間の接触を改善する層構造の製造方法を提供することである。
【００２９】
この目的を、独立特許請求項の特徴部分を有する層構造の製造方法によって達成する。
【００３０】
本発明の層構造の製造方法では、基板に導電層を形成およびパターニングし、続いて、該導電層の少なくとも一部の上に犠牲層を形成する。該導電層および該犠牲層の上に、電気絶縁層を形成する。この電気絶縁層を、該犠牲層の表面領域が露出するようにパターニングする。犠牲層の露出領域を除去することにより、導電層の表面領域が露出する。最後に、パターニングされた導電層の露出した表面領域を、導電性材料のパターンによって覆う。
【００３１】
本発明の基本理念は、パターニングされた状態で例えば集積回路の配線となりうる導電層と、その上に堆積された、層間絶縁膜としての電気絶縁層との間に、機能性に関して自由に選択可能な特性を有する犠牲層が備えられている、という点にある。これにより、パターニングされた導電層の表面領域と導電性材料（例えば、ビア）のパターンとが接触する該表面領域を露出するためのオーバーエッチングを短くするか、または、完全に回避することができる。
【００３２】
具体的には、犠牲層は、パターニングされた導電層の個々の領域を露出するためのエッチングプロセスを時間／空間的に一致させる機能を有している。従来技術の電気絶縁層のエッチングにおいて、該電気絶縁層の厚さは、比較的厚い場合が多く、パターニングされた導電層の個々の領域ごとに異なっているという問題が生じる。これ対して、全ての個々の領域を確実に露出するために、エッチング時間を長くする必要がある。これにより、個々の領域の一部に不要な狭い隙間が形成されてしまう（参照：図２Ｅ〜図２Ｈ）。本発明では、この問題を、犠牲層を備えることによって回避する。なぜなら、該犠牲層をエッチング停止層および／または十分に短時間でエッチングできる層として用いる場合、一方では電気絶縁層と、他方では犠牲層との材料が異なっており、それに伴ってこれらの層のエッチング速度が異なっているので、エッチングの前方部分は、全ての個々の領域上で初めに犠牲層まで達するからである。エッチングの前方部分がパターニングされた導電層の個々の領域上の犠牲層に達すると、該犠牲層は、パターニングされた導電層の全ての個々の領域上で、他のエッチングプロセスによって除去される。ここでは、該犠牲層の材料の選択および／または厚さおよび／またはエッチング特性の設定を、該犠牲層のエッチングにおいてエッチングの前方部分が、パターニングされた導電層の全ての個々の領域にほぼ同時に達するように行うことが、利点である。これによって、オーバーエッチングおよびそれによる不要な狭い隙間の形成が回避される。このことは、特に、用いるエッチングプロセスのエッチングパラメータをあらかじめ決定できることに関して、犠牲層を除去するエッチング速度が電気絶縁層に対するエッチング速度よりも速く設定された場合、および／または、犠牲層の厚さが十分に薄くおよび／または均一になっている場合に、得られる。次に、犠牲層のエッチング時間は、短く保たれている。このエッチングは、犠牲層の全ての個々の領域においてほぼ同時に始まる。つまり、該犠牲層は、停止層として用いられる。
【００３３】
犠牲層を用いたこの非常に簡単な方法によりパターニングされた導電層の複数の構成要素（例えば、複数の配線）において補償されるのは、電気絶縁層の層厚が部分的に異なっていても、初めに、パターニングされた導電層の全ての構成要素に関して、該導電層の上に形成された電気絶縁材は犠牲層の表面まで除去されるということである。したがって、該犠牲層を備えることにより、エッチングの前方部分が該犠牲層の全ての表面領域に達している完全に特定の中間の処理状態を規定できる。該犠牲層を、例えば薄く、または、特にエッチング速度の速い材料によって形成できる。これにより、パターニングされた導電層の全ての構成要素に沿った犠牲層に達した後、該停止層を短時間で除去できる。該停止層が薄く、そのエッチング速度が速いために短時間で除去されるので、従来技術において品質を保証するために必要なオーバーエッチングを、著しく短縮できるか、あるいは、完全に回避できる。
【００３４】
つまり、（導電性材料のパターンの材料を後に充填するために、例えばビアとして形成される）トレンチを形成するための電気絶縁層および犠牲層のエッチングは、横方向に自己整合的に行われる。これにより、従来技術において生じる長いオーバーエッチング時間に起因した狭い隙間に関する問題は、回避される。
【００３５】
本発明の基本理念は、エッチングに関して犠牲層を停止層として用いるように、それから、強いオーバーエッチングを用いずに特に短時間で該犠牲層を除去するように選択された、最適化して供給できる該犠牲層の材料に基づいている。したがって、異なるエッチングプロセスおよび異なる材料を使用し、組み合わせる場合、本発明の重要な観点を見ることができる。ここで、このプロセスは、適切なエッチングパラメータを選択することによって最適化される。
【００３６】
したがって、接触されるパターニングされた導電層の材料の上には、適切な補助層または犠牲層が位置している。該補助層または犠牲層は、導電層をパターニングするための金属エッチングによって共にパターニングされる。パターニングされた導電層の表面領域を露出するためのエッチング（例えば、ビアエッチング）のパラメータの調整を、該犠牲層または補助層を取り囲む電気絶縁層（層間絶縁膜）の材料よりも該犠牲層または補助層を著しく速くエッチングするように行うことができる。ビアエッチングの前方部分が補助層にちょうど達した状態から、続くエッチング過程では、該補助層のエッチング速度が上がる。これにより、電気絶縁層のエッチングの前方部分は遅れている。エッチングの前方部分が、接触されるパターニングされた導電層の材料に達すると、短時間のオーバーエッチングプロセスを任意で行ってもよい。これにより、該誘電体層において行われるエッチングステップが減る。該オーバーエッチングの後、エッチングの前方部分は、次に、金属の表面で終了するか、または、該表面よりもわずかに上に位置していることが有効である。該オーバーエッチングプロセスによって金属レベルの下までエッチングを行うという不都合な場合にさえ、従来技術と比べて、いずれにしても不要な狭い隙間の形成は著しく低減される。これにより、部分的に高いアスペクト比を有する狭い隙間の存在に起因した、下地層材料の堆積またはビアの充填に関する問題は、著しく低減される。
【００３７】
本発明の犠牲層を用いた場合、特に、２つの異なる例が挙げられる。つまり、犠牲層を、エッチング停止層および／または短時間でエッチングできる層として用いることができる。
【００３８】
犠牲層をエッチング停止層として用いた場合、初めに、パターニングされた導電層の上および犠牲層の上、に配置された電気絶縁層の材料を除去する。該エッチングプロセスの材料の除去は、犠牲層に達したときに終了する。エッチングマスクの（望ましくないが、常に完全に回避できない）横方向のずれに関して、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層の個々のパターンに対してわずかに横方向にずれている場合、犠牲層の表面下において横方向に配置され、かつ、該犠牲層に対して隣接するように配置された、電気絶縁層の該材料を除去してもよい。この例では、犠牲層の厚さを、少なくとも、電気絶縁層の厚さの幅（つまり、厚さの変動範囲）と同じ位の厚さに選択した場合に有効である。なぜなら、このように横方向にずれていても、不要な狭い隙間が生じないからである。つまり、電気絶縁層の最も厚い位置で犠牲層に達したときに、電気絶縁層の最も薄い位置で犠牲層を完全には通過しないからである（参照：図６Ａ、図６Ｂ）。
【００３９】
犠牲層を短時間でエッチングできる層として用いた場合、該犠牲層を、電気絶縁層と比べて著しく速いエッチング速度を有する層として備えることができる。この例でも、特にエッチングマスクの、（望ましくないが、常に完全に回避できない）横方向のずれに関して、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層の個々のパターンに対してわずかに横方向にずれている場合、犠牲層の厚さを、少なくとも、電気絶縁層の厚さの幅（つまり、厚さの変動範囲）と同じ位の厚さに選択することが有効である。なぜなら、このように横方向にずれていても、不要な狭い隙間が生じないからである（参照：図７Ａ〜図７Ｃ）。
【００４０】
本発明の好ましい形態を、従属請求項に記載する。
【００４１】
層構造の製造方法の第１の好ましい形態では、初めに、該導電層を形成し、該導電層の上に犠牲層を形成する。これに続いて、該導電層および該犠牲層を共にパターニングする。具体的には、本形態では、初めに、導電層と、その露出した表面上に位置する犠牲層とを水平に形成する。その後、上下に配置された２つの層に、共にリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを行う。これにより、パターニングされた導電性の領域は、少しのプロセス工程において犠牲層の材料によって被覆される。
【００４２】
本方法の第２の好ましい形態では、初めに、該導電層を形成し、パターニングする。これに続いて、該導電層の上に犠牲層を形成する。この場合、犠牲層の材料を、パターニングされた導電層同士が隣接している領域にも形成してもよい。このことは、処理をさらに進める上で問題にはならない。上記の処理では、パターニングされた導電層領域の側壁には、犠牲層の材料は付着していない。
【００４３】
本発明の方法では、該犠牲層は停止層として用いられる。上記の形態では、電気絶縁層のエッチングにおいて、エッチングの前方部分が犠牲層の表面に達したときに、犠牲層を除去しない。なぜなら、エッチングパラメータ（例えば、エッチング液組成）が電気絶縁層をエッチングするためのものであるので、該犠牲層はエッチングされないからである。結果として、電気絶縁層をエッチングするためのエッチングパラメータによってエッチングを続ける場合、エッチングの前方部分は、初めにパターニングされた犠牲層を除去せずに該犠牲層の全ての表面領域に確実に達する。つまり、該犠牲層の表面は、このエッチングプロセスを停止する。エッチングパラメータを変更する（例えば、エッチング液の組成物を変える）と同時に、次に、パターニングされた犠牲層の全ての所望の領域が除去され始める。
【００４４】
該犠牲層を、電気絶縁層を除去するよりも速い速度で除去できる。上記の形態によって、該犠牲層を電気絶縁層よりも速いエッチング速度で（つまり、単位時間当たりの材料の除去をより速く）行うことができる。例えば、電気絶縁層が酸化珪素材料を有し、犠牲層が窒化珪素または酸窒化珪素材料を有している場合、エッチング液として水素材料、酸素材料、または、一酸化炭素材料を添加したエッチングを行うか、あるいは、エッチング液の濃度を上げてエッチングを行うことにより、窒化珪素を有する犠牲層は、電気的に絶縁性の酸化珪素層よりも著しく速くエッチングされる。例えば、エッチング時の酸化珪素のエッチング速度は、例えば酸素濃度を上げると、徐々に下がる。このとき、窒化珪素層ではエッチングは生じないか、または、わずかに生じるのみである。結果として、異なる層のエッチング速度を正確に調整でき、電気絶縁層と犠牲層との材料の組み合わせ、および、エッチングパラメータをそれぞれ選択することによって、狭い隙間を著しく縮小して形成することができる。したがって、本発明では、部分的に高いアスペクト比を有する狭い隙間の不完全な充填に起因して配線とビアとの間に欠陥のある電気的接触が生じることを、防止することができる。本発明の層構造では、層構造の中の不要な空洞、質の問題、および、電気的接触不良が防止される。
【００４５】
犠牲層および電気絶縁層は、該電気絶縁層よりも速いエッチング速度で該犠牲層を除去するように設定されたエッチングプロセスによって、除去されることが好ましい。
【００４６】
このエッチングプロセスでのエッチング液として、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、窒素（Ｎ２）および／またはアルゴン（Ａｒ）を用いることができる。
【００４７】
エッチング速度は、エッチング液中の酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）および／または一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を調整することによって、または、ウェハーの温度を下げる（低温の場合、窒化物のエッチング速度が上がり、高温の場合、酸化物のエッチング速度がわずかに下がる）ことによって、調整される。
【００４８】
エッチング速度が異なっている材料を有する犠牲層および電気絶縁層を備える代わりに、あるいは、そのことに加えて、該犠牲層の厚さは、電気絶縁層の厚さよりも薄く、好ましくは著しく薄く、好ましくは半分よりも薄く、より好ましくは５分の１よりも薄く、さらに好ましくは、１０分の１よりも薄い。備えた犠牲層が薄いほど、犠牲層をより速く除去でき、これにより、アンダーエッチングを抑えることができる。
【００４９】
該導電層と導電性材料からなる該パターンとの間に、下地層を形成できる。このような下地層、種層、接着層、または、障壁層は、（例えばアルミニウムからなる）パターニングされた導電層と、（例えばタングステンからなる）導電性材料のパターンとの間の機械的・電気的な接触を効果的に形成するために用いられる。したがって、下地層を用いて、導電性材料のパターンの材料に、パターニングされた導電層の材料が（またはその逆）拡散しないようにすることができる。
【００５０】
パターニングされた導電層の表面領域が露出した後、該下地層を形成できる。例えば、上記の形態では、パターニングされた導電層の表面領域が露出した後に形成される層構造のトレンチの表面を通常４５ｎｍという薄い下地層材料によって覆うことができる。別の方法として、導電層を形成する工程と、犠牲層を形成する工程との間で、該下地層を生成できる。これにより、犠牲層を除去した後、導電層は、下地層によってすでに覆われている。
【００５１】
導電層と犠牲層とを共にパターニングすること、および／または、電気絶縁層のパターニングを、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて行うことができる。
【００５２】
導電層および／または犠牲層を、均一な堆積プロセスによって（例えば、ＣＶＤ（化学気相成長）プロセスまたはＡＬＤ（原子層堆積）プロセスによって）形成できる。原子層堆積プロセスによって、厚さを非常に正確にあらかじめ決定できる層を形成することができる。該層は、１つの原子層の精度まで（つまり、数オングストロームの精度まで）非常に均一な厚さで表面に堆積される。正確にあらかじめ決定できる、均一な厚さを有する犠牲層を形成することは、空間的に一定の時間内に該犠牲層を除去できるという利点を有している。
【００５３】
該層構造を集積回路として形成できる。また、該層構造を、半導体材料（例えば、シリコンウェハーまたはシリコンチップ）の上および／または中に形成できる。特に、該層構造を集積回路の金属層レベル中に形成できる（配線の末端）。
【００５４】
本発明の方法では、さらに、該導電層をパターニングすることによって配線を形成でき、導電性材料からなるパターンを形成することによって、ビアを形成できる。
【００５５】
該導電層および／または導電性材料からなるパターンを、アルミニウムおよび／またはタングステンから形成できる。特に、アルミニウム材料は、配線としての導電層に適した材料である。タングステン材料は、ビアとして用いる場合の導電性材料のパターンに適している。
【００５６】
該犠牲層を、窒化珪素および／または酸窒化珪素から形成できる。
【００５７】
該電気絶縁層を、酸化珪素から形成できる。
【００５８】
窒素を含んだ犠牲層と、酸化珪素を有する電気絶縁層との材料の組み合わせは、適切なエッチング液によって、犠牲層のエッチングを速く、電気絶縁層のエッチングをよりゆっくりと行うことができる材料の特に有効な組み合わせである。
【００５９】
該下地層を、窒化チタン（ＴｉＮ）から形成できる。
【００６０】
本発明の模範的な形態を図に示し、以下に詳述する。
【００６１】
図１Ａ〜１Ｃは、従来技術を示す配置平面図である。
【００６２】
図２Ａ〜図２Ｋは、従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６３】
図３Ａ〜３Ｈは、本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６４】
図４Ａ〜４Ｌは、本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６５】
図５Ａ〜５Ｃは、本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【００６６】
図６Ａ、６Ｂは、本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【００６７】
図７Ａ〜７Ｃは、本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【００６８】
異なる図における同じまたは類似の構成要素には、同じ参照符号を付している。
【００６９】
図面の描写は、図表であり、縮尺どおりではない。
【００７０】
以下では、本発明の第１の実施形態における層構造の製造方法に関して、図３Ａ〜図３Ｈを参照しながら記載する。
【００７１】
図３Ａに示した層配列３００を得るために、均一な堆積プロセスによって、シリコン基板（図示せず）にアルミニウム層３０１を形成する。該アルミニウム層３０１の上に、窒化珪素からなる犠牲層３０２をＣＶＤプロセスによって均一に堆積する。別の方法として、このような犠牲層を、酸窒化珪素材料から形成してもよい。窒化珪素からなる犠牲層３０２の上に、フォトレジスト材料を形成し、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスによってパターニングすることにより、フォトレジストマスク３０３を形成する。
【００７２】
図３Ｂに示した層配列３１０を得るために、アルミニウム層３０１と窒化珪素からなる犠牲層３０２とを、図３Ａに示した層配列３００から、エッチングプロセスによって共に（つまり、１つの方法工程において）パターニングする。結果として、アルミニウム配線３１１が形成される。ここで、各アルミニウム配線３１１の上には複数の犠牲層領域３１２のうちの１つが配置されており、該犠牲層領域は、該エッチングプロセスの後、層配列３１０の表面に残ったフォトレジストの残留物３１３によって覆われている。これに続いて、フォトレジストの残留物３１３を、ストリッピング法によって除去する。
【００７３】
図３Ｃに示した層配列３２０を得るために、フォトレジストの残留物３１３を除去した後、層配列３１０の上に、ＣＶＤ（化学気相成長）プロセスによって、酸化珪素層３２１を形成する。
【００７４】
図３Ｄに示した層配列３３０を得るために、層配列３２０の上にフォトレジスト層を形成し、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスによってパターニングすることにより、フォトレジストマスク３３１を形成する。
【００７５】
図３Ｅに示した層配列３４０を得るために、層配列３３０に対してエッチングプロセスを行う。該エッチングプロセスは、エッチングマスク３３１を用いて、エッチングの前方部分が犠牲層領域３１２の表面に達するまで酸化珪素層３２１の材料を除去する方法である。ここで、犠牲層領域３１２は、該エッチングプロセスの停止層として用いられる。このエッチングプロセスのゆえに、酸化珪素層３２１の中にトレンチ３４２が形成され、犠牲層領域３１２の表面領域が露出する。犠牲層領域３１２が停止層として機能することにより、異なるトレンチ３４２の領域において酸化珪素層３２１の厚さが部分的に異なっていても、薄い犠牲層領域３１２の表面までのみエッチングをそれぞれ確実に行うことができる。本発明の犠牲層をエッチング停止層として用いることが、複数の変形例のうちの１つでしかないことに、留意する必要がある。別の方法として、あるいは、上記変形例に加えて、他の１つの変形例では、犠牲層の材料のエッチング速度を著しく高くすることができる（参照：例えば図７Ａ〜７Ｃ）。
【００７６】
図３Ｆに示した層配列３５０を得るために、全てのトレンチ３４２において、犠牲層領域３１２の材料をエッチングするために設定された他のエッチングプロセスによって、犠牲層領域３１２を除去する。その結果、アルミニウム配線３１１の表面領域が露出する。犠牲層領域３１２の材料（窒化珪素）は、このエッチングプロセスによって非常に速いエッチング速度で（つまり、非常に短時間で）除去されるような材料特性を有している。窒化珪素と酸化珪素とのエッチング速度の比率を、例えばエッチング液に酸素成分を加えることにより、上げることができる。さらに、犠牲層領域３１２のエッチング速度を上げるとともに、該領域を特に速く除去できるように該領域を薄く選択する。これにより、エッチングの前方部分は、異なる配線３１１の表面領域に、短い処理時間の後、ほぼ同時に達する。これにより、従来技術において必要な、時間のかかるアンダーエッチングが回避される。
【００７７】
図３Ｇに示した層配列３６０を得るために、図３Ｆを参照しながら記載したエッチングプロセスは、短時間の間さらに続く（つまり、実際に配線３１１の全ての表面領域からその上に配置された材料が完全になくなるように、わずかなアンダーエッチングが生じる場合がある）。図３Ｇに示したように、この任意のオーバーエッチングプロセスが短時間であるので、隙間が生じないか、または、（図２Ｈの参照符号２６１に示したように）極度に狭い隙間が生じる。さらに、図３Ｇに示した層配列３６０を得るために、各トレンチ３４２の中に、厚さがほぼ４５ｎｍの窒化チタン材料からなる下地層３６１を、堆積プロセスによって形成する。結果として、特に、アルミニウム配線３１１の露出した表面領域は、下地層材料によって覆われる。該下地層材料は、該アルミニウム配線３１１を、続いて形成されるビアのタングステン材料と結合するための障壁層である。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態にかかる図３Ｈに示した層構造３７０を得るために、トレンチ３４２にタングステン材料を充填し、これによってタングステンビア３７１が形成される。該タングステンビア３７１は、下地層３６１を介して、アルミニウム配線３１１に電気的および機械的に連結されている。アルミニウム配線３１１の側面部分と、該配線に隣接している酸化珪素層３２１の材料との間の境界領域に狭い隙間を形成しないことにより、タングステンビア３７１とアルミニウム配線３１１との間の電気的結合の問題は確実に回避される。これにより、質の高い、電気的結合のよい層構造３７０が実現される。
【００７９】
以下では、本発明の第２の実施形態における層構造の製造方法に関して、図４Ａ〜図４Ｌを参照しながら記載する。
【００８０】
図４Ａに示した層配列４００を得るために、シリコン基板４０１にアルミニウム層３０１を形成する。
【００８１】
図４Ｂに示した層配列４１０を得るために、層配列４００の表面に、フォトレジストマスク３０３を供給する。
【００８２】
図４Ｃに示した層配列４２０を得るために、フォトレジストマスク３０３を用いて、アルミニウム層３０１をパターニングする。その結果、アルミニウム配線３１１が形成される。アルミニウム配線３１１の表面には、フォトレジストの残留物３１３がみられる。
【００８３】
所望のパターンが細かい場合は、該アルミニウム層３０１のパターニングにハードマスクを用いてもよい。ハードマスクを通してパターンを転写した後にはすでに、該フォトレジスト３０３は除去されている。この場合、該ハードマスクはフォトレジストマスク３０３に取って代わる。
【００８４】
図４Ｄに示した層配列４３０を得るために、該フォトレジストの残留物３１３を（例えば、ストリッピングプロセスまたはエッチングプロセスによって）除去する。
【００８５】
図４Ｅに示した層配列４４０を得るために、層配列４３０に犠牲層領域４４１を形成する。その結果、図４Ｅでは、層配列４３０の水平表面領域が犠牲層領域４４１によって覆われる。該犠牲層領域４４１は、調整下地層とも呼ばれる。
【００８６】
図４Ｆに示した層配列４５０を得るために、層間絶縁膜（ＩＬＤ）として酸化珪素層３２１を堆積する。
【００８７】
図４Ｇに示した層配列４６０を得るために、層配列４５０の表面に、フォトレジストマスク３３１を形成する。
【００８８】
図４Ｈに示した層配列４６５を得るために、フォトレジストマスク３３１を用いたエッチングによって、酸化珪素層３２１にトレンチ３４２を形成する。図４Ｈに示したエッチングプロセスの状態では、エッチングの前方部分は、犠牲層領域４４１の表面にまだ達していない。
【００８９】
図４Ｉに示した層配列４７０を得るために、酸化珪素層３２１のエッチングを続ける。ここで図４Ｉでは、エッチングの前方部分は、アルミニウム配線３１１の上端部分に位置する犠牲層領域４４１の表面に達したところである。
【００９０】
図４Ｊに示した層配列４７５を得るために、露出した犠牲層領域４４１に、エッチングプロセスを行う。ここで、露出した犠牲層領域４４１が酸化珪素層３２１の露出した材料よりも著しく速くエッチングされるように、エッチングパラメータを調整する。これにより、図４Ｊに示した層配列４７５となる。この図では、犠牲層領域４４１をエッチングするためのエッチング速度と、酸化珪素層３２１をエッチングするためのエッチング速度とが異なっているので、材料３２１とエッチバックされる犠牲層領域４４１との間の接合領域において、段状の部分が得られる。露出した犠牲層４４１をエッチングした結果、犠牲層の残留物４７６が生じる。
【００９１】
図４Ｋに示した層配列４８０を得るために、露出した犠牲層領域４４１をエッチングし、犠牲層の残留物４７６をエッチングするための、エッチングプロセスが続く。犠牲層の材料のエッチング速度と、酸化珪素層３２１の材料のエッチング速度とが異なっていることにより、配線３１１と酸化珪素層３２１との間の縁部に、わずかに段状の部分が得られる。しかし、従来技術の場合のような不要な狭い隙間ではない。
【００９２】
図４Ｌに示した層配列４８５を得るために、トレンチ３４２にタングステン材料を充填することにより、タングステンビア３７１を形成する。
【００９３】
以下では、本発明の狭い隙間が形成されないことについてもう一度説明するために、図４Ｉ〜図４Ｋの層配列の詳細図について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら再び記載する。図５Ａ〜図５Ｃの層配列５００〜５２０には、犠牲層領域４４１をエッチングするためのエッチングの前方部分の、第１のレベル５０５、第２のレベル５０２、および、第３のレベル５０３が示されている。
【００９４】
図５Ａに示した層配列５００は、基本的に、図４Ｉに示した層配列４７０と同じである。図５Ａに示した状態では、エッチングプロセスは、配線３１１上の犠牲層領域４４１の表面領域が丁度露出したところまで進んでいる。
【００９５】
該エッチングプロセスを継続すると、図５Ｂに示す層配列５１０が得られる。この層配列は、図４Ｊに示した層配列４７５とほぼ同じである。層配列５１０では、エッチングの前方部分は、犠牲層領域４４１に対して第２のレベル５０２まで進んでいる。したがって、犠牲層の残留物４７６のみが存在している。犠牲層領域４４１の材料を酸化珪素層３２１の材料よりもずっと速くエッチングするようにエッチングパラメータを選択したので、犠牲層の残留物４７６の縁部の部分には、段状の酸化珪素パターンが生じる。しかし、該パターンは不要な狭い隙間ではない。
【００９６】
該エッチングプロセスをさらに継続すると、図５Ｃに示した、エッチングの前方部分が第３のレベル５０３に達している層配列５２０が得られる。この状態は、図４Ｋに示した層配列４８０とほぼ同じである。この状態では、配線３１１の表面は露出しており、犠牲層４４１の材料は、配線３１１の表面から完全に除去されている。層配列５２０には、隣接している配線間に位置する犠牲層４４１の材料があるが、層配列５２０の処理または機能にいかなる負の影響も与えない。
【００９７】
図５Ｃに示したように、エッチングパラメータを選択した結果、配線３１１の表面領域は確実に露出している。配線３１１と電気的に絶縁している酸化珪素層３２１との間の境界領域に位置する狭い隙間は形成されていない。
【００９８】
以下では、本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を示すための層配列について、図６Ａ、図６Ｂを参照しながら記載する。
【００９９】
図６Ａは、第１のアルミニウム配線６０１と第２のアルミニウム配線６０２とを備えた層配列６００を示している。ここで、第１のアルミニウム配線６０１の上には、第１の犠牲層領域６０３が形成され、第２のアルミニウム配線６０２の上には、第２の犠牲層領域６０４が形成されている。構成要素６０１〜６０４は、酸化珪素層６０５によって覆われている。該酸化珪素層の厚さは、完全に均一ではなく、厚さの幅６０６を有している。
【０１００】
図６Ｂは、エッチングプロセスを用いて、第１の犠牲層領域６０３を露出するための第１のトレンチ６１１が形成され、第２の犠牲層領域６０４を露出するための第２のトレンチ６１２が形成された、層配列６１０を示している。厚さの幅６０６、および、エッチングマスクの不要な横のずれにより、第１の犠牲層領域６０３の側面側に位置するエッチングの前方部分は、酸化珪素層６０５の材料を除去しており、酸化珪素層６０５は、この領域では薄くなっている。これに対して、第２の犠牲層領域６０４の側面側に位置するエッチングの前方部分は、酸化珪素層６０５の材料を除去しておらず、酸化珪素層６０５は、この領域では厚くなっている。ここで上記エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域６０４の表面に丁度達したところである。
【０１０１】
したがって、犠牲層領域６０３、６０４をエッチング停止層として用いた場合、初めに、アルミニウム配線６０１、６０２および犠牲層領域６０３、６０４の上に位置する酸化珪素層６０５の材料が除去される。該エッチングプロセスの材料の除去は、犠牲層領域６０３、６０４に達すると終了する。（不要であるが、常に完全には回避できない）エッチングマスクの横方向のずれについて、つまり、エッチングの前方部分が犠牲層領域６０３、６０４に対して横方向にわずかにずれているので、犠牲層領域６０３、６０４に対して隣接して位置する酸化珪素層６０５の（図６Ｂでは、犠牲層領域６０３の表面よりも下において、横方向に位置する）材料が除去される。この場合、犠牲層領域６０３、６０４の厚さが、酸化珪素層６０５の厚さの幅６０６（つまり、厚さの変動幅）と少なくとも同じかそれより厚くなるように選択することが有利である。なぜなら、こうすることにより、このような横方向のずれから不要な狭い隙間が生じなくなるからである。これは、エッチングの前方部分が酸化珪素層６０５の最も厚い部分（つまり、第２の犠牲層領域６０４の上）において犠牲層に達した場合、該エッチングの前方部分は、第１の犠牲層領域６０３において、酸化珪素層６０５の最も薄い部分をまだ完全には過ぎていないからである。
【０１０２】
以下では、本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を示す層配列について、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら記載する。
【０１０３】
図７Ａは、第１のアルミニウム配線７０１と、第２のアルミニウム配線７０２とを備えた層配列７００を示している。ここで、第１のアルミニウム配線７０１の上に、第１の犠牲層領域７０３が形成されており、第２のアルミニウム配線７０２の上に、第２の犠牲層領域７０４が形成されている。構成要素７０１〜７０４は、酸化珪素層７０５によって覆われている。該酸化珪素層の厚さは、完全に均一ではなく、厚さの幅７０６を有している。
【０１０４】
層配列７００では、エッチングプロセスによって、第１のトレンチ７０７がエッチングされており、第２のトレンチ７０８がエッチングされている。該第１のトレンチは、第１の犠牲層領域７０３を露出するためのものである。該第２のトレンチは、厚さの幅７０６のゆえに、および、この領域において酸化珪素層７０５の厚さがより厚いので、第２の犠牲層領域７０４が露出する程には十分深くない。つまり、層配列７００では、エッチングの前方部分は、酸化珪素層７０５の最も薄い位置にて（つまり、第１の犠牲層領域７０３において）犠牲層に達したところである。
【０１０５】
図７Ｂは、処理のより進んだ時点における層配列７１０を示している。図７Ｂでは、エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域７０４に達している。犠牲層の材料のエッチング速度が速いので、第１の犠牲層領域７０３の露出した部分はすでに完全に除去されている。該犠牲層領域の側面側には、酸化珪素層７０５のエッチング速度が著しく遅いために、不要な狭い隙間は生じない。
【０１０６】
図７Ｃは、処理のさらに進んだ時点における層配列７２０を示している。図７Ｃでは、エッチングの前方部分は、第２の犠牲層領域７０４の露出した部分も除去している。該第２の犠牲層領域の近傍で、酸化珪素層７０５は最も厚くなっている。犠牲層の材料のエッチング速度が速く、酸化珪素層７０５のエッチング速度がより遅いことにより、不要な狭い隙間は生じない。このことは、特に犠牲層領域７０３、７０４の縦方向の厚さが厚さの幅７０６と少なくとも同じかそれより厚い場合に当てはまる。
【０１０７】
本明細書には、以下の出版物を引用している。
［１］ ＤＥ １０１ ４０ ４６８ Ａ１
［２］ ＵＳ ５ ４５１ ５４３ Ａ
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１Ａ】従来技術を示す配置平面図である。
【図１Ｂ】従来技術を示す配置平面図である。
【図１Ｃ】従来技術を示す配置平面図である。
【図２Ａ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｂ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｃ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｄ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｅ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｆ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｇ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｈ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｉ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｊ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図２Ｋ】従来技術における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｅ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｆ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｇ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図３Ｈ】本発明の第１実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｆ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｇ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｈ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｉ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｊ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｋ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図４Ｌ】本発明の第２実施形態における層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ａ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の層構造の製造方法に関する、様々な時間での層配列を示す図である。
【図６Ａ】本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の犠牲層のエッチング停止層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ａ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の犠牲層の短時間でエッチングできる層としての使用を説明するための層配列を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ 配線
１０１ ビア
１０２ ランディングパッド
１１０ 第１の配置平面図
１２０ 第２の配置平面図
１３０ 第３の配置平面図
２００ 層配列
２０１ アルミニウム層
２０２ フォトレジストマスク
２１０ 層配列
２１１ アルミニウム配線
２１２ フォトレジストの残留物
２２０ 層配列
２２１ 酸化珪素層
２３０ 層配列
２３１ フォトレジストマスク
２４０ 層配列
２４１ フォトレジストの残留物
２４２ トレンチ
２５０ 層配列
２６０ 層配列
２６１ 狭い隙間
２７０ 層構造
２７１ タングステンビア
２８０ 層配列
２８１ 基板
２８２ 第１のレベル
２８３ 第２のレベル
２８４ 第３のレベル
２８５ 層配列
２９０ 層配列
３００ 層配列
３０１ アルミニウム層
３０２ 窒化珪素からなる犠牲層
３０３ フォトレジストマスク
３１０ 層配列
３１１ アルミニウム配線
３１２ 犠牲層領域
３１３ フォトレジストの残留物
３２０ 層配列
３２１ 酸化珪素層
３３０ 層配列
３３１ フォトレジストマスク
３４０ 層配列
３４１ フォトレジストの残留物
３４２ トレンチ
３５０ 層配列
３６０ 層配列
３６１ 下地膜
３７０ 層構造
３７１ タングステンビア
４００ 層配列
４０１ シリコン基板
４１０ 層配列
４２０ 層配列
４３０ 層配列
４３１ フォトレジストマスク
４４０ 層配列
４４１ 犠牲層領域
４５０ 層配列
４６０ 層配列
４６５ 層配列
４７０ 層配列
４７５ 層配列
４７６ 犠牲層の残留物
４８０ 層配列
５００ 層配列
５０１ 第１のレベル
５０２ 第２のレベル
５０３ 第３のレベル
５１０ 層配列
５２０ 層配列
６００ 層配列
６０１ 第１のアルミニウム配線
６０２ 第２のアルミニウム配線
６０３ 第１の犠牲層領域
６０４ 第２の犠牲層領域
６０５ 酸化珪素層
６０６ 厚さの幅
６１０ 層配列
６１１ 第１のトレンチ
６１２ 第２のトレンチ
７００ 層配列
７０１ 第１のアルミニウム配線
７０２ 第２のアルミニウム配線
７０３ 第１の犠牲層領域
７０４ 第２の犠牲層領域
７０５ 酸化珪素層
７０６ 厚さの幅
７０７ 第１のトレンチ
７０８ 第２のトレンチ
７１０ 層配列
７２０ 層配列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初めに、基板に導電層を形成し、当該導電層をパターニングし、
続いて、上記パターニングされた導電層の少なくとも一部の上に犠牲層を形成し、
上記導電層および上記犠牲層の上に、電気絶縁層を形成し、
上記電気絶縁層を、上記犠牲層の表面領域が露出するようにパターニングし、上記電気絶縁層の除去は、上記導電層の上端部における、上記犠牲層の領域の表面にちょうど達したときに停止し、
上記犠牲層の露出領域を除去することにより、上記導電層の表面領域が露出し、
上記パターニングされた導電層の露出した表面領域を、導電性材料からなるパターンによって覆う、層構造の製造方法。
【請求項２】
上記犠牲層を停止層として用いる、請求項１に記載の、層構造の製造方法。
【請求項３】
上記犠牲層を上記電気絶縁層よりも速い速度で除去する、請求項１または２に記載の、層構造の製造方法。
【請求項４】
上記犠牲層および上記電気絶縁層を、当該電気絶縁層よりも速いエッチング速度で当該犠牲層を除去するように設定されたエッチングプロセスによって除去する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項５】
上記エッチングプロセスでのエッチング液として、
テトラフルオロメタン、
トリフルオロメタン、
窒素、および／または、
アルゴンを用いる、請求項４に記載の、層構造の製造方法。
【請求項６】
上記エッチング速度は、上記エッチング液中の
酸素、
水素、および／または、
一酸化炭素
の濃度を調整することによって調整される、請求項４または５に記載の、層構造の製造方法。
【請求項７】
上記犠牲層の厚さは上記電気絶縁層の厚さよりも十分に薄い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項８】
上記導電層と、導電性材料からなる上記パターンとの間に下地層を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項９】
上記パターニングされた導電層の表面領域を露出させた後、上記下地層を形成する、請求項８に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１０】
上記導電層のパターニングおよび／または上記電気絶縁層のパターニングを、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて行う、請求項１〜９のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１１】
上記導電層および／または上記犠牲層を均一な堆積プロセスによって形成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１２】
上記層構造を集積回路として形成する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１３】
上記導電層をパターニングすることによって配線を形成し、
導電性材料からなる上記パターンを形成することによって、ビアを形成する、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１４】
上記導電層および／または導電性材料からなる上記パターンを、
アルミニウム、および／または、
タングステン
から形成する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１５】
上記犠牲層を、
窒化珪素、および／または、
酸窒化珪素
から形成する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１６】
上記電気絶縁層を酸化珪素から形成する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１７】
上記下地層を窒化チタンから形成する、請求項８〜１６のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１】
初めに、基板に導電層を形成し、当該導電層をパターニングし、
続いて、上記パターニングされた導電層の少なくとも一部の上に犠牲層を形成し、
上記導電層および上記犠牲層の上に、電気絶縁層を形成し、
上記電気絶縁層を、上記犠牲層の表面領域が露出するようにパターニングし、上記電気絶縁層の除去は、上記導電層の上端部における、上記犠牲層の領域の表面にちょうど達したときに停止し、
上記犠牲層の露出領域を除去することにより、上記導電層の表面領域が露出し、
上記パターニングされた導電層の露出した表面領域を、導電性材料からなるパターンによって覆う、層構造の製造方法。
【請求項２】
上記犠牲層を停止層として用いる、請求項１に記載の、層構造の製造方法。
【請求項３】
上記犠牲層を上記電気絶縁層よりも速い速度で除去する、請求項１または２に記載の、層構造の製造方法。
【請求項４】
上記犠牲層および上記電気絶縁層を、当該電気絶縁層よりも速いエッチング速度で当該犠牲層を除去するように設定されたエッチングプロセスによって除去する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項５】
上記エッチングプロセスでのエッチング液として、
テトラフルオロメタン、
トリフルオロメタン、
窒素、および／または、
アルゴンを用いる、請求項４に記載の、層構造の製造方法。
【請求項６】
上記エッチング速度は、上記エッチング液中の
酸素、
水素、および／または、
一酸化炭素
の濃度を調整することによって調整される、請求項４または５に記載の、層構造の製造方法。
【請求項７】
上記犠牲層の厚さは上記電気絶縁層の厚さよりも十分に薄い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項８】
上記導電層と、導電性材料からなる上記パターンとの間に下地層を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項９】
上記パターニングされた導電層の表面領域を露出させた後、上記下地層を形成する、請求項８に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１０】
上記導電層のパターニングおよび／または上記電気絶縁層のパターニングを、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて行う、請求項１〜９のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１１】
上記導電層および／または上記犠牲層を均一な堆積プロセスによって形成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１２】
上記層構造を集積回路として形成する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１３】
上記導電層をパターニングすることによって配線を形成し、
導電性材料からなる上記パターンを形成することによって、ビアを形成する、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１４】
上記導電層および／または導電性材料からなる上記パターンを、
アルミニウム、および／または、
タングステン
から形成する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１５】
上記犠牲層を、
窒化珪素、および／または、
酸窒化珪素
から形成する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１６】
上記電気絶縁層を酸化珪素から形成する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【請求項１７】
上記下地層を窒化チタンから形成する、請求項８〜１６のいずれか１項に記載の、層構造の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図２Ｈ】
【図２Ｉ】
【図２Ｊ】
【図２Ｋ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【図４Ｌ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図２Ｈ】
【図２Ｉ】
【図２Ｊ】
【図２Ｋ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【図４Ｌ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【公表番号】特表２００８−５０３０７３（Ｐ２００８−５０３０７３Ａ）
【公表日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１５７７２（Ｐ２００７−５１５７７２）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１０６７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１２４８５４
【国際公開日】平成１７年１２月２９日（２００５．１２．２９）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト (331)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１０６７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１２４８５４
【国際公開日】平成１７年１２月２９日（２００５．１２．２９）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト (331)
【Ｆターム（参考）】
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