層間絶縁構造およびその形成方法
【課題】層間絶縁体、あるいは層内絶縁体および層間絶縁体としてエアギャップを統合する銅のインタコネクトを製造する方法を提供すること。
【解決手段】層間絶縁構造の形成方法であって、第１の金属層を提供する工程と、第１の犠牲層を堆積する工程と、エッチング停止層を堆積する工程と、第２の犠牲層を堆積する工程と、２層のハードマスクを形成する工程と、２層のハードマスクをパターニングしてビアマスクおよびトレンチマスクを生成する工程と、第２の犠牲層をエッチングしてビアを形成する工程と、エッチング停止層の剥き出し部分と第１の犠牲層とをエッチングして第１の金属層を剥き出しにする工程と、第２の犠牲層をエッチングしてトレンチを形成する工程と、バリア金属および銅を堆積し、平坦化して第２の金属層を形成する工程と、第１および第２の犠牲層を分解して上記犠牲層をエアギャップと交換する工程とを包含する。
【解決手段】層間絶縁構造の形成方法であって、第１の金属層を提供する工程と、第１の犠牲層を堆積する工程と、エッチング停止層を堆積する工程と、第２の犠牲層を堆積する工程と、２層のハードマスクを形成する工程と、２層のハードマスクをパターニングしてビアマスクおよびトレンチマスクを生成する工程と、第２の犠牲層をエッチングしてビアを形成する工程と、エッチング停止層の剥き出し部分と第１の犠牲層とをエッチングして第１の金属層を剥き出しにする工程と、第２の犠牲層をエッチングしてトレンチを形成する工程と、バリア金属および銅を堆積し、平坦化して第２の金属層を形成する工程と、第１および第２の犠牲層を分解して上記犠牲層をエアギャップと交換する工程とを包含する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスにおけるインタコネクトの層間分離に関し、より詳細には、銅のインタコネクトの極めて低い誘電率（ｋ）分離を生成するための集積化プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
銅のインタコネクトは、２重ダマシンプロセスを用いて形成される。低誘電率の絶縁体材料の導入は、銅のインタコネクトを介して低誘電率の誘電体材料の第１層を堆積することによって達成され得る。これは、任意のエッチング停止バリア絶縁体、および、次に低誘電率材料の第２層が続き得る。次に、銅のインタコネクトに達するまで低誘電率材料の第２層、任意のエッチング停止バリア絶縁体、および低誘電率材料の第１層を介して、ビアをエッチングする。次に、低誘電率材料の第２層にトレンチをエッチングして、銅のインタコネクトの別の層の形成を支援する。バリア金属および銅は、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）法、電気化学的蒸着法、またはこれら方法の組み合わせによって堆積される。次に、堆積した銅（および、おそらくバリア金属）は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化され、銅のインタコネクトを形成する。
【０００３】
銅に対する層内絶縁用にエアギャップが用いられてきたが、層間の銅層では酸化シリコンが用いらてきた。エアギャップは、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを分解して形成される。しかし、銅は酸化物と直接接触する。このことによって、銅は酸化物中に拡散され、リーク電流フローが隣接する銅線間に生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、層間絶縁体、あるいは層内絶縁体および層間絶縁体としてエアギャップを統合する銅のインタコネクトを製造する方法を提供する。提供される方法により、犠牲ポリマーを堆積し、パターニングして、金属層を形成する。この犠牲ポリマーは分解して、アニーリング中にエアギャップになることができる。犠牲ポリマーとしての使用が可能な候補の１つは、１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線および該第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアを備える第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されたエアギャップとを備え、それにより上記目的が達成される。
【０００６】
第１の金属層を含む隣接した金属線間に挿入されたエアギャップをさらに備えてもよい。
【０００７】
第１の金属層は、バリア金属および銅を含んでもよい。
【０００８】
第１の金属層が少なくとも部分的に下層をなす酸化膜層をさらに含んでもよい。
【０００９】
第２の金属層が少なくとも部分的に下層をなす酸化膜層をさらに含んでもよい。
【００１０】
第１の金属線を含む金属線の第１の部分および第２の金属線を含む金属線の第２の部分は、エッジシールディング構造を形成してもよい。
【００１１】
複数のエッジシールディング構造は、デバイスの周囲に沿って広がり、それによってさらなる機械的な支持台が提供されてもよい。
【００１２】
層間絶縁構造を形成する方法であって、基板を覆う第１の金属層を提供する工程と、第１の金属層を覆う第１の犠牲層を堆積する工程と、第１の金属層を覆うエッチング停止層を堆積する工程と、エッチング停止層を覆う第２の犠牲層を堆積する工程と、第２の犠牲層を覆う２層のハードマスクを形成する工程と、２層のハードマスクをパターニングして、ビアマスクおよびトレンチマスクを生成する工程と、第２の犠牲層をエッチングして、エッチング停止層に達するまで部分的なビアを形成する工程と、エッチング停止層の剥き出しの部分をエッチングする工程と、第１の犠牲層をエッチングして、ビアを形成して、それによって第１の金属層を剥き出しにする工程と、第２の犠牲層をエッチングして、トレンチを形成する工程と、バリア金属および銅を堆積する工程と、バリア金属および銅を平坦化して、第２の金属層を形成する工程と、第１の犠牲層および第２の犠牲層を分解して、第１の犠牲層および第２の犠牲層をエアギャップと取り替える工程と包含し、それにより上記目的が達成される。
【００１３】
第１の金属層は銅を含んでもよい。
【００１４】
２層のハードマスクは、二酸化シリコン層、それに続く窒化シリコン層を含んでもよい。
【００１５】
２層のハードマスクは、窒化シリコン層、それに続く二酸化シリコンを含んでもよい。
【００１６】
第１の犠牲層を堆積する工程は、スピンコートする工程をさらに含んでもよい。
【００１７】
第１の犠牲層は犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００１８】
犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含んでもよい。
【００１９】
犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含んでもよい。
【００２０】
犠牲ポリマーは、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２１】
犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２２】
エッチング停止層は二酸化シリコンを含んでもよい。
【００２３】
第２の犠牲層は犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２４】
１に近似する有効絶縁体誘電率を有する層間絶縁体構造を提供する。層間絶縁体の実施形態は、第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線と第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアとを含む第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されるエアギャップとを含む。１実施形態において、エアギャップはまた、どちらか一方の金属層上の金属線間にあり、層内絶縁体および層間絶縁体として作用する。
【発明の効果】
【００２５】
層間絶縁体、あるいは層内絶縁体および層間絶縁体としてエアギャップを統合する銅のインタコネクトを製造する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、初期段階の製造に続くデバイス領域１４を備える基板１２を含むインタコネクト構造１０を示す。図面に示される１実施形態において、基板１２と第１の絶縁体を覆うように形成される金属線との間の第１の絶縁体として酸化物が使用される。別の実施形態において、別の低誘電率材料を酸化物の代わりに用いることができる。すなわち、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを、記載されるように上部絶縁層の形成に関する使用のために用いることができる。
【００２７】
初期段階の製造が終了した後、第１の絶縁体層１６（これは、好適には二酸化シリコンであり、約５００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さである）が基板上に堆積して、ＣＭＰ平坦化をして、基板１２と第１の金属線（まだ形成されていない）との間に誘電体層を形成する。第１の犠牲層１８を、約５００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さにスピンコートする。１実施形態において、第１の犠牲層１８は、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含む。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、オハイオ州クリーブランドのＢＦＧｏｏｄｒｉｃｈから市販されている。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーである。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、スピンコート用に６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解された。第１の犠牲層１８はＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーであり、好適には、約３〜５分間、約９５℃〜１２０℃でソフトベークされる。このソフトベークに続いて硬化処理が行われる。このＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、好適には、約１〜２時間、約２００℃〜２５０℃で真空または窒素環境下で硬化される。約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの窒化物ハードマスク２０の堆積に続いて、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの酸化物ハードマスク２２の堆積が行われ、自己整合のビア形成のために第１の犠牲層１８上に二重のハードマスクを形成する。このことを図１に示す。あるいは、エッチングの手順をわずかに変更する必要があり得るが、酸化物ハードマスク２２を最初に形成して、上を覆う窒化物ハードマスク２０がその上に形成され得る。
【００２８】
第１のフォトレジスト層を酸化物ハードマスク２２上に堆積して、パターニングする。この酸化物ハードマスクをエッチングして、酸化物ハードマスクにビアの開口を形成する。説明を簡略化するため、図面に示されるように、複数のビアの開口が同時に形成されるが、１つのビアの開口について論じる。
【００２９】
第２のフォトレジスト層を、堆積し、パターニングして、トレンチマスクが形成される。窒化物ハードマスク２０を、酸化物ハードマスク２２に形成されたビアの開口でエッチングして、窒化物のビアの開口２４が形成される。次に、酸化物ハードマスクをエッチングして、トレンチの開口２６が形成される。図２に示されるように、ビアおよびトレンチをエッチングする前に、このレジストを剥ぎ取り得る。または、このレジストを完全の状態で残したまま、エッチングした後にレジストを剥ぎ取り得る。
【００３０】
図３は、パターニングが続く、ハードマスクの上部の平面図を示し、図２の断面図に対応する。ビアの開口２４は、図示されるように、トレンチ幅の方に大きくなり得る。
【００３１】
次に、図４を参照して、第１の犠牲層１８をエッチングし、酸化物ハードマスク２２または窒化物ハードマスク２０の一方が第１の犠牲層１８を保護していない箇所で、ビアの開口３０を形成する。第１の犠牲層１８をエッチングする方法は、第１の犠牲層で選択される材料による。第１の犠牲層にＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いる場合、ドライエッチングプロセス（例えば、酸素プラズマエッチング、または他の適切なエッチングプロセス）を用いてエッチングされ得る。
【００３２】
次に、図５を参照して、１実施形態において、酸化物ハードマスク２２を用いて、選択的に窒化物ハードマスク２０をエッチングして、酸化物にトレンチパターンを形成する。１実施形態において、図示されるように、窒化物ハードマスク２２をエッチングした後、酸化物ハードマスクを除去する。あるいは、酸化物ハードマスク２２を完全に残したまま、その後に続くエッチングプロセス中に除去する。次に、図６を参照して、窒化物ハードマスク２０を用いて、第１の犠牲層１８をエッチングして、トレンチ３２を形成する。ビア３０がデバイス領域１４に達するまで、第１の絶縁層１６をエッチングして、ビア３０を拡大する。別の実施形態において、二酸化シリコンをエッチング（例えば、Ｃ３Ｆ８およびアルゴンを含むプラズマを用いてもよい）する間、第１の犠牲層１８は、マスクとして作用する。さらに他の化学エッチングを利用して、第１の犠牲層をエッチングすることなく二酸化シリコンをエッチングすることもできる。次に、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを第１の犠牲層として用いる場合、第１の犠牲層１８を選択的にエッチング（好適には、酸素を含むプラズマを用いる）し、トレンチ３２を形成する。用いるエッチング手順またはエッチングプロセスに関係なく、生じる構造物は、図６で示されるように、トレンチおよびビアを形成している。
【００３３】
次に、図７を参照して、バリア金属４０および銅４２を堆積し、ＣＭＰ平坦化をする。１実施形態において、さらに窒化物ハードマスク２０を除去する。
【００３４】
別の実施形態において、第１の絶縁層も犠牲層（例えば、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマー）である。酸化物の薄膜を堆積し、ＣＭＰ平坦化をする。次に、初期の犠牲層を堆積する。あるいは、初期段階処理の後、二酸化シリコン層を約５０ｎｍ〜２００ｎｍに堆積して、続いて初期の犠牲層の堆積およびＣＭＰ平坦化をする。代替の酸化膜層を第１の層内の犠牲層で堆積する。１実施形態において、バリア金属の堆積および銅の堆積に続いて、初期の犠牲層を第１の銅レベルと基板との間に挿入する。処理の完了後、これにより、第１の銅レベルと基板との間にエアギャップが生成する。
【００３５】
次に、図８を参照して、第２の犠牲層４４を、約５００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに堆積する。１実施形態において、この第２の犠牲層は、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーであり、スピンコートによって堆積される。エッチング停止層４６を、約５０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに第２の犠牲層上に堆積する。エッチング停止材料は、好適には、二酸化シリコンである。同じ材料である必要はないが、好ましくは他の犠牲層と同じ材料である第３の犠牲層を、約５００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに堆積する。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いる場合、好適には、中間構造物１０を、約３分間、約１２０℃で加熱し、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを穏やかに硬化する。次に、２重のハードマスクを第３の犠牲層４８に覆うように形成する。１実施形態において、第２の窒化物ハードマスク５０を、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに堆積し、続いて第２の酸化物ハードマスク５２を、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに堆積する。
【００３６】
上述したように、第３のフォトレジスト層を酸化物ハードマスク５２上に堆積し、パターニングする。酸化物ハードマスクをエッチングし、酸化物ハードマスクにビアの開口を形成する。図面に示されるように、複数のビアの開口が、同時に形成されるが、説明を簡略化するために、１つのビアの開口について説明する。
【００３７】
第４のフォトレジスト層を堆積し、パターニングして、トレンチマスクを形成する。酸化物ハードマスク５２に形成されるビアの開口で窒化物ハードマスク５０をエッチングして、窒化物ビアの開口を形成する。次に、酸化物ハードマスクをエッチングして、トレンチの開口を形成する。
【００３８】
第３の犠牲層４８をエッチングして、部分的なビアを形成する。１実施形態において、エッチング停止層４６の剥き出し部分に沿って第２の酸化物ハードマスクを除去し、エッチング停止層４６にビアの開口を形成する。第２の犠牲層をエッチングして、第２のレベルのビア６０を形成し、第３の犠牲層をエッチングして、第２のレベルのトレンチ６２を形成する間、第２の窒化物ハードマスクおよびエッチング停止層はマスクとして作用する。図９は、インタコネクト構造１０を示し、第２層のビアおよびトレンチの形成が続く。
【００３９】
別の実施形態において、第２の酸化物ハードマスクを、第２の窒化物ハードマスクの前に堆積する。この場合、第３のフォトレジスト層を、第２の窒化物ハードマスク上に堆積して、第２の酸化物ハードマスクにおいてビアの開口がエッチングされ得るようにパターニングする。次に、酸化物ハードマスクにおいてビアの開口をエッチングする。第４のフォトレジスト層を堆積して、トレンチマスクを第２の窒化物ハードマスクへとパターニングする。次に、エッチング停止層４６に至るまで第３の犠牲層４８をエッチングする。次に、第２の窒化物ハードマスクを除去する。第２の酸化物ハードマスクの除去に引き続き、ビアの開口より下方でエッチング停止層の一部を剥き出しにする。次に、第３の犠牲層および第２の犠牲層をエッチングして、図９に示されるようにビア構造およびトレンチ構造を形成する。
【００４０】
次に、図１０を参照すると、バリア金属７０および銅７２を堆積して、ＣＭＰ平坦化をする。１実施形態において、さらに第２の窒化物ハードマスクを除去する。
【００４１】
さらなる犠牲層、エッチング停止層、およびハードマスクを堆積する工程を繰り返し、続いて上述したように、パターニングする工程および選択的なエッチング工程を用いて、さらなるインタコネクトレベルを形成し得る。図１１に示すように、３つのインタコネクトレベルの全てが形成されている。上記プロセスを繰り返すことによって、さらなるレベルもまた可能である。最後のインタコネクトレベルを完了すると、窒化シリコンおよび窒化ボロンのキャッピング層８０を、約５ｎｍ〜１０ｎｍの厚さに堆積して、好適にはフォトレジストを用いてパターニングして、最上層の銅層を保護する。このキャッピング層は、好適には、最上層の金属線のトレンチよりわずかに大きくなるが、寸法的にはあまり重大な意味を持たない。次に、残っている全てのフォトレジスト材を剥ぎ取る。パシベーション層８２（好適には酸化物）を、約５００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに堆積する。
【００４２】
次に、図１２を参照すると、全ての犠牲層を分解して、エアギャップ１００を有するインタコネクト構造１０を生成する。エアギャップ層１００は、層間絶縁体および層内絶縁体として機能する。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いた実施形態において、好適には、インタコネクト構造１０を、約４２５℃〜５００℃の温度で、窒素パージされた加熱炉でアニールして、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを分解して、全ての覆っている酸化物に浸透することを可能にする。
【００４３】
上述のプロセスに引き続き、エアギャップを層間絶縁体と層内絶縁体との両方として形成する。従って、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化シリコンが非常に薄い場合、有効誘電率は、当然極めて１に近似する。極めて多くのインタコネクト層を有する集積回路に関して、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化物の厚さは、機械的強度を強めるように厚くする必要があり得る。このことは、システムの有効誘電率を増大させる。最上層の銅表面は、窒化物を用いて保護される。銅と直接接触する酸化シリコンはない。従って、銅の拡散問題はなくなる。隣接した銅線間のリーク電流および銅層間のリーク電流が、極めて小さくなることが期待される。概略図は接触した２つの堆積物を示した。左側は、普通のインタコネクトになる傾向があった。右側の堆積物は、エッジシールディングを図示している。エッジシールディングは、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化膜層および銅線の機械的な支持台のために必要とされる。１実施形態において、エッジシールディングをデバイスの周囲に分散して、さらなる機械的な支持台を提供する。別の実施形態において、エッジシールディングを、チップ領域の全体に渡る要点においてさらに提供する。エッジシールディングを、電源供給のバスラインまたはアースラインの１つとして用いてもよい。
【００４４】
エッチング停止層／スペースホルダーの酸化シリコンを、バリア金属を介して金属線に接着する。従って、バリア金属と銅とエッチング停止層／スペースホルダーの酸化物に対するバリア金属との間の良好な接着がより好ましい。この用途に対する好適なバリア金属は、ＴｉまたはＴｉＮである。
【００４５】
いくつかのスペースホルダーに加えて、好適な実施形態を説明してきたが、本発明は、任意の特定の実施形態に限定されない。どちらかと言えば、本発明の範囲は、上掲の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。
【００４６】
１に近似する有効誘電率を有する層間絶縁構造を提供する。層間絶縁の実施形態は、第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線、および第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアとを含む第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されたエアギャップとを含む。１実施形態において、エアギャップは、さらに、どちらか一方の金属層上の金属線間に存在して、層内絶縁および層間絶縁として役に立つ。また、犠牲ポリマーを堆積して、パターニングして、金属層を形成する方法を提供する。犠牲ポリマーを分解して、アニール中にエアギャップになることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、初期層およびハードマスクの堆積が続くインタコネクト構造の断面図である。
【図２】図２は、マスクする工程が続くインタコネクト構造の断面図である。
【図３】図３は、２重ハードマスクの上部を示す平面図である。
【図４】図４は、部分的なビアの形成の形成が続く断面図である。
【図５】図５は、窒化物トレンチマスクの形成が続く断面図である。
【図６】図６は、トレンチおよびビアの形成が続く断面図である。
【図７】図７は、バリア金属およびインタコネクトの堆積が続く断面図である。
【図８】図８は、さらなるインタコネクト層を形成するための層の堆積が続く断面図である。
【図９】図９は、さらなるトレンチおよびビアの形成が続く断面図である。
【図１０】図１０は、バリア金属およびインタコネクトの堆積が続く断面図である。
【図１１】図１１は、パシベーションが続く３つのインタコネクトレベルを示す断面図である。
【図１２】図１２は、全ての犠牲層が分解して、インタコネクト間にエアギャップの形成が続く断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスにおけるインタコネクトの層間分離に関し、より詳細には、銅のインタコネクトの極めて低い誘電率（ｋ）分離を生成するための集積化プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
銅のインタコネクトは、２重ダマシンプロセスを用いて形成される。低誘電率の絶縁体材料の導入は、銅のインタコネクトを介して低誘電率の誘電体材料の第１層を堆積することによって達成され得る。これは、任意のエッチング停止バリア絶縁体、および、次に低誘電率材料の第２層が続き得る。次に、銅のインタコネクトに達するまで低誘電率材料の第２層、任意のエッチング停止バリア絶縁体、および低誘電率材料の第１層を介して、ビアをエッチングする。次に、低誘電率材料の第２層にトレンチをエッチングして、銅のインタコネクトの別の層の形成を支援する。バリア金属および銅は、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）法、電気化学的蒸着法、またはこれら方法の組み合わせによって堆積される。次に、堆積した銅（および、おそらくバリア金属）は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を用いて平坦化され、銅のインタコネクトを形成する。
【０００３】
銅に対する層内絶縁用にエアギャップが用いられてきたが、層間の銅層では酸化シリコンが用いらてきた。エアギャップは、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを分解して形成される。しかし、銅は酸化物と直接接触する。このことによって、銅は酸化物中に拡散され、リーク電流フローが隣接する銅線間に生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、層間絶縁体、あるいは層内絶縁体および層間絶縁体としてエアギャップを統合する銅のインタコネクトを製造する方法を提供する。提供される方法により、犠牲ポリマーを堆積し、パターニングして、金属層を形成する。この犠牲ポリマーは分解して、アニーリング中にエアギャップになることができる。犠牲ポリマーとしての使用が可能な候補の１つは、１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線および該第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアを備える第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されたエアギャップとを備え、それにより上記目的が達成される。
【０００６】
第１の金属層を含む隣接した金属線間に挿入されたエアギャップをさらに備えてもよい。
【０００７】
第１の金属層は、バリア金属および銅を含んでもよい。
【０００８】
第１の金属層が少なくとも部分的に下層をなす酸化膜層をさらに含んでもよい。
【０００９】
第２の金属層が少なくとも部分的に下層をなす酸化膜層をさらに含んでもよい。
【００１０】
第１の金属線を含む金属線の第１の部分および第２の金属線を含む金属線の第２の部分は、エッジシールディング構造を形成してもよい。
【００１１】
複数のエッジシールディング構造は、デバイスの周囲に沿って広がり、それによってさらなる機械的な支持台が提供されてもよい。
【００１２】
層間絶縁構造を形成する方法であって、基板を覆う第１の金属層を提供する工程と、第１の金属層を覆う第１の犠牲層を堆積する工程と、第１の金属層を覆うエッチング停止層を堆積する工程と、エッチング停止層を覆う第２の犠牲層を堆積する工程と、第２の犠牲層を覆う２層のハードマスクを形成する工程と、２層のハードマスクをパターニングして、ビアマスクおよびトレンチマスクを生成する工程と、第２の犠牲層をエッチングして、エッチング停止層に達するまで部分的なビアを形成する工程と、エッチング停止層の剥き出しの部分をエッチングする工程と、第１の犠牲層をエッチングして、ビアを形成して、それによって第１の金属層を剥き出しにする工程と、第２の犠牲層をエッチングして、トレンチを形成する工程と、バリア金属および銅を堆積する工程と、バリア金属および銅を平坦化して、第２の金属層を形成する工程と、第１の犠牲層および第２の犠牲層を分解して、第１の犠牲層および第２の犠牲層をエアギャップと取り替える工程と包含し、それにより上記目的が達成される。
【００１３】
第１の金属層は銅を含んでもよい。
【００１４】
２層のハードマスクは、二酸化シリコン層、それに続く窒化シリコン層を含んでもよい。
【００１５】
２層のハードマスクは、窒化シリコン層、それに続く二酸化シリコンを含んでもよい。
【００１６】
第１の犠牲層を堆積する工程は、スピンコートする工程をさらに含んでもよい。
【００１７】
第１の犠牲層は犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００１８】
犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含んでもよい。
【００１９】
犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含んでもよい。
【００２０】
犠牲ポリマーは、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２１】
犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２２】
エッチング停止層は二酸化シリコンを含んでもよい。
【００２３】
第２の犠牲層は犠牲ポリマーを含んでもよい。
【００２４】
１に近似する有効絶縁体誘電率を有する層間絶縁体構造を提供する。層間絶縁体の実施形態は、第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線と第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアとを含む第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されるエアギャップとを含む。１実施形態において、エアギャップはまた、どちらか一方の金属層上の金属線間にあり、層内絶縁体および層間絶縁体として作用する。
【発明の効果】
【００２５】
層間絶縁体、あるいは層内絶縁体および層間絶縁体としてエアギャップを統合する銅のインタコネクトを製造する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、初期段階の製造に続くデバイス領域１４を備える基板１２を含むインタコネクト構造１０を示す。図面に示される１実施形態において、基板１２と第１の絶縁体を覆うように形成される金属線との間の第１の絶縁体として酸化物が使用される。別の実施形態において、別の低誘電率材料を酸化物の代わりに用いることができる。すなわち、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを、記載されるように上部絶縁層の形成に関する使用のために用いることができる。
【００２７】
初期段階の製造が終了した後、第１の絶縁体層１６（これは、好適には二酸化シリコンであり、約５００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さである）が基板上に堆積して、ＣＭＰ平坦化をして、基板１２と第１の金属線（まだ形成されていない）との間に誘電体層を形成する。第１の犠牲層１８を、約５００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さにスピンコートする。１実施形態において、第１の犠牲層１８は、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを含む。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、オハイオ州クリーブランドのＢＦＧｏｏｄｒｉｃｈから市販されている。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーである。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、スピンコート用に６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解された。第１の犠牲層１８はＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーであり、好適には、約３〜５分間、約９５℃〜１２０℃でソフトベークされる。このソフトベークに続いて硬化処理が行われる。このＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーは、好適には、約１〜２時間、約２００℃〜２５０℃で真空または窒素環境下で硬化される。約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの窒化物ハードマスク２０の堆積に続いて、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さの酸化物ハードマスク２２の堆積が行われ、自己整合のビア形成のために第１の犠牲層１８上に二重のハードマスクを形成する。このことを図１に示す。あるいは、エッチングの手順をわずかに変更する必要があり得るが、酸化物ハードマスク２２を最初に形成して、上を覆う窒化物ハードマスク２０がその上に形成され得る。
【００２８】
第１のフォトレジスト層を酸化物ハードマスク２２上に堆積して、パターニングする。この酸化物ハードマスクをエッチングして、酸化物ハードマスクにビアの開口を形成する。説明を簡略化するため、図面に示されるように、複数のビアの開口が同時に形成されるが、１つのビアの開口について論じる。
【００２９】
第２のフォトレジスト層を、堆積し、パターニングして、トレンチマスクが形成される。窒化物ハードマスク２０を、酸化物ハードマスク２２に形成されたビアの開口でエッチングして、窒化物のビアの開口２４が形成される。次に、酸化物ハードマスクをエッチングして、トレンチの開口２６が形成される。図２に示されるように、ビアおよびトレンチをエッチングする前に、このレジストを剥ぎ取り得る。または、このレジストを完全の状態で残したまま、エッチングした後にレジストを剥ぎ取り得る。
【００３０】
図３は、パターニングが続く、ハードマスクの上部の平面図を示し、図２の断面図に対応する。ビアの開口２４は、図示されるように、トレンチ幅の方に大きくなり得る。
【００３１】
次に、図４を参照して、第１の犠牲層１８をエッチングし、酸化物ハードマスク２２または窒化物ハードマスク２０の一方が第１の犠牲層１８を保護していない箇所で、ビアの開口３０を形成する。第１の犠牲層１８をエッチングする方法は、第１の犠牲層で選択される材料による。第１の犠牲層にＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いる場合、ドライエッチングプロセス（例えば、酸素プラズマエッチング、または他の適切なエッチングプロセス）を用いてエッチングされ得る。
【００３２】
次に、図５を参照して、１実施形態において、酸化物ハードマスク２２を用いて、選択的に窒化物ハードマスク２０をエッチングして、酸化物にトレンチパターンを形成する。１実施形態において、図示されるように、窒化物ハードマスク２２をエッチングした後、酸化物ハードマスクを除去する。あるいは、酸化物ハードマスク２２を完全に残したまま、その後に続くエッチングプロセス中に除去する。次に、図６を参照して、窒化物ハードマスク２０を用いて、第１の犠牲層１８をエッチングして、トレンチ３２を形成する。ビア３０がデバイス領域１４に達するまで、第１の絶縁層１６をエッチングして、ビア３０を拡大する。別の実施形態において、二酸化シリコンをエッチング（例えば、Ｃ３Ｆ８およびアルゴンを含むプラズマを用いてもよい）する間、第１の犠牲層１８は、マスクとして作用する。さらに他の化学エッチングを利用して、第１の犠牲層をエッチングすることなく二酸化シリコンをエッチングすることもできる。次に、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを第１の犠牲層として用いる場合、第１の犠牲層１８を選択的にエッチング（好適には、酸素を含むプラズマを用いる）し、トレンチ３２を形成する。用いるエッチング手順またはエッチングプロセスに関係なく、生じる構造物は、図６で示されるように、トレンチおよびビアを形成している。
【００３３】
次に、図７を参照して、バリア金属４０および銅４２を堆積し、ＣＭＰ平坦化をする。１実施形態において、さらに窒化物ハードマスク２０を除去する。
【００３４】
別の実施形態において、第１の絶縁層も犠牲層（例えば、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマー）である。酸化物の薄膜を堆積し、ＣＭＰ平坦化をする。次に、初期の犠牲層を堆積する。あるいは、初期段階処理の後、二酸化シリコン層を約５０ｎｍ〜２００ｎｍに堆積して、続いて初期の犠牲層の堆積およびＣＭＰ平坦化をする。代替の酸化膜層を第１の層内の犠牲層で堆積する。１実施形態において、バリア金属の堆積および銅の堆積に続いて、初期の犠牲層を第１の銅レベルと基板との間に挿入する。処理の完了後、これにより、第１の銅レベルと基板との間にエアギャップが生成する。
【００３５】
次に、図８を参照して、第２の犠牲層４４を、約５００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに堆積する。１実施形態において、この第２の犠牲層は、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーであり、スピンコートによって堆積される。エッチング停止層４６を、約５０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに第２の犠牲層上に堆積する。エッチング停止材料は、好適には、二酸化シリコンである。同じ材料である必要はないが、好ましくは他の犠牲層と同じ材料である第３の犠牲層を、約５００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに堆積する。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いる場合、好適には、中間構造物１０を、約３分間、約１２０℃で加熱し、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを穏やかに硬化する。次に、２重のハードマスクを第３の犠牲層４８に覆うように形成する。１実施形態において、第２の窒化物ハードマスク５０を、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに堆積し、続いて第２の酸化物ハードマスク５２を、約２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに堆積する。
【００３６】
上述したように、第３のフォトレジスト層を酸化物ハードマスク５２上に堆積し、パターニングする。酸化物ハードマスクをエッチングし、酸化物ハードマスクにビアの開口を形成する。図面に示されるように、複数のビアの開口が、同時に形成されるが、説明を簡略化するために、１つのビアの開口について説明する。
【００３７】
第４のフォトレジスト層を堆積し、パターニングして、トレンチマスクを形成する。酸化物ハードマスク５２に形成されるビアの開口で窒化物ハードマスク５０をエッチングして、窒化物ビアの開口を形成する。次に、酸化物ハードマスクをエッチングして、トレンチの開口を形成する。
【００３８】
第３の犠牲層４８をエッチングして、部分的なビアを形成する。１実施形態において、エッチング停止層４６の剥き出し部分に沿って第２の酸化物ハードマスクを除去し、エッチング停止層４６にビアの開口を形成する。第２の犠牲層をエッチングして、第２のレベルのビア６０を形成し、第３の犠牲層をエッチングして、第２のレベルのトレンチ６２を形成する間、第２の窒化物ハードマスクおよびエッチング停止層はマスクとして作用する。図９は、インタコネクト構造１０を示し、第２層のビアおよびトレンチの形成が続く。
【００３９】
別の実施形態において、第２の酸化物ハードマスクを、第２の窒化物ハードマスクの前に堆積する。この場合、第３のフォトレジスト層を、第２の窒化物ハードマスク上に堆積して、第２の酸化物ハードマスクにおいてビアの開口がエッチングされ得るようにパターニングする。次に、酸化物ハードマスクにおいてビアの開口をエッチングする。第４のフォトレジスト層を堆積して、トレンチマスクを第２の窒化物ハードマスクへとパターニングする。次に、エッチング停止層４６に至るまで第３の犠牲層４８をエッチングする。次に、第２の窒化物ハードマスクを除去する。第２の酸化物ハードマスクの除去に引き続き、ビアの開口より下方でエッチング停止層の一部を剥き出しにする。次に、第３の犠牲層および第２の犠牲層をエッチングして、図９に示されるようにビア構造およびトレンチ構造を形成する。
【００４０】
次に、図１０を参照すると、バリア金属７０および銅７２を堆積して、ＣＭＰ平坦化をする。１実施形態において、さらに第２の窒化物ハードマスクを除去する。
【００４１】
さらなる犠牲層、エッチング停止層、およびハードマスクを堆積する工程を繰り返し、続いて上述したように、パターニングする工程および選択的なエッチング工程を用いて、さらなるインタコネクトレベルを形成し得る。図１１に示すように、３つのインタコネクトレベルの全てが形成されている。上記プロセスを繰り返すことによって、さらなるレベルもまた可能である。最後のインタコネクトレベルを完了すると、窒化シリコンおよび窒化ボロンのキャッピング層８０を、約５ｎｍ〜１０ｎｍの厚さに堆積して、好適にはフォトレジストを用いてパターニングして、最上層の銅層を保護する。このキャッピング層は、好適には、最上層の金属線のトレンチよりわずかに大きくなるが、寸法的にはあまり重大な意味を持たない。次に、残っている全てのフォトレジスト材を剥ぎ取る。パシベーション層８２（好適には酸化物）を、約５００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに堆積する。
【００４２】
次に、図１２を参照すると、全ての犠牲層を分解して、エアギャップ１００を有するインタコネクト構造１０を生成する。エアギャップ層１００は、層間絶縁体および層内絶縁体として機能する。ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを用いた実施形態において、好適には、インタコネクト構造１０を、約４２５℃〜５００℃の温度で、窒素パージされた加熱炉でアニールして、ＵｎｉｔｙＴＭ犠牲ポリマーを分解して、全ての覆っている酸化物に浸透することを可能にする。
【００４３】
上述のプロセスに引き続き、エアギャップを層間絶縁体と層内絶縁体との両方として形成する。従って、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化シリコンが非常に薄い場合、有効誘電率は、当然極めて１に近似する。極めて多くのインタコネクト層を有する集積回路に関して、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化物の厚さは、機械的強度を強めるように厚くする必要があり得る。このことは、システムの有効誘電率を増大させる。最上層の銅表面は、窒化物を用いて保護される。銅と直接接触する酸化シリコンはない。従って、銅の拡散問題はなくなる。隣接した銅線間のリーク電流および銅層間のリーク電流が、極めて小さくなることが期待される。概略図は接触した２つの堆積物を示した。左側は、普通のインタコネクトになる傾向があった。右側の堆積物は、エッジシールディングを図示している。エッジシールディングは、エッチング停止層／スペースホルダーの酸化膜層および銅線の機械的な支持台のために必要とされる。１実施形態において、エッジシールディングをデバイスの周囲に分散して、さらなる機械的な支持台を提供する。別の実施形態において、エッジシールディングを、チップ領域の全体に渡る要点においてさらに提供する。エッジシールディングを、電源供給のバスラインまたはアースラインの１つとして用いてもよい。
【００４４】
エッチング停止層／スペースホルダーの酸化シリコンを、バリア金属を介して金属線に接着する。従って、バリア金属と銅とエッチング停止層／スペースホルダーの酸化物に対するバリア金属との間の良好な接着がより好ましい。この用途に対する好適なバリア金属は、ＴｉまたはＴｉＮである。
【００４５】
いくつかのスペースホルダーに加えて、好適な実施形態を説明してきたが、本発明は、任意の特定の実施形態に限定されない。どちらかと言えば、本発明の範囲は、上掲の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。
【００４６】
１に近似する有効誘電率を有する層間絶縁構造を提供する。層間絶縁の実施形態は、第１の複数の金属線を含む第１の金属層と、第２の複数の金属線、および第１の金属層に接続された少なくとも１つのビアとを含む第２の金属層と、第１の金属層と第２の金属層との間に挿入されたエアギャップとを含む。１実施形態において、エアギャップは、さらに、どちらか一方の金属層上の金属線間に存在して、層内絶縁および層間絶縁として役に立つ。また、犠牲ポリマーを堆積して、パターニングして、金属層を形成する方法を提供する。犠牲ポリマーを分解して、アニール中にエアギャップになることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、初期層およびハードマスクの堆積が続くインタコネクト構造の断面図である。
【図２】図２は、マスクする工程が続くインタコネクト構造の断面図である。
【図３】図３は、２重ハードマスクの上部を示す平面図である。
【図４】図４は、部分的なビアの形成の形成が続く断面図である。
【図５】図５は、窒化物トレンチマスクの形成が続く断面図である。
【図６】図６は、トレンチおよびビアの形成が続く断面図である。
【図７】図７は、バリア金属およびインタコネクトの堆積が続く断面図である。
【図８】図８は、さらなるインタコネクト層を形成するための層の堆積が続く断面図である。
【図９】図９は、さらなるトレンチおよびビアの形成が続く断面図である。
【図１０】図１０は、バリア金属およびインタコネクトの堆積が続く断面図である。
【図１１】図１１は、パシベーションが続く３つのインタコネクトレベルを示す断面図である。
【図１２】図１２は、全ての犠牲層が分解して、インタコネクト間にエアギャップの形成が続く断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属層と、第２の金属層と、該第１の金属層と該第２の金属層との間に形成されたエアギャップとを備える、層間絶縁構造。
【請求項２】
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に第３の金属層が設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項３】
前記第１の金属層は、少なくとも１つの第１金属線を備え、該第１金属線に隣接してエアーギャップが設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項４】
前記第２の金属層は、少なくとも１つの第２金属線を備え、該第２金属線に隣接してエアーギャップが設けられている、請求項３に記載の層間絶縁構造。
【請求項５】
前記第１の金属線および前記第２の金属線の表面が、それぞれ平坦化されている、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項６】
前記第１金属線および前記第２金属線は、それぞれ、バリア金属および銅を有する、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項７】
前記バリア金属は、前記第１金属線および前記第２金属線の底面および側面にそれぞれ設けられている、請求項６に記載の層間絶縁構造。
【請求項８】
前記第１の金属層は、第１の酸化膜層上に設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項９】
前記第２の金属層は、第２の酸化膜層上に設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１０】
前記第１の金属線のいずれかと、前記第２の金属線のいずれかとが、ビアによって接続されている、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項１１】
前記ビアは、バリア金属および銅を有する、請求項１０に記載の層間絶縁構造。
【請求項１２】
前記バリア金属は、前記ビアの底面および側面に設けられている、請求項１１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１３】
前記バリア金属は、ＴｉまたはＴｉＮである、請求項７または１１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１４】
前記第１の金属層は基板上に設けられており、該基板がデバイス領域を有し、前記第１の金属層におけるいずれかの前記第１の金属線は、該デバイス領域に接続されている、請求項３に記載の層間絶縁構造。
【請求項１５】
前記第２の金属層のための機械的な支持台をさらに有する、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項１６】
前記支持台は、ビアを含んでいる、請求項１５に記載の層間絶縁構造。
【請求項１７】
前記第１の金属層は基板上に設けられており、該基板がデバイス領域を有し、前記第１の金属層における前記第１の金属線は、該デバイス領域および前記ビアに接続された第１部分を含んでおり、
前記支持台は、該第１部分をさらに含んでいる、請求項１６に記載の層間絶縁構造。
【請求項１８】
前記支持台に含まれる前記ビアと前記第１金属線の第１部分とが、上下方向に重なっている、請求項１７に記載の層間絶縁構造。
【請求項１９】
前記支持台は、前記デバイス領域の周囲に分散している、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２０】
前記支持台は、チップ領域の全体にわたる要点に設けられている、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２１】
前記ビアを含む前記支持台は、電源供給のバスラインとして用いられる、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２２】
前記ビアを含む前記支持台は、アースラインとして用いられる、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２３】
前記第２の金属層上に、エアーギャップと、該エアーギャップを介して積層された金属層とを有する１または複数の積層構造が積層されている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項２４】
前記金属層における最上層に位置する金属層が窒化物でキャップされている、請求項２３に記載の層間絶縁構造。
【請求項２５】
前記窒化物がパシベーション層で覆われている、請求項２４に記載の層間絶縁構造。
【請求項２６】
前記パシベーション層が酸化物である、請求項２５に記載の層間絶縁構造。
【請求項２７】
層間絶縁構造を形成する方法であって、
基板上に第１の金属層を形成する工程と、
該第１の金属層を覆う第１の犠牲層を堆積する工程と、
該第１の犠牲層上に酸化膜層を堆積する工程と、
該酸化膜層上に第２の犠牲層を堆積する工程と、
該第２の犠牲層上に金属を堆積して第２金属層を形成する工程と、
次いで、前記第１の犠牲層および前記第２の犠牲層を分解して、該第１の犠牲層および第２の犠牲層をエアギャップとする工程と
を包含する、層間絶縁構造の形成方法。
【請求項２８】
前記第２の犠牲層を堆積する工程に次いで、該第２の犠牲層を覆うハードマスクを形成して、該ハードマスクをパターニングする工程をさらに包含する、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項２９】
前記ハードマスクが、前記第１の犠牲層にビアを形成するためのビアマスクと、前記第２の犠牲層にトレンチを形成するためのトレンチマスクとを有する、請求項２８に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３０】
前記ハードマスクをパターニングする工程に次いで、前記第１の犠牲層にビアを形成する工程をさらに包含する、請求項２８に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３１】
前記第１の犠牲層に前記ビアが形成された後に、前記トレンチマスクにて露出された前記第２の犠牲層を前記酸化膜層までエッチングすることによってトレンチを形成する工程をさらに包含する、請求項３０に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３２】
前記第２金属層を形成する工程において、前記ビア内および前記トレンチ内に金属がそれぞれ堆積される、請求項３１に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３３】
前記第２金属層を形成する工程において、前記ビア内および前記トレンチ内にバリア金属および銅が順番に堆積される、請求項３２に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３４】
前記バリア金属および前記銅を堆積した後に、該バリア金属および該銅を平坦化する工程をさらに包含する、請求項３３に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３５】
前記第１の金属層が銅である、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３６】
前記ビアマスクは二酸化シリコン層であり、前記トレンチマスクは窒化シリコン層である、請求項２９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３７】
前記ビアマスクは、窒化シリコン層であり、前記トレンチマスクは二酸化シリコンである、請求項２９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３８】
前記第１の犠牲層を堆積する工程において、該第１の犠牲層がスピンコートされる、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３９】
前記第１の犠牲層は犠牲ポリマーを含む、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４０】
前記犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４１】
前記犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４２】
前記犠牲ポリマーは、Ｕｎｉｔｙ（商品名）犠牲ポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４３】
前記犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたＵｎｉｔｙ（商品名）犠牲ポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４４】
前記酸化膜層が二酸化シリコンである、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４５】
前記第２の犠牲層は犠牲ポリマーである、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項１】
第１の金属層と、第２の金属層と、該第１の金属層と該第２の金属層との間に形成されたエアギャップとを備える、層間絶縁構造。
【請求項２】
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に第３の金属層が設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項３】
前記第１の金属層は、少なくとも１つの第１金属線を備え、該第１金属線に隣接してエアーギャップが設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項４】
前記第２の金属層は、少なくとも１つの第２金属線を備え、該第２金属線に隣接してエアーギャップが設けられている、請求項３に記載の層間絶縁構造。
【請求項５】
前記第１の金属線および前記第２の金属線の表面が、それぞれ平坦化されている、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項６】
前記第１金属線および前記第２金属線は、それぞれ、バリア金属および銅を有する、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項７】
前記バリア金属は、前記第１金属線および前記第２金属線の底面および側面にそれぞれ設けられている、請求項６に記載の層間絶縁構造。
【請求項８】
前記第１の金属層は、第１の酸化膜層上に設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項９】
前記第２の金属層は、第２の酸化膜層上に設けられている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１０】
前記第１の金属線のいずれかと、前記第２の金属線のいずれかとが、ビアによって接続されている、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項１１】
前記ビアは、バリア金属および銅を有する、請求項１０に記載の層間絶縁構造。
【請求項１２】
前記バリア金属は、前記ビアの底面および側面に設けられている、請求項１１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１３】
前記バリア金属は、ＴｉまたはＴｉＮである、請求項７または１１に記載の層間絶縁構造。
【請求項１４】
前記第１の金属層は基板上に設けられており、該基板がデバイス領域を有し、前記第１の金属層におけるいずれかの前記第１の金属線は、該デバイス領域に接続されている、請求項３に記載の層間絶縁構造。
【請求項１５】
前記第２の金属層のための機械的な支持台をさらに有する、請求項４に記載の層間絶縁構造。
【請求項１６】
前記支持台は、ビアを含んでいる、請求項１５に記載の層間絶縁構造。
【請求項１７】
前記第１の金属層は基板上に設けられており、該基板がデバイス領域を有し、前記第１の金属層における前記第１の金属線は、該デバイス領域および前記ビアに接続された第１部分を含んでおり、
前記支持台は、該第１部分をさらに含んでいる、請求項１６に記載の層間絶縁構造。
【請求項１８】
前記支持台に含まれる前記ビアと前記第１金属線の第１部分とが、上下方向に重なっている、請求項１７に記載の層間絶縁構造。
【請求項１９】
前記支持台は、前記デバイス領域の周囲に分散している、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２０】
前記支持台は、チップ領域の全体にわたる要点に設けられている、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２１】
前記ビアを含む前記支持台は、電源供給のバスラインとして用いられる、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２２】
前記ビアを含む前記支持台は、アースラインとして用いられる、請求項１８に記載の層間絶縁構造。
【請求項２３】
前記第２の金属層上に、エアーギャップと、該エアーギャップを介して積層された金属層とを有する１または複数の積層構造が積層されている、請求項１に記載の層間絶縁構造。
【請求項２４】
前記金属層における最上層に位置する金属層が窒化物でキャップされている、請求項２３に記載の層間絶縁構造。
【請求項２５】
前記窒化物がパシベーション層で覆われている、請求項２４に記載の層間絶縁構造。
【請求項２６】
前記パシベーション層が酸化物である、請求項２５に記載の層間絶縁構造。
【請求項２７】
層間絶縁構造を形成する方法であって、
基板上に第１の金属層を形成する工程と、
該第１の金属層を覆う第１の犠牲層を堆積する工程と、
該第１の犠牲層上に酸化膜層を堆積する工程と、
該酸化膜層上に第２の犠牲層を堆積する工程と、
該第２の犠牲層上に金属を堆積して第２金属層を形成する工程と、
次いで、前記第１の犠牲層および前記第２の犠牲層を分解して、該第１の犠牲層および第２の犠牲層をエアギャップとする工程と
を包含する、層間絶縁構造の形成方法。
【請求項２８】
前記第２の犠牲層を堆積する工程に次いで、該第２の犠牲層を覆うハードマスクを形成して、該ハードマスクをパターニングする工程をさらに包含する、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項２９】
前記ハードマスクが、前記第１の犠牲層にビアを形成するためのビアマスクと、前記第２の犠牲層にトレンチを形成するためのトレンチマスクとを有する、請求項２８に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３０】
前記ハードマスクをパターニングする工程に次いで、前記第１の犠牲層にビアを形成する工程をさらに包含する、請求項２８に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３１】
前記第１の犠牲層に前記ビアが形成された後に、前記トレンチマスクにて露出された前記第２の犠牲層を前記酸化膜層までエッチングすることによってトレンチを形成する工程をさらに包含する、請求項３０に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３２】
前記第２金属層を形成する工程において、前記ビア内および前記トレンチ内に金属がそれぞれ堆積される、請求項３１に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３３】
前記第２金属層を形成する工程において、前記ビア内および前記トレンチ内にバリア金属および銅が順番に堆積される、請求項３２に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３４】
前記バリア金属および前記銅を堆積した後に、該バリア金属および該銅を平坦化する工程をさらに包含する、請求項３３に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３５】
前記第１の金属層が銅である、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３６】
前記ビアマスクは二酸化シリコン層であり、前記トレンチマスクは窒化シリコン層である、請求項２９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３７】
前記ビアマスクは、窒化シリコン層であり、前記トレンチマスクは二酸化シリコンである、請求項２９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３８】
前記第１の犠牲層を堆積する工程において、該第１の犠牲層がスピンコートされる、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項３９】
前記第１の犠牲層は犠牲ポリマーを含む、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４０】
前記犠牲ポリマーは、ブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４１】
前記犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたブチルノルボルネンおよびトリエトキシシリルノルボルネンのコポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４２】
前記犠牲ポリマーは、Ｕｎｉｔｙ（商品名）犠牲ポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４３】
前記犠牲ポリマーは、６〜１２ｗｔ％のメシチレン溶液として溶解されたＵｎｉｔｙ（商品名）犠牲ポリマーを含む、請求項３９に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４４】
前記酸化膜層が二酸化シリコンである、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【請求項４５】
前記第２の犠牲層は犠牲ポリマーである、請求項２７に記載の層間絶縁構造の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−７４００４（Ｐ２００７−７４００４Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４０５９５（Ｐ２００６−３４０５９５）
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【分割の表示】特願２００２−２７６４０１（Ｐ２００２−２７６４０１）の分割
【原出願日】平成１４年９月２０日（２００２．９．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【分割の表示】特願２００２−２７６４０１（Ｐ２００２−２７６４０１）の分割
【原出願日】平成１４年９月２０日（２００２．９．２０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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