配線構造及びその形成方法
【課題】良質な配線構造、及びその形成方法を提供する。
【解決手段】第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する。
【解決手段】第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配線工程（Back End of Line：ＢＥＯＬ）の配線構造（interconnect structure）と配線工程（ＢＥＯＬ）の配線構造の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造は、いくつかの異なる化学的（Chemical）な工程や物理的（Physical）な工程を必要とし、それによって微細な電子デバイスは製造工程の前工程において基板上に形成される。集積回路は多層の様々な材料の相関パターンを用いて構成される。各層は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）、ＰＶＤ（physical vapor deposition）そしてエピタキシャル成長等の工程によって形成される。いくつかの層は、フォトレジストマスクと、さらにウェット及びドライエッチング技術とを用いてパターニングされる。
【０００３】
パターンは、特定の場所へのドーパントの注入によって層の中に形成される。基板上のデバイスは、シリコン、ガリウム砒素、ガラス等適当な材料によって形成されても良い。
【０００４】
基板上の集積回路の形成において、製造の後工程は、チップ上に組み立てられた半導体デバイスを電気的導伝材料で接続することを含んでいる。配線工程（Back End of Line: BEOL）は、半導体デバイスを接続するための電気的な接続技術である。そして、全集積回路デバイス内で機能するように設計された回路を完成する。金属配線は半導体デバイス間の電気的な接続としてのメタライゼーションプロセスにおいて使用される。
【０００５】
半導体デバイスの性能の向上の少なくとも一部は、トランジスタのようなデバイスのさらなる微細化を通して達成される。デバイスサイズの減少及びデバイス間のスペースの減少は、更なるデバイス性能の向上の為の単位領域内により多くのデバイスの配置を許容する。デバイス密度が増加すると、導電線及び導電線間のスペースの幅も小さく調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７、３０４、３８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、良質な配線構造、及びその形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の視点に係る配線構造の態様は、第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する。
【０００９】
本発明の第二の視点に係る配線構造の形成方法の態様は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を有しする第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の絶縁層及び前記第２の絶縁層内に設けられたトレンチと前記トレンチの下部に設けられ、前記第１の導電性形成物の上面まで延伸するヴィアとを含む開口部を有する第２の配線層と、を設け、前記開口部の側壁及び底面に第１のバリア層を形成し、前記ヴィアの底面の前記第１のバリア層の一部を除去し、前記ヴィア内の前記第１の導電性形成物の上部分を露出し、前記開口部の側壁及び底面上の前記第１のバリア層上にＭｎ含有バリア層を形成し、前記開口部内に第２の導電性材料を形成し、熱処理を加え、前記Ｍｎ含有バリア層の一部と前記第２の絶縁層の一部とを反応させマンガン酸化物を形成することを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良質な配線構造、及びその形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図８ａ】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図８ｂ】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１７】本発明の実施形態に係る配線構造の形成方法のフローダイアグラム。
【図１８】本発明の実施形態に係る配線構造の他の形成方法のフローダイアグラム。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記載は、開示する情報のいくつかの態様の基本的な理解を提供するための明細書において開示された情報の簡略化された要約を提示する。この要約は、開示される情報の広い全体像ではない。そして、この要約は、開示された情報のポイントまたは重要な要素を明らかにするためでもなく、開示する情報の範囲を明確に記載することを目的としていない。要約の唯一の目的は、後述されたより詳細な記述への前置きとしての簡略化された形態の開示された情報のいくつかの概念を示す。
【００１３】
（配線工程の）配線構造（back end of line interconnect structure）は、一般に絶縁層から導電性形成物（conductive feature）を分離するためのバリア層を含む。配線構造の製造工程にエッチバック工程を用いる時、エッチバック工程はバリア層へのダメージ及びバリア層の特性の劣化を引き起こす可能性がある。絶縁層が多孔性（ポーラス）のＬｏｗ−ｋ絶縁材料を含むとき、エッチバックは絶縁層へ多くのダメージを引き起こす可能性がある。このようなダメージは、バリア層、及びまたは絶縁層のラフな表面、及びまたは不連続部に起因して生じる場合がある。ラフな表面、及びまたは不連続部のために、バリア層は不十分な被膜状態を示す。
【００１４】
ここに記載した本発明は、配線構造、及びその形成方法を提供する。配線構造は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含む第１の配線層と、前記第１の配線層上の第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の第２の配線層とを含む。第２の配線層は第２の絶縁層とヴィア及びトレンチを含んでいる開口部を含む。
【００１５】
開口部内において、配線構造は第２の導電性形成物と第２の導電性形成物及び第２の絶縁層の間の２以上のバリア層とを有している。２以上のバリア層は、開口部内の第２の絶縁層上の第１のバリア層と、第１のバリア層上のＭｎＯｘ含有バリア層とを有している。ＭｎＯｘ含有バリア層を含むことで、配線構造は、第２の導電性形成物を通った導電材の拡散を防止及びまたは緩和することができる。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は配線構造１００の断面図を示している。配線構造は、第１の配線層１０２と、第１の配線層上の第１のキャップ層１０４と、第１のキャップ層上の第２の配線層１０６とを有している。配線構造は第２の配線層上の第３の絶縁層１０８を有することができる。
【００１７】
第１の配線層１０２は、第１の導電性形成物１１０と第１の絶縁層１１２とを有している。第１の導電性形成物はいくつかの適当な導電性材料を有している。導電性材料の例としては、ポリシリコン、導電性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ）、少なくともひとつの導電性材料を含む合金（例えば、Ａｌ及びＣｕまたはＣｕの合金）、及び導電性金属シリサイドまたはそれら自身の化合物を含む。第１の導電性形成物は、第１の絶縁層の上面とほぼ同一平面の上面を有している。
【００１８】
第１の導電性形成物１１０は、第１の配線層のバリア層１１４によって第１の絶縁層１１２から分離される。バリア層は、タンタル（Ｔａ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウムナイトライド（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステンナイトライド（ＷＮ）または、導電性材料からの拡散を防止するためのバリアとなることができるその他の材料を有している。バリア層の膜厚は約１ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下である。また、バリア層の膜厚は約５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以下であってもよい。第１の配線層１０２は第１の導電性形成物と第１の絶縁層の間にバリア層を有していなくてもよい。
【００１９】
第１の絶縁層１１２は、無機絶縁体または有機絶縁体を含んでいるいくつかの適当な層間絶縁膜または層内絶縁膜を有することができる。絶縁体は、ポーラスでも、ノンポーラスでも良い。第１の絶縁層１１２は一つ以上の絶縁層を有している。第１の絶縁層１１２が２以上の絶縁層を有している場合、前記絶縁層は、お互いに同様または異なっていて良い。絶縁材料の例は、ＦＳＧ（fluorinated silicon oxide：ＳｉＯＦ）、ＳｉＣＯＨ（例えば、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、及びＯの元素を含むカーボンがドープされた酸化材料）、ＨＳＱ（hydrogen silsesquioxane polymer）、ＭＳＱ（methyl silsesquioxane polymer）、ＯＳＧ（organosilicate glass）、そして高ポーラスＳｉＯ２の様な材料を含んでいるシリコン、または、パリレン（parylene）、ＢＣＢ、ポリフェニレンオリゴマー（polyphenylene oligomer）、フルオルカーボン（fluorocarbons）、そしてそれらの化合物のような有機物を含む。
【００２０】
第１の絶縁層１１２は、配線構造の望まれた実施形態により、いくつかの適当な膜厚を有しても良い。一例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下である。他の例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。さらに他の例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。
【００２１】
第１の絶縁層１１２は、低誘電率（low-k）を有することもできる。第１の絶縁層の誘電率は、ＳｉＯ２の誘電率よりも低くても良い。一例において、第１の絶縁層の誘電率は、約３．０以下である。他の例において、第１の絶縁膜の誘電率は、約２．６未満である。さらに他の例では、第１の絶縁層の誘電率は、約２．３未満である。
【００２２】
第１のキャップ層１０４は、いくつかの適当な絶縁キャッピング材料を有しても良い。絶縁キャッピング材料の例は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、シリコンカーボンナイトライド（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、カーボンドープド酸化物、窒素及び水素ドープドシリコンカーバイド ＳｉＣ（Ｎ，Ｈ）または、それらの多層膜を含んでいる。第１のキャップ層の膜厚は、例えば約１０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下である。
【００２３】
第２の配線層１０６は、第２の絶縁層１１６及び第２の絶縁層１１６の中の開口部１１８を有している。開口部１１８は、ヴィア１２０及びトレンチ１２２を有している。ヴィア１２０は、第１のキャップ層１０４を通って、第１の配線層１０２まで延伸している。第２の導電性形成物１２４の部分（例えば底面部）は第１のキャップ層１０４を通り、第１の導電性形成物１１０の上面まで延伸している。第２の導電性形成物１２４は、ヴィア１２０によって第１の導電性形成物１１０に電気的に接続されてもよい。第２の導電性形成物１２４は、第２の絶縁層１１６の上面とほぼ同一の上面を有することができる。
【００２４】
開口部１１８は第２の導電性形成物１２４と、第２の導電性形成物及び第２の絶縁層間の２層以上のバリア層１２６とを有している。２層以上のバリア層１２６は、開口部１１８の中で第２の絶縁層１１６上の第１のバリア層１２８と、第１のバリア層上のＭｎＯｘ含有バリア層１３０とを有している。第１のバリア層１２８は、開口部１１８の側壁及び底面上に形成される。そして、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、第１のバリア層１２８上に形成される。第１のバリア層は、１層または２層またはそれ以上のバリア層を有しても良い。第２の導電性形成物１２４は、２層以上のバリア層１２６によって第２の絶縁層から分離される。
【００２５】
第２の導電性形成物１２４は、いくつかの適当な導電性材料を含んで良い。例えば、第２の導電性形成物１２４は上述した第１の導電性形成物１１０の導電性材料のいくつかを含んで良い。
【００２６】
第２の絶縁層１１６は、無機絶縁体または有機絶縁体を含むいくつかの適当な層間絶縁膜または層内絶縁膜を含んでよい。この絶縁材料はポーラス（多孔性）でもノンポーラス（非多孔性）でも良い。第２の絶縁層１１６は１層以上の絶縁層を含む。第２の絶縁層が２層以上の絶縁層を含む場合、これらの絶縁層の材料は互いに同じでも異なっていても良い。第２の絶縁層１１６は、上述した第１の絶縁層１１２の絶縁材料のいくつかを含んで良い。例えば、第２の絶縁層はポーラス（多孔性）ＳｉＣＯＨを含んでいる。
【００２７】
第２の絶縁層１１６は、配線工程の配線構造の望まれた実施形態により、いくつかの適当な膜厚を有しても良い。一例において、第２の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約２０００ｎｍ以下である。他の例において、第２の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約１５００ｎｍ以下である。さらに他の例において、第２の絶縁層の膜は約１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である。
【００２８】
第２の絶縁層１１６は、低誘電率（low-k）を有することができる。第２の絶縁層１１６の誘電率は、ＳｉＯ２の誘電率よりも低くてもよい。一例において、第２の絶縁層１１６の誘電率は、約３．０未満である。他の例において、第２の絶縁層１１６の誘電率は、約２．６未満である。さらに他の例では、第２の絶縁層の誘電率は、約２．３未満である。
【００２９】
第２の配線層１０６の第１のバリア層１２８は、第２の導電性形成物１２４の導電性材料の拡散の防止及びまたは低減するためのバリアとなるいくつかの材料を含むことが出来る。第１のバリア層１２８は、上述した第１の配線層のバリア層１１４のどのようなバリア材料を含んでも良い。例えば、第１のバリア層はタンタル（Ｔａ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、またはチタンナイトライド（ＴｉＮ）を含んでいる。一例において、第２の配線層の第１のバリア層は１層以上のバリア層を有している。例えば、第１のバリア層の２層はＴａＮを含んでいる。
【００３０】
第２の配線層のＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、そしてＭｎ３Ｏ４、のようなマンガン酸化物（ＭｎＯｘ、Ｘは、約１以上、約２以下である）を含む。マンガン酸化物を含むことで、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、高いバリア特性を提供することができ、第２の導電性形成物１２４の導電性材料の拡散の防止及びまたは軽減することができる。結果として、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０はリーク電流の防止及びまたは軽減をすることができ、それによって、ＴＤＤＢ（time dependent dielectric breakdown）が改善する。
【００３１】
一例において、第１のバリア層１２８は、トレンチの底面上の不連続部１３２と、不連続部１３２を覆うＭｎＯｘ含有バリア層１３０とを有している。ＭｎＯｘ含有バリア層１３０の一部は、第１のバリア層１２８の不連続部を通って第２の絶縁層１１６に接触する。ＭｎＯｘ含有バリア層１３０のマンガン酸化物は、第２の絶縁層１１６に含まれるの酸素原子を用いたマンガンの酸化によって形成することができる。
【００３２】
ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は更にタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）またはそれらの化合物を含むことができる。一例において、ＭｎＯｘ含有バリア層は、マンガン酸化物と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏからなる組から選択された一つの金属とを含んでいる。他の例では、ＭｎＯｘ含有バリア層は、マンガン酸化物と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏからなるグループから選択された二つの金属とを含んでいる。
【００３３】
ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、ＴＤＤＢを改善できる、適当な量のマンガン酸化物を含んでいる。一例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０のいくつかの部分または実質的に全面は、第１のバリア層１２８と結合される。他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０がマンガン酸化物以外の化合物を含む場合、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約６０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。さらに他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約５０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。
【００３４】
２層以上のバリア層１２６（第１のバリア層１２８及びＭｎＯｘ含有バリア層１３０）は、配線構造の望ましい実施形態に依存して、適当な膜厚を有しても良い。一例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚を有している。他の例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して３ｎｍ以上４０ｎｍ以下の膜厚を有している。さらに他の例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有している。
【００３５】
配線構造は、第２の配線層１０６上に第２のキャップ層（第２の絶縁層）１０８を含むことが可能である。第２のキャップ層は、適当な絶縁キャッピング材料を有することができる。例えば、第２のキャップ層は上述した第１のキャップ層の材料のうちのいくつかの材料を含んでいる。
【００３６】
図２〜図１６を参照することで、配線構造を形成するための多くの可能な例の中の３つの実施形態が詳細に図示されている。図２〜図９は第１の実施形態に係る図であり、図１０〜図１２は第２の実施形態に係る図であり、図１３〜図１６は第３の実施形態に係る図である。
【００３７】
図２は、デュアルダマシンパターニング後の配線構造２００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１の配線層２０２と、第１の配線層上の第１のキャップ層２０４と、第１のキャップ層２０４上の第２の配線層２０６を含むことができる。配線構造の中間状態は、第２の配線層上の第３の絶縁層２０８を含むことができる。
【００３８】
第１の配線層は、第１の導電性形成物２１０と、第１の絶縁層２１２とを、図１と関連して記載したように含む。第１のキャップ層２０４は適当な絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層２０６は、第２の絶縁層２１４を含んでいる。第２の絶縁層は、図１に関連した上述した第１の絶縁層の絶縁材料を含む。
【００３９】
第３の絶縁層２０８はシリコン酸化物のような適当な絶縁材料を含んで良い。第３の絶縁層は１層以上の絶縁層を含む。例えば、第３の絶縁層は２層以上を含んでおり、一つはシリコン酸化物を含む層であり、他方はＳｉＣＯＨを含む層である。
【００４０】
第３の絶縁層２０８は、第２の絶縁層よりも高い誘電率を有することができる。一例において、第３の絶縁層の誘電率は、約２．６以上である。他の例において、第３の絶縁膜の誘電率は、約３．０以上である。さらに他の例において、第３の絶縁層の誘電率は、約２．３以上である。
【００４１】
第２の配線層２０６及び第３の絶縁層２０８は、ヴィア２１８及びトレンチ２２０を含む開口部２１６を有している。第１の導電性形成物２１０の上部分はヴィア２１８の底面で露出される。開口部２１６はデュアルダマシンパターニングによって形成される。デュアルダマシン構造の詳細及びデュアルダマシンの形成方法は、例えば、U.S. Patent Nos.6,433,428 and 6,407,453に記載されている。
【００４２】
図３は、第１のバリア層３００を開口部２１６の側壁上及び底面上に形成することを示している。第１のバリア層３００は図１に関連する上述した第１のバリア層１２８のどのようなバリア材料でも含むことができる。例えば、第１のバリア層３００はＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含んでいる。
【００４３】
第１のバリア層３００は、適当な技術によって形成されることができる。このような技術の例は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ(ionized plasma vapor deposition）、ＳＩＰ（self-ionized plasma）、ＡＬＤ（atomic layer deposition）、ＳＣＣＯ２（supercritical CO2）deposition、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ(metal organic chemical vapor deposition）、ＰＥＣＶＤ(plasma-enhanced chemical vapor deposition）、ＰＥＡＬＤ(plasma-enhanced atomic layer deposition）などを含む。
【００４４】
図４は、ヴィア２１８の底面において第２の配線層２０６の第１のバリア層３００の部分４００を除去することと、ヴィア２１８の中の第１の導電性形成物２１０の上部４０２を露出することとを示している。第１のバリア層３００の部分４００はアルゴンスパッタリングを含むエッチバック技術のような適当な技術によって除去することができる。
【００４５】
エッチバック工程（例えばＡｒスパッタリング）は、第１のバリア層３００及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４にダメージを引き起こし、第１のバリア層３００のバリア層特性を劣化させるかもしれない。特に、エッチバック工程は、破線によって示したトレンチ２２０の底面上の第１のバリア層３００の一部にダメージを引き起こすことがある。第２の絶縁層２１４が多孔性のＬｏｗ−ｋ誘電体材料（例えば、誘電率ｋが約２．８以下の誘電体材料）を含み、エッチバックは第２の絶縁層２１４にさらにダメージを引き起こすかもしれない。このようなダメージによって、第１のバリア層３００及びまたは第２の絶縁層２１４粗い表面及びまたは第１のバリア層３００の不連続部４０４が形成される。粗い表面及びまたは不連続部４０４によって、第１のバリア層３００は、第２の絶縁層２１４に対して不十分な被膜状態となる。言い換えると、第１のバリア層３００は下にある第２の絶縁層を完全に覆うことができない。この結果、不十分な絶縁破壊強度及びまたは不十分なエレクトロマイグレーション耐性が引き起こる。
【００４６】
図５は開口部２１６の側壁及び底面上の第１のバリア層３００上にＭｎ含有バリア層５００を形成することを示している。Ｍｎ含有バリア層５００は、Ｍｎ（例えば、実質的に純粋なＭｎ）または、Ｙ−Ｍｎ化合物を含んでも良い。このＹは、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏからなるグループから少なくとも一つ選択されたものである。Ｙは、実質的にＣｕを含んでいない。Ｙ−Ｍｎ化合物の例は、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＡｌＭｎ、ＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、ＡｌＣｏＭｎ等を含んでいる。
【００４７】
Ｍｎ含有バリア層５００は、適当な量のマンガンを含むことができる。一例において、Ｍｎ含有バリア層のいくつかの部分、または実質的に全部分は、第１のバリア層３００と結合される。他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約６０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約５０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。
【００４８】
Ｍｎ含有バリア層５００は、第１のバリア層３００のダメージ部（不連続部）４０４及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４を覆って形成される。例えば、Ｍｎ含有バリア層５００は第１のバリア層３００及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４の粗い表面及びまたは不連続部４０４を覆って形成される。Ｍｎ含有バリア層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等などの適当な技術を用いて形成される。
【００４９】
図６はＭｎ含有バリア層５００上にシード層６００を形成することを示している。シード層は、その後の工程の開口部内の第２の導電性形成物を電気めっきするために、充分な電流を供給することができる金属を少なくとも一つ含有している。一例において、第２の導電性形成物がＣｕを含むとき、シード層は、Ｃｕまたは、Ｃｕ合金（例えば、ＣｕＡｌ(copper aluminum）の合金）を含んでいる。シード層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等などの適当な技術を用いて形成される。シード層は、例えば約１０ｎｍ以上、約１００ｎｍ以下の適当な膜厚を有することができる。
【００５０】
図７は、開口部２１６内に第２の導電性材料７００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、または、Ｃｕ及びＡｌの合金）は、電気的なめっきによって開口部内に形成することが可能である。第２の導電性材料の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。
【００５１】
図８ａ及び図８ｂは、マンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）８００をＭｎ含有バリア層内に形成するためにＭｎ含有バリア層５００をアニールすることを示している。その結果、ＭｎＯｘ含有バリア層８０２が形成される。破線８０４によって示されているＭｎ含有バリア層の一部は、図８ｂに拡大されている。
【００５２】
マンガン酸化物８００は、第２の絶縁層２１４からの酸素を用いたＭｎ含有バリア層内のマンガンの酸化によって形成される。第２の絶縁層２１４から供給された酸素により、マンガン酸化物８００を第２の配線層２０６の第１のバリア層３００の不連続部４０４に形成することが可能である。言い換えるとマンガン酸化物８００は、図７に示したＭｎ含有バリア層５００のうち、第２の絶縁層２１４に接触している部分にＭｎ含有バリア層８０２を形成することができる。マンガン酸化物８００を含むことで、Ｍｎ含有バリア層８０２は高いバリア特性を提供することができ、第２の導電性形成物７００の導電性材料の拡散の防止およびまたは軽減することができる。
【００５３】
図８ａ及び図８ｂに示すように、バリア膜の不連続部４０４において、第２の絶縁層２１４とＭｎ含有バリア層５００（またはＭｎＯｘ含有バリア層８０２）とが接触していた部分にマンガン酸化物８００が形成される。これにより、第２の絶縁層２１４のうち、不連続部４０４によって、第１のバリア層３００に覆われておらず、バリア性が弱かった部分にもマンガン酸化物８００というバリア形成される。
【００５４】
マンガン酸化物８００は、合成されたマンガン酸化物が第２の導電性形成物の導電性材料の拡散の防止及びまたは低減することができる適当なアニール条件によって形成されることができる。一例において、マンガン酸化物は、約５０℃以上、約５００℃以下そして、約１０分以上、約３００分以下で形成される。他の例において、マンガン酸化物は、約７０℃以上、約４５０℃以下そして、約２０分以上、約２００分以下で形成される。さらに他の例において、マンガン酸化物は、約１００℃以上、約４００℃以下そして、約３０分以上、約１２０分以下で形成される。マンガン酸化物はＮ２雰囲気またはＮ２／Ｈ２雰囲気内で形成されることができる。第２の絶縁層２１４の表面は、第１のバリア層３００に覆われる部分とマンガン酸化物８００とに覆われる部分があり、第１のバリア層３００及びマンガン酸化物８００上にはＭｎ含有バリア層８０２が形成される。これにより、第２の絶縁層２１４は、第１のバリア層３００及びＭｎ含有バリア層８０２の２層のバリア膜部分と、マンガン酸化物８００及びＭｎ含有バリア層８０２の２層のバリア膜部分とが形成される。
【００５５】
図９は、第２の導電性材料７００及び第３の絶縁層２０８の上部分を除去することにより、第２の導電性形成物９００が形成され、さらに、第２のキャップ層９０２が第２の配線層２０６上に形成されることを示している。例えば、第２の導電性材料７００の上部及び第３の絶縁層２０８はＣＭＰ（Chemical mechanical polishing）によって除去することができる。第２のキャップ層９０２は図２に関連する上述した第１のキャップ層２０４と同じ方法で形成することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図１０〜図１２は、他の配線構造の形成方法を示している。図１０は、配線構造１０００の例の中間の状態の断面図示している。配線構造１００は、Ｍｎ含有バリア層１００２がさらに少なくとも一つのシード金属（例えばＣｕ）を含むことを除いて、図５に関連する上述した配線構造と同様の特徴を含む。
【００５７】
配線構造１０００は第１の配線層１００４と、第１の配線層上の第１のキャップ層１００６と、第１のキャップ層上の第２の配線層１００８とを含むことができる。配線構造の中間の状態は、第２の配線層１００８上に第３の絶縁層１０１０を含むことができる。
【００５８】
第１の配線層１００４は、図５に関連する上述した同様の方法で、第１の導電性形成物１０１２と、第１の絶縁層１０１４とを含む。第１のキャップ層１００６は、いくつかの絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層１００８は、第２の絶縁層１０１６を含む。第２の絶縁層１０１６は、図５に関連する上述した第１の絶縁層２１２のいくつかの絶縁材料を含む。第２の絶縁層１０１６は、ヴィア１０２０及びトレンチ１０２２を含んだ開口部１０１８を含む。第３の絶縁層１０１０はシリコン酸化物のような適当な絶縁材料を含むことができる。
【００５９】
配線構造１０００は、開口部１０１８の側壁及び底面上の第２の配線層１００８の中に第１のバリア層１０２４を含む。第１のバリア層１０２４は、ヴィア１０２０の底面の第１のバリア層１０２４の部分１０２８を除去するためのエッチバック工程によるダメージ（例えば、粗い表面や、不連続部１０２６）を受ける。
【００６０】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、マンガンと少なくとも一つのシード金属を有するＭｎ化合物含んでいる。シード金属は、後の電気めっき工程においてシードとして第２の導電性形成物の形成を促進することができる。シード金属は、第２の導電性形成物の形成を促進できる金属であれば、どのような金属であってもよい。
【００６１】
Ｍｎ合金は、Ｚ−Ｍｎ合金であってもよく、ＺがＣｕ、Ａｌ、Ｔａ、ＴｉそしてＣｏからなるグループのうちから少なくとも一つ選択される。Ｚ−Ｍｎ合金の例は、ＣｕＭｎ、ＡｌＭｎ、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＴａＭｎ、ＣｕＴｉＭｎ、ＣｕＡｌＭｎ、ＣｕＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、ＡｌＣｏＭｎ、等を含む。後に形成される第２の導電性形成物がＣｕを含む場合、Ｍｎ化合物はシード金属としてのＣｕを含む。
【００６２】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、適当な量のマンガンを含んでも良い。一例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約０．５ｗｔ％以上、約９９．５ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１ｗｔ％以上、約９０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１ｗｔ％以上、約８０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。
【００６３】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、適当な量のシード金属を含んでも良い。一例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約０．５ｗｔ％以上、約９９．５ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１０ｗｔ％以上、約９９ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約２０ｗｔ％以上、約９９ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。
【００６４】
Ｍｎ含有バリア層１００２は適当な技術によって形成されるこができる。例えば、Ｍｎ含有バリア層１００２は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等によって形成される。
【００６５】
図１０に図示していないが、Ｍｎ含有バリア層１００２を形成する前に、第２のバリア層はダメージを受けた第１のバリア層の上に形成することができる。第２のバリア層は、図５に関連する上述した第１のバリア層の適当なバリア材料を有することができる。例えば、第２のバリア層はＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含んでいる。
【００６６】
第２のバリア層は適当な技術によって形成されることができる。そのような技術の例としては、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等を含んでいる。
【００６７】
図１１は、開口部１０１８内に第２の導電性材料１１００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌまたは、ＣｕとＡｌの合金）は電気的なめっきによって開口部内に形成されることができる。導電性材料は、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎなどの適当な添加剤を含んでも良い。第２の導電性材料１１００の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。Ｍｎ含有バリア層１００２がシード金属を含むため、第２の導電性材料１１００はシード層の形成無しで電気的なめっきによって形成することができる。
【００６８】
図１２は、Ｍｎ含有バリア層１００２内にマンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）を形成するために、Ｍｎ含有バリア層１００２をアニールすることを示している。これによって、ＭｎＯｘ含有バリア層１２００が形成される。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。マンガン酸化物は図８ａ及び８ｂに関する上述した同じ方法で形成することができる。
【００６９】
図１２に図示していないが、ＭｎＯｘ含有バリア層１２００を形成した後に、第２の導電性材料と第３の絶縁層の上部分を除去する。これによって、第２の導電性形成物及び第２のキャップ層を第２の配線層上に形成することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図１３〜図１６は、配線構造の形成方法のさらに他の例示している。図１３は、配線構造１３００の例の一部の中間の状態の断面図を示している。配線構造１３００は図１０に関連する上述した配線構造と同様の特徴を含んでも良い。
【００７１】
配線構造１３００は、第１の配線層１３０２と、第１の配線層１３０２上の第１のキャップ層１３０４と、第１のキャップ層１３０４上の第２の配線層１３０６を含んでも良い。配線構造の中間の状態は、第２の配線層１３０６上の第３の絶縁層１３０８を含んでも良い。
【００７２】
図１０に関連する上述した同様の方法で第１の配線層１３０２は第１の導電性形成物１３１０と、第１の絶縁層１３１２とを含んでいる。第１のキャップ層１３０４は適当な絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層１３０６は第２の絶縁層１３１４を含んでいる。第２の絶縁層１３１４は、図１０に関連する上述した第１の絶縁層１０１４の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁層１３１４はヴィア１３１８及びトレンチ１３２０を含んだ開口部１３１６を有している。第３の絶縁層１３０８は、シリコン酸化物のように適当な絶縁材料を含むことができる。
【００７３】
配線構造１３００は開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層１３２２を含む。第１のバリア層１３２２は、ヴィア１３１８の底面の第１のバリア層１３２２の部分１３２６を除去するためのエッチバック工程によるダメージ（例えば、粗い表面や、不連続部）１３２４を受ける。
【００７４】
配線構造は第１のバリア層１３２２上にＭｎ含有バリア層１３２８を含んでいる。Ｍｎ含有バリア層１３２８は、マンガン及び少なくとも選択された一つのシード金属を含むＭｎ合金含む。Ｍｎ含有バリア層１３２８は図１０に関連する上述したＭｎ含有バリア層１００２と同様でも良い。
【００７５】
図１３には示していないが、Ｍｎ含有バリア層を形成する前に、ダメージを受けた第１のバリア層上に第２のバリア層を形成しても良い。第２のバリア層は、図１に関連する上述した第１のバリア層の適当なバリア材料を有することができる。例えば、第２のバリア層は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含む。
【００７６】
図１４は、Ｍｎ含有バリア層１３２８内にマンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）を形成するために、Ｍｎ含有バリア層１３２８をアニールすることを示している。これによって、ＭｎＯｘ含有バリア層１４００が形成される。マンガン酸化物は、第２の絶縁層１３１４からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層１３２８内のマンガンを酸化することによって形成される。マンガン酸化物は図８ａ及び８ｂに関する上述した同じ方法で形成されることができる。
【００７７】
図１５は、開口部１３１６内に第２の導電性材料１５００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌまたは、ＣｕとＡｌの合金）は電気的なめっきによって開口部内に形成されることができる。導電性材料は、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎなどの適当な添加材を含んでも良い。第２の導電性材料１５００の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。Ｍｎ含有バリア層１４００がシード金属を含むため、第２の導電性材料１５００はシード層の形成無しで電気的なめっきによって形成することができる。
【００７８】
図１６は、ＭｎＯｘ含有バリア層１４００内へのマンガン酸化物の形成を確実にするためにＭｎＯｘ含有バリア層１４００をアニールすることを示している。ＭｎＯｘ含有バリア層１４００内のマンガンは、図１４に示す方法と同様のアニールによって酸化される。拡散を防止及びまたは低減するためのマンガン酸化物が、図１４に関連する上述した前持ったアニールによって充分に形成されるとき、図１６のアニールは必要ない。また、その方法はこのアニールを含まない。
【００７９】
図１６では示してないが、ＭｎＯｘ含有バリア層を形成した後、第２の導電性材料及び第３の絶縁層の上部分が除去される。その結果、第２の導電性形成物を形成する。第２のキャップ層は第２の配線層上に形成することができる。
【００８０】
図１７は、配線構造の形成方法１７００を例示している。１７０２において、第１の配線層、第１の配線層上の第１のキャップ層、及び第１のキャップ層上の第２の配線層が設けられる。第１の配線層は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含むことができる。第２の配線層は、第２の絶縁層及び第２の絶縁層内にヴィアとトレンチを有する開口部を有することができる。ヴィアは、第１のキャップ層を通って、第１の導電性形成物の上面まで延伸している。
【００８１】
１７０４において、第１のバリア層は、開口部の側壁及び底面上に形成される。１７０６では、ヴィアの底の第１のバリア層の一部が除去され、ヴィア内の第１の導電性形成物の上部分が露出される。１７０８において、Ｍｎ含有バリア層は、開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層上に形成される。１７１０において、シード層がＭｎ含有バリア層上に形成される。１７１２において、第２の導電性材料は、電気的なめっきによってシード層上の開口部内に形成される。１７１４において、Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。
【００８２】
図１７に示してないが、図１７に示した方法は、後述する１つかそれ以上の特徴を含むことができる。Ｍｎ含有バリア層は、Ｍｎ、またはＹがＴａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、からなるグループから少なくともひとつ選択されるＹ−Ｍｎ合金を含む。Ｍｎ含有バリア層は、約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガンを含む。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。
【００８３】
一例においては、ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去する時、第１のバリア層内に不連続部が形成される。そして、Ｍｎ含有バリア層が第１のバリア層上に形成される。その結果、不連続部が覆われる。Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。これにより、マンガン酸化物を第２の絶縁層を通って第１のバリア層の不連続部に接触させる。
【００８４】
図１８は配線構造の形成方法１８００を例示している。１８０２において、第１の配線層、第１の配線層上の第１のキャップ層、及び第１のキャップ層上の第２の配線層が供給される。第１の配線層は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含むことができる。第２の配線層は、第２の絶縁層及び第２の絶縁層内にヴィアとトレンチを有する開口部を有することができる。ヴィアは、第１のキャップ層を通って、第１の導電性形成物の上面まで延伸している。
【００８５】
１８０４において、第１のバリア層は、開口部の側壁及び底面上に形成される。１８０６において、ヴィアの底の第１のバリア層の一部が除去され、ヴィア内の第１の導電性形成物の上部分が露出される。１８０８において、Ｍｎ含有バリア層は、開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層上に形成される。Ｍｎ含有層は、マンガンと、シード金属の少なくとも一つを有している。１８１０において、第２の導電性材料が、Ｍｎ含有バリア層上の開口部内に形成される。１８１２において、Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。
【００８６】
図１８に示していないが、図１８に示した方法は、後述する１つかそれ以上の特徴を含むことができる。Ｍｎ含有バリア層は、ＺがＣｕ、ＡＬ、Ｔａ、Ｔｉ、そしてＣｏからなるグループから少なくともひとつ選択されるＺ−Ｍｎ合金を含む。Ｍｎ含有バリア層は、ＣｕＭｎ、ＡｌＭｎ、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＴａＭｎ、ＣｕＴｉＭｎ、ＣｕＡｌＭｎ、ＣｕＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、そしてＡｌＣｏＭｎからなるグループから選択された化合物を含む。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。
【００８７】
一例において、ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去する時、第１のバリア層内に不連続部が形成される。そして、Ｍｎ含有バリア層が第１のバリア層上に形成される。その結果、不連続部が覆われる。Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。これにより、マンガン酸化物を第２の絶縁層を通って第１のバリア層の不連続部に接触させる。
【００８８】
Ｍｎ含有バリア層を形成した後、及び第２の導電性材料を形成する前に、Ｍｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにＭｎ含有バリア層をアニールすることをさらに含むことができる。ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去し、Ｍｎ含有バリア層を形成した後に、第１のバリア層上に他のバリア層を形成することをさらに含むことができる。
【００８９】
所定の特徴のためのどのような図面または数値の範囲に関して、図面または一つの範囲からのパラメーターは、数値の範囲を生成するため同じ特徴のための異なる範囲からの他の図または他のパラメーターと組み合わされても良い。
【００９０】
上述したことは、開示した発明の例を含んでいる。勿論、開示した発明の記載の目的のための構成要素及び方法の全ての考えうる組み合わせを書く事は不可能である。しかし、図の中の一般的な技術は、開示された発明の更なる組み合わせ及び入れ替えが可能であると認識できる。したがって、開示された発明は、添付された請求項の精神及び目的の中に含まれる変形、改良及び変化のような全ての変更を包含するつもりである。さらに、詳細な説明または請求項で使われている、含む、有する、持つ、またはこれらの系統の用語は、備えるという用語が、転換語としてクレームにて記載された場合と類似の解釈を含む。
【００９１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００９２】
１００…配線構造、 １０２…第１の配線層、 １０４…第１のキャップ層、
１０６…第２の配線層、 １０８…第３の絶縁層、 １０８…第２のキャップ層。
【００９３】
１１０…第１の導電性形成物、 １１２…第１の絶縁層、 １１４…バリア層、
１１６…第２の絶縁層、 １１８…開口部、 １２０…ヴィア、
１２２…トレンチ、 １２４…第２の導電性形成物、 １２６…バリア層、
１２８…第１のバリア層、 １３０…ＭｎＯｘ含有バリア層、
１３２…不連続部、 ２００…配線構造、 ２０２…第１の配線層、
２０４…第１のキャップ層、 ２０６…第２の配線層、
２０８…第３の絶縁層、 ２１０…第１の導電性形成物、
２１２…第１の絶縁層、 ２１４…第２の絶縁層、 ２１６…開口部、
２１８…ヴィア、 ２２０…トレンチ、 ３００…第１のバリア層、
４０４…不連続部、 ４０４…ダメージ部、 ５００…Ｍｎ含有バリア層、 ６００…シード層、 ７００…第２の導電性材料、
７００…第２の導電性形成物、 ８００…マンガン酸化物、
８０２…Ｍｎ含有バリア層、 ９００…第２の導電性形成物、
９０２…第２のキャップ層、 １０００…配線構造、
１００２…Ｍｎ含有バリア層、 １００４…第１の配線層、
１００６…第１のキャップ層、 １００８…第２の配線層、
１０１０…第３の絶縁層、 １０１２…第１の導電性形成物、
１０１４…第１の絶縁層、 １０１６…第２の絶縁層、 １０１８…開口部、
１０２０…ヴィア、 １０２２…トレンチ、 １０２４…第１のバリア層、
１１００…第２の導電性材料、 １２００…Ｍｎ含有バリア層、
１３００…配線構造、 １３０２…第１の配線層、
１３０４…第１のキャップ層、 １３０６…第２の配線層、
１３０８…第３の絶縁層、 １３１０…第１の導電性形成物、
１３１２…第１の絶縁層、 １３１４…第２の絶縁層、 １３１６…開口部、
１３１８…ヴィア、 １３２０…トレンチ、 １３２２…第１のバリア層、
１３２８…Ｍｎ含有バリア層、 １４００…ＭｎＯｘ含有バリア層、
１５００…第２の導電性材料、 １８００…形成方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配線工程（Back End of Line：ＢＥＯＬ）の配線構造（interconnect structure）と配線工程（ＢＥＯＬ）の配線構造の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造は、いくつかの異なる化学的（Chemical）な工程や物理的（Physical）な工程を必要とし、それによって微細な電子デバイスは製造工程の前工程において基板上に形成される。集積回路は多層の様々な材料の相関パターンを用いて構成される。各層は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）、ＰＶＤ（physical vapor deposition）そしてエピタキシャル成長等の工程によって形成される。いくつかの層は、フォトレジストマスクと、さらにウェット及びドライエッチング技術とを用いてパターニングされる。
【０００３】
パターンは、特定の場所へのドーパントの注入によって層の中に形成される。基板上のデバイスは、シリコン、ガリウム砒素、ガラス等適当な材料によって形成されても良い。
【０００４】
基板上の集積回路の形成において、製造の後工程は、チップ上に組み立てられた半導体デバイスを電気的導伝材料で接続することを含んでいる。配線工程（Back End of Line: BEOL）は、半導体デバイスを接続するための電気的な接続技術である。そして、全集積回路デバイス内で機能するように設計された回路を完成する。金属配線は半導体デバイス間の電気的な接続としてのメタライゼーションプロセスにおいて使用される。
【０００５】
半導体デバイスの性能の向上の少なくとも一部は、トランジスタのようなデバイスのさらなる微細化を通して達成される。デバイスサイズの減少及びデバイス間のスペースの減少は、更なるデバイス性能の向上の為の単位領域内により多くのデバイスの配置を許容する。デバイス密度が増加すると、導電線及び導電線間のスペースの幅も小さく調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７、３０４、３８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、良質な配線構造、及びその形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の視点に係る配線構造の態様は、第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する。
【０００９】
本発明の第二の視点に係る配線構造の形成方法の態様は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を有しする第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の絶縁層及び前記第２の絶縁層内に設けられたトレンチと前記トレンチの下部に設けられ、前記第１の導電性形成物の上面まで延伸するヴィアとを含む開口部を有する第２の配線層と、を設け、前記開口部の側壁及び底面に第１のバリア層を形成し、前記ヴィアの底面の前記第１のバリア層の一部を除去し、前記ヴィア内の前記第１の導電性形成物の上部分を露出し、前記開口部の側壁及び底面上の前記第１のバリア層上にＭｎ含有バリア層を形成し、前記開口部内に第２の導電性材料を形成し、熱処理を加え、前記Ｍｎ含有バリア層の一部と前記第２の絶縁層の一部とを反応させマンガン酸化物を形成することを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良質な配線構造、及びその形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図８ａ】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図８ｂ】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る配線構造の形成方法を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る配線構造の他の形成方法を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る配線構造のさらに他の形成方法を示す図。
【図１７】本発明の実施形態に係る配線構造の形成方法のフローダイアグラム。
【図１８】本発明の実施形態に係る配線構造の他の形成方法のフローダイアグラム。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の記載は、開示する情報のいくつかの態様の基本的な理解を提供するための明細書において開示された情報の簡略化された要約を提示する。この要約は、開示される情報の広い全体像ではない。そして、この要約は、開示された情報のポイントまたは重要な要素を明らかにするためでもなく、開示する情報の範囲を明確に記載することを目的としていない。要約の唯一の目的は、後述されたより詳細な記述への前置きとしての簡略化された形態の開示された情報のいくつかの概念を示す。
【００１３】
（配線工程の）配線構造（back end of line interconnect structure）は、一般に絶縁層から導電性形成物（conductive feature）を分離するためのバリア層を含む。配線構造の製造工程にエッチバック工程を用いる時、エッチバック工程はバリア層へのダメージ及びバリア層の特性の劣化を引き起こす可能性がある。絶縁層が多孔性（ポーラス）のＬｏｗ−ｋ絶縁材料を含むとき、エッチバックは絶縁層へ多くのダメージを引き起こす可能性がある。このようなダメージは、バリア層、及びまたは絶縁層のラフな表面、及びまたは不連続部に起因して生じる場合がある。ラフな表面、及びまたは不連続部のために、バリア層は不十分な被膜状態を示す。
【００１４】
ここに記載した本発明は、配線構造、及びその形成方法を提供する。配線構造は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含む第１の配線層と、前記第１の配線層上の第１のキャップ層と、前記第１のキャップ層上の第２の配線層とを含む。第２の配線層は第２の絶縁層とヴィア及びトレンチを含んでいる開口部を含む。
【００１５】
開口部内において、配線構造は第２の導電性形成物と第２の導電性形成物及び第２の絶縁層の間の２以上のバリア層とを有している。２以上のバリア層は、開口部内の第２の絶縁層上の第１のバリア層と、第１のバリア層上のＭｎＯｘ含有バリア層とを有している。ＭｎＯｘ含有バリア層を含むことで、配線構造は、第２の導電性形成物を通った導電材の拡散を防止及びまたは緩和することができる。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は配線構造１００の断面図を示している。配線構造は、第１の配線層１０２と、第１の配線層上の第１のキャップ層１０４と、第１のキャップ層上の第２の配線層１０６とを有している。配線構造は第２の配線層上の第３の絶縁層１０８を有することができる。
【００１７】
第１の配線層１０２は、第１の導電性形成物１１０と第１の絶縁層１１２とを有している。第１の導電性形成物はいくつかの適当な導電性材料を有している。導電性材料の例としては、ポリシリコン、導電性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ）、少なくともひとつの導電性材料を含む合金（例えば、Ａｌ及びＣｕまたはＣｕの合金）、及び導電性金属シリサイドまたはそれら自身の化合物を含む。第１の導電性形成物は、第１の絶縁層の上面とほぼ同一平面の上面を有している。
【００１８】
第１の導電性形成物１１０は、第１の配線層のバリア層１１４によって第１の絶縁層１１２から分離される。バリア層は、タンタル（Ｔａ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ルテニウムナイトライド（ＲｕＮ）、タングステン（Ｗ）、タングステンナイトライド（ＷＮ）または、導電性材料からの拡散を防止するためのバリアとなることができるその他の材料を有している。バリア層の膜厚は約１ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下である。また、バリア層の膜厚は約５ｎｍ以上、約４０ｎｍ以下であってもよい。第１の配線層１０２は第１の導電性形成物と第１の絶縁層の間にバリア層を有していなくてもよい。
【００１９】
第１の絶縁層１１２は、無機絶縁体または有機絶縁体を含んでいるいくつかの適当な層間絶縁膜または層内絶縁膜を有することができる。絶縁体は、ポーラスでも、ノンポーラスでも良い。第１の絶縁層１１２は一つ以上の絶縁層を有している。第１の絶縁層１１２が２以上の絶縁層を有している場合、前記絶縁層は、お互いに同様または異なっていて良い。絶縁材料の例は、ＦＳＧ（fluorinated silicon oxide：ＳｉＯＦ）、ＳｉＣＯＨ（例えば、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、及びＯの元素を含むカーボンがドープされた酸化材料）、ＨＳＱ（hydrogen silsesquioxane polymer）、ＭＳＱ（methyl silsesquioxane polymer）、ＯＳＧ（organosilicate glass）、そして高ポーラスＳｉＯ２の様な材料を含んでいるシリコン、または、パリレン（parylene）、ＢＣＢ、ポリフェニレンオリゴマー（polyphenylene oligomer）、フルオルカーボン（fluorocarbons）、そしてそれらの化合物のような有機物を含む。
【００２０】
第１の絶縁層１１２は、配線構造の望まれた実施形態により、いくつかの適当な膜厚を有しても良い。一例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約１０００ｎｍ以下である。他の例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。さらに他の例では、第１の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。
【００２１】
第１の絶縁層１１２は、低誘電率（low-k）を有することもできる。第１の絶縁層の誘電率は、ＳｉＯ２の誘電率よりも低くても良い。一例において、第１の絶縁層の誘電率は、約３．０以下である。他の例において、第１の絶縁膜の誘電率は、約２．６未満である。さらに他の例では、第１の絶縁層の誘電率は、約２．３未満である。
【００２２】
第１のキャップ層１０４は、いくつかの適当な絶縁キャッピング材料を有しても良い。絶縁キャッピング材料の例は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）、シリコンカーボンナイトライド（ＳｉＣＮ）、テトラシリコンアンモニア（Ｓｉ４ＮＨ３）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、カーボンドープド酸化物、窒素及び水素ドープドシリコンカーバイド ＳｉＣ（Ｎ，Ｈ）または、それらの多層膜を含んでいる。第１のキャップ層の膜厚は、例えば約１０ｎｍ以上、約５０ｎｍ以下である。
【００２３】
第２の配線層１０６は、第２の絶縁層１１６及び第２の絶縁層１１６の中の開口部１１８を有している。開口部１１８は、ヴィア１２０及びトレンチ１２２を有している。ヴィア１２０は、第１のキャップ層１０４を通って、第１の配線層１０２まで延伸している。第２の導電性形成物１２４の部分（例えば底面部）は第１のキャップ層１０４を通り、第１の導電性形成物１１０の上面まで延伸している。第２の導電性形成物１２４は、ヴィア１２０によって第１の導電性形成物１１０に電気的に接続されてもよい。第２の導電性形成物１２４は、第２の絶縁層１１６の上面とほぼ同一の上面を有することができる。
【００２４】
開口部１１８は第２の導電性形成物１２４と、第２の導電性形成物及び第２の絶縁層間の２層以上のバリア層１２６とを有している。２層以上のバリア層１２６は、開口部１１８の中で第２の絶縁層１１６上の第１のバリア層１２８と、第１のバリア層上のＭｎＯｘ含有バリア層１３０とを有している。第１のバリア層１２８は、開口部１１８の側壁及び底面上に形成される。そして、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、第１のバリア層１２８上に形成される。第１のバリア層は、１層または２層またはそれ以上のバリア層を有しても良い。第２の導電性形成物１２４は、２層以上のバリア層１２６によって第２の絶縁層から分離される。
【００２５】
第２の導電性形成物１２４は、いくつかの適当な導電性材料を含んで良い。例えば、第２の導電性形成物１２４は上述した第１の導電性形成物１１０の導電性材料のいくつかを含んで良い。
【００２６】
第２の絶縁層１１６は、無機絶縁体または有機絶縁体を含むいくつかの適当な層間絶縁膜または層内絶縁膜を含んでよい。この絶縁材料はポーラス（多孔性）でもノンポーラス（非多孔性）でも良い。第２の絶縁層１１６は１層以上の絶縁層を含む。第２の絶縁層が２層以上の絶縁層を含む場合、これらの絶縁層の材料は互いに同じでも異なっていても良い。第２の絶縁層１１６は、上述した第１の絶縁層１１２の絶縁材料のいくつかを含んで良い。例えば、第２の絶縁層はポーラス（多孔性）ＳｉＣＯＨを含んでいる。
【００２７】
第２の絶縁層１１６は、配線工程の配線構造の望まれた実施形態により、いくつかの適当な膜厚を有しても良い。一例において、第２の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約２０００ｎｍ以下である。他の例において、第２の絶縁層の膜厚は約１０ｎｍ以上、約１５００ｎｍ以下である。さらに他の例において、第２の絶縁層の膜は約１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である。
【００２８】
第２の絶縁層１１６は、低誘電率（low-k）を有することができる。第２の絶縁層１１６の誘電率は、ＳｉＯ２の誘電率よりも低くてもよい。一例において、第２の絶縁層１１６の誘電率は、約３．０未満である。他の例において、第２の絶縁層１１６の誘電率は、約２．６未満である。さらに他の例では、第２の絶縁層の誘電率は、約２．３未満である。
【００２９】
第２の配線層１０６の第１のバリア層１２８は、第２の導電性形成物１２４の導電性材料の拡散の防止及びまたは低減するためのバリアとなるいくつかの材料を含むことが出来る。第１のバリア層１２８は、上述した第１の配線層のバリア層１１４のどのようなバリア材料を含んでも良い。例えば、第１のバリア層はタンタル（Ｔａ）、タンタルナイトライド（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、またはチタンナイトライド（ＴｉＮ）を含んでいる。一例において、第２の配線層の第１のバリア層は１層以上のバリア層を有している。例えば、第１のバリア層の２層はＴａＮを含んでいる。
【００３０】
第２の配線層のＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３、そしてＭｎ３Ｏ４、のようなマンガン酸化物（ＭｎＯｘ、Ｘは、約１以上、約２以下である）を含む。マンガン酸化物を含むことで、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、高いバリア特性を提供することができ、第２の導電性形成物１２４の導電性材料の拡散の防止及びまたは軽減することができる。結果として、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０はリーク電流の防止及びまたは軽減をすることができ、それによって、ＴＤＤＢ（time dependent dielectric breakdown）が改善する。
【００３１】
一例において、第１のバリア層１２８は、トレンチの底面上の不連続部１３２と、不連続部１３２を覆うＭｎＯｘ含有バリア層１３０とを有している。ＭｎＯｘ含有バリア層１３０の一部は、第１のバリア層１２８の不連続部を通って第２の絶縁層１１６に接触する。ＭｎＯｘ含有バリア層１３０のマンガン酸化物は、第２の絶縁層１１６に含まれるの酸素原子を用いたマンガンの酸化によって形成することができる。
【００３２】
ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は更にタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）またはそれらの化合物を含むことができる。一例において、ＭｎＯｘ含有バリア層は、マンガン酸化物と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏからなる組から選択された一つの金属とを含んでいる。他の例では、ＭｎＯｘ含有バリア層は、マンガン酸化物と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏからなるグループから選択された二つの金属とを含んでいる。
【００３３】
ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、ＴＤＤＢを改善できる、適当な量のマンガン酸化物を含んでいる。一例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０のいくつかの部分または実質的に全面は、第１のバリア層１２８と結合される。他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０がマンガン酸化物以外の化合物を含む場合、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約６０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。さらに他の例において、ＭｎＯｘ含有バリア層１３０は、約１ｗｔ％以上、約５０ｗｔ％以下のマンガン酸化物を含む。
【００３４】
２層以上のバリア層１２６（第１のバリア層１２８及びＭｎＯｘ含有バリア層１３０）は、配線構造の望ましい実施形態に依存して、適当な膜厚を有しても良い。一例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚を有している。他の例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して３ｎｍ以上４０ｎｍ以下の膜厚を有している。さらに他の例において、２層以上のバリア層１２６は、独立して５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚を有している。
【００３５】
配線構造は、第２の配線層１０６上に第２のキャップ層（第２の絶縁層）１０８を含むことが可能である。第２のキャップ層は、適当な絶縁キャッピング材料を有することができる。例えば、第２のキャップ層は上述した第１のキャップ層の材料のうちのいくつかの材料を含んでいる。
【００３６】
図２〜図１６を参照することで、配線構造を形成するための多くの可能な例の中の３つの実施形態が詳細に図示されている。図２〜図９は第１の実施形態に係る図であり、図１０〜図１２は第２の実施形態に係る図であり、図１３〜図１６は第３の実施形態に係る図である。
【００３７】
図２は、デュアルダマシンパターニング後の配線構造２００の中間状態の断面図を示している。配線構造は、第１の配線層２０２と、第１の配線層上の第１のキャップ層２０４と、第１のキャップ層２０４上の第２の配線層２０６を含むことができる。配線構造の中間状態は、第２の配線層上の第３の絶縁層２０８を含むことができる。
【００３８】
第１の配線層は、第１の導電性形成物２１０と、第１の絶縁層２１２とを、図１と関連して記載したように含む。第１のキャップ層２０４は適当な絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層２０６は、第２の絶縁層２１４を含んでいる。第２の絶縁層は、図１に関連した上述した第１の絶縁層の絶縁材料を含む。
【００３９】
第３の絶縁層２０８はシリコン酸化物のような適当な絶縁材料を含んで良い。第３の絶縁層は１層以上の絶縁層を含む。例えば、第３の絶縁層は２層以上を含んでおり、一つはシリコン酸化物を含む層であり、他方はＳｉＣＯＨを含む層である。
【００４０】
第３の絶縁層２０８は、第２の絶縁層よりも高い誘電率を有することができる。一例において、第３の絶縁層の誘電率は、約２．６以上である。他の例において、第３の絶縁膜の誘電率は、約３．０以上である。さらに他の例において、第３の絶縁層の誘電率は、約２．３以上である。
【００４１】
第２の配線層２０６及び第３の絶縁層２０８は、ヴィア２１８及びトレンチ２２０を含む開口部２１６を有している。第１の導電性形成物２１０の上部分はヴィア２１８の底面で露出される。開口部２１６はデュアルダマシンパターニングによって形成される。デュアルダマシン構造の詳細及びデュアルダマシンの形成方法は、例えば、U.S. Patent Nos.6,433,428 and 6,407,453に記載されている。
【００４２】
図３は、第１のバリア層３００を開口部２１６の側壁上及び底面上に形成することを示している。第１のバリア層３００は図１に関連する上述した第１のバリア層１２８のどのようなバリア材料でも含むことができる。例えば、第１のバリア層３００はＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含んでいる。
【００４３】
第１のバリア層３００は、適当な技術によって形成されることができる。このような技術の例は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ(ionized plasma vapor deposition）、ＳＩＰ（self-ionized plasma）、ＡＬＤ（atomic layer deposition）、ＳＣＣＯ２（supercritical CO2）deposition、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ(metal organic chemical vapor deposition）、ＰＥＣＶＤ(plasma-enhanced chemical vapor deposition）、ＰＥＡＬＤ(plasma-enhanced atomic layer deposition）などを含む。
【００４４】
図４は、ヴィア２１８の底面において第２の配線層２０６の第１のバリア層３００の部分４００を除去することと、ヴィア２１８の中の第１の導電性形成物２１０の上部４０２を露出することとを示している。第１のバリア層３００の部分４００はアルゴンスパッタリングを含むエッチバック技術のような適当な技術によって除去することができる。
【００４５】
エッチバック工程（例えばＡｒスパッタリング）は、第１のバリア層３００及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４にダメージを引き起こし、第１のバリア層３００のバリア層特性を劣化させるかもしれない。特に、エッチバック工程は、破線によって示したトレンチ２２０の底面上の第１のバリア層３００の一部にダメージを引き起こすことがある。第２の絶縁層２１４が多孔性のＬｏｗ−ｋ誘電体材料（例えば、誘電率ｋが約２．８以下の誘電体材料）を含み、エッチバックは第２の絶縁層２１４にさらにダメージを引き起こすかもしれない。このようなダメージによって、第１のバリア層３００及びまたは第２の絶縁層２１４粗い表面及びまたは第１のバリア層３００の不連続部４０４が形成される。粗い表面及びまたは不連続部４０４によって、第１のバリア層３００は、第２の絶縁層２１４に対して不十分な被膜状態となる。言い換えると、第１のバリア層３００は下にある第２の絶縁層を完全に覆うことができない。この結果、不十分な絶縁破壊強度及びまたは不十分なエレクトロマイグレーション耐性が引き起こる。
【００４６】
図５は開口部２１６の側壁及び底面上の第１のバリア層３００上にＭｎ含有バリア層５００を形成することを示している。Ｍｎ含有バリア層５００は、Ｍｎ（例えば、実質的に純粋なＭｎ）または、Ｙ−Ｍｎ化合物を含んでも良い。このＹは、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏからなるグループから少なくとも一つ選択されたものである。Ｙは、実質的にＣｕを含んでいない。Ｙ−Ｍｎ化合物の例は、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＡｌＭｎ、ＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、ＡｌＣｏＭｎ等を含んでいる。
【００４７】
Ｍｎ含有バリア層５００は、適当な量のマンガンを含むことができる。一例において、Ｍｎ含有バリア層のいくつかの部分、または実質的に全部分は、第１のバリア層３００と結合される。他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約６０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層は約１ｗｔ％以上、約５０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。
【００４８】
Ｍｎ含有バリア層５００は、第１のバリア層３００のダメージ部（不連続部）４０４及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４を覆って形成される。例えば、Ｍｎ含有バリア層５００は第１のバリア層３００及びまたは第２の配線層２０６の第２の絶縁層２１４の粗い表面及びまたは不連続部４０４を覆って形成される。Ｍｎ含有バリア層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等などの適当な技術を用いて形成される。
【００４９】
図６はＭｎ含有バリア層５００上にシード層６００を形成することを示している。シード層は、その後の工程の開口部内の第２の導電性形成物を電気めっきするために、充分な電流を供給することができる金属を少なくとも一つ含有している。一例において、第２の導電性形成物がＣｕを含むとき、シード層は、Ｃｕまたは、Ｃｕ合金（例えば、ＣｕＡｌ(copper aluminum）の合金）を含んでいる。シード層は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等などの適当な技術を用いて形成される。シード層は、例えば約１０ｎｍ以上、約１００ｎｍ以下の適当な膜厚を有することができる。
【００５０】
図７は、開口部２１６内に第２の導電性材料７００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、または、Ｃｕ及びＡｌの合金）は、電気的なめっきによって開口部内に形成することが可能である。第２の導電性材料の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。
【００５１】
図８ａ及び図８ｂは、マンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）８００をＭｎ含有バリア層内に形成するためにＭｎ含有バリア層５００をアニールすることを示している。その結果、ＭｎＯｘ含有バリア層８０２が形成される。破線８０４によって示されているＭｎ含有バリア層の一部は、図８ｂに拡大されている。
【００５２】
マンガン酸化物８００は、第２の絶縁層２１４からの酸素を用いたＭｎ含有バリア層内のマンガンの酸化によって形成される。第２の絶縁層２１４から供給された酸素により、マンガン酸化物８００を第２の配線層２０６の第１のバリア層３００の不連続部４０４に形成することが可能である。言い換えるとマンガン酸化物８００は、図７に示したＭｎ含有バリア層５００のうち、第２の絶縁層２１４に接触している部分にＭｎ含有バリア層８０２を形成することができる。マンガン酸化物８００を含むことで、Ｍｎ含有バリア層８０２は高いバリア特性を提供することができ、第２の導電性形成物７００の導電性材料の拡散の防止およびまたは軽減することができる。
【００５３】
図８ａ及び図８ｂに示すように、バリア膜の不連続部４０４において、第２の絶縁層２１４とＭｎ含有バリア層５００（またはＭｎＯｘ含有バリア層８０２）とが接触していた部分にマンガン酸化物８００が形成される。これにより、第２の絶縁層２１４のうち、不連続部４０４によって、第１のバリア層３００に覆われておらず、バリア性が弱かった部分にもマンガン酸化物８００というバリア形成される。
【００５４】
マンガン酸化物８００は、合成されたマンガン酸化物が第２の導電性形成物の導電性材料の拡散の防止及びまたは低減することができる適当なアニール条件によって形成されることができる。一例において、マンガン酸化物は、約５０℃以上、約５００℃以下そして、約１０分以上、約３００分以下で形成される。他の例において、マンガン酸化物は、約７０℃以上、約４５０℃以下そして、約２０分以上、約２００分以下で形成される。さらに他の例において、マンガン酸化物は、約１００℃以上、約４００℃以下そして、約３０分以上、約１２０分以下で形成される。マンガン酸化物はＮ２雰囲気またはＮ２／Ｈ２雰囲気内で形成されることができる。第２の絶縁層２１４の表面は、第１のバリア層３００に覆われる部分とマンガン酸化物８００とに覆われる部分があり、第１のバリア層３００及びマンガン酸化物８００上にはＭｎ含有バリア層８０２が形成される。これにより、第２の絶縁層２１４は、第１のバリア層３００及びＭｎ含有バリア層８０２の２層のバリア膜部分と、マンガン酸化物８００及びＭｎ含有バリア層８０２の２層のバリア膜部分とが形成される。
【００５５】
図９は、第２の導電性材料７００及び第３の絶縁層２０８の上部分を除去することにより、第２の導電性形成物９００が形成され、さらに、第２のキャップ層９０２が第２の配線層２０６上に形成されることを示している。例えば、第２の導電性材料７００の上部及び第３の絶縁層２０８はＣＭＰ（Chemical mechanical polishing）によって除去することができる。第２のキャップ層９０２は図２に関連する上述した第１のキャップ層２０４と同じ方法で形成することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図１０〜図１２は、他の配線構造の形成方法を示している。図１０は、配線構造１０００の例の中間の状態の断面図示している。配線構造１００は、Ｍｎ含有バリア層１００２がさらに少なくとも一つのシード金属（例えばＣｕ）を含むことを除いて、図５に関連する上述した配線構造と同様の特徴を含む。
【００５７】
配線構造１０００は第１の配線層１００４と、第１の配線層上の第１のキャップ層１００６と、第１のキャップ層上の第２の配線層１００８とを含むことができる。配線構造の中間の状態は、第２の配線層１００８上に第３の絶縁層１０１０を含むことができる。
【００５８】
第１の配線層１００４は、図５に関連する上述した同様の方法で、第１の導電性形成物１０１２と、第１の絶縁層１０１４とを含む。第１のキャップ層１００６は、いくつかの絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層１００８は、第２の絶縁層１０１６を含む。第２の絶縁層１０１６は、図５に関連する上述した第１の絶縁層２１２のいくつかの絶縁材料を含む。第２の絶縁層１０１６は、ヴィア１０２０及びトレンチ１０２２を含んだ開口部１０１８を含む。第３の絶縁層１０１０はシリコン酸化物のような適当な絶縁材料を含むことができる。
【００５９】
配線構造１０００は、開口部１０１８の側壁及び底面上の第２の配線層１００８の中に第１のバリア層１０２４を含む。第１のバリア層１０２４は、ヴィア１０２０の底面の第１のバリア層１０２４の部分１０２８を除去するためのエッチバック工程によるダメージ（例えば、粗い表面や、不連続部１０２６）を受ける。
【００６０】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、マンガンと少なくとも一つのシード金属を有するＭｎ化合物含んでいる。シード金属は、後の電気めっき工程においてシードとして第２の導電性形成物の形成を促進することができる。シード金属は、第２の導電性形成物の形成を促進できる金属であれば、どのような金属であってもよい。
【００６１】
Ｍｎ合金は、Ｚ−Ｍｎ合金であってもよく、ＺがＣｕ、Ａｌ、Ｔａ、ＴｉそしてＣｏからなるグループのうちから少なくとも一つ選択される。Ｚ−Ｍｎ合金の例は、ＣｕＭｎ、ＡｌＭｎ、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＴａＭｎ、ＣｕＴｉＭｎ、ＣｕＡｌＭｎ、ＣｕＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、ＡｌＣｏＭｎ、等を含む。後に形成される第２の導電性形成物がＣｕを含む場合、Ｍｎ化合物はシード金属としてのＣｕを含む。
【００６２】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、適当な量のマンガンを含んでも良い。一例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約０．５ｗｔ％以上、約９９．５ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１ｗｔ％以上、約９０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１ｗｔ％以上、約８０ｗｔ％以下のマンガンを含んでいる。
【００６３】
Ｍｎ含有バリア層１００２は、適当な量のシード金属を含んでも良い。一例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約０．５ｗｔ％以上、約９９．５ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約１０ｗｔ％以上、約９９ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。さらに他の例において、Ｍｎ含有バリア層１００２は約２０ｗｔ％以上、約９９ｗｔ％以下のシード金属を含んでいる。
【００６４】
Ｍｎ含有バリア層１００２は適当な技術によって形成されるこができる。例えば、Ｍｎ含有バリア層１００２は、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等によって形成される。
【００６５】
図１０に図示していないが、Ｍｎ含有バリア層１００２を形成する前に、第２のバリア層はダメージを受けた第１のバリア層の上に形成することができる。第２のバリア層は、図５に関連する上述した第１のバリア層の適当なバリア材料を有することができる。例えば、第２のバリア層はＴａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含んでいる。
【００６６】
第２のバリア層は適当な技術によって形成されることができる。そのような技術の例としては、ＰＶＤ、ＩＰＶＤ、ＳＩＰ、ＡＬＤ、ＳＣＣＯ２、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＥＡＬＤ等を含んでいる。
【００６７】
図１１は、開口部１０１８内に第２の導電性材料１１００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌまたは、ＣｕとＡｌの合金）は電気的なめっきによって開口部内に形成されることができる。導電性材料は、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎなどの適当な添加剤を含んでも良い。第２の導電性材料１１００の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。Ｍｎ含有バリア層１００２がシード金属を含むため、第２の導電性材料１１００はシード層の形成無しで電気的なめっきによって形成することができる。
【００６８】
図１２は、Ｍｎ含有バリア層１００２内にマンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）を形成するために、Ｍｎ含有バリア層１００２をアニールすることを示している。これによって、ＭｎＯｘ含有バリア層１２００が形成される。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。マンガン酸化物は図８ａ及び８ｂに関する上述した同じ方法で形成することができる。
【００６９】
図１２に図示していないが、ＭｎＯｘ含有バリア層１２００を形成した後に、第２の導電性材料と第３の絶縁層の上部分を除去する。これによって、第２の導電性形成物及び第２のキャップ層を第２の配線層上に形成することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図１３〜図１６は、配線構造の形成方法のさらに他の例示している。図１３は、配線構造１３００の例の一部の中間の状態の断面図を示している。配線構造１３００は図１０に関連する上述した配線構造と同様の特徴を含んでも良い。
【００７１】
配線構造１３００は、第１の配線層１３０２と、第１の配線層１３０２上の第１のキャップ層１３０４と、第１のキャップ層１３０４上の第２の配線層１３０６を含んでも良い。配線構造の中間の状態は、第２の配線層１３０６上の第３の絶縁層１３０８を含んでも良い。
【００７２】
図１０に関連する上述した同様の方法で第１の配線層１３０２は第１の導電性形成物１３１０と、第１の絶縁層１３１２とを含んでいる。第１のキャップ層１３０４は適当な絶縁キャッピング材料を含んでいる。第２の配線層１３０６は第２の絶縁層１３１４を含んでいる。第２の絶縁層１３１４は、図１０に関連する上述した第１の絶縁層１０１４の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁層１３１４はヴィア１３１８及びトレンチ１３２０を含んだ開口部１３１６を有している。第３の絶縁層１３０８は、シリコン酸化物のように適当な絶縁材料を含むことができる。
【００７３】
配線構造１３００は開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層１３２２を含む。第１のバリア層１３２２は、ヴィア１３１８の底面の第１のバリア層１３２２の部分１３２６を除去するためのエッチバック工程によるダメージ（例えば、粗い表面や、不連続部）１３２４を受ける。
【００７４】
配線構造は第１のバリア層１３２２上にＭｎ含有バリア層１３２８を含んでいる。Ｍｎ含有バリア層１３２８は、マンガン及び少なくとも選択された一つのシード金属を含むＭｎ合金含む。Ｍｎ含有バリア層１３２８は図１０に関連する上述したＭｎ含有バリア層１００２と同様でも良い。
【００７５】
図１３には示していないが、Ｍｎ含有バリア層を形成する前に、ダメージを受けた第１のバリア層上に第２のバリア層を形成しても良い。第２のバリア層は、図１に関連する上述した第１のバリア層の適当なバリア材料を有することができる。例えば、第２のバリア層は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、またはＴｉＮを含む。
【００７６】
図１４は、Ｍｎ含有バリア層１３２８内にマンガン酸化物（ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４のように、Ｘが１〜２であるＭｎＯｘ）を形成するために、Ｍｎ含有バリア層１３２８をアニールすることを示している。これによって、ＭｎＯｘ含有バリア層１４００が形成される。マンガン酸化物は、第２の絶縁層１３１４からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層１３２８内のマンガンを酸化することによって形成される。マンガン酸化物は図８ａ及び８ｂに関する上述した同じ方法で形成されることができる。
【００７７】
図１５は、開口部１３１６内に第２の導電性材料１５００を形成することを示している。導電性材料（例えば、Ｃｕ、Ａｌまたは、ＣｕとＡｌの合金）は電気的なめっきによって開口部内に形成されることができる。導電性材料は、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎなどの適当な添加材を含んでも良い。第２の導電性材料１５００の膜厚は、約３００ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下である。Ｍｎ含有バリア層１４００がシード金属を含むため、第２の導電性材料１５００はシード層の形成無しで電気的なめっきによって形成することができる。
【００７８】
図１６は、ＭｎＯｘ含有バリア層１４００内へのマンガン酸化物の形成を確実にするためにＭｎＯｘ含有バリア層１４００をアニールすることを示している。ＭｎＯｘ含有バリア層１４００内のマンガンは、図１４に示す方法と同様のアニールによって酸化される。拡散を防止及びまたは低減するためのマンガン酸化物が、図１４に関連する上述した前持ったアニールによって充分に形成されるとき、図１６のアニールは必要ない。また、その方法はこのアニールを含まない。
【００７９】
図１６では示してないが、ＭｎＯｘ含有バリア層を形成した後、第２の導電性材料及び第３の絶縁層の上部分が除去される。その結果、第２の導電性形成物を形成する。第２のキャップ層は第２の配線層上に形成することができる。
【００８０】
図１７は、配線構造の形成方法１７００を例示している。１７０２において、第１の配線層、第１の配線層上の第１のキャップ層、及び第１のキャップ層上の第２の配線層が設けられる。第１の配線層は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含むことができる。第２の配線層は、第２の絶縁層及び第２の絶縁層内にヴィアとトレンチを有する開口部を有することができる。ヴィアは、第１のキャップ層を通って、第１の導電性形成物の上面まで延伸している。
【００８１】
１７０４において、第１のバリア層は、開口部の側壁及び底面上に形成される。１７０６では、ヴィアの底の第１のバリア層の一部が除去され、ヴィア内の第１の導電性形成物の上部分が露出される。１７０８において、Ｍｎ含有バリア層は、開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層上に形成される。１７１０において、シード層がＭｎ含有バリア層上に形成される。１７１２において、第２の導電性材料は、電気的なめっきによってシード層上の開口部内に形成される。１７１４において、Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。
【００８２】
図１７に示してないが、図１７に示した方法は、後述する１つかそれ以上の特徴を含むことができる。Ｍｎ含有バリア層は、Ｍｎ、またはＹがＴａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｏ、からなるグループから少なくともひとつ選択されるＹ−Ｍｎ合金を含む。Ｍｎ含有バリア層は、約１ｗｔ％以上、約７０ｗｔ％以下のマンガンを含む。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。
【００８３】
一例においては、ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去する時、第１のバリア層内に不連続部が形成される。そして、Ｍｎ含有バリア層が第１のバリア層上に形成される。その結果、不連続部が覆われる。Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。これにより、マンガン酸化物を第２の絶縁層を通って第１のバリア層の不連続部に接触させる。
【００８４】
図１８は配線構造の形成方法１８００を例示している。１８０２において、第１の配線層、第１の配線層上の第１のキャップ層、及び第１のキャップ層上の第２の配線層が供給される。第１の配線層は、第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を含むことができる。第２の配線層は、第２の絶縁層及び第２の絶縁層内にヴィアとトレンチを有する開口部を有することができる。ヴィアは、第１のキャップ層を通って、第１の導電性形成物の上面まで延伸している。
【００８５】
１８０４において、第１のバリア層は、開口部の側壁及び底面上に形成される。１８０６において、ヴィアの底の第１のバリア層の一部が除去され、ヴィア内の第１の導電性形成物の上部分が露出される。１８０８において、Ｍｎ含有バリア層は、開口部の側壁及び底面上の第１のバリア層上に形成される。Ｍｎ含有層は、マンガンと、シード金属の少なくとも一つを有している。１８１０において、第２の導電性材料が、Ｍｎ含有バリア層上の開口部内に形成される。１８１２において、Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。
【００８６】
図１８に示していないが、図１８に示した方法は、後述する１つかそれ以上の特徴を含むことができる。Ｍｎ含有バリア層は、ＺがＣｕ、ＡＬ、Ｔａ、Ｔｉ、そしてＣｏからなるグループから少なくともひとつ選択されるＺ−Ｍｎ合金を含む。Ｍｎ含有バリア層は、ＣｕＭｎ、ＡｌＭｎ、ＴａＭｎ、ＴｉＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＴａＭｎ、ＣｕＴｉＭｎ、ＣｕＡｌＭｎ、ＣｕＣｏＭｎ、ＴａＴｉＭｎ、ＴａＡｌＭｎ、ＴａＣｏＭｎ、ＴｉＡｌＭｎ、ＴｉＣｏＭｎ、そしてＡｌＣｏＭｎからなるグループから選択された化合物を含む。マンガン酸化物は、第２の絶縁層からの酸素を用いてＭｎ含有バリア層内のマンガンを酸化することによって形成される。
【００８７】
一例において、ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去する時、第１のバリア層内に不連続部が形成される。そして、Ｍｎ含有バリア層が第１のバリア層上に形成される。その結果、不連続部が覆われる。Ｍｎ含有バリア層はＭｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされる。これにより、マンガン酸化物を第２の絶縁層を通って第１のバリア層の不連続部に接触させる。
【００８８】
Ｍｎ含有バリア層を形成した後、及び第２の導電性材料を形成する前に、Ｍｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにＭｎ含有バリア層をアニールすることをさらに含むことができる。ヴィアの底の第１のバリア層の一部を除去し、Ｍｎ含有バリア層を形成した後に、第１のバリア層上に他のバリア層を形成することをさらに含むことができる。
【００８９】
所定の特徴のためのどのような図面または数値の範囲に関して、図面または一つの範囲からのパラメーターは、数値の範囲を生成するため同じ特徴のための異なる範囲からの他の図または他のパラメーターと組み合わされても良い。
【００９０】
上述したことは、開示した発明の例を含んでいる。勿論、開示した発明の記載の目的のための構成要素及び方法の全ての考えうる組み合わせを書く事は不可能である。しかし、図の中の一般的な技術は、開示された発明の更なる組み合わせ及び入れ替えが可能であると認識できる。したがって、開示された発明は、添付された請求項の精神及び目的の中に含まれる変形、改良及び変化のような全ての変更を包含するつもりである。さらに、詳細な説明または請求項で使われている、含む、有する、持つ、またはこれらの系統の用語は、備えるという用語が、転換語としてクレームにて記載された場合と類似の解釈を含む。
【００９１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００９２】
１００…配線構造、 １０２…第１の配線層、 １０４…第１のキャップ層、
１０６…第２の配線層、 １０８…第３の絶縁層、 １０８…第２のキャップ層。
【００９３】
１１０…第１の導電性形成物、 １１２…第１の絶縁層、 １１４…バリア層、
１１６…第２の絶縁層、 １１８…開口部、 １２０…ヴィア、
１２２…トレンチ、 １２４…第２の導電性形成物、 １２６…バリア層、
１２８…第１のバリア層、 １３０…ＭｎＯｘ含有バリア層、
１３２…不連続部、 ２００…配線構造、 ２０２…第１の配線層、
２０４…第１のキャップ層、 ２０６…第２の配線層、
２０８…第３の絶縁層、 ２１０…第１の導電性形成物、
２１２…第１の絶縁層、 ２１４…第２の絶縁層、 ２１６…開口部、
２１８…ヴィア、 ２２０…トレンチ、 ３００…第１のバリア層、
４０４…不連続部、 ４０４…ダメージ部、 ５００…Ｍｎ含有バリア層、 ６００…シード層、 ７００…第２の導電性材料、
７００…第２の導電性形成物、 ８００…マンガン酸化物、
８０２…Ｍｎ含有バリア層、 ９００…第２の導電性形成物、
９０２…第２のキャップ層、 １０００…配線構造、
１００２…Ｍｎ含有バリア層、 １００４…第１の配線層、
１００６…第１のキャップ層、 １００８…第２の配線層、
１０１０…第３の絶縁層、 １０１２…第１の導電性形成物、
１０１４…第１の絶縁層、 １０１６…第２の絶縁層、 １０１８…開口部、
１０２０…ヴィア、 １０２２…トレンチ、 １０２４…第１のバリア層、
１１００…第２の導電性材料、 １２００…Ｍｎ含有バリア層、
１３００…配線構造、 １３０２…第１の配線層、
１３０４…第１のキャップ層、 １３０６…第２の配線層、
１３０８…第３の絶縁層、 １３１０…第１の導電性形成物、
１３１２…第１の絶縁層、 １３１４…第２の絶縁層、 １３１６…開口部、
１３１８…ヴィア、 １３２０…トレンチ、 １３２２…第１のバリア層、
１３２８…Ｍｎ含有バリア層、 １４００…ＭｎＯｘ含有バリア層、
１５００…第２の導電性材料、 １８００…形成方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、
前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、
前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する配線構造。
【請求項２】
前記第１のバリア層は前記トレンチの底面上に不連続部を有しており、前記ＭｎＯｘ含有バリア層は前記不連続部を介して前記第２の絶縁層と接触している請求項１記載の配線構造。
【請求項３】
第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を有しする第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の絶縁層及び前記第２の絶縁層内に設けられたトレンチと前記トレンチの下部に設けられ、前記第１の導電性形成物の上面まで延伸するヴィアとを含む開口部を有する第２の配線層と、を設け、
前記開口部の側壁及び底面に第１のバリア層を形成し、
前記ヴィアの底面の前記第１のバリア層の一部を除去し、前記ヴィア内の前記第１の導電性形成物の上部分を露出し、
前記開口部の側壁及び底面上の前記第１のバリア層上にＭｎ含有バリア層を形成し、
前記開口部内に第２の導電性材料を形成し、
熱処理を加え、前記Ｍｎ含有バリア層の一部と前記第２の絶縁層の一部とを反応させマンガン酸化物を形成すること
を備える配線構造の形成方法。
【請求項４】
前記ヴィアの底の前記第１のバリア層の一部を除去する時、前記第１のバリア層内に第２の絶縁膜が露出する不連続部が形成され、前記Ｍｎ含有バリア層が前記第１のバリア層上に形成され、その結果、前記不連続部が覆われる請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記Ｍｎ含有バリア層は前記Ｍｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされ、これにより、前記マンガン酸化物を前記第２の絶縁層を通って前記第１のバリア層の前記不連続部に接触させる請求項４記載の方法。
【請求項１】
第１の導電材及び第１の絶縁層を有する第１の配線層と、
前記第１の絶縁層上の第２の配線層とを備え、
前記第２の配線層は第２の絶縁層と、ヴィア及びトレンチを有する開口部とを有し、前記開口部は、第２の導電材と、前記第２の導電材と、前記第２の絶縁層との間の２層以上のバリア層とを有し、前記第２の導電材は、前記第１の導電材と電気的に接続され、前記２層以上のバリア層は、前記開口内の前記第２の絶縁層と第１のバリア層とが接触し、且つ前記第１のバリア層とＭｎＯｘ含有バリア層とが接触する領域と、前記第２の絶縁層と前記ＭｎＯｘ含有バリア層が接触する領域とを有する配線構造。
【請求項２】
前記第１のバリア層は前記トレンチの底面上に不連続部を有しており、前記ＭｎＯｘ含有バリア層は前記不連続部を介して前記第２の絶縁層と接触している請求項１記載の配線構造。
【請求項３】
第１の導電性形成物及び第１の絶縁層を有しする第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の絶縁層及び前記第２の絶縁層内に設けられたトレンチと前記トレンチの下部に設けられ、前記第１の導電性形成物の上面まで延伸するヴィアとを含む開口部を有する第２の配線層と、を設け、
前記開口部の側壁及び底面に第１のバリア層を形成し、
前記ヴィアの底面の前記第１のバリア層の一部を除去し、前記ヴィア内の前記第１の導電性形成物の上部分を露出し、
前記開口部の側壁及び底面上の前記第１のバリア層上にＭｎ含有バリア層を形成し、
前記開口部内に第２の導電性材料を形成し、
熱処理を加え、前記Ｍｎ含有バリア層の一部と前記第２の絶縁層の一部とを反応させマンガン酸化物を形成すること
を備える配線構造の形成方法。
【請求項４】
前記ヴィアの底の前記第１のバリア層の一部を除去する時、前記第１のバリア層内に第２の絶縁膜が露出する不連続部が形成され、前記Ｍｎ含有バリア層が前記第１のバリア層上に形成され、その結果、前記不連続部が覆われる請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記Ｍｎ含有バリア層は前記Ｍｎ含有バリア層内にマンガン酸化物を形成するためにアニールされ、これにより、前記マンガン酸化物を前記第２の絶縁層を通って前記第１のバリア層の前記不連続部に接触させる請求項４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−３８８１（Ｐ２０１１−３８８１Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３２７（Ｐ２０１０−２３３２７）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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