(57)【要約】【課題】  チップの金属ラインから外向き方向の、銅の所望されない輸送を低減することである。別の目的は、ビアと金属ラインとの間の界面における空隙の発生を回避又は低減することである。【解決手段】  相互接続構造体及びその製造方法が提供される。相互接続構造体は、パターン形成された開口部を有する誘電体層と、パターン形成された開口部内に配置された金属構造と、金属構造の上に重なる誘電体キャップとを含む。誘電体キャップは、内部引張応力を有し、この応力は、特に金属ラインが引張応力を有する場合に、金属ラインから離れる方向のエレクトロマイグレーションが発生することを回避するのに役立つ。【選択図】      図４
2009509319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成された開口部を有する誘電体層と、
前記パターン形成された開口部内に配置された金属構造と、
前記金属構造の上に重なる誘電体キャップとを備え、前記誘電体キャップが内部引張応力を有する、相互接続構造体。
【請求項２】
前記金属構造が、アルミニウム、銅、タングステン、銀、金及びニッケルから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項３】
前記金属構造が、前記開口部内に、前記パターン形成された開口部の壁及び底部をライニングする拡散障壁層と、前記拡散障壁層の上に重なる銅の充填材とを含む、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項４】
前記誘電体層の上面が主表面を画定し、前記パターン形成された開口部が前記主表面と平行な方向に配向された第１のパターン形成された開口部であり、前記金属構造が第１の金属構造であり、前記誘電体層がさらに、前記第１のパターン形成された開口部に対して位置合わせされ、且つ前記主表面に交差する方向に配向された第２のパターン形成された開口部を備え、前記相互接続構造体がさらに、前記第２のパターン形成された開口部内に配置された第２の金属構造を備え、前記第２の金属構造が前記第１の金属構造に導電的に接続されている、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項５】
前記誘電体キャップが、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、Ｓｉ３Ｎ４、並びにｘ、ｙ及びｚが可変の百分率であるＳｉＣｘＮｙＨｚから成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項６】
前記誘電体キャップが、積層配置として連続的に形成される複数の誘電体キャップ層を含み、前記誘電体キャップ層の各々が内部引張応力を有する、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項７】
前記複数の誘電体キャップ層が、少なくとも３つの前記誘電体キャップ層を含み、該誘電体キャップ層の各々が、５オングストロームと５０オングストロームとの間の厚さを有する、請求項６に記載の相互接続構造体。
【請求項８】
前記金属構造の上に重なり、且つ前記複数の誘電体キャップ層の下に重なる誘電体下層をさらに備え、前記誘電体下層が、実質的に５０オングストロームを超える厚さを有する、請求項７に記載の相互接続構造体。
【請求項９】
前記金属構造に対して位置合わせされ、且つ前記金属構造と接触する拡散障壁層をさらに備え、前記誘電体キャップが、前記拡散障壁層の上に重なる、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項１０】
前記拡散障壁層が、１０オングストロームと５００オングストロームとの間の厚さを有する、請求項９に記載の相互接続構造体。
【請求項１１】
前記金属構造の上面に接触する金属拡散障壁層をさらに備え、前記金属拡散障壁がコバルト合金を含む、請求項１に記載の相互接続構造体。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の相互接続構造体を備える、集積回路。
【請求項１３】
相互接続構造体を形成する方法であって、
誘電体層内で開口部をパターン形成するステップと、
前記パターン形成された開口部内に金属構造を形成するステップと、
前記金属構造の上に誘電体キャップを形成するステップとを含み、前記誘電体キャップが内部引張応力を有する、方法。
【請求項１４】
前記誘電体キャップが、誘電体材料を含む層を堆積し、前記堆積された層をプラズマ処理するステップによって形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属構造が、アルミニウム、銅、タングステン、銀、金、及びニッケルから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属構造を形成する前記ステップが、前記パターン形成された開口部の壁及び底部をライニングする拡散障壁層を堆積してライニングされた開口部を形成するステップと、前記ライニングされた開口部を銅で充填するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記誘電体層の上面が主表面を画定し、前記パターン形成された開口部が前記主表面と平行な第１の方向に配向された第１のパターン開口部であり、前記金属構造が第１の金属構造であり、前記方法が、前記第１のパターン形成された開口部に位置合わせされた第２の開口部をパターン形成するステップをさらに含み、前記第２の開口部は前記第１の方向に交差する第２の方向に配向され、前記金属構造を形成する前記ステップが、前記第２のパターン形成された開口部内に第２の金属構造を形成するステップを含み、前記第２の金属構造が前記第１の金属構造に導電的に接続される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記誘電体キャップを形成する前記ステップが、複数の誘電体キャップ層の各々を堆積させるステップと、前記誘電体キャップ層の各々が内部引張応力を有するように、後続の各誘電体キャップ層を堆積する前に前記誘電体キャップ層をプラズマ処理するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記の複数の誘電体キャップ層を形成する前に、前記金属構造の上に誘電体下層を形成するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記誘電体キャップを形成する前に、前記金属構造の上面に接触する金属障壁層を選択的に堆積させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクス配線素子と金属相互接続構造体を有する半導体集積回路とを含むマイクロエレクトロニクスに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロマイグレーションは、マイクロエレクトロニクス素子の長期的信頼性に深刻な影響を与え得る問題である。この問題は、半導体集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」）の「後工程」（「ＢＥＯＬ」）構造体として設けられる銅相互接続の場合に、特に深刻であり得る。エレクトロマイグレーションは、水平方向の金属ラインの先端部、及びそのような金属ラインに垂直方向のビアが接続される位置で発生する傾向があり、これは主に、金属ラインがそのような位置で異なる種類の応力を受けるからである。
【０００３】
故障のメカニズムは、銅線内の空隙（void）の形成、及び銅線の上に重なるキャップ層として用いられる誘電体材料の層の界面に沿って発生する銅の物質輸送を含む。そのような故障の最大の原因は、電子の流れ（「電子風（electron wind）」）の力の下に下流方向に移動する金属イオンの正の発散を含む。堆積したとき、銅線は、堆積された粒子間の微視的な隙間である空孔（vacancies）を含む。時間の経過、熱及び／又は電流の適用により、空孔は移動しやすくなり、一緒に集まってかなりの大きさの空隙を形成する。結果として、空隙は、金属相互接続内の電子の主経路内の上流の位置で発生する傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの目的は、チップの金属ラインから外向き方向の、銅の所望されない輸送を低減することである。別の目的は、ビアと金属ラインとの間の界面における空隙の発生を回避又は低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの様態によれば、相互接続構造体及び相互接続構造体を形成する方法が提供される。相互接続構造体は、パターン形成された開口部を有する誘電体層と、パターン形成された開口部内に配置された金属構造と、金属構造の上に重なる誘電体キャップとを備える。誘電体キャップは、内部引張応力（internal tensile stress）を有し、そのような応力は、特に金属ラインが内部引張応力を有する場合に、金属ラインから離れる方向へと導く金属のエレクトロマイグレーションを回避するのに役立つ。
【０００６】
本発明の実施形態において、誘電体キャップは、薄い誘電体材料の複数の層を堆積することによって形成され、各層の厚さは約５０オングストローム未満である。各誘電体層は、誘電体キャップが内部引張応力を有するように、後続の各誘電体層を堆積する前にプラズマ処理される。
【０００７】
本発明の１つの実施形態によれば、金属構造は、アルミニウム、銅、タングステン、銀、金、及びニッケルから成る群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。
【０００８】
金属構造は、好適には、開口部内に、パターン形成された開口部の壁及び底部をライニングする拡散障壁層と、拡散障壁層の上に重なる（overlying）銅の充填材とを含む。
【０００９】
好適な実施形態において、誘電体層の上面は、主表面を画定し、パターン形成された開口部は、主表面と平行な方向に配向された第１のパターン形成された開口部であり、金属構造は第１の金属構造である。誘電体層はさらに、第１のパターン形成された開口部に対して位置合わせされ、且つ主表面に交差する（transverse）方向に配向された第２のパターン形成された開口部を備える。相互接続構造体はさらに、第２のパターン形成された開口部内に配置された第２の金属構造を備えることができ、第２の金属構造は、第１の金属構造に導電的に接続する。
【００１０】
誘電体キャップ層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、Ｓｉ３Ｎ４、並びにｘ、ｙ及びｚが可変の百分率であるＳｉＣｘＮｙＨｚから成る群から選択される１つ若しくは複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせを含むことができる。
【００１１】
１つの実施形態において、複数の誘電体キャップ層は、積層配置（stackedarrangement）として連続的に形成され、誘電体キャップ層の各々は、内部引張応力を有する。
【００１２】
複数の誘電体キャップ層は、少なくとも３つの誘電体キャップ層を含むことができ、誘電体キャップ層の各々は、約５オングストロームと５０オングストロームとの間の厚さを有する。
【００１３】
複数の誘電体キャップ層の下に重なる（underlie）が、金属構造の上に重なる（overlie）誘電体下層を設けることができ、誘電体下層は、実質的に５０オングストロームを超える厚さを有する。
【００１４】
拡散障壁層は、金属構造に対して位置合わせされ（aligned with）、且つ金属構造と接触することができ、誘電体キャップ層は、拡散障壁層の上に重なる。拡散障壁層は、好適には、約１０オングストロームと約５００オングストロームとの間の厚さを有する。
【００１５】
本発明の別の様態によれば、集積回路が提供される。集積回路は、パターン形成された開口部を有する誘電体層と、パターン形成された開口部内に配置された金属構造と備えた相互接続構造体を含む。誘電体キャップが、金属構造の上に設けられ、誘電体キャップは内部引張応力を有する。
【００１６】
本発明の別の様態によれば、相互接続構造体を形成するための方法が提供される。そのような方法によれば、開口部が、誘電体層内でパターン形成される。金属構造が、パターン形成された開口部内で形成される。誘電体キャップが金属構造の上に形成され、誘電体キャップは内部引張応力を有する。
【００１７】
１つの実施形態によれば、誘電体キャップを形成する前に、金属障壁層が、金属構造の上面と接触するように堆積されてもよい。本発明の特定の様態によれば、金属障壁層は、コバルト合金を含む。特定の実施形態において、金属障壁層は、約１０オングストロームと約５００オングストロームとの間の厚さを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで、本発明の実施形態を、例示のみの目的で、以下の図面を参照して説明する。
本発明の実施形態によれば、１つの目的は、チップの金属ラインから外向き方向の、銅の所望されない輸送を低減することである。別の目的は、ビアと金属ラインとの間の界面における空隙の発生を回避又は低減することである。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に従って、パターン形成された開口部１０５内に形成された金属充填材１０１によって複数の金属相互接続が設けられた、マイクロエレクトロニクス素子又はチップの一部の断面図である。図１は、層間誘電体層又は「ＩＬＤ」１０２が形成された製造段階を示す。ＩＬＤは、典型的には半導体チップ１００の活性半導体層１１０の上に重なり、活性半導体層は、いわゆる「前工程」処理によって形成される１つ又は複数の能動デバイス及び導電性相互接続（図示せず）を含み、そのような導電性相互接続は、金属充填材１０１へ接続するための基礎を提供している。ＩＬＤ内に、複数のパターン形成された開口部１０５が、典型的には、誘電体層１０２の上面によって画定される主表面１０８の方向に水平に延びるか、又はそのような表面と平行の方向に延びる、ライン・パターンの形で設けられる。パターン形成された開口部の各々の内部に、拡散障壁材料１０３が堆積されて各開口部の壁及び底部をライニング（line：裏打ち）し、その後、金属１０１が堆積されて各開口部内の残存スペースを充填する。これらのステップの後、典型的には、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）処理のような平坦化処理が続き、これが、パターン形成された開口部１０５の外側のＩＬＤ１０２の上面１０８と接触する、いかなる余分な金属をも除去する。
【００２０】
誘電体層１０２内の各開口部を充填する金属１０１は、好適には、破壊的腐食が発生しにくく、高い導電性を有する金属、例えば貴金属である。しかしながら、数種類の金属及び金属の合金が、集積回路又はチップのＢＥＯＬ製造における導電性相互接続ラインを形成するのに特に適しているものとして際立っている。そのような金属は、アルミニウム、銅、タングステン、銀、金、アルミ−銅、及びニッケルを含む。特定の実施形態において、誘電体層１０２内のパターン形成された開口部１０５を充填する金属１０１は、本質的に銅から成る。金属充填材１０１が、銅、又は誘電体材料を通して拡散しやすい他の金属を含む場合、すなわち、金属が「高い拡散係数」を有する場合、層１０１は、拡散障壁として機能する金属又は金属化合物の層の上に形成されることが好ましい。拡散障壁は、銅が、金属充填材１０１から、金属ラインの壁及び底部に隣接するＩＬＤ１０２内へと拡散することを防止する。障壁層が、銅の導電特性に影響を与えない、あるいはＩＬＤ１０２の誘電体材料と相互作用してその誘電特性に影響を与えないように、障壁層は、好ましくは、化学気相成長（ＣＶＤ）又は原子層成長（ＡＬＤ）を用いてスパッタリングして、銅と相互作用しない金属又は金属の化合物を堆積させることによって形成される。そのような障壁層は周知であり、さらに説明する必要はない。
【００２１】
次に、図２を参照すると、ＩＬＤ１０２の露出された主表面１０８及び金属が充填されたライン・パターン１０１は、好ましくはアンモニア及び窒素種（ＮＨ３及びＮ２）の組み合わせ、あるいは代替的に水素（Ｈ２）を用いたプラズマ処理を受ける。
【００２２】
プラズマ処理の後、誘電体キャップ層２１５の堆積がそれに続く。第１の誘電体キャップ層２１５は、金属充填されたライン・パターンに対する応力を維持することができるいかなる誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせをも含むことができる。好適には、第１の誘電体キャップ層は、本質的に、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、並びに／又はｘ、ｙ及びｚが可変の百分率であるＳｉＣｘＮｙＨｚのような他の誘電性シリコン化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせから成る。プラズマ処理及び誘電体キャップの堆積は、好ましくは、現場で、すなわち、同一処理チャンバ内で、又は１つ若しくは複数の接続されたチャンバを備える同一ツール内で実施される。そのようなやり方では、ＩＬＤの表面をプラズマ処理した後、誘電体キャップの堆積は、チャンバから基板を手動で取り出す必要なしに実施される、１つの実施形態において、第１の誘電体キャップ層２１５は、ＩＬＤ１０２の上面１０８を覆うように、約５０オングストローム未満の厚さまで堆積される。堆積後、第１の誘電体キャップ層２１５の露出された上面２２５は、第２のプラズマ処理を受ける。第２のプラズマ処理は、第１の誘電体キャップ層２１５に対して引張応力を与える効果がある。
【００２３】
その後、図３を参照すると、第２の誘電体キャップ層２２６が堆積され、第１の誘電体キャップ層の上面２２５を覆う。第１の誘電体キャップ層２１５と同様に、第２の誘電体キャップ層２２６は、好適には、約５０オングストローム未満の厚さまで形成される。第１の誘電体キャップ層２１５と同様に、第２の誘電体キャップ層は、応力を維持することができるいかなる誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせをも含むことができる。好適には、第２の誘電体キャップ層は、本質的に、二酸化シリコン、窒化シリコン、並びにｘ、ｙ、及びｚが可変の百分率であるＳｉＣｘＮｙＨｚの形のシリコン、炭素、窒素及び水素の化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせから成る。好適には、第２の誘電体キャップ層は、本質的に、第１の誘電体キャップ層と同じ誘電体材料から成る。第１の誘電体キャップ層と同様に、第２の誘電体キャップ層２２６の上面２３０も、堆積された第２の誘電体キャップ層の引張応力を制御するために、好ましくは第１の誘電体キャップ層のプラズマ処理の際に用いられたものと同じ種を用いて、堆積後にプラズマ処理を受ける。例えば、プラズマ処理は、反応種として、アンモニア及び窒素の組み合わせ、又は代替的に水素を含むことができる。第１の誘電体キャップ層の場合と同様に、これらの堆積及びプラズマ処理プロセスは、現場で実施されることが好ましい。
【００２４】
第２の誘電体キャップ層２２６の堆積及びプラズマ処理の後、第３の誘電体キャップ層２３６が堆積され、第２の誘電体キャップ層の上面２３０を覆う。第１及び第２の誘電体キャップ層２１５及び２２６と同様に、第３の誘電体キャップ層２３６は、約５０オングストローム未満の厚さまで形成される。第１及び第２の誘電体キャップ層２１５、２２６と同様に、第３の誘電体キャップ層は、応力を維持することができるいかなる誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせをも含むことができる。好適には、第３の誘電体キャップ層は、本質的に、二酸化シリコン、窒化シリコン、及びＳｉＣｘＮｙＨｚの形のシリコン、炭素、窒素及び水素の化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせから成る。好適には、第３の誘電体キャップ層２３６もまた、本質的に、第１及び第２の誘電体キャップ層と同じ誘電体材料から成る。第１及び第２の誘電体キャップ層に対して実施されたプラズマ処理と同様に、第３の誘電体キャップ層２３６の上面２４０も、第３の誘電体キャップ層内の引張応力を制御又は生成するために、好ましくは第１及び第２の誘電体キャップ層のプラズマ処理中の際に用いられたのと同じ種を用いて、堆積後にプラズマ処理を受ける。例えば、プラズマ処理は、反応種として、アンモニアと窒素の組み合わせ、又は代替的に水素を含むことができる。第１及び第２の誘電体キャップ層の場合と同様に、これらの堆積及びプラズマ処理プロセスは、現場で実施されることが好ましい。
【００２５】
連続的な誘電体キャップ層の堆積及びプラズマ処理の目的は、内部引張応力を有する誘電体キャップを達成することである。内部に引張応力がかかった誘電体キャップは、それが接触する金属充填材料１０１の表面に圧縮応力を及ぼすことになる。その結果として、金属充填材、例えば銅充填材は、接触する金属構造に対して、背景技術で説明された問題をもたらし得ることになる引張応力を及ぼしにくくなる。用いられる誘電体キャップ層の数及びその製造に関連する他のパラメータは、最重要なことではないということに留意されたい。むしろ、誘電体キャップの内部引張応力の大きさ及び安定性のほうが、重要度が高い。従って、もし誘電体キャップ材料の単層が、所望の大きさ及び性質の、必要とされる内部引張応力を有するように堆積されるならば、そのような単一の誘電体キャップ層で十分である。一方、これらの性質を達成するために３つを超える上記のような誘電体キャップ層が必要とされるなら、３つを超えるそのような誘電体キャップ層が上記の方法に従って堆積され、プラズマ処理される必要がある。
【００２６】
図４は、上記の方法に従って製造された金属相互接続を含む活性半導体チップ１００の好適な実施形態を示す断面図である。そのような実施形態において、金属ライン１１５は水平方向、すなわち図４のページに出入りする方向に配向され、そのような方向は、ＩＬＤ１０２の上面１０８に対しても平行である。垂直方向に配向された導電性ビア１１８は、活性半導体層１１０の活性領域１１２の上に重なる金属シリサイド１２２の層に導電的に接触し、活性領域１１２と金属ライン１１５との間に導電的通信を提供する。ＩＬＤ１０２は、ビア１１８及び金属ライン１１５を半導体チップ１００の他の構造から電気的に隔離する。１つの実施形態において、導電性ビア１１８は、タングステンのような金属、又は金属ライン１１５を充填するために使用されたものと同じ金属、例えば銅などで充填される。金属ラインの場合と同様に、ビア１１８が高い拡散係数を有する銅などの金属で充填される場合、ビア１１８の壁は、障壁材料１１９でライニング（line：裏打ち）されることが好ましい。あるいは、導電性ビア１１８は、ドープされたポリシリコン若しくはシリコン化合物、例えば導電性シリサイド若しくは金属シリサイドで充填されてもよく、又は、ビア１１８は、ドープされたポリシリコンとシリコンの導電性化合物との組み合わせで充填されてもよい。そのような場合は、そのようなシリコン含有導電性充填材がビアからＩＬＤ内へと拡散するのを防ぐことは必ずしも必要ではないため、障壁層１１９は、存在してもよく、存在しなくてもよい。
【００２７】
図４はさらに、第２の金属ライン３１５の構造体を示し、これは、第１の層間誘電体レベル（「ＩＬＤ１０２」）内に形成された金属相互接続の上に重なり、且つ、３つの誘電体キャップ層４１５、４２６及び４３６の形で設けられた誘電体キャップの上に重なる、第２の層間誘電体レベル（「ＩＬＤ２」）内に配置される。例示的な配置において、金属相互接続ライン３１５は、第１のＩＬＤ１０２の上面１０８と平行な水平方向に配向され、金属相互接続ライン３１５は、金属ライン１１５の方向に対して交差する（transverse）。第２のレベルの金属ライン３１５は、第１の金属ライン１１５と同様に、誘電体層ＩＬＤ２（３０２）のパターン形成された開口部内に配置される。誘電体キャップ層４１５、４２６及び４３６は連続的に堆積及びプラズマ処理され、第２の金属ライン３１５の上の界面３０８に圧縮応力を与えるために、第２の金属ラインの上に重ねられる。第２のレベルの金属ライン３１５は、好ましくは、導電性ビア３１８を介して第１のＩＬＤ１０２内に設けられた金属ラインの金属充填材１０１に導電的に接続される。
【００２８】
導電性ビア３１８は、好ましくは、ＩＬＤ２  ３０２並びに既存の誘電体キャップ層２１５、２２６及び２３６内に、垂直方向に配向された開口部をエッチングすることによって設けられる。その後、拡散障壁層３１９を堆積して、ビア３１８の壁並びにビアの上方に水平方向に配向された開口部の壁及び底部をライニング（裏打ち）することが好ましい。次に、金属層が残りの開口部を充填するように堆積され、その後、第１のＩＬＤ１０２内での金属ラインの形成について上述したのと同様の方法で、ＣＭＰ処理を行って金属ラインを形成する。引き続き、図４にさらに示されているように、所望の内部応力特性及び安定性を有する誘電体キャップがもたらされるまで、一連の誘電体キャップ層が、それぞれ連続して堆積され、プラズマ処理される。誘電体キャップ層は、応力を維持することができるいかなる誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせをも含むことができる。しかしながら、好適には、誘電体キャップ層は、本質的に、二酸化シリコン、窒化シリコン、並びにｘ、ｙ及びｚが可変の百分率であるＳｉＣｘＮｙＨｚの形のシリコン、炭素、窒素及び水素の化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせから成る。
【００２９】
図５は、上記の実施形態の変形を示している。そのような変形において、一連の比較的薄い個別の誘電体キャップ層２１５、２２６及び２３６を連続的に堆積及びプラズマ処理する前に、より厚い誘電体キャップ層３１０が最初に堆積されて、ＩＬＤ１０２及びその中にある金属ライン・パターン１０１を覆う。この実施形態において、より厚い誘電体層は、好適には、約５０オングストロームと約５００オングストロームとの間の厚さを有する。この層３１０は、応力を維持することができるいかなる誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせをも含むことができる。層３１０は、好適には、本質的に、二酸化シリコン、窒化シリコン、又はｘ、ｙ及びｚが可変の百分率である式ＳｉＣｘＮｙＨｚに従うシリコン、炭素、窒素及び水素の化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料又は誘電体材料の組み合わせから成る。好適には、誘電体層３１０は、本質的に、上に重なる誘電体キャップ層２１５、２２６及び２３６が形成されるのと同じ材料から成る。好適な実施形態において、より厚い誘電体層３１０は、二酸化シリコン、窒化シリコン、又はｘ、ｙ及びｚが可変の百分率である式ＳｉＣｘＮｙＨｚに従うシリコン、炭素、窒素、及び水素の化合物から成る群から選択される１つ又は複数の誘電体材料を堆積し、その後、上記の方法でプラズマ処理することにより形成される。
【００３０】
図６の断面図に示される別の実施形態において、引張応力がかけられた誘電体キャップ層２１５、２２６及び２３６の形成の前に、金属キャッピング層４１０が、各金属ライン１０１を覆うように選択的に堆積される。そのような金属キャッピング層は、高い拡散係数を有する銅のような金属ライン１０１内の金属が誘電体キャップ層又はＩＬＤ１０２の中へ拡散するのを防止するのに役立つ、拡散障壁として機能することが好ましい。そのような金属キャッピング層は、本質的に、銅と適合性があり、且つ、金属ライン１０１上に選択的に堆積されることができる、例えば、電気めっき又は無電解めっきなどによってめっきされることができる金属化合物から成ることが好ましい。例示的な実施形態において、金属キャッピング層４１０は、本質的に、ＣｏＷＰ、ＣｏＳｎＰ、ＣｏＰ、ＣｏＢ、ＣｏＳｎＢ及びＣｏＷＢから成る群から選択される１つ又は複数の化合物から構成される。好適には、金属キャッピング層は、約１０オングストロームから約５００オングストロームの間の厚みを持つ。好適には、金属キャッピング層は、金属ラインを形成するための先立つ処理から生じた余分な金属がＣＭＰ処理などを通じて除去された後に、金属ライン上に選択的に堆積される。
【００３１】
本発明は、その特定の好適な実施形態に従って説明されてきたが、当業者は、本発明の真の範囲から逸脱することなく成されることができ、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される、多くの改変や強化を理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に従った、製造段階の半導体チップの構造体の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に従った、図１の製造段階に続く製造段階の半導体チップの構造体の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に従った、図２の製造段階に続く製造段階の半導体チップの構造体の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に従った、半導体チップの構造体の断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従った、半導体チップの構造体の断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に従った、半導体チップの構造体の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００：半導体チップ
１０１：金属充填材
１０２、３０２：層間誘電体層（ＩＬＤ）
１０３、１１９：拡散障壁層
１０５：開口部
１０８：主表面
１１０：活性半導体層
１１２：活性領域
１１５、３１５：金属ライン
１１８、３１８：導電性ビア
１２２：金属シリサイド
２１５、２２６、２３６、４１５、４２６、４３６：誘電体キャップ層
３１０：厚い誘電体キャップ層
４１０：金属キャッピング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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