(57)【要約】【課題】最新の後工程（ＢＥＯＬ）メタライゼーション構造が開示される。【解決手段】構造は２層拡散バリアすなわちキャップを含み、第１のキャップ層（１１６、１２３）は、好ましくは高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法により堆積された誘電体からなり、また第２のキャップ層（１１７、１２４）は、好ましくはプラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法により堆積された誘電体からなる。ＢＥＯＬメタライゼーション成長の形成方法も開示される。本発明は、層間絶縁膜（ＩＬＤ）としてｌｏｗ−ｋ誘電体を、導体として銅を含む配線構造において特に有用である。
2005515634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１０）上に形成される配線構造であって、
前記基板（１１０）の上に重なる誘電体層（１１２、１１９）；
前記誘電体層（１１２、１１９）上のハードマスク層（１１３、１２０）であって、上部表面を有する前記ハードマスク層（１１３、１２０）；
前記誘電体層（１１２、１１９）に埋め込まれ、前記ハードマスク層（１１３、１２０）の前記上部表面と面一の上部表面を有する少なくとも１つの導体（１１５、１２２）；
前記少なくとも１つの導体（１１５、１２２）上、および前記ハードマスク層（１１３、１２０）上の第１のキャップ層（１１６、１２３）；および
前記第１のキャップ層（１１６、１２３）上の少なくとも１つの第２のキャップ層（１１７、１２４）
を備える構造。
【請求項２】
前記第１のキャップ層（１１６、１２３）が高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法により形成され、前記第２のキャップ層（１１７、１２４）がプラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法により形成される請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記導体（１１５、１２２）と前記誘電体層（１１２、１１９）の間に配置された導電性ライナ（１１４、１２１）をさらに備える請求項１に記載の配線構造。
【請求項４】
前記誘電体層（１１２、１１９）と前記基板（１１０）の間に配置された接着促進層（１１１、１１８）をさらに備える請求項１に記載の配線構造。
【請求項５】
前記誘電体層（１１２、１１９）が、約１．８から約３．５の誘電率を有する有機熱硬化性高分子を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項６】
前記誘電体層（１１２、１１９）がポリアリーレンエーテル・ポリマーを含む請求項５に記載の配線構造。
【請求項７】
前記第１のキャップ層（１１６、１２３）が、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化ホウ素からなる群から選択される誘電体を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項８】
前記第１のキャップ層（１１６、１２３）が、約４０原子％のケイ素、約５２原子％の窒素、および約８原子％の水素という組成を有する窒化ケイ素を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項９】
前記第２のキャップ層（１１７、１２４）が、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化ホウ素からなる群から選択される誘電体を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１０】
前記第２のキャップ層（１１７、１２４）が、約３７原子％のケイ素、約４８原子％の窒素、および約１５原子％の水素という組成を有する窒化ケイ素を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１１】
前記第２のキャップ層（１１７、１２４）が、約２７原子％のケイ素、約３６原子％の炭素、および約３７原子％の水素という組成を有する炭化ケイ素を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１２】
前記第２のキャップ層（１１７、１２４）が、約２２から３０原子％のケイ素、約１５から３０原子％の炭素、約１０から２２原子％の窒素および約３０から４５原子％の水素という組成を有するアモルファス水素化窒化炭化ケイ素を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１３】
前記導体（１１５、１２２）が銅を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１４】
前記第２のキャップ層（１１７、１２４）が、プラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法によりそれぞれ形成された複数の薄膜を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１５】
前記の複数の薄膜が、少なくとも１つの窒化ケイ素膜と、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、シリコンオキシカーバイドおよびシリコンオキシカーボナイトライドからなる群から選択される少なくとも１つの膜とを含む請求項１４に記載の配線構造。
【請求項１６】
前記誘電体層（１１２、１１９）が酸化ケイ素を含む請求項１に記載の配線構造。
【請求項１７】
基板（１１０）上に配線構造を形成する方法であって、
前記基板上（１１０）に誘電体を堆積することにより誘電体層（１１２、１１９）を形成する工程；
前記誘電体層（１１２、１１９）上にハードマスク材料を堆積することによりハードマスク層（１１３、１２０）を形成する工程であって、前記ハードマスク層（１１３、１２０）は上部表面を有する工程；
前記誘電体層（１１２、１１９）に少なくとも１つの開口部（１１５ａ、１２２ａ、１２２ｂ）を形成する工程；
前記開口部（１１５ａ、１２２ａ、１２２ｂ）を導電性材料で充填することにより少なくとも１つの導体（１１５、１２２）を形成する工程であって、前記導体（１１５、１２２）は前記ハードマスク層（１１３、１２０）の前記上部表面と面一の上部表面を有する工程；
前記導体（１１５、１２２）上に第１の材料を堆積することにより第１のキャップ層（１１６、１２３）を形成する工程；および、
前記第１のキャップ層（１１６、１２３）上に第２の材料を堆積することにより第２のキャップ層（１１７、１２４）を形成する工程
を含む方法。
【請求項１８】
前記第１の材料が高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法により堆積され、前記第２の材料がプラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法により堆積される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の材料が窒化ケイ素であり、また前記ＨＤＰ  ＣＶＤ法が、約０．１ミリｔｏｒｒから約５０ミリｔｏｒｒの圧力で、約２００℃から約５００℃の温度の反応器チャンバに前記基板を入れること、およびシラン、窒素、アルゴンおよびヘリウムからなる群から選択される少なくとも１種のガスに前記基板を曝すことを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の材料が窒化ケイ素であり、また前記ＰＥ  ＣＶＤ法が、約０．１ｔｏｒｒから約１０ｔｏｒｒの圧力で、約１５０℃から約５００℃の温度の反応器チャンバに前記基板を入れること、およびシラン、アンモニア、窒素およびヘリウムからなる群から選択される少なくとも１種のガスに前記基板を曝すことを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の材料の堆積前に前記基板を大気圧に曝すことなく、前記第１の材料が真空下でＨＤＰ  ＣＶＤ法により堆積され、前記第２の材料が真空下でＰＥ  ＣＶＤ法により堆積される請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記導体（１１５、１２２）の形成後であって前記第１の材料の堆積前に、
前記基板を約１５０℃から約５００℃の温度に加熱し、約５から約５００秒間、水素源に前記基板を曝すことを含むプラズマ前洗浄プロセスを実施する工程、
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、高速半導体マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および他の高速集積回路素子の製造に関する。より詳細には、本発明は、ｌｏｗ−ｋ誘電体を用いる半導体素子の最新の後工程（ＢＥＯＬ）配線構造における新規な２層キャップに関する。本発明は、特に、最新のＢＥＯＬメタライゼーション構造での、高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）材料とプラズマ化学気相成長（ＰＥ（plasma-enhanced）  ＣＶＤ）材料を含む２層キャップ、ならびに該２層キャップの製造方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子では、アルミニウムおよびアルミニウム合金が伝統的な配線金属材料として使用されてきた。過去には、アルミニウム系金属材料は、金属配線として一般に好んで使用される材料であったが、今では、半導体素子の回路密度や速度が増加したときに必要とされる要求を、アルミニウムは満たすであろうかどうかについて懸念がある。これらの懸念の高まりによって、アルミニウム系金属材料の可能性ある代替として、他の材料が探索されてきた。
【０００３】
今では、抵抗が低いだけでなく、アルミニウムに比べてエレクトロマイグレーションで損傷を受けにくいという理由で、アルミニウム系金属材料の可能性ある代替として考えられている、非常に利点のある材料の１つは、銅である。
【０００４】
これらの利点にもかかわらず、銅には重大な不都合がある。銅は、後の処理工程の間に周囲の誘電体に拡散し易い。銅の拡散を防ぐために、銅配線は保護バリア層でキャップ（cap）されることが多い。キャッピングの１つの方法は、銅配線の側壁および底部に沿って、単体または合金の形の、タンタル、チタンまたはタングステンの導電性バリア層を使用することを含む。銅配線の上部表面をキャップするためには、通常、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）のような誘電体が用いられる。
【０００５】
図１は、銅メタライゼーションと前記の保護キャップ層を用いている従来のＢＥＯＬ配線構造を示している。この配線構造は、トランジスタのような論理回路素子を含みうる下側基板（１０）を備える。誘電体層（１２）は、一般的に層間絶縁膜（ＩＬＤ）として知られており、基板（１０）の上に重なっている。ＩＬＤ層（１２）は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなりうる。しかし、最新の配線構造では、ＩＬＤ層（１２）は、好ましくは、ＳｉＬＫ（商標）（ダウ・ケミカル（The Dow Chemical Company）から入手可能な芳香族炭化水素熱硬化性高分子）のようなｌｏｗ−ｋ熱硬化性高分子材料である。接着促進層(adhesionpromoter layer)（１１）が、基板（１０）とＩＬＤ層（１２）の間に配置されうる。任意選択で、窒化ケイ素の層（１３）が、ＩＬＤ層（１２）の上に配置される。窒化ケイ素の層（１３）は、ハードマスク層または研磨停止層（polishstop layer）として一般的に知られている。少なくとも１つの導体（１５）がＩＬＤ層（１２）に埋め込まれている。導体（１５）は、最新の配線構造では、好ましくは銅であるが、別法として、アルミニウムまたは他の導電性材料でありうる。導体（１５）が銅である場合、ＩＬＤ層（１２）と導体（１５）との間に、好ましくは、拡散バリア・ライナ（liner）（１４）が配置される。拡散バリア・ライナ（１４）は、通常、タンタル、チタン、タングステンあるいはこれらの金属の窒化物からなる。導体（１５）の上部表面は、通常は化学的機械研磨（ＣＭＰ）工程により、窒化ケイ素の層（１３）の上部表面と面一になっている。キャップ層（１６）は、通常やはり窒化ケイ素であり、導体（１５）と窒化ケイ素の層（１３）の上に配置されている。キャップ層（１６）は、後の処理工程の間に、導体（１５）から銅が周囲の誘電体に拡散することを防ぐ、拡散バリアとして機能する。
【０００６】
第１の配線レベルは、図１に示される配線構造において、接着促進層（１１）、ＩＬＤ層（１２）、窒化ケイ素の層（１３）、拡散バリア・ライナ（１４）、導体（１５）、およびキャップ層（１６）により定められる。第２の配線レベルは、図１で第１の配線レベルの上に示されており、接着促進層（１８）、ＩＬＤ層（１９）、窒化ケイ素の層（２０）、拡散バリア・ライナ（２１）、導体（２２）、およびキャップ層（２３）を含む。通常のダマシン法により、第１および第２のレベルを製造することができる。例えば、第２の配線レベルの形成は、接着促進層（１８）の堆積で始まる。次に、ＩＬＤ材料（１９）が接着促進層（１８）の上に堆積される。ＩＬＤ材料が、ＳｉＬＫ（商標）のようなｌｏｗ−ｋ熱硬化性高分子材料である場合、ＩＬＤ材料は、通常、スピン塗布され、塗布後のホット・ベーク（hot bake）により溶剤が除去されて、高温で硬化される。次に、窒化ケイ素の層（２０）がＩＬＤ上に堆積される。次に、窒化ケイ素の層（２０）、ＩＬＤ層（１９）、接着促進層（１８）およびキャップ層（１６）が、少なくとも１つのトレンチとビアとなるように、通常のフォトリソグラフィとエッチング法を用いてパターン化される。トレンチとビアは、通常、拡散バリア・ライナ（２１）で内側を覆われる。次に、トレンチとビアは、通常のデュアル・ダマシン法で、銅のような金属を充填されて導体（２２）となる。余分な金属はＣＭＰ法により除去される。最後に、キャップ層（２３）が銅である導体（２２）と窒化ケイ素の層（２０）との上に堆積される。
【０００７】
銅堆積後には低温加工が求められるために、キャップ層は、通常、４５０℃より低温で堆積される。したがって、キャップ層の堆積は、通常、プラズマ化学気相成長法（ＰＥ  ＣＶＤ）または高密度プラズマ化学気相成長法（ＨＤＰ  ＣＶＤ）を用いて実施され、この場合、堆積温度は一般に約２００℃から約５００℃の範囲にある。
【０００８】
ＰＥ  ＣＶＤおよびＨＤＰ  ＣＶＤ膜は、半導体素子の製造において、他の多くの用途で用いられてきた。しかし、銅配線で窒化ケイ素のようなキャップ層を用いる上で、通常のＰＥ  ＣＶＤまたはＨＤＰ  ＣＶＤ窒化ケイ素膜は、信頼性の問題を生じる。
【０００９】
ＨＤＰ  ＣＶＤ膜はキャップ層の内側の配線表面に沿っての銅原子の運動をより容易に止めるので、窒化ケイ素のようなＨＤＰ  ＣＶＤ膜は、ＰＥ  ＣＶＤ膜に比べて、エレクトロマイグレーションの防止に優れている。しかし、通常のＨＤＰ堆積法では、ＨＤＰ  ＣＶＤキャップ層にシーム（seam）が形成され、しばしば、キャップ層のクラックが、構造内の応力によりこのシームで成長する。クラックが、銅の導体の上に重なるキャップ層の一部分で成長すると、銅の導体は容易に湿気および他の酸素源に曝されうる。クラックが、ＩＬＤの上に重なるキャップ層の一部分で成長すると、銅の導体はＩＬＤを通って拡散する湿気に曝されうる。後者の場合、ＩＬＤ材料として二酸化ケイ素を利用する配線構造では、二酸化ケイ素を通る湿気の拡散速度は非常に小さいので、シームは比較的懸念は少ない。しかし、ＳｉＬＫ（商標）のような熱硬化性高分子ｌｏｗ−ｋ誘電体を利用する配線構造では、ほとんどのスピン−オンおよびＣＶＤによるｌｏｗ−ｋ材料を通じての湿気の拡散速度は比較的大きいので、このシームはより高い懸念事項である。
【００１０】
さらに、キャップ層の如何なるクラックによっても、シームを通って銅がＩＬＤに拡散するようになるであろう。この銅の拡散の結果として、銅のノジュール（nodule）が、シームを通してキャップ層の下に生成しうる。この銅のノジュールにより、隣接する配線ライン間で漏れが発生しうる。
【００１１】
別の重要な不都合が、ＨＤＰ  ＣＶＤ膜がｌｏｗ−ｋ誘電体と共に組み込まれる場合に発生する。ＨＤＰ  ＣＶＤ法の高エネルギー反応が、ｌｏｗ−ｋ材料との、またその材料内での相互作用を可能にして望ましくない変化を引き起こす可能性がある。
【００１２】
ｌｏｗ−ｋ誘電体内でのこのような変化は、ＰＥ  ＣＶＤ膜の使用によりかなり軽減されうる。さらに、典型的なＰＥ  ＣＶＤ膜では、堆積過程の間にシームは全く形成されない。この理由で、ＰＥ  ＣＶＤキャップ層は、初期のグラウンド・ルール素子、例えば０．２２μｍの技術ノード（Technology node）の銅配線構造のキャップに使用された。しかし、さらに最新のグラウンド・ルール素子、例えば０．１８μｍ技術ノードでは、ＰＥ  ＣＶＤ膜は、ＨＤＰ  ＣＶＤのような他の堆積技術により形成されるキャップ層より劣っていることが分かってきた。
【００１３】
特に、ＰＥ  ＣＶＤ膜は、通常、銅表面への接着性が劣る。典型的なＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素膜の接着力は、４点曲げ接着試験法により求めた場合、約５から１０Ｊｏｕｌｅ／ｍ２未満の範囲であり、一方典型的なＨＤＰ  ＣＶＤ窒化ケイ素膜の接着力は、約２０Ｊｏｕｌｅ／ｍ２である。ＰＥ  ＣＶＤ膜は、特に後の誘電体の堆積、メタライゼーション、および化学的機械研磨の間に、剥離し、パターン化銅ライン上にブリスタ（blister）を形成することがある。銅金属材料上に堆積された後、さらなる絶縁層が、通常、キャップ層の上に堆積されるであろう。しかし、キャップ層上への後の絶縁層の堆積により、キャップ層が銅の表面から剥がれる原因となりうる応力が発生するであろう。この剥離により、層間絶縁膜の浮き（lifting）、銅の導体の浮き、キャップされてない銅ラインからの銅の拡散、およびエレクトロマイグレーションを含む、いくつかの破局的な損傷メカニズムが生じる。このような結果は、窒化ケイ素ハードマスク層の剥離が通常、銅の化学的機械研磨の間に起こる、デュアル・ダマシン法で広く見られる。
【特許文献１】米国特許出願第０９／８５８，６８７号
【特許文献２】米国特許出願第０９／５５０，９４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、ＨＤＰ  ＣＶＤ膜の、優れたエレクトロマイグレーションの防止および接着特性を示し、またＰＥ  ＣＶＤ膜の優れた被覆性（coverage）を示す配線構造キャップ層が、該技術分野で求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題は、基板上に形成される配線構造を対象とする本発明の使用を通して対処される。好ましい実施形態では、本発明の構造は、基板の上に重なる誘電体層；前記誘電体層上のハードマスク層であって、上部表面を有する前記ハードマスク層；前記誘電体層に埋め込まれ、前記ハードマスク層の前記上部表面と面一である表面を有する少なくとも１つの導体；前記の少なくとも１つの導体上の、また前記ハードマスク層上の第１のキャップ層であって、好ましくは高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法により形成される前記第１のキャップ層；および、前記第１のキャップ層上の少なくとも１つの第２のキャップ層を備える。適切な方法により、例えば、物理気相成長（ＰＶＤ）法によって、スピン−オン法によって、あるいは、第１のキャップ層に用いられたものとは異なるプロセス・パラメータを用いるＨＤＰ  ＣＶＤ法によってさえ、第２のキャップ層を形成することができる。第２のキャップ層は、好ましくは、プラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法により形成される。
【００１６】
本発明はまた、基板上に配線構造を形成する方法も対象とする。一実施形態では、この方法は、基板上に誘電体を堆積することにより誘電体層を形成し、前記誘電体層上にハードマスク材料を堆積することにより１つまたは複数のハードマスク層を形成する工程であって、前記ハードマスク層は上部表面を有する工程；前記誘電体層に少なくとも１つの開口部を形成する工程；前記開口部を導体材料で充填することにより少なくとも１つの導体を形成する工程であって、前記導体は前記誘電体の上部表面と面一の表面を有する工程；前記導体上に第１の材料を高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ  ＣＶＤ）法により堆積することにより第１のキャップ層を形成する工程；および、前記第１のキャップ層上に第２の材料を、好ましくはプラズマ化学気相成長（ＰＥ  ＣＶＤ）法によって堆積することにより第２のキャップ層を形成する工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
新規性があると考えられる本発明の特徴および本発明に特徴的な要素が、添付の請求範囲に要目別に記載される。図は例示のためだけにあり、一定の縮尺率では書かれていない。さらに、図で、同じような数は同じような特徴を表す。しかし、本発明自体は、構成と実施の方法の何れについても、添付図に関連させて、以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
【００１８】
以下に、添付図を参照して本発明を説明する。図では、本発明をより明確に説明し例示するために、本発明の構造の様々な態様を単純化された形で示し概略的に表した。例えば、図は、一定の縮尺率にはなっていない。さらに、構造の様々な態様の垂直横断面は、形状が長方形であるように描かれている。しかし、当分野の技術者は、実際の構造では、ほとんどの場合、これらの態様はよりテーパの付いた形（feature）を含んでいることを理解するであろう。さらに、本発明は特定の形状の構造に限定されない。
【００１９】
本発明の特定の態様が、銅を含む構造に関して記載されるであろうが、本発明はそれに限定されない。銅は好ましい導電性材料であるが、本発明の構造は、アルミニウムなどの任意の適切な導電性材料を含みうる。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の配線構造の好ましい実施形態は、トランジスタなどの論理回路素子を含みうる下側基板（１１０）を備える。一般的に層間絶縁膜（ＩＬＤ）としても知られる誘電体層（１１２）が、基板（１１０）の上に重なる。基板（１１０）とＩＬＤ層（１１２）の間に、接着促進層（１１１）が配置されうる。ハードマスク層（１１３）が、好ましくは、ＩＬＤ層（１１２）上に配置される。少なくとも１つの導体（１１５）がＩＬＤ層（１１２）およびハードマスク層（１１３）に埋め込まれる。ＩＬＤ層（１１２）と導体（１１５）の間に、拡散バリア・ライナ（１１４）が配置されうる。導体（１１５）の上部表面は、通常は化学的機械研磨（ＣＭＰ）工程により、ハードマスク層（１１３）の上部表面と面一にされる。第１のキャップ層（１１６）が導体（１１５）とハードマスク層（１１３）の上に配置され、第２のキャップ層（１１７）が第１のキャップ層（１１６）上に配置される。
【００２１】
第１の配線レベルが、図２に示される配線構造において、接着促進層（１１１）、ＩＬＤ層（１１２）、ハードマスク層（１１３）、拡散バリア・ライナ（１１４）、導体（１１５）、第１のキャップ層（１１６）および第２のキャップ層（１１７）により定められる。第２の配線レベルは、図２において第１の配線レベルの上に示されており、接着促進層（１１８）、ＩＬＤ層（１１９）、ハードマスク層（１２０）、拡散バリア・ライナ（１２１）、導体（１２２）、第１のキャップ層（１２３）および第２のキャップ層（１２４）を含む。
【００２２】
ＩＬＤ層（１１２）および（１１９）は、ｌｏｗ−ｋ誘電体が好ましいが、適切な何らかの誘電体からなりうる。適切な誘電体材料には、炭素ドープ二酸化ケイ素材料；フッ素化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）；有機高分子熱硬化性材料、シリコンオキシカーバイド；ＳｉＣＯＨ誘電体；フッ素ドープ酸化ケイ素；スピン−オン・ガラス；水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）およびＨＳＱとＭＳＱの混合物またはコポリマーが含まれるシルセスキオキサン；ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）系高分子誘電体、ならびにケイ素含有ｌｏｗ−ｋ誘電体が含まれる。シルセスキオキサン化学を用いる、ＳｉＣＯＨタイプの組成をもつスピン−オンｌｏｗ−ｋ膜の例には、ＨＯＳＰ（商標）（ハネウェル（Honeywell）から入手可能）、ＪＳＲ  ５１０９および５１０８（日本合成ゴムから入手可能）、ジルコン（Zirkon）（商標）（ローム・アンド・ハース（Rohmand Haas）の事業部（division）であるシプレイ・マイクロエレクトロニクス（Shipley Microelectronics）から入手可能）、および多孔質ｌｏｗ−ｋ（ＥＬｋ）材料（アプライド・マテリアルズ（AppliedMaterials）から入手可能）が含まれる。炭素ドープ二酸化ケイ素材料、あるいはオルガノシランの例には、ブラック・ダイヤモンド（Black Diamond）（商標）（アプライド・マテリアルズから入手可能）およびコラール（Coral）（商標）（ノベラス（Novellus）から入手可能）が含まれる。ＨＳＱ材料の例は、ＦＯｘ（商標）（ダウ・コーニング（DowCorning）から入手可能）である。この実施形態では、好ましい誘電体は、本質的に炭素、酸素および水素からなる有機高分子熱硬化性材料である。好ましい誘電体材料には、ＳｉＬＫ（商標）（ダウ・ケミカル（DowChemical）から入手可能）として知られるｌｏｗ−ｋのポリアリーレンエーテル高分子材料、およびＦＬＡＲＥ（商標）（ハネウェルから入手可能）として知られるｌｏｗ−ｋの高分子材料が含まれる。ＩＬＤ層（１１２）と（１１９）はそれぞれ、約１００ｎｍから約１０００ｎｍの厚さでありうるが、好ましくは、これらの層はそれぞれ、約６００ｎｍの厚さである。ＩＬＤ層（１１２）と（１１９）の誘電率は、好ましくは約１．８から約３．５、最も好ましくは約２．５から約２．９である。
【００２３】
別法として、ＩＬＤ層（１１２）と（１１９）は、多孔質誘電体材料、例えばＭｅｓｏＥＬＫ（商標）（エア・プロダクツ（Air Products）から入手可能）およびＸＬＫ（商標）（ＦＯｘの多孔質タイプ、ダウ・コーニングから入手可能）からなりうる。例えば、ＩＬＤ層（１１２）と（１１９）が、このような多孔質誘電体からなる場合、これらの層の誘電率は、好ましくは約２．６未満であり、最も好ましくは約１．５から２．５である。約１．８から２．２の誘電率をもつ有機高分子熱硬化性材料を使用することが特に好ましい。
【００２４】
接着促進層（１１１）と（１１８）は、好ましくは約９ｎｍの厚さであり、ＩＬＤ層（１１２）および（１１９）の誘電体の、下にある表面への接着性を向上させるのに適する材料からなるであろう。例えば、ＩＬＤ層（１１２）と（１１９）にＳｉＬＫ（商標）が用いられた場合、接着促進層（１１１）と（１１８）は、ＡＰ４０００（やはりダウ・ケミカルから入手可能）として知られる接着促進剤からなりうる。
【００２５】
ハードマスク層（１１３）と（１２０）は、任意の適切な誘電体からなりうる。好ましい一実施形態では、ハードマスク層（１１３）と（１２０）は窒化ケイ素からなり、好ましくは、約３０から４５原子％のケイ素、約３０から５５原子％の窒素、および約１０から２５原子％の水素という組成をもつ。最も好ましくは、これらの窒化ケイ素ハードマスク層は、約４１原子％のケイ素、約４１原子％の窒素、および約１７．５原子％の水素という組成をもつ。別法として、別の好ましい実施形態では、ハードマスク層（１１３）と（１２０）は、炭化ケイ素からなり、好ましくは、約２０から４０原子％のケイ素、約２０から５０原子％の炭素、および約２０から４５原子％の水素という組成をもつ。特に好ましい組成は、ケイ素が約２７原子％、炭素が約３６原子％、および水素が約３７原子％である。
【００２６】
導体（１１５）と（１２２）は、任意の適切な導電性材料、例えば銅またはアルミニウムからなりうる。銅は、その相対的に小さい抵抗のために、導電性材料として特に好ましい。銅である導体（１１５）と（１２２）は、低濃度の他の元素を含みうる。拡散バリア・ライナ（１１４）と（１２１）は、次の材料：タンタル、チタン、タングステンおよびこれらの金属の窒化物の１種または複数を含みうる。
【００２７】
第１のキャップ層（１１６）と（１２３）は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素または他の適切な誘電体からなりうるが、好ましくはＨＤＰ  ＣＶＤ法を用いて形成される。ＨＤＰ  ＣＶＤ法を用いて堆積された材料は、接着性に優れ、抗エレクトロマイグレーションに優れることが見出された。しかし、同様の性質を示すが、他の方法で堆積された材料もまた、第１のキャップ層（１１６）と（１２３）として用いることができる。第１のキャップ層（１１６）と（１２３）は、最も好ましくは、約３０から５０原子％のケイ素、約４０から６５原子％の窒素、および約５から１３原子％の水素という組成をもつ、ＨＤＰ  ＣＶＤ窒化ケイ素からなる。第１のキャップ層（１１６）と（１２３）の特に好ましい組成は、ケイ素が約４０原子％、窒素が約５２原子％、および水素が約８原子％である。第１のキャップ層（１１６）と（１２３）はそれぞれ、好ましくは、約２５から７００Åの範囲、最も好ましくは約５０から３５０Åの範囲の厚さをもつ。
【００２８】
第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、酸化ケイ素または他の適切な誘電体からなりうるが、好ましくはＰＥ  ＣＶＤ法を用いて形成される。第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、最も好ましくは、約３０から４５原子％のケイ素、約４０から６５原子％の窒素、および約１０から２５原子％の水素という組成をもつ、ＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素からなる。第２のキャップ層（１１７）と（１２４）の特に好ましい組成は、ケイ素が約３７原子％、窒素が約４８原子％、および水素が約１５原子％である。別の好ましい実施形態では、第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、約２０から４０原子％のケイ素、約２０から５０原子％の窒素、および約２０から４５原子％の水素という組成をもつ、ＰＥ  ＣＶＤアモルファス水素化炭化ケイ素からなり、最も好ましくは、ケイ素が約２７原子％、炭素が約３６原子％、および水素が３７原子％である。さらに別の好ましい実施形態では、第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、約２０から３４原子％のケイ素、約１２から３４原子％の炭素、約５から３０原子％の窒素および約２０から５０原子％の水素、最も好ましくは、約２２から３０原子％のケイ素、約１５から３０原子％の炭素、約１０から２２原子％の窒素および約３０から４５原子％の水素という組成をもつ、ＰＥ  ＣＶＤアモルファス水素化窒化炭化ケイ素からなる。第２のキャップ層（１１７）と（１２４）はそれぞれ、好ましくは、約１００から１０００Åの範囲、最も好ましくは約２５０から７００Åの範囲の厚さをもつ。
【００２９】
第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、合計の厚さが１００から１０００Åの範囲にある一連のＰＥ  ＣＶＤ薄膜からなりうる。一実施形態では、これらのＰＥ  ＣＶＤ薄膜はそれぞれ、同じ材料、例えば窒化ケイ素からなりうる。別の実施形態では、ＰＥ  ＣＶＤ薄膜は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素、シリコンオキシカーバイドおよび／またはシリコンオキシカーボナイトライド（oxycarbonitride）のような異なる材料から形成されうる。第２のキャップ層はまた、２００１年５月１６日に出願され、「積層拡散バリア（LaminatedDiffusion Barrier）」という名称の同時係属の米国特許出願第０９／８５８，６８７号（その開示は本明細書に参照として組み込まれる）に記載される積層拡散バリアのような、高透過性すなわち高親和性（affinity）の誘電体膜と、低透過性すなわち低親和性の誘電体膜との交互層からなりうる。第２のキャップ層は、異なる材料の交互膜を、あるいは、同じ材料の一連の膜と一緒に異なる材料の膜を含みうる。例えば、第２のキャップ層は、それぞれの厚さが約５ｎｍである、３つのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ酸化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；および厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；を含みうる。別の例として、第２のキャップ層は、厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ酸化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ酸化ケイ素薄膜；厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素薄膜；および厚さが約５ｎｍのＰＥ  ＣＶＤ酸化ケイ素薄膜を備える一連のＰＥ  ＣＶＤ膜から形成されうる。一連の膜は、同じか、または異なる材料の６層までを含むことができ、あるいは、同じか、または異なる材料の６層を超える層を含むことができる。
【００３０】
別法として、第２のキャップ層（１１７）と（１２４）は、物理気相成長（ＰＶＤ）法によって、スピン−オン法によって、あるいは、第１のキャップ層に用いられたものと異なるプロセス・パラメータを用いるＨＤＰ  ＣＶＤ法によってさえ形成されうる。
【００３１】
図３〜１２に示す方法のような、ダマシンまたはデュアル・ダマシン法により、図２の配線構造を形成することができる。図３に示すように、この方法は、好ましくは、基板（１１０）上に接着促進層（１１１）を堆積することで始まり、続けて、接着促進層（１１１）上にＩＬＤ層（１１２）が堆積される。接着促進層（１１１）とＩＬＤ層（１１２）は、適切な方法により堆積されうる。例えば、接着促進層（１１１）がＡＰ４０００からなる場合、スピン−コーティング法により接着促進剤溶液を塗布し、続けてベーキング工程を実施することができる。ＳｉＬＫ（商標）がＩＬＤ層（１１２）に用いられる場合、スピン−コーティング法により樹脂を塗布し、続けて溶剤を除去するためのベーキング工程と次の熱硬化工程を実施することができる。
【００３２】
次に、図３に示すように、ハードマスク層（１１３）がＩＬＤ層（１１２）上に堆積される。ハードマスク層（１１３）は、適切な方法により堆積されうるが、好ましくは、気相化学成長法（ＣＶＤ）によりＩＬＤ層（１１２）上に直接堆積される。好ましい一実施形態では、窒化ケイ素ハードマスク層（１１３）は、約０．１から１０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から５ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）およびヘリウム（Ｈｅ）を含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積方法では、約１００から７００ｓｃｃｍの範囲のＳｉＨ４の流量、約１００から５０００ｓｃｃｍの範囲のＮＨ３の流量、および約１００から５０００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量が用いられる。堆積温度は、通常、１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３５０から４５０℃の範囲にある。高周波数ラジオ波（ＲＦ）出力は、通常、５０から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、また低周波数ＲＦ出力は通常、約５０から５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１０から１００ｎｍの範囲、最も好ましくは約２５から７０ｎｍの範囲にある。この窒化ケイ素ハードマスク膜は、好ましくは、約３０から４５原子％のケイ素、約３０から５５原子％の窒素、および約１０から２５原子％の水素という組成をもつ。最も好ましくは、この窒化ケイ素ハードマスク膜は、ケイ素が約４１原子％、窒素が約４１原子％、および水素が約１７．５原子％の組成をもつ。
【００３３】
別の好ましい実施形態では、炭化ケイ素ハードマスク層（１１３）は、約０．１から２０ｔｏｒｒ、最も好ましくは約１から１０ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈｅ、トリメチルシラン（３ＭＳ）またはテトラメチルシラン（４ＭＳ）あるいはその両方を含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積方法では、約５０から５００ｓｃｃｍの範囲の３ＭＳの流量と、約５０から２０００ｓｃｃｍの範囲のＨｅの流量が用いられる。堆積温度は、通常、約１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３００から４００℃の範囲にある。ＲＦ出力は、通常、約１５０から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、最も好ましくは約１００から５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１０から１００ｎｍの範囲、最も好ましくは約２５から７０ｎｍの範囲にある。このアモルファス水素化炭化ケイ素ハードマスク膜は、好ましくは、約２７原子％のケイ素、約３６原子％の炭素および約３７原子％の水素という組成をもつ。
【００３４】
ハードマスク層（１１３）は、パターン形成層として機能し、後にＩＬＤ層（１１２）をエッチングして導体（１１５）のトレンチを形成するのに役立ちうる。ハードマスク層（１１３）はまた、余分な金属を除去するための後のＣＭＰ工程中、研磨停止層としても役立ちうる。
【００３５】
前記のような、窒化ケイ素または炭化ケイ素のハードマスク膜の堆積に続いて、追加の犠牲ハードマスク層（示されていない）が堆積されうる。例えば、２０００年４月１４日に出願され、「配線構造製造用保護ハードマスク（Protective Hardmask for Producing Interconnect Structures）」という名称の同時係属の米国特許出願第０９／５５０，９４３号（その開示は本明細書に参照として組み込まれる）に記載されるハードマスク層のような、一連のハードマスク層が堆積されうる。別法として、追加の窒化ケイ素膜が堆積され、次に、酸化ケイ素が堆積されうる。好ましい一実施形態では、追加の窒化ケイ素ハードマスク膜は、約０．１から１０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から５ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２またはＨｅあるいはその両方を含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積方法では、約１００から７００ｓｃｃｍの範囲のＳｉＨ４の流量、約１００から５０００ｓｃｃｍの範囲のＮＨ３の流量、および約１００から５０００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量が用いられる。堆積温度は、通常、１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３５０から４５０℃の範囲にある。高周波数ＲＦ出力は、通常、約５０から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、また低周波数ＲＦ出力は通常、約５０から５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１０から１００ｎｍの範囲、最も好ましくは約２５から６０ｎｍの範囲にある。この追加の窒化ケイ素ハードマスク膜は、好ましくは、約４１原子％のケイ素、約４１原子％の窒素、および約１７．５原子％の水素という組成をもつ。
【００３６】
次の酸化ケイ素ハードマスク層は、約０．１から１０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から５ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｎ２およびＯ２を含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積では、約１０から７００ｓｃｃｍの範囲のＳｉＨ４の流量、約１００から２００００ｓｃｃｍの範囲のＮ２Ｏの流量、および約１００から３０００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量が用いられる。堆積温度は、通常、約１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３５０から４５０℃の範囲にある。ＲＦ出力は、通常、約１５０から５００Ｗ／シャワーヘッド、最も好ましくは、約５０から３０００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約３０から２５０ｎｍの範囲、最も好ましくは約５０から２００ｎｍの範囲にある。この追加の酸化ケイ素ハードマスク層は、好ましくは、約３３原子％のケイ素、約６３原子％の酸素、および約１原子％未満の水素という組成をもつ。
【００３７】
図４では、少なくとも１つのトレンチ（１１５ａ）が、通常のフォトリソグラフィのパターン形成とエッチング法を用いて形成される。典型的なフォトリソグラフィ法では、フォトレジスト材料（示されていない）が、ハードマスク層（１１３）上に堆積される。フォトリソグラフィ材料は、マスクを通して紫外（ＵＶ）線に露光され、次にフォトレジスト材料が現像される。用いられたフォトレジスト材料のタイプに応じて、フォトレジストの露光された部分は、現像中に可溶性または不溶性になりうる。次に、フォトレジストのこれらの可溶性部分が除去されて、トレンチの望みのパターンに合致するフォトレジスト・パターンが後に残される。次に、例えば反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）により、フォトレジストにより保護されてない領域で、ハードマスク層（１１３）とＩＬＤ（１１２）の一部分を除去することにより、トレンチ（１１５ａ）が形成される。ハードマスク層（１１３）は、このエッチング工程で次のようにして役立ちうる。ハードマスク層（１１３）は、最初に、フォトレジストにより覆われていない領域でエッチングを受け、次に、フォトレジストは除去され、フォトレジスト・パターンに合致するパターン化ハードマスク層（１１３）が後に残される。次に、ＩＬＤ層（１１２）が、ハードマスク層（１１３）により被覆されていない領域でエッチングされうる。
【００３８】
トレンチ（１１５ａ）の形成に続いて、このトレンチは、好ましくは、拡散バリア・ライナ（１１４）で内側を覆われ、次に、導電性材料がトレンチ（１１５ａ）に堆積されて導体（１１５）となる。適切な方法により、例えば物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）あるいはイオン化物理気相成長法（Ｉ−ＰＶＤ）により、拡散バリア・ライナ（１１４）を堆積することができる。適切な方法により、例えばプレーティング法により、導電性材料（１１５）をトレンチ（１１５ａ）に堆積することができる。ＣＭＰ法により、余分なライナ（１１４）および導電性材料（１１５）を除去することができ、導体（１１５）の上部表面が、ハードマスク層（１１３）の上部表面と面一にされる。ハードマスク層（１１３）は、このＣＭＰ工程の間、研磨停止層としての役を果たすことにより、ＩＬＤ層（１１２）が研磨中に損傷を受けることを防ぐ。犠牲ハードマスク層（示されていない）もまたこのＣＭＰ工程の間に除去されうる。
【００３９】
次に、図６に示すように、第１のキャップ層（１１６）が、導体（１１５）およびハードマスク層（１１３）上に堆積される。第１のキャップ層（１１６）は、好ましくは、ＨＤＰ  ＣＶＤ法により堆積されるが、他の方法により、例えば、ＰＶＤ、ＰＥ  ＣＶＤ、またはスピン−オン法により堆積されうる。第１のキャップ層（１１６）は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素または他の適切な誘電体材料からなりうる。
【００４０】
最も好ましくは、第１のキャップ層（１１６）は、約０．１から５０ミリｔｏｒｒの範囲の圧力で、最も好ましくは約５から２０ミリｔｏｒｒの範囲の圧力で、ＣＶＤ反応器で堆積されるＨＤＰ  ＣＶＤ窒化ケイ素膜である。堆積ガスは、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、Ｎ２、ならびにＡｒまたはＨｅを含みうる。典型的な堆積では、約５から１２５ｓｃｃｍの範囲のＳｉＨ４の流量、約５０から１０００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量、および約２０から１０００ｓｃｃｍの範囲のＡｒの流量が用いられる。堆積温度は、通常、約２００から５００℃の範囲にあり、約３００から４５０℃の範囲が最も好ましい。ラジオ周波数（ＲＦ）出力は、通常、約１７００から２５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、最も好ましくは、約１７５０から１９５０Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約２５から７００Åの範囲、最も好ましくは約５０から３５０Åの範囲にある。このＨＤＰ窒化ケイ素キャップ層は、好ましくは、約３０から５０原子％のケイ素、約４０から６５原子％の窒素、および約５から１３原子％の水素、最も好ましくは、約４０原子％のケイ素、約５２原子％の窒素、および約８原子％の水素という組成をもつ。
【００４１】
第１のキャップ層（１１６）の堆積に続いて、図７に示されるように、第２のキャップ層（１１７）が堆積される。第２のキャップ層（１１７）は、好ましくはＰＥ  ＣＶＤ法により堆積されるが、物理気相成長（ＰＶＤ）法によって、スピン−オン法によって、あるいは、第１のキャップ層で用いられたものと異なるプロセス・パラメータを用いるＨＤＰ  ＣＶＤ法によってさえ堆積されうる。第２のキャップ層（１１７）は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素または他の適切な誘電体からなりうる。これらのＰＥ  ＣＶＤ膜は、水素を含む（hydrogenous）か、アモルファスであるかのいずれか、あるいは双方でありうる。第１のキャップ層（１１６）堆積の真空雰囲気を中断することなく、また基板を大気圧に曝すことなく、第２のキャップ層（１１７）の堆積が実施されることが最も好ましいが、第２のキャップ層の堆積が、第１のキャップ層（１１６）の堆積後に真空を中断して実施されることも可能である。
【００４２】
最も好ましい実施形態では、第２のキャップ層（１１７）は、ＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素層であり、約０．１から１０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から７ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２およびＨｅを含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積では、約１０から５００ｓｃｃｍの範囲のＳｉＨ４の流量、約１００から３０００ｓｃｃｍの範囲のＮＨ３の流量、および約５００から２５０００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量が用いられる。堆積温度は、通常約１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３５０から４５０℃の範囲にある。高周波数ＲＦ出力は、通常、約２５から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、最も好ましくは、約５０から２５０Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。低周波数ＲＦ出力は、通常、約０から５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１００から１０００Åの範囲、最も好ましくは約２５０から７００Åの範囲にある。このＰＥ  ＣＶＤ窒化ケイ素キャップ層は、好ましくは、約３０から４５原子％のケイ素、約４０から６５原子％の窒素、および約１０から２５原子％の水素という組成をもつ。第２のキャップ層（１１７）の特に好ましい組成は、約３７原子％のケイ素、約４８原子％の窒素、および約１５原子％の水素である。
【００４３】
別の好ましい実施形態では、第２のキャップ層（１１７）は、ＰＥ  ＣＶＤアモルファス水素化炭化ケイ素層であり、約０．１から２０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から１０ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈｅ、トリメチルシラン（３ＭＳ）、またはテトラメチルシラン（４ＭＳ）を含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。典型的な堆積では、約５０から５００ｓｃｃｍの範囲の３ＭＳの流量、および約５０から２０００ｓｃｃｍの範囲のＨｅの流量が用いられる。堆積温度は、通常約１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは約３００から４００℃の範囲にある。ＲＦ出力は、通常、約１５０から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にあり、最も好ましくは、約１００から５００Ｗ／シャワーヘッドの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１００から１０００Åの範囲、最も好ましくは約２５０から７００Åの範囲にある。このアモルファス水素化炭化ケイ素膜は、好ましくは、約２０から４０原子％のケイ素、約２０から５０原子％の炭素、および約２０から４５原子％の水素、最も好ましくは、約２７原子％のケイ素、約３６原子％の炭素、および約３７原子％の水素という組成をもつ。
【００４４】
さらに別の好ましい実施形態では、第２のキャップ層（１１７）は、ＰＥ  ＣＶＤアモルファス水素化窒化炭化ケイ素層であり、約０．１から２０ｔｏｒｒの範囲、最も好ましくは約１から１０ｔｏｒｒの範囲の圧力で、これらに限定はされないが、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２、Ｈｅ、３ＭＳ、４ＭＳおよび他のメチルシランを含みうるガスの組合せを用いて、ＣＶＤ反応器で堆積される。この第２のキャップ層（１１７）は、好ましくは、約５０から５００ｓｃｃｍの範囲の３ＭＳまたは４ＭＳの流量、および約５０から５００ｓｃｃｍの範囲のＮ２の流量を用いて堆積される。堆積温度は、好ましくは約１５０から５００℃の範囲、最も好ましくは３００から４００℃の範囲にある。ＲＦ出力は、好ましくは、約１００から７００Ｗ／シャワーヘッドの範囲に、最も好ましくは、約２００から５００Ｗの範囲にある。最終の堆積厚さは、好ましくは約１００から１０００Åの範囲、最も好ましくは約２５０から７００Åの範囲にある。このアモルファス水素化窒化炭化ケイ素膜は、好ましくは、約２０から３４原子％のケイ素、約１２から３４原子％の炭素、約５から３０原子％の窒素および約２０から５０原子％の水素、最も好ましくは、約２２から３０原子％のケイ素、約１５から３０原子％の炭素、約１０から２２原子％の窒素および約３０から４５原子％の水素という組成をもつ。
【００４５】
一連のＰＥ  ＣＶＤ薄膜から、第２のキャップ層（１１７）を形成することができ、その合計の厚さは約１００から１０００Åの範囲にある。これらのＰＥ  ＣＶＤ薄膜は、同じ材料、例えば窒化ケイ素からなるか、あるいは、それらは、異なる、または交互になった材料、例えば窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素、シリコンオキシカーバイドまたはシリコンオキシカーボナイトライドあるいはその両方からなりうる。すでに記載されたように、第２のキャップ層（１１７）は、異なる材料の交互膜を、あるいは、同じ材料の一連の膜と一緒に異なる材料の膜を含みうる。
【００４６】
第１のキャップ層（１１６）の堆積前に、プラズマ前洗浄（plasmapre-cleaning）工程が、ＣＶＤ反応器内で実施されうる。典型的なプラズマ前洗浄工程では、約５０から７００ｓｃｃｍの範囲の流量で、ＮＨ３またはＨ２などの水素源が用いられ、その工程は、約１５から５００℃の範囲の基板温度で、最も好ましくは２０から４００℃の範囲の基板温度で、約５から５００秒間、最も好ましくは１０から１００秒間、実施される。ＲＦ出力は、この洗浄工程の間、約１００から１０,０００Ｗの範囲、最も好ましくは約１０００から５０００Ｗの範囲にある。任意選択で、他のガス、例えばＨｅ、アルゴン（Ａｒ）またはＮ２を、約５０から２０，０００ｓｃｃｍに範囲の流量で、添加することができる。
【００４７】
図３〜７は、接着促進層（１１１）、ＩＬＤ層（１１２）、ハードマスク層（１１３）、拡散バリア・ライナ（１１４）、導体（１１５）、第１のキャップ層（１１６）、および第２のキャップ層（１１７）からなる第１の配線レベルの形成を示す。図８では、第２の配線レベルの形成が、接着促進層（１１８）、ＩＬＤ層（１１９）およびハードマスク層（１２０）の堆積で始まる。接着促進層（１１８）は、接着促進層（１１１）に対するものと同じ方法を用いて堆積されうる。同様に、ＩＬＤ層（１１９）は、ＩＬＤ層（１１２）に対するものと同じ方法を用いて堆積されうるし、またハードマスク層（１２０）は、ハードマスク層（１１３）に対するものと同じ方法を用いて堆積されうる。追加の犠牲ハードマスク層（示されていない）が、未加工のハードマスク層（１２０）の上に堆積されうる。
【００４８】
図９と１０は、ビア（１２２ａ）とトレンチ（１２２ｂ）の形成を示している。最初に、図９に示すように、通常のフォトリソグラフィのパターン形成とエッチング法を用いて、ハードマスク層（１２０）、ＩＬＤ層（１１９）、接着促進層（１１８）ならびにキャップ層（１１７）および（１１６）に、少なくとも１つのビア（１２２ａ）が形成されるであろう。次に、図１０に示すように、通常のフォトリソグラフィ法を用いて、ハードマスク層（１２０）とＩＬＤ層（１１９）の一部分に、少なくとも１つのトレンチ（１２２ｂ）が形成されるであろう。トレンチ（１１５ａ）を形成するために用いられたものと同じフォトリソグラフィ法を用いて、ビア（１２２ａ）とトレンチ（１２２ｂ）を形成することができる。
【００４９】
別法として、深さがトレンチ（１２２ｂ）の深さに等しく、長さがトレンチ（１２２ｂ）の長さとビア（１２２ａ）の幅とを合わせたものに等しいトレンチを、最初にパターン形成し、ハードマスク層（１２０）およびＩＬＤ層（１１９）にエッチングすることにより、ビア（１２２ａ）とトレンチ（１２２ｂ）を形成することができる。次に、ＩＬＤ層（１１９）、接着促進層（１１８）ならびにキャップ層（１１７）および（１１６）の残り部分を貫いてエッチングすることにより、ビア（１２２ａ）を形成することができる。
【００５０】
ビア（１２２ａ）およびトレンチ（１２２ｂ）の形成に続いて、図１１に示すように、このビアとトレンチは、好ましくは、拡散バリア・ライナ（１２１）で内側を覆われ、次に、導電性材料がビアとトレンチに堆積されて導体（１２２）となる。拡散バリア・ライナ（１２１）は、拡散バリア・ライナ（１１４）に対して用いられたものと同じ方法により、堆積されうるし、導電性材料（１２２）は、導体（１１５）に対して用いられたものと同じ方法により、堆積されうる。余分なライナ（１２１）および導電性材料（１２２）をＣＭＰ法で除去することができ、導体（１２２）の上部表面がハードマスク層（１２０）の上部表面と面一にされる。犠牲ハードマスク層（示されていない）もまたこのＣＭＰ工程の間に除去されうる。ハードマスク層（１２０）が、このＣＭＰ工程の間、研磨停止層としての役を果たすことにより、ＩＬＤ層（１１９）が研磨中に損傷されることを防ぐ。
【００５１】
次に、図１２に示すように、キャップ層（１２３）と（１２４）が導体（１２２）およびハードマスク層（１２０）の上に堆積される。第１のキャップ層（１２３）は、第１のキャップ層（１１６）に対するものと同じ方法を用いて堆積されうるし、第２のキャップ層（１２４）は、第２のキャップ層（１１７）に対するものと同じ方法を用いて堆積されうる。
【００５２】
本発明を、特定の好ましい実施形態および他の代わりの実施形態と関連させて具体的に説明したが、前記の説明に照らして、多くの代替、変更および変形が当分野の技術者には明らかであることが明白である。したがって、添付の特許請求の範囲には、本発明の真の範囲および精神に含まれるとして、このような全ての代替、変更および変形が包含されると想定されている。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、高速半導体マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および他の高速集積回路素子の製造に有用である。より詳細には、本発明の２層キャップは、ｌｏｗ−ｋ誘電体を用いる半導体素子の、最新の後工程（ＢＥＯＬ）配線構造において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術の配線構造を示す、半製品集積回路素子の概略的横断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による配線構造を示す、半製品集積回路素子の概略的横断面図である。
【図３】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図４】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図５】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図６】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図７】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図８】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図９】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図１０】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図１１】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【図１２】図２の配線構造の形成方法を示す図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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