(57)【要約】【課題】  ２層金属キャップを有する相互接続構造体を製造するための構造及び方法を提供する。【解決手段】  １つの実施形態において、本方法は、誘電体材料層内に相互接続構造部を形成するステップ、及び、相互接続構造部の上面に２層金属キャップを形成するステップを含む。本方法は、誘電体材料層の露出面及び２層金属キャップの表面を覆う、誘電体キャップ層のブランケット層を堆積するステップを更に含む。２層金属キャップは、相互接続構造部の導電面上に形成された金属キャップ層、及び金属キャップ層の頂部に形成された金属窒化物を含む。また、誘電体層内に形成された相互接続構造部、相互接続構造部の頂部に形成された２層金属キャップ、及び、２層金属キャップを覆って形成された誘電体キャップ層を有する相互接続構造体を含む。【選択図】      図９
2008205458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの相互接続構造部を誘電体材料層内に形成するステップと、２層金属キャップを、前記少なくとも１つの相互接続構造部の上面の上に形成するステップとを含む、相互接続構造体を製造する方法。
【請求項２】
誘電体キャップ層のブランケット層を堆積するステップを更に含み、前記堆積は、誘電体材料層の露出面と前記２層金属キャップの表面とを覆う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２層金属キャップを前記形成するステップは、
金属キャップ層を、前記少なくとも１つの相互接続構造部の導電面上に形成するステップと、
化学的プラズマ・プロセスを実施して、金属窒化物を前記金属キャップ層の頂部に形成するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記誘電体材料層の表面層は、前記化学的プラズマ・プロセスの間に損傷され、損傷された前記表面層を除去するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記金属キャップ層は貴金属を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記貴金属は、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、ＭＯ、Ｒｅ、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ハードマスクを前記誘電体材料の頂部に形成するステップを更に含み、
前記相互接続構造部は、前記誘電体材料層及び前記ハードマスクの内部に埋め込まれ、
更に、前記相互接続構造部は、前記ハードマスクの上面と同一平面となる導電面を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの相互接続構造部を前記形成するステップは、
少なくとも１つのライン及びビア構造部を、前記誘電体材料層内に形成するステップと、
バリア層を、前記少なくとも１つのライン及びビア内に共形的に堆積するステップと、
前記バリア層を覆って金属層を堆積するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記金属層は、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ及びＣｕ合金から成る群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記２層金属キャップは、前記少なくとも１つのライン及びビア構造部の内部に形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属層を部分的にエッチングして窪んだ上部導電面を形成するステップを更に含み、前記２層金属キャップは、前記窪んだ上部導電面上に形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの相互接続構造部は、前記誘電体材料層の上面と同一平面となる導電面を含み、更に、前記２層金属キャップは前記導電面上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
誘電体層内に形成された少なくとも１つの相互接続構造部と、
前記少なくとも１つの相互接続構造部の頂部に形成された２層金属キャップと
を含む相互接続構造体。
【請求項１４】
前記２層金属キャップを覆って形成された誘電体キャップ層を更に含む、請求項１３に記載の相互接続構造体。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの相互接続構造部は、導電材料層と、前記導電材料層を囲む拡散バリア層とを含む、請求項１３に記載の相互接続構造体。
【請求項１６】
前記導電材料層は、前記誘電体層の上面と同一平面となる上面を含む、請求項１５に記載の相互接続構造体。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの相互接続構造部は窪み部分を含み、前記２層金属キャップは前記窪み部分に配置される、請求項１３に記載の相互接続構造体。
【請求項１８】
前記２層金属キャップは、金属キャップ層と、前記金属キャップ層の金属窒化物とを含む、請求項１３に記載の相互接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、半導体デバイス内の相互接続構造体の形成に関する。具体的には、本開示は、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための構造及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路チップは、典型的には、垂直方向に離間され、中間の絶縁層により分離される導電ラインの２つ又はそれ以上の層を含む。相互接続は、例えば高い配線密度及び良好な熱的性能をもたらすために、チップ内の導電ライン層の間に形成される。相互接続は、層を分離する絶縁層を貫通してエッチングされたライン（配線）及びビアにより形成される。次に、ライン及びビアは、金属で充填されて相互接続構造部（即ちビア・スタッド）を形成する。典型的な相互接続構造体は、半導体基板に対して垂直に延びる金属ビア、及び半導体基板に対して平行に延びる金属ラインを含む。このプロセスにより、ビア・スタッドにより接続された個々の層を有し、チップ上の種々の回路の間に信号を配信するように動作する、導体配線相互接続型の多重層が形成される。
【０００３】
図１及び図２は、内部に形成された複数のライン１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを有する誘電体層１２を含む、従来技術の相互接続又は配線構造体を示す。ライン１４ａ、１４ｂ及び１４ｃは、最初にフォトレジストを用いて絶縁層をマスクし、次いで、絶縁層の一部分を選択的にエッチングすることにより形成することができる。公知のフォトリソグラフィ法を用いて、等方性又は異方性のエッチング・プロセスにより、ライン１４ａ、１４ｂ及び１４ｃは、フォトレジスト内に形成されたキャビティ（空洞）を通してエッチング形成し、誘電体層１２への開口部が形成される。ライン１４ａ、１４ｂ及び１４ｃのエッチング及びフォトレジストの除去に続いて、バリア又はライナ層１６を、当技術分野では公知の手段により、ラインの底部及び側壁部分に堆積させる。ライナ層１６は、後で堆積させる材料の拡散を防ぐようにラインを覆う（ライニングする）材料を含む。
【０００４】
図１を詳しく参照すると、次に、ライン１４ａ、１４ｂ及び１４ｃは、当技術分野では公知の堆積技術を用いて金属層１８で充填する。金属層１８は、次に、アニールし、平坦化する。金属層１８は、典型的には、通常はＣｕである導電材料を含む。最後に、誘電体キャップ層２０を、金属層１８、拡散バリア１６及び誘電体１２を覆って堆積させる。完成した配線構造体を図１に示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２を参照すると、キャップ層２０は、ＣｏＷＰ等の選択的に堆積させた金属を含むことができ、その結果、通常用いられる高いエレクトロマイグレーション耐性を有するＣｕ／誘電体界面と比較したときに、より優れた付着強度をもつＣｕ／金属界面を有する配線構造体が形成される。しかしながら、エレクトロマイグレーション耐性の向上にも関わらず、金属キャップ層の使用は、それぞれの導電性構造部の間の誘電体材料の表面上に存在する金属残留物による相互接続構造体をもたらす。この問題のある金属残留物は図２に示される。具体的には、図２は、内部に埋め込まれた導電性構造部を有する誘電体材料１２を含む、従来技術の相互接続構造体を示す。導電性構造部は、誘電体材料１２内に設けられた開口部内に配置された導電材料１８を含む。導電材料１８は、拡散バリア１６により誘電体材料１２から分離される。金属キャップ層２０は、それぞれの導電性構造部の上部露出面の上、即ち、導電材料１８の上に存在する。示されるように、金属残留物２２は、金属キャップ層２０の形成中に、誘電体材料１２の露出した上部表面の上に生じる。それぞれの導電性構造部の間の金属残留物２２の存在は、従来技術の相互接続構造体の信頼性を阻害し、最近の３世代の間、金属キャップ層の使用を遅らせてきた。
従って、従来技術の欠点を克服し、かつ現行の集積方法に適合する金属キャップを有する相互接続構造体を形成する簡単な方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための構造及び方法に向けられる。１つの実施形態においては、相互接続構造体を形成する方法が説明される。この方法は、誘電体材料層内に少なくとも１つの相互接続構造部を形成するステップと、少なくとも１つの相互接続構造部の上面の上に２層金属キャップを形成するステップとを含む。この方法は、誘電体材料層の露出面及び２層金属キャップの表面を覆う、誘電体キャップ層のブランケット層を堆積させるステップを更に含む。２層金属キャップを形成するステップは、少なくとも１つの相互接続構造部の導電面上に金属キャップ層を形成するステップと、金属キャップ層の頂部に金属窒化物を形成するための化学的プラズマ・プロセスを実施するステップとを含む。誘電体材料層の表面層は、化学的プラズマ・プロセスの間に損傷を受けるので、本方法は、損傷された表面層を除去するステップを更に含む。金属キャップ層は貴金属を含む。１つの特定の実施形態においては、貴金属は、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、それらの合金材料、Ｗ、Ｂ、Ｐ、ＭＯ、Ｒｅ、及びそれらの組合せから成る群から選択される。
【０００７】
１つの特定の実施形態においては、ハードマスクが誘電体材料の頂部に形成され、ここで相互接続構造部は、誘電体材料層及びハードマスクの内部に埋め込まれる。相互接続構造部は、ハードマスクの上面と同一平面となる導電表面を含む。別の実施形態においては、少なくとも１つの相互接続構造部は、誘電体材料層の上面と同一平面となる導電表面を含み、更に、金属キャップ層が導電表面上に形成される。
【０００８】
少なくとも１つの相互接続構造部を形成するステップは、少なくとも１つのライン及びビア構造部を誘電体材料層内に形成するステップと、少なくとも１つのライン及びビア内にバリア層を共形的に堆積させるステップと、バリア層を覆って金属層を堆積させるステップとを含む。金属層は、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌ及びＣｕ合金から成る群から選択することができる。１つの特定の実施形態においては、２層金属キャップは、少なくとも１つのライン及びビア構造部の内部に形成される。代替的には、導電材料層は、窪んだ上部導電面を形成するために部分的にエッチングされ、その場合２層金属キャップは、その窪んだ上部導電面の上に形成される。
【０００９】
更に別の実施形態においては、誘電体層内に形成された少なくとも１つの相互接続構造部、及び少なくとも１つの相互接続構造部の頂部に形成された２層金属キャップを有する相互接続構造体を含む。相互接続構造体は、２層金属キャップを覆って形成された誘電体キャップ層を更に含む。少なくとも１つの相互接続構造部は、導電材料層、及び導電材料層を囲む拡散バリア層を含む。１つの実施形態においては、導電材料層は、誘電体層の上面と同一平面となる上面を含む。別の実施形態においては、少なくとも１つの相互接続構造部は窪み部分を含み、ここで２層金属キャップはその窪み部分に配置される。
【００１０】
２層金属キャップは、金属キャップ層及び金属キャップ層の金属窒化物を含む。１つの実施形態においては、金属キャップ層は貴金属を含み、ここで貴金属は、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、ＭＯ、Ｒｅ、及びそれらの合金から成る群から選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書で開示される２層金属キャップを有する相互接続構造体の他の特徴は、本明細書で開示される２層金属キャップを有する相互接続構造体を例証として示す添付の図面と併せて記述される以下の詳細な説明から明らかとなる。
本明細書で開示される２層金属キャップを有する相互接続構造体の特徴は、図面を参照しながら、以下で詳細に説明されることになる。
【００１２】
ここで、同様の参照数字は同一の又は対応する要素を識別する図面を参照して、本明細書で開示される２層金属キャップを有する相互接続構造体の種々の実施形態が、詳細に説明されることになる。以下の説明において、多くの具体的な詳細（例えば、特定の構造体、コンポーネント、材料、寸法、処理ステップ及び技術等）が、本開示の完全な理解を与えるために説明される。しかしながら、ここで説明される発明は、これらの具体的な詳細がなくても実施できることを、当業者ならば認識するであろう。更に、公知の構造体又は処理ステップは、本発明を不明瞭にすることを避けるために詳しくは説明されていない。ここで説明される材料は、１つの出願における発明を示すために用いられるもので、限定するものと解釈するべきではない。
【００１３】
ある層が、別の層の「上に（ｏｎ）」又は「覆って（ｏｖｅｒ）」と言うときは、それは、他の要素の直接上に存在するか、又は、中間層が存在してもよいと理解されたい。対照的に、ある層が、別の層の「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」又は「直接覆って（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｖｅｒ）」と言うときは、中間層は存在しない。また、ある層が、別の層に「接続する」又は「結合する」と言うときは、それは、他の層に直接接続する若しくは結合すること、又は、中間層が存在してもよいと理解されたい。
【００１４】
本開示は、改善されたエレクトロマイグレーション耐性を有する２層金属キャップを有する、新規の改善された相互接続構造体を提供する。１つの実施形態においては、少なくとも１つの配線ラインを含む垂直なサブリソグラフィック構造体が提供されるが、ここで各々のラインは、誘電体材料層上に形成されたビア開口部、ビアを充填する導電材料層、及び導電材料層の上面の上に配置された２層金属キャップを有する。
【００１５】
ここで説明される相互接続構造体は、当業者には既知の後工程（ＢＥＯＬ）処理の従来技術を用いて作成することができる。前工程（ＦＥＯＬ）処理及び中間工程（ＭＯＬ）処理もまた想定される。
【００１６】
図３乃至図９は、本開示の１つの実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を製造するための構造及び方法を示す。最初に図３を参照すると、半導体構造体が示され、一般的に半導体構造体１００と称される。半導体構造体１００は、一般的に、半導体基板（図示せず）上に形成された第１誘電体層１０２、及び、第１誘電体層１０２を覆って形成されたハードマスク層１０４を含む。
【００１７】
半導体基板は、例えば、バルク・シリコン半導体基板、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）及びシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）等の、当技術分野では公知の幾つかの半導体材料の何れかを含むことができる。他の非限定的な例には、シリコン、ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウム合金、シリコン・カーバイド、シリコン・ゲルマニウム・カーバイド合金、及び化合物（即ちＩＩＩ―Ｖ族及びＩＩ−ＶＩ族）半導体材料が含まれる。化合物半導体材料の非限定的な例には、ガリウム、ヒ化物、ヒ化インジウム及びリン化インジウムの半導体材料が含まれる。典型的には、半導体基板は、例えば、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍまでの範囲の厚さのような、約数百ミクロンの厚さとすることができるが、これに限定はされない。
【００１８】
１つの実施形態においては、第１誘電体層１０２は、約４．０又はそれ以下の誘電率ｋ、及び約２００ｎｍから約４５０ｎｍまでの範囲の厚さを有する誘電体材料を含む。誘電体層１０２は、任意の層間又は層内誘電体を含むことができ、また、多孔質又は非多孔質とすることができる。適切な材料には、窒化シリコン（ＳｉＮ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＬＫ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるポリアリーレンエーテル）、ＪＳＲ（ＪＳＲ社から入手できる、スピン・オン・シリコン・カーボン含有ポリマ材料）、シルセスキオキサン、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ及び／又はＨ原子を含むＣドープ酸化物（即ち有機シリケート）、熱硬化性ポリアリーレンエーテル等、又は複数のそれらの層が含まれるが、それらに限定はされない。しかしながら、異なる誘電率及び／又は厚さを有する他の材料を用いることができることを理解されたい。
【００１９】
ハードマスク層１０４は、例えば、ＣＶＤ、原子層堆積法（ＡＬＤ）、物理的気相堆積法（ＰＶＤ）、プラズマ助長化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）等のような従来の堆積法を用いて形成することができる。ハードマスク層１０４は、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）及び酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）のような、エッチング停止層として機能することができる任意の材料を含むことができる。１つの実施形態においては、ハードマスク層１０４は、約５ｎｍから約７０ｎｍまでの範囲の厚さを有する。
【００２０】
図４は、複数のライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃが、誘電体層１０２及びハードマスク１０４の内部に形成された後の半導体構造体１００の断面図を示す。ライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃは、任意の従来のリソグラフィ及びエッチング法を用いて形成される。例えば、ライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃは、フォトレジスト層（図示せず）をハードマスク層１０４を覆ってスピン・コートしパターン付けして、例えば深紫外（ＵＶ）光を用いた露光及び現像によりフォトマスクを形成する、フォトリソグラフィ法を用いて形成することができる。フォトマスクは、誘電体層１０２の上のエッチング位置又は部分を画定する役割を果たす。誘電体層１０２は、次に、図に示されるように、ライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃが形成されるまで部分的にエッチング貫通される。反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）等の、任意の適切なエッチング法を用いることができる。ライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃを形成した後に、フォトレジスト層及びあらゆるエッチング残留物は、適切な剥離及び洗浄法により除去される。ハードマスク１０４もまた除去することができる。
【００２１】
図５は、相互接続構造部１０８が形成された後の、半導体構造体１００の断面図を示す。それぞれの相互接続構造部１０８は、導電材料層１１０、及び導電材料層１１０が拡散するのを防ぐための高抵抗性の拡散バリア又はライナ１１２を含む。拡散バリア１１２は、ハードマスク１０４並びにライン１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃを覆って堆積させ、その結果バリア１１２の一部分が、ライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃの底部、並びに誘電体層１０２の側壁に形成される。次に、導電材料層１１０をバリア１１２の上に堆積させ、それによりライン１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃが導電材料層１１０で、好ましくは完全に充填される。次に、誘電体層１０２の上面より上にある、ハードマスク１０４並びに導電材料層１１０及び拡散バリア１１２の一部分は、化学的／機械的研磨（ＣＭＰ）等の任意の適切な平坦化法により除去される。
【００２２】
拡散バリア１１２は、誘電体層１０２と導電材料層１１０の間の接触による悪影響（例えば、ピッティング、スパイキング及び拡散）を防ぐのに適切な任意の材料を含む。典型的には、拡散バリア１１２は、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｒｕ、ＲｕＮ、Ｗ、ＷＮ、ＴａＳｉＮ、ＴｉＷ、又は、任意の他の高融点金属、及びそれらの窒化物等の１つ又は複数の金属を含む。更に、拡散バリア１１２は、任意の適切な厚さを有することができる。例えば、１つの実施形態においては、拡散バリアは、約４ｎｍから約４０ｎｍまでの範囲の厚さを有する。拡散バリア１１２は、スパッタ堆積法、原子層堆積法（ＡＬＤ）、又は代りに、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、物理的気相堆積法（ＰＶＤ）又はイオン化ＰＶＤ法（ｉＰＶＤ）等による、任意の適切な方法により堆積することができる。
【００２３】
導電材料層１１０は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｍｏ又はそれらの合金のような任意の適切な金属を含むことができる。他の適切な導電材料もまた想定される。導電材料層１１０は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタ堆積法、電気めっき又は無電解めっき等の、任意の適切なメタライゼーション法を用いて堆積することができる。
【００２４】
図６を参照すると、金属キャップ層１１４のブランケット堆積が、例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ及びめっき法等の適切な堆積法を用いて、パターン形成された構造体の上全面に形成される。１つの実施形態においては、金属キャップ層１１４は、約２Ａから約５０Ａまでの範囲の厚さを有する。更に、金属キャップ層１１４は、金属キャップ層１１４がＣｕと反応するのを防ぐため、及び、良好な拡散バリアとして機能するように、貴金属から選択することができる。１つの実施形態においては、金属キャップ層１１４は、例えば、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、ＭＯ、Ｒｅ及びそれらの合金等の任意の適切な貴金属を含む。図に示されるように、金属残留物１１６は、金属キャップ層１１４の形成中に、誘電体材料１０２の露出した上部表面の上に生じる。
【００２５】
図７を参照すると、例えば、方向矢印１１８により示される、ＮＨ３／Ｎ２プラズマ灰化／表面処理等の化学的プラズマ・プロセスを構造体１００の上全面に実行し、金属キャップ層１１４を窒素と化合させて金属キャップ層１１４の上面に金属窒化物１２０を形成し、これにより２層金属キャップ層１２１が形成される。更に、誘電体層１０２の表面層１２２は、化学的プラズマ・プロセス１１８により損傷される。化学的プラズマ・プロセスは、必ずしも常にではないが典型的には、誘電体層１０２からＣを涸渇させることに注意されたい。損傷された表面層１２２の深さは、用いられたプラズマ条件により変わり得るが、損傷表面層１２２は、以前に形成された金属残留物１１６を封じ込めるのに適した厚さを有する。即ち、化学的プラズマ・プロセスは誘電体層１０２の表面部分を消費して金属残留物１１６が損傷表面層１２２の内部にあるようにする。１つの実施形態においては、金属窒化物１２０は、約１Ａから約２０Ａまでの範囲の厚さを有することができ、損傷された表面層１２２は、約３Ａから約１００Ａまでの範囲の厚さを有することができる。更に、金属窒化物１２０は、例えば、ＣｏｘＮｙ、ＩｒｘＮｙ、ＲｕｘＮｙ、ＲｈｘＮｙ、ＰｄｘＮｙ、ＰｔｘＮｙ、ＴａｘＮｙ、Ｗ、Ｂ、Ｐ、Ｍｏ、Ｒｅ及びそれらの組合せを含む。
【００２６】
図８は、誘電体層１０２の損傷表面層１２２、及び、あらゆる他の可能性のある金属残留物を除去するための湿式洗浄処理の後の、結果の構造体を示す。例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）等の、任意の適切な湿式洗浄処理剤を用いることができる。示されるように、結果の構造体は、「窪んだ」誘電体材料１２３及び延長した２層金属キャップ層１２１を含む。
【００２７】
図９を参照すると、誘電体キャップ層１２４のブランケット堆積が、例えば、ＣＶＤ法により、構造体１００を覆って形成される。図に示されるように、誘電体キャップ層１２４は、誘電体層１０２の上部の露出面、並びに延長した２層金属キャップ層１２１を覆う。即ち、誘電体キャップ層１２４は、２層金属キャップ層１２１の延長した頂部を封じ込める。１つの実施形態においては、誘電体キャップ層１２４は、約５ｎｍから約８０ｎｍまでの範囲の厚さを有する。
【００２８】
図１０乃至図１４を参照すると、２層金属キャップを有する相互接続構造体の第２の実施形態が説明される。この特定の実施形態においては、相互接続構造部は、以下に詳述されるように、誘電体層及びハードマスク層の内部に形成される。
【００２９】
先ず図１０を参照すると、半導体構造体２００は、第１誘電体層２０２と、誘電体層２０２上に形成されたハードマスク２０４と、複数のライン２０６ａ、２０６ｂ及び２０６ｃの上に形成された相互接続構造部２０８とを含む。ハードマスク２０４は、第１実施形態に関して前述されたように平坦化プロセス後に誘電体層２０２から除去されてはいないことに注意されたい。相互接続構造部２０８は、導電材料層２１０、及び、導電材料層２１０が拡散することを防ぐために、ライン２０６ａ、２０６ｂ及び２０６ｃの周囲に形成されたバリア又はライナ２１２を含む。
【００３０】
図１１を参照すると、第１金属キャップ２１４のブランケット堆積は、適切な堆積技術を用いて、パターン形成された構造体の上全面に形成される。金属残留物２１６は、誘電体層２０２の上面の上に見られる。
【００３１】
図１２を参照すると、ＮＨ３／Ｎ２プラズマ灰化／表面処理２１８が構造体の上全面で実行されて、金属キャップ２１４の上面上の金属窒化物２２０、及び誘電体層１０２の頂部の損傷された誘電体層２２２が形成される。金属窒化物２２０は、約１Ａから約２０Ａまでの範囲の厚さを有することができる。更に、損傷誘電体層２２２は、約３Ａから約１００Ａまでの範囲の厚さを有することができる。
【００３２】
図１３は、例えば希釈ＨＦを用いて損傷誘電体層２２２、及びあらゆる他の可能性のある金属残留物を除去する湿式洗浄処理の後の、結果の構造体を示す。結果の構造体は、金属キャップ２１４から延びた２層金属キャップ層２２１を含む。最後に、図１４を参照すると、誘電体キャップ層２２４のブランケット堆積が、例えば、ＣＶＤ法により、構造体２００を覆って形成される。図に示されるように、誘電体キャップ層２２４は、金属キャップ層２２１を覆う。１つの実施形態においては、誘電体キャップ層２２４は、約５ｎｍから約８０ｎｍまでの範囲の厚さを有する。
【００３３】
図１５乃至図２１を参照すると、２層金属キャップを有する相互接続構造体の別の代替的な実施形態が説明される。先ず図１５を参照すると、構造体３００は、第１誘電体層３０２と、誘電体層３０２上に形成されたハードマスク３０４と、誘電体層３０２及びハードマスク３０４の内部に形成された相互接続構造部３０８とを含む。相互接続構造部３０８は、導電材料層３１０、及び導電材料層３１０が拡散するのを防ぐための、導電材料層３１０の周囲のバリア又はライナ３１２を含む。
【００３４】
図１６を参照すると、等方的湿式エッチング法を用いて導電材料３１０を部分的に除去し、導電材料層３１０の一部分の上に開口部３１３を形成する。次に、金属キャップ３１４のブランケット堆積が、パターン形成された構造体の上全面に形成されて開口部３１３を充填する（図１７）。
【００３５】
図１８を参照すると、ＣＭＰを実行して、第１金属キャップ３１４及びハードマスク層３０４を誘電体層３０２から除去する。図１９を参照すると、ＮＨ３／Ｎ２プラズマ灰化／表面処理３１８を構造体の上全面に実行して、金属キャップ３１４の上面上の金属窒化物３２０、及び誘電体層３０２の頂部の損傷された誘電体層３２２を形成する。金属窒化物３２０は、約１Ａから約３０Ａまでの範囲の厚さを有することができる。更に、損傷誘電体層３２２は、約３Ａから約１００Ａまでの範囲の厚さを有することができる。
【００３６】
図２０は、例えば希釈ＨＦを用いて損傷誘電体層３２２、及びあらゆる他の可能性のある金属残留物を除去する湿式洗浄処理の後の、結果の構造体を示す。最後に、図２１を参照すると、第２誘電体層３２４のブランケット堆積が、例えばＣＶＤ法により、構造体３００を覆って形成される。１つの実施形態においては、第２誘電体層３２４は、約５ｎｍから約８０ｎｍまでの範囲の厚さを有する。
【００３７】
本明細書で開示された、半導体デバイスの相互接続構造体を形成するための構造及び方法の実施形態に対して、形状及び細部に多くの修正及び変更を行うことができることを理解されたい。相互接続構造体の多くの他の構成を用いることができ、そして構造体の材料及び方法は、具体的に開示されたもの以外の多くの材料から選択することができると考えられる。従って、上記の説明は、開示された構造体及び方法を限定するものではなく、それらの種々の実施形態の単なる例証であると解釈されたい。当業者ならば、本明細書に添付された特許請求の範囲により規定される本開示の範囲内で、多くの修正を想定するであろう。このように、特許法により要求される細部及び詳細事項に従って、特許請求して保護されることを望むことが、添付の特許請求項において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術の相互接続構造体の略断面図を示す。
【図２】従来技術の相互接続構造体の略断面図を示す。
【図３】従来のリソグラフィ・プロセスを用いて形成された半導体構造体の断面図を示す。
【図４】従来のリソグラフィ・プロセスを用いて形成された半導体構造体の断面図を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１５】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１６】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１８】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図１９】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図２０】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【図２１】本発明の更に別の実施形態による、２層金属キャップを有する相互接続構造体を形成するための一連の方法ステップを示す、略断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１２：誘電体層
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ：ライン（配線）
１６、１１２、２１２、３１２：拡散バリア（ライナ）
１８：金属層
２０：誘電体キャップ層
２２、１１６、２１６：金属残留物
１００、２００、３００：半導体構造体
１０２、２０２、３０２：第１誘電体層
１０４、２０４、３０４：ハードマスク層
１０８、２０８、３０８：相互接続構造部
１１０、２１０、３１０：導電材料層
１１４、２１４、３１４：金属キャップ層
１１８：化学的プラズマ・プロセス
１２０、２２０、３２０：金属窒化物
１２１、２２１、３２１：２層金属キャップ層
１２２、２２２、３２２：損傷表面層（損傷誘電体層）
１２３：窪んだ誘電体材料
１２４、２２４：誘電体キャップ層
２１８、３１８：プラズマ灰化／表面処理
３１３：開口部
３２４：第２誘電体層
【図１】
2008205458.tif 000003
【図２】
2008205458.tif 000004
【図３】
2008205458.tif 000005
【図４】
2008205458.tif 000006
【図５】
2008205458.tif 000007
【図６】
2008205458.tif 000008
【図７】
2008205458.tif 000009
【図８】
2008205458.tif 000010
【図９】
2008205458.tif 000011
【図１０】
2008205458.tif 000012
【図１１】
2008205458.tif 000013
【図１２】
2008205458.tif 000014
【図１３】
2008205458.tif 000015
【図１４】
2008205458.tif 000016
【図１５】
2008205458.tif 000017
【図１６】
2008205458.tif 000018
【図１７】
2008205458.tif 000019
【図１８】
2008205458.tif 000020
【図１９】
2008205458.tif 000021
【図２０】
2008205458.tif 000022
【図２１】
2008205458.tif 000023