(57)【要約】【課題】大規模集積回路（ＶＬＳＩ）と超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）デバイスおよび高性能パッケージにおいて層内および層間のエアー・ブリッジ構造を形成する方法を提供する。【解決手段】低ｋ（誘電率）および超低ｋの多層相互接続を基板上に形成する方法であって、エアー・ギャップによって側面にそって分離された一組の相互接続と、金属配線の下のみに存在するディアルダマシン構造のビア・レベル内部にサポート層を形成する工程と、相互接続の上表面を側面にそって結合する孔の開いたブリッジ層を介して、犠牲誘電体を除去する工程と、犠牲層の多層レベル抽出を実施する工程と、制御された方法でブリッジを封止する工程と、準光学的リソグラフィのパターニング技術を用いて孔をあけられた膜の実効誘電率を減少させる工程とを具備する。【選択図】  図３
2004214648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)少なくとも１つの絶縁層を基板表面の上に形成する工程と、
(b)一組の配線トレンチを形成する工程であって、トレンチの底表面を前記絶縁層内部に有し、前記配線トレンチのもっとも近いトレンチがグラウンド・ルール距離によって分離される工程と、
(c)前記絶縁層の表面を覆って絶縁ブリッジ層を堆積する工程であって、前記ブリッジ層が隣接する配線間で機械的リンクを形成する工程と、
(d)前記配線トレンチ内部に、前記絶縁層を貫いて延長する一組のビアを形成する工程と、
(e)前記ビアと配線トレンチを導電ライナーと導電充填金属で堆積しかつ充填して、一組の金属配線を形成する工程と、
(f)前記金属が前記ブリッジ層の上表面と同じ平面となるように、前記金属と前記ライナー層を化学機械的研磨によって平坦化する工程と、
(g)前記少なくとも１つの絶縁層の少なくとも１つを前記一組の金属配線の間から抽出する工程を含む、一組の相互接続構造を形成する方法。
【請求項２】
前記一組のビアを形成する前記工程の前に、共形の絶縁側壁層を前記一組の配線トレンチ内部に形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記抽出工程に先行して、前記ブリッジ層内部で、前記グラウンド・ルール距離より小さい直径を有する微細孔のアレイを形成する工程が行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ブリッジ層は、前記グラウンド・ルール距離より小さい直径を有する微細孔を含む多孔質材料で形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記抽出工程に先行して、前記ブリッジ層内部で、前記グラウンド・ルール距離より小さい直径を有する微細孔のアレイを形成する工程が行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの絶縁層は、前記一組の配線トレンチの前記トレンチ底表面と同一平面にある上表面を有する下部絶縁層と、前記下部絶縁層より前記ブリッジ層に延長する上部絶縁層とを具備し、
前記少なくとも１つの絶縁層の少なくとも１つを抽出する前記工程は、前記上部絶縁層のみを抽出することを含み、それによって前記下部絶縁層は、前記一組の配線トレンチの下および間の両方に残存する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの絶縁層は、前記一組の配線トレンチの前記トレンチ底表面と同一平面にある上表面を有し、かつ前記一組の配線トレンチの下のみで側面にそって延長する下部絶縁層と、前記基板表面の下部絶縁層から前記下部絶縁層の外側の前記ブリッジ層まで延長する第２の絶縁層とを具備し、
前記下部絶縁層を形成する前記工程は、前記一組の配線トレンチと互いに側面に沿って外延する前記下部絶縁層のパターニング工程を含み、
前記少なくとも1つの絶縁層の少なくとも第１の１つ（絶縁層）を抽出する前記工程は、前記第２の絶縁層のみを抽出することを含み、それによって前記下部絶縁層は前記一組の配線トレンチの下に残存する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの絶縁層は、抽出可能な誘電体の単一層を含み、かつ前記少なくとも１つの絶縁層を抽出する前記工程は、前記単一層を抽出することを含み、それによって前記絶縁層は前記トレンチ底表面の下から除去される、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記工程(a)乃至(f)を少なくとも一回は繰り返して、一組の少なくとも２つの層を形成する工程と、前記一組の少なくとも２つの層の上の前記絶縁層を抽出する前記工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程(a)乃至(f)を少なくとも一回は繰り返して、一組の少なくとも２つの層を形成する工程と、前記一組の少なくとも２つの層の上の前記絶縁層を抽出する前記工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記工程(a)乃至(f)を少なくとも一回は繰り返して、一組の少なくとも２つの層を形成する工程と、
最上層のブリッジ層下部のすべてのブリッジ層を除去する工程と、
前記最上層のブリッジ層内部に微細孔の前記アレイを介して、前記一組の少なくとも２つの層の上に、前記絶縁層を抽出する前記工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの絶縁層を基板表面に形成する前記工程は、抽出可能な絶縁層を形成する工程を含み、
さらに前記抽出可能な絶縁層内部に一組の相互接続開口部を形成し、かつ前記一組の相互接続開口部をサポート誘電体で充填する工程をさらに含み、
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを前記サポート誘電体内部に形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを形成する前記工程はさらに、
前記サポート誘電体にビア深さまで凹部（くぼみ）を形成する工程と、
前記一組のビア開口部を前記凹部が形成されたサポート誘電体内部に形成する工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを形成する前記工程が、
前記サポート誘電体にビア深さまで凹部（くぼみ）を形成する工程と
前記ブリッジ層を堆積する工程と、
前記一組のビア開口部を前記凹部が形成されたサポート誘電体内部に、前記ブリッジ層を貫いて形成する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの絶縁層とハードマスクを基板表面上に形成する前記工程は、サポート絶縁層を形成する工程を含み、
さらに前記サポート絶縁層内部に一組の開口部のスペースを形成し、かつ前記一組の開口部のスペースを抽出可能な誘電体で充填する工程と、
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを前記サポート誘電体内部に形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを形成する前記工程は、
前記サポート誘電体にビア深さまで凹部を形成する工程と、
前記一組のビア開口部を前記凹部が形成されたサポート誘電体内部に前記ブリッジ層を貫いて形成する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記一組の配線トレンチと前記一組のビアを形成する前記工程は、
前記サポート誘電体にビア深さまで凹部を形成する工程と、
凹部が形成されたサポート誘電体内部に前記ビアを形成する工程と、
前記ブリッジ層を堆積する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
配線間にエアー・ブリッジを形成する孔のアレイが封止されるように、バリヤ誘電体および前記サポート誘電体を前記ブリッジ層の上に堆積することによってエアー・ブリッジを形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記共形ブリッジ層は、二酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、炭窒化シリコン、メチルシルセキオキサン、水素化シルセキオキサン、パリレン、官能基パリレン、ポリシリザン、ポリカルボシラン、ポリジメチルシロキサン、有機ポリマー・シリレート、ポリハロカーボン、ポリフルオロカーボン、テトラエチルオルソシリケート、スピン・オン・ガラス、ＣＶＤによるポリマー膜、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記抽出可能な誘電体は、固体および多孔質を含むグループであって、少なくともメチルシセスクオキサン（methylsilsesquioxane）、水素化シセスクオキサン（hydrosilsequioxane）、およびシセスクオキサン混合物を含むスピン・オン・ガラスと、シリコンと少なくとも炭素、水素、酸素および窒素の１つを含む水素化アモルファス絶縁膜と、少なくともポリイミド、ベンゾシクロブタン、ポリベンゾオキサゾール、および芳香族熱硬化性ポリマー（ポリフェニレンエーテルをベースとする）を含む有機スピン・オン誘電体と、少なくともポリパラキシレンを含む化学気相堆積によるポリマーと、それらの組み合わせとからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記小孔のアレイの形成は、リソグラフィ、ポリマー・ブレンドからの相分離、ジブロック共重合体相分離、反応性イオン・エッチングによるナノ微粒子隔離、エンボス加工、インプリント・リソグラフィおよびそれらの組み合わせからなるグループから選択されるプロセスによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記サポート誘電体の材料は、架橋型有機誘電体と、熱可塑性有機誘電体と、ダイヤモンド・ライク・カーボンと、二酸化シリコン、Ｓｉ、Ｃ、ＯおよびＨをアモルファスの形態で含むＰＥＣＶＤによる低ｋ誘電体と、少なくともメチルシセスクオキサン、水素化シセスクオキサン、およびシセスクオキサン混合物を含むスピン・オン・ガラスと、上述した全ての材料で多孔質の形態とを含むグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の誘電体は、ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエン、ポリスチレン、パリレン、ポリエチレン・オキシド、ポリウレタン、ポリカルボシラン、ポリシリザン、ポリメチレン・オキシド、ポリ（ノルボレン）、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリ（メチレンオキサイド）、架橋不飽和ポリマー、多孔質架橋ポリマー、線状重合体（linear polymer）、分岐重合体（branched polymer）、超分岐重合体（hyperbranched polymer）、樹状ポリマー（dendritic polymer）、脂肪族ポリマー、芳香族ポリマー、ダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、メチルシセスクオキサン、水素化シセスクオキサン、ジメチルシロキサン、官能基ジメチルシロキサン、無機ポリマー、無機ガラス、およびスピン・オン・ガラスを含むグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の誘電体の抽出は、ウェット・エッチング、プラズマ・エッチング、反応性イオン・エッチング、熱分解、フォトンを介する分解、イオンを介する分解、電子を介する分解、超臨界流体による抽出手段、およびそれらの組み合わせを含むグループから選択されるプロセスによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
基板上に配置された一組の配線とビアを具備する金属配線の少なくとも１つのレベルを有する基板と、前記ビアによって縦方向に支持された前記配線と、前記共形ブリッジ層によって橋をかけられた配線間の複数のエアー・ギャップとを具備し、それによって前記配線が前記ブリッジ層によって水平方向に支持される、パターン化されたサポート・エアー・ブリッジ構造。
【請求項２６】
サポート誘電体が前記配線の下に配置され、かつ前記ビアの下部表面と同一平面にある下部表面と、前記配線の下部表面に隣接する上部表面とを有する、請求項２５に記載の構造。
【請求項２７】
サポート誘電体が前記配線の下にのみパターン化される、請求項２６に記載の構造。
【請求項２８】
前記一組の配線およびビアが前記共形ブリッジ層の一部と一列に並ぶ、請求項２５に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大規模集積回路（ＶＬＳＩ）と超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）デバイスおよび高性能パッケージにおいて層内および層間のエアー・ブリッジ構造を形成するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（ＶＬＳＩ）もしくは超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）の形成のためには、半導体チップ内、チップ相互において個々のデバイスを接続する金属配線が必要となる。この配線ネットワークを小規模なサイズ上で形成する方法の一つが図１に概略的に示すようにデュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスである。標準的なＤＤプロセスにおいて、図１のＡに示すように２つの層１１０、１２０で示される層間誘電体（ＩＬＤ）が基板１００上に塗布される。ビア・レベル誘電体１１０と配線レベル誘電体１２０について、プロセス・フローの記述をわかりやすくするために分離して示している。一般に、これら２つの層は同一あるいは異なる絶縁膜からなり、前者の場合単一の一体層として塗布される。ハードマスク層１３０は任意で用いられ、エッチング選択性を促進し、かつ後述するように研磨止めとして機能する。配線相互接続ネットワークは、２つのタイプの構造体からなり、それらはチップにわたって横断する配線構造体および異なるレベルの配線を共に接続するビア構造体である。従来、２つの層は２酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような無機ガラスもしくはプラズマ強化化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）によって堆積されたフッ素化シリカ膜で形成されていた。
【０００３】
デュアル・ダマシン・プロセスにおいて、配線１５０とビア１７０の位置は、フォトレジスト層１４０でフォトリソグラフィにより画定され（図１のＢおよびＤに示すように）、反応性イオン・エッチング・プロセスを用いてハードマスクおよび層間誘電体（ＩＬＤ）層の内部まで転写される。図１に示すプロセス手順は、配線構造体を内蔵するトレンチ１６０が最初にエッチングされることから、ライン・ファースト（配線先）アプローチと呼ばれる（図１のＣを参照）。トレンチ形成後、リソグラフィを用いてビア・パターン１７０をフォトレジスト層１４０内部に画定し、これは絶縁材料に転写され、ビア開口部１８０を形成する（図１のＤ参照）。フォトレジストが剥離された後のデュアル・ダマシン型トレンチとビア構造１９０を図１のＥに示す。この構造１９０は導電金属配線とビアを保護するように機能しかつ導電体とＩＬＤの間の接着層として機能する導電ライナー材料もしくは材料スタック２００で覆われる。このくぼみ（陥凹部）は、次に導電性の充填材料２１０でパターン化された基板の表面を覆って充填される。この充填は最も一般的には銅の電気メッキによって達成されるが、化学的気相堆積（ＣＶＤ）のような別の方法およびＡｌもしくはＡｕのような他の材料も用いることができる。充填およびライナー材料は、次に化学機械式研磨（ＣＭＰ）され、ハードマスク表面と同一平面になる（この段階の構造を図１のＦに示す）。キャップ材料２２０が金属を覆って、つまりブランケット膜として堆積され、図１のＧに示されように、露出された金属表面を不動態化し、金属と任意の追加ＩＬＤ層の間にそれらを覆って堆積される拡散バリヤとして機能する。ＰＥＣＶＤによって堆積される窒化シリコン、炭化シリコン、および炭窒化シリコン膜は、一般にキャップ材料２２０として用いられる。このプロセス手順は、デバイス上で相互接続の各レベルに対して繰り返される。２つの相互接続構造体は、単一の研磨工程によって絶縁層内部に導体はめ込み（conductor in-lay）を形成するために画定されるので、このプロセスはデュアル・ダマシン・プロセスと呼ばれる。
【０００４】
任意の回路と同様に、半導体チップは配線抵抗Ｒおよび相互接続容量Ｃの積に依存する信号伝播遅延の傾向がある。半導体チップの性能を向上するためには、アルミニウム配線を銅配線に換えることによって、製造用の金属の抵抗を下げた製造メーカーもある。より低い誘電率（ｋ）材料に移行することによって、回路での静電容量Ｃを下げ始めた製造メーカーもある。絶縁膜を説明するために用いられる一般の用語として、標準ｋ（４.５＜ｋ＜１０）、低ｋ（ｋ＜３.０）、超低ｋ（２.０＜ｋ＜２.５）および極低ｋ（１.５＜ｋ＜２.０）をその分類方法に用いる。超（ultra）低ｋおよび極（extreme）低ｋ誘電体は、一般にその構造中に意図的に設計された空隙を有する多孔質である傾向がある。可能な最も低い誘電率は空気もしくは真空（ｋvac＝１）で定義されるので、誘電体中に空隙を形成する方法が多数開発された。空隙体積が大きくなり配線間のギャップの相当な隣接領域を占めるとき、配線が空気あるいは真空によってＩＬＤ材料として名目上分離される相互接続構造を達成できる。以下の記述において、ＩＬＤが名目上隣接する固体の（solid）誘電体内部に分散された空隙体積を有する多孔質である構造から該相互接続構造を区別するために、エアー・ブリッジという用語を用いて記述する。
【０００５】
エアー・ブリッジ形成のための従来技術によるアプローチの１つを図２に示す。このプロセスにおいて、低ｋ構造が金属堆積の工程後に形成され、（ＤＤプロセスによる例として）、相互接続を形成する。参考の目的で、これらのタイプのプロセスは本応用においてはメタル後エアー・ブリッジ（Metal-then-Air Bridge：ＭＡＢ）アプローチと呼ばれ、用いられるプロセス手順と一致する。このアプローチに従う多くのプロセスは標準のＤＤ形成手順で始まる。このようにして図２のＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、略式ではあるが、図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦのプロセス・フローを反復している。従ってたとえば図２のＤに示す構造は、図１のＦに示すＤＤ構造と一致する。標準のＤＤ構造がこのように完成した後、相互接続の配線構造体の間のギャップのすべてもしくは選択された一部にリソグラフィで開口部が画定され、キャップ層２２０およびハードマスク層１３０の上表面内部までエッチングされる。これらの開口部は、配線エッジに平行であり、次に下に位置するＩＬＤを除去するために用いられ、図２のＥに示すように配線長にわたる層間金属配線キャビティ２３０を形成する。酸化シリコンのような絶縁膜２４０の化学的気相堆積（ＣＶＤ）もしくはプラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）が次に実施され、キャビティ入口近傍にピンチ・ポイントを引き起こすばかりでなくキャビティ内部の上に共形コーティングを形成し、図２のＦに示されるエアー・ブリッジ構造２５０を形成する。付加レベル（層）が、次に同様な方法で図２のＧに示すようにエアー・ブリッジの上に形成される。
【０００６】
これらのＭＡＢアプローチには、ピンチ・オフ絶縁膜２４０の堆積に用いられるＣＶＤもしくはＰＥＣＶＤプロセスの広範囲の知識と操作が要求され、異なる配線ピッチを有する相互接続に対して著しい困難をきたす。たとえば、より広い配線間ギャップは狭いピッチに比べ、ピンチ・オフに対してより厚い膜の堆積を要し、従って妥協案も必要になる。さらに、次世代技術において配線幅およびスペースが減少するのにつれて、共形（conformal）側壁コーティングで占有された配線間ギャップの一部が大きくなり、このため配線間容量が増加する。初期構造の形成後に堆積が行われるので、ギャップのアスペクト比に依存して、側壁の一部は覆われない可能性があり、露出した金属配線もしくは金属ビアの信頼性の問題につながる。さらに大部分のＭＡＢプロセスは層毎にエアー・ブリッジの形成が必要となる。それゆえ、エアー・ブリッジ・キャビティの保全性は上部の相互接続層を形成するための引き続くプロセスが行われるとき破られ得る。たとえば、図２のＧを参照すると、上部レベル２９０のビア部分３１０が下に位置する第１レベルの金属配線２１０に完全に位置合わせができていない場合、ビアのエッチングはブリッジを介して、下部のエアー・ギャップの内部まで開口し得る。この場合において、上部レベルのメタライゼーションが実施されると、下部のエアー・ギャップは金属で充填され、配線間の電気的短絡をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
信頼性の高い多層エアー・ブリッジ構造を形成するために、メタル後エアー・ブリッジ（Metal-then-Air Bridge：ＭＡＢ）アプローチの制約を回避する代替アプローチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、誘電体の覆いですっぽり包まれ、隣接する相互接続配線まで延長するブリッジ部材によって横方向に支持され、かつビアおよび金属配線の下だけに位置するように連続したあるいはパターン化された誘電体サポートで支持される導体を含む、各種の極めて低い誘電率（低ｋ）の相互接続に関する。隣接する導電配線間の領域は空気（エアー・ブリッジ構造）もしくは超低ｋ、極低ｋ、もしくは低ｋ誘電体によって占有される。
【０００９】
本発明の一つの実施形態において、自己整合のサポート絶縁層は構造的剛性を提供し、堆積された側壁とブリッジ層が導体構造体の形成前に形成され、それによって導体およびパッシベーション層それぞれの上面の間にブリッジ層を形成する。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、導体間の領域は、超低ｋ誘電体もしくは、抽出できる犠牲誘電体によって充填され、配線間にエアー・ギャップを形成する。
【００１１】
好適な実施例と同様に本発明による前述および他の目的、特徴および利点、さらに本発明に基づく集積回路構造形成のもっとも良く知られた技術は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を読むことによってさらに明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のアプローチによる第１の実施形態は、エアー・ブリッジ後金属（Air-Bridge-then-Metal;ＡＢＭ）アプローチと呼ぶ大きな分類の一部であり、図３に詳述する。このプロセスは標準的な配線先のデュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセス工程で開始するが、メタライゼーションの前から逸脱したプロセスとなる。層間誘電体（ＩＬＤ）も各種の最終構造体を形成するために用いられる。この第１の発明の構造、積層支持エアー・ブリッジ後金属構造（Layered Support Air-Bridge-then-Metal;ＬｓＡＢＭ）において、ＩＬＤは２つの材料の間で良好な反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）選択性があるように選択された２つの絶縁層３１１０と３２７０を有する２層スタックを具備する。たとえば、無機ガラス３１１０を覆う有機層３２７０があり得る。加えて、１つ以上の層を有するハードマスク３１３０がＩＬＤ層３２７０の上に堆積され、配線レベル・パターン３１５０がフォトレジスト３１４０内部に標準のＤＤプロセスと同様にフォトリソグラフィで形成される（図３のＡ）。次の工程において、配線レベル・パターンは絶縁層３２７０内部までエッチングされ、配線レベル溝（凹部）３１６０を形成し、さらにレジスト３１４０が除去される（図３のＢ）。誘電体ブリッジ材料３２８０がこの時点で構造を覆って共形（等角）的に堆積され、次にビア・パターン３１７０がリソグラフィで形成される（図３のＣ）。ビア・パターンがブリッジ層およびビア・レベルＩＬＤを介してエッチングされ、ビア開口部３１８０を形成し、その結果デュアル・ダマシン構造３１９０になる（図３のＤ）。ライナー層３２００が該構造を覆って堆積され、続いて金属充填３２１０が行われ、表面がブリッジ材料上面まで研磨され、キャップ層３２２０がブランケット膜として構造を覆って堆積される（図３のＥに示す）。任意選択で、キャップ層３２２０が選択的に金属配線構造体の上のみに堆積することもできる。
【００１３】
次に、小孔アレイ・パターン・ステンシル３２９０が、フォトレジストあるいはジブロック共重合体相分離を用いる方法を用いて、かつ図３のＦに示すようにエッチングによりキャップ層の上に形成される。図示するように、金属を覆うキャップ層はパターン化されずに残され、金属を保護する。キャップ層が金属上のみに形成され、エッチング耐性があったと仮定すると、小孔パターンは均一になり得る。小孔（small holes）の用語はもっとも近距離のための当該するグラウンド・ルールより小さいことを意味すると解される。この孔はサブ・リソグラフィのレベル（通常の光リソグラフィに対して）でありうる。電子ビームもしくは短波長光子のような技術が孔用のマスクを画定するために用いることもできる。孔サイズの上限は、次の層のためにしっかりした（固体）ベースを提供するために孔をピンチ・オフできる材料が利用可能かどうかで設定される。発明者らは１４ｎｍ未満の直径の孔アレイを形成できた。小孔アレイはキャップ層、ハードマスク層、およびブリッジ層の内部に反復（複製）され、続いて配線レベルＩＬＤ３２７０がＩＬＤとしてエアー３３１０の背後に残して抽出され、その結果、図３のＧに示すエアー・ブリッジ構造になる。犠牲ＩＬＤ材料３２７０は、いくつかの方法で除去され得る。これらの方法には、ウエットもしくはドライ・エッチング・プロセス、熱サイクル、照射、超臨界流体ベースの抽出などが含まれる。
【００１４】
このプロセスは配線間にエアー・ブリッジ３３３０を形成し、固体平面のビア・レベル・サポート３１１０を具備する。小孔は任意のキャップ層３３２０、および次のレベルのＩＬＤコーティング３３１０と３３７０によって、図３のＨに示すようにピンチ・オフされる。抽出孔は設計によりサイズが小さく均一なので、ピンチ・オフが均一に行われ、下にある配線レベルにおけるパターン密度のばらつきに依存しない。このアプローチは特にオーバーレイもしくは欠陥の問題には対応しないが、側壁の厚みを均一にすることによって信頼性に対処する。さらに、配線ギャップは、単にピンチオフに先立って、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＳＦ６のような不活性ガスで充填し得る。
【００１５】
本発明のアプローチによる第２の実施形態である、パターン付き支持エアー・ブリッジ後金属（Patterned Support Air-Bridge-then-Metal; ＰｓＡＢＭ）は、２層のＩＬＤスタックが図４に示すような方法で堆積される場合に、形成することができ、その結果最終構造において、金属配線の下のみにサポート誘電体の層がある。初めに、ＩＬＤスタックの底部層４１１０が任意選択のハードマスク層４１３０とともに堆積される。フォトレジスト４１４０が塗布され、パターン化され、パターンがハードマスク４１３０およびＩＬＤ４１１０に転写され、図４のＡに示す形状（トポグラフィ）４３３０を形成する。ＩＬＤ材料は一般に、誘電体材料であり、図１および図２で記述される構造においてビア・レベルの誘電体として、および図３に示す配線サポート絶縁層３１１０として用いら得る。理想的には、残存するＩＬＤは、後に相互接続配線がくる予定の位置に配置される。ＩＬＤスタックの第２の層４２７０が次に、レジストとハードマスクが除去された後に、パターン化されたＩＬＤスタックの第１の層を覆って堆積される。この第２の層は平坦化のため、あるいは必要な厚みの層を得るために研磨工程を必要とし、その後ハードマスク層４１３０が上面に塗布される（図４のＢ）。配線レベル・パターンが次にハードマスク４１３０上のフォトレジスト層４１５０の上に形成される（図４のＣ）。このパターンは、ハードマスク４１３０およびＩＬＤ４２７０の内部に転写され、共形ブリッジ層４２８０がフォトレジスト４１４０中に形成されたビア・レベル・パターンの上に堆積される（図４のＤを参照）。共形誘電体は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、あるいはスピン塗布によって堆積することができ、必要に応じて硬化（キュア）される。ビア・パターンは、配線サポートＩＬＤ４１１０の内部にＲＩＥによって転写され、さらにＬｓＡＢＭプロセス・フローとして、メタライゼーション、金属ＣＭＰ、およびキャッピング・プロセスが行われ、図４のＥに示す構造が達成される。図４のＥは、金属配線構造体の上のみに形成された選択的キャップ４２２０を有する構造を示す。図３のＦおよびＧに示すものと同様な工程を次に実施することができ、キャップ層、ブリッジ層およびハードマスク層の中に均一サイズで小孔のアレイが形成され、続いてＩＬＤ４２７０が配線間スペースから抽出されることによって、図４のＦに示すエアー・ブリッジ構造４３４０になる。次のレベルの形成が、次に任意のバリヤ層４３２０、次のレベルのためのビア・レベル誘電体４１１０および次の任意のハードマスク４１３０を塗布することによってエアー・ブリッジ上のプロセスを進める（図４のＧに示す）。この方法で形成されたＰｓＡＢＭ構造は、元々エアーで配線間ギャップを充填する全ての誘電体を部分的というより完全に交換することによって、固体のビア・レベルを有するＡＢＭプロセスであるＬｓＡＢＭプロセスより低い実効誘電率（ｋ）を有する。ブランケット誘電体キャップよりも選択的キャップ層を用いることによって、実効誘電率（ｋ）を付加的に下げることが可能になる。
【００１６】
最小の実効ｋの構造である、完全エアー・ブリッジ後金属構造（ＡＢＭ）を図５に示すが、これは単一犠牲材料層５２７０を含むＩＬＤスタックを用いることによって形成される。このプロセス・フローは、一般に完全エアー・ブリッジ５３５０が犠牲材料の抽出に基づいて（つまり最終構造において）、配線およびビアがエアー・ギャップで取り囲まれるように形成されることを除いて、ＬｓＡＢＭおよびＰｓＡＢＭプロセスと類似しており、配線はビアおよび貫通層５３３０によってのみ支持される。犠牲材料は厳しいＣＭＰに耐えるのに十分な強度で、一方抽出できるように設計される。配線の下に誘電体サポートがないために、任意選択で上部と下部レベル配線の間で短絡を起こさないで実現できる場所に、機械的サポート・ビア（金属）を準備するのが好ましい。
【００１７】
上記の革新的なプロセスは、リソグラフィとエッチングで画定され、ブリッジ材料がメタライゼーションの前に堆積されことに基づいて、精密な形状を形成できる利点がある。ある意味では、ブリッジ層は、構造に内蔵され、最終の相互接続において金属の周りを包み込む保護コーディングとして機能する。加えて、メタライゼーションがブリッジを覆って行われるので、金属は側壁誘電体（ＭＡＢの従来技術の構造においてピンチオフの間に堆積される）によって提供される保護に比べてより均一にブリッジによって保護される。ブリッジ層は、低ｋ値を持ち、従来技術のＭＡＢ構造で用いられるブリッジ層の場合のようにピンチオフ機能を果たす必要がないとき、最良の金属配線保護を提供するように選択できる。従って、ブリッジ材料は、パターン密度あるいはピンチオフによって制約されない方法で選択されかつ堆積され、このようにして選択範囲の広い材料とプロセスが可能となる。前述したように、犠牲材料を抽出するために小さいサイズの孔の規則的なアレイを用いるために、ピンチオフ・プロセスがより制御可能であり、かつ下部の配線レベルのパターン密度に依存しないで行われる。
【００１８】
さらに、犠牲材料３２７０、４２７０が上記プロセスで用いられる場合、ＬｓＡＢＭ、ＰｓＡＢＭ、もしくはＡＢＭは、低ｋ、不変の超低ｋもしくは極低ｋの材料（抽出されない材料）によって置換され、これらのプロセスは直接、超低ｋもしくは極低ｋの集積構造に用いることができ、この構造には強固なサポート層と金属配線を共形的に保護するブリッジ材料を有するという付加的な利点がある。このタイプの集積は、ＩＬＤの誘電特性を半導体チップの信頼性の制約から分離する。このことにより、ブリッジ層とサポート層の存在によって、実効ｋの名目上の増加を犠牲にして高信頼性を達成しなければならないという、二律背反する事項も克服できる。
【００１９】
ＡＢＭ、ＰｓＡＢＭ、およびＬｓＡＢＭアプローチにおいて、各相互接続レベルもしくは数層の相互接続レベルの形成後、ブリッジ層を介して犠牲材料の抽出が実施でき、続いて多層エアー・ブリッジ構造を形成するための単一の抽出が行われる。後者のアプローチは、従来技術のＭＡＢプロセス・フローに関連して説明した多層レベル形成中のエアー・ブリッジ破壊に関連する無数の問題を回避する。ＬｓＡＢＭプロセスの場合、多層レベル形成後に行われる抽出は、サポート層が抽出プロセス中に犠牲層から出てくる種（species）に対して適度な透過性を有することを必要とする。小孔３３００、４３００、５３００（各々図３、４、５に示される）をエアー・ブリッジ構造内部に形成する任意選択のプロセスは、色々な方法で実施でき得る。孔パターン・ステンシル３２９０、４２９０、５２９０はリソグラフィで形成でき、描画は電子、Ｘ線、極紫外線、ディープＵＶフォトンによって行われる。たとえばインプリント・リソグラフィ、ソフト・リソグラフィ、ＣｄＳｅおよびＳｉのようなナノ結晶、自己組織化プロセス、スピノイダル分解もしくはポリマー混合物、共重合体、ブロック共重合体、もしくは混合物の相分離のような各種の既知の技術を用いて、孔を形成することも可能である。たとえば、ポリ（メチルメタクリレート）−ｂ−（ポリスチレン）、ポリ（ジメチルシロキサン）−ｂ−（カポロラクトン）、および他のブロック共重合体もしくは層分離した混合系を用いて、基板表面上に自己パターン形成（self-patterned）構造（たとえば孔が互いに分離される）を形成することができる。
【００２０】
ブリッジ層をパターン化する一つの方法は、ジブロック共重合体構造の１つの構成要素を選択的に除去し、それをブリッジ層のためのエッチング・マスクとして用いることである。相分離されたジブロック共重合体膜を用いて、膜の一つの相が選択的に除去され、ナノメートル・サイズの規則的な孔アレイ９２９０を有するパターンが残る。これらのパターンは次にキャップ層、ブリッジ層、およびハードマスク層に転写することができる。特定の環境では、パターン化されたポリマーは、最終の構造内部に直接集積され得る。犠牲材料―ブリッジ層スタック上のジブロック共重合体による孔形成の例を図６に示す。  
【００２１】
図１乃至５に示される各構造は、各々の利点があるが、ＰｓＡＢＭプロセスの場合のような付加的なリソグラフィ工程を用いることなく剛体である金属配線に沿ってサポート構造を形成することも好ましい。以下の革新的な方法は、付加的なフォトリソグラフィを必要としないで、金属配線の下に自己整合のサポートを形成するためのエアー・ブリッジ後金属の方法論を教示する。第１の発明によるプロセス・フローである、自己整合型集積形成（Self--Aligned Integrated Build;ＳＡＩＢ）は、配線下の剛体の自己整合誘電体サポートおよびを有する構造、およびより壊れやすい低ｋ、超低ｋ、もしくは極低ｋ材料を配線間に形成する。この結果、低ｋもしくは超低ｋであり、ｋeffが３.０未満の実効ｋの相互接続となる。配線間の材料が犠牲であり、抽出されてエアー・ブリッジを形成する場合には、該プロセスは自己整合エアー・ブリッジ形成（Self-Aligned Air Bridge Build:ＳＡＡＢ）と呼ばれ、最終構造はエアー・ブリッジ相互接続である。
【００２２】
好ましいＳＡＩＢプロセスは、サポートが１）配線レベル金属の下で自己整合され、２）超低ｋおよび極低ｋ絶縁層に延長可能であり、３）金属および超低ｋおよび極低ｋ誘電体を溶剤あるいはエッチャントのような過酷なプロセス条件から保護することができ、かつ４）上位レベルの相互接続を形成するために必要となる後続の処理に耐えることができるプロセスである。プロセス工程の順番もまた均一性、再現性、および構造の精度に密接な関係がある。
【００２３】
ＳＡＩＢプロセスには２つの好適な実施形態があり、それらは、１）図７に示す配線先自己整合型集積形成（Line- First Self-Aligned Integrated Build; ＳＡＩＢ−ＬＦ）と２）図８に示すブリッジを有する配線先自己整合型集積形成（Line- First Self-Aligned Integrated Build with Bridge;ＳＡＩＢ−ＬＦＢ）である。これらのプロセスは、異種の誘電体構造を形成するための多くの従来技術である配線先アプローチの欠点に対処する。目的は層毎に再現できる精密で均一な低ｋ構造、および超低ｋおよび極低ｋ材料にリソグラフィ工程を付加することなく拡張可能な構造を形成することである。
【００２４】
ＳＡＩＢ−ＬＦと呼ばれる、ＳＡＩＢプロセスの第１の好適な実施形態は、図７に示すが、配線レベルのリソグラフィと反応性イオン・エッチングが実施され、絶縁層７２７０において、ビアおよび配線レベル層両方の内部へ延長する配線トレンチ７１６０を形成する（図７のＡ）。絶縁層７２７０は好適には低ｋ、超低ｋ、もしくは極低ｋの誘電材料である。このギャップ７１６０は次にサポート材料７３６０で充填され、ＣＭＰで平坦化され、ハードマスク層７１３０表面と同一平面になる（図７のＢ）。反応性イオン・エッチングがサポート７３７０から適量を除去するために実施され、その結果残りの厚みがビア・レベルの厚み等しくなる（図７のＣ）。任意選択で、ハードマスクもこの工程で、必要に応じてエッチング・ガス成分をかえることにより除去される。代わって、ウェット・エッチング・プロセスをこの凹部（くぼみ）を形成するために用いることができる。フォトレジスト７１４０がハードマスクおよびエッチングされたサポート材料の表面上にスピン塗布される。レジストはビア・パターン７１７０を用いて描画され、現像される（図７のＤ）。２層もしくは３層リソグラフィ構造は、その形状により、この応用では単一層のレジストに対して利点があり得る。ビア・パターンは、次に下に位置するサポート層を介してエッチングされ、ビア開口部７１８０とデュアル・ダマシンのような絶縁スタック構造７１９０を形成する（図７のＥ）。ハードマスク７１３０はさらに誘電体材料７２７０を保護し、任意選択で実効誘電率を下げるために除去され得る。ライナー７２００と金属充填７２１０が堆積され、ハードマスク表面までＣＭＰで研磨される。キャップ層７２２０が次に、ブランケット膜として金属を覆って堆積されるかもしくは任意選択で配線金属構造体のみを覆う選択層として堆積される（図７のＦに示す）。重要な結果は配線サポート層が自己整合され、強固（ロバスト）なことであり、結果として該構造は機械的に安定で,後続のプロセスに耐えることができる。配線間誘電体は、その低ｋ値およびサポート層の援助とともにデュアル・ダマシン（ＤＤ）ＣＭＰ工程に耐える能力によって選択され、その結果、図７のＦ示す最終構造が形成できる。サポート層は自己整合の方法で配線パターン内部に、一回のリソグラフィ工程で形成されるので、それらは互いにぴったり一致する。
【００２５】
ＳＡＩＢ−ＬＦＢと呼ばれる、ＳＡＩＢアプローチの第２の好適な実施形態は、配線先ＳＡＩＢプロセスにおいてブリッジ層を追加することによって特徴付けられる。図８に示すように、配線レベルのリソグラフィと反応性イオン・エッチングは再び実施され、誘電体材料８２７０においてビアと配線レベルの両方を介して、配線トレンチ・パターンを形成する。誘電体（絶縁層）８２７０は低ｋ、超低ｋ、もしくは極低ｋ誘電材料であることが好ましい。配線トレンチ８１６０が次にサポート材料８３６０で充填され、ハードマスク層８１３０表面まで化学機械的に研磨される。ＲＩＥ工程がサポート層から適量を除去するために実施される。任意選択で、ハードマスクもこの工程で必要に応じてエッチング・ガス成分をかえることにより除去できる。ブリッジ層８２８０が次に共形的に全表面を覆って堆積される。これは任意のリソグラフィ・リワークの間、該構造を保護する。フォトレジスト８１４０はブリッジ材料の表面にスピン塗布される。レジストは、ビア・パターン８１７０を介して描画され、現像される。２層もしくは３層リソグラフィ構造は、その形状により、この応用では単一層のレジストに対して利点がある。ビア・パターンは次にサポート層およびブリッジ材料を介してエッチングされ、ビア開口部８１８０を形成し、このよにしてデュアル・ダマシン構造８１９０を完成する（図８のＥ）。このことにより、下に位置する配線レベルへの接触（コンタクト）が可能となる。ライナー８２００と金属８２１０が堆積され、ブリッジ材料８２８０表面まで研磨される。ＳＡＩＢ−ＬＦＢのための代替プロセスは、ＣＭＰの間にブリッジを除去し、その結果ブリッジが配線トレンチの側壁および底部の上のみに残存する。このことで相互接続構造の実効ｋが減少する。金属もしくは誘電体キャップ層８２００が次に、金属を選択的に覆う（図８のＦに示す）か、あるいは全上表面をブランケット膜として覆っている誘電体キャップに堆積される。金属配線は、このようにして存在し、容易に超低ｋもしくは極低ｋのＩＬＤ８２７０を介して浸透する任意の外来種（溶剤、湿気のような）から、後続の処理の間もしくはデバイスの実使用時において、保護される。ブリッジはまた低ｋもしくは超低ｋの誘電体の側壁を共形的に配列し、側壁プロファイルを横切る任意の露出あるいは開口したピンホールを介して、このようにして金属が絶縁層８２７０に浸透する問題を緩和する。
【００２６】
配線の下に剛体のサポートを具備しながら、配線間に低ｋもしくは超低ｋの誘電体を有するデュアル・ダマシン構造を形成することができる他のプロセスがある。しかしながら、上述の２つのＳＡＩＢ実施形態は、これと同じ目的を、金属配線を反応性イオン・エッチングのような過酷なプロセス条件にさらすことなく、さらにリソグラフィによるＤＤ誘電体スタックの２つのレベルを画定するために必要な２回以外の付加的なリソグラフィなしで達成できる。このプロセスは、金属の堆積およびＣＭＰの前に、配線の下のサポート層を形成することによって、形成中の構造の保全性を確保する。これは機械的に弱い超低ｋおよび極低ｋ誘電体材料の使用を可能にする。加えて、第２の実施形態は、ビア・リソグラフィ工程の前にブリッジを形成することによって誘電体材料を保護する。上記の利点に加えて、共形ブリッジ層は、該構造をレジストのリワーク処理の間、酸化から保護する。ブリッジ層に穴を開けること（ＡＢＭプロセス中に実施されるように）は、ブリッジが形成プロセス中に金属配線を十分に保護した後、実効ｋをさらに減少させる手段である。
【００２７】
自己整合型集積形成アプローチは、金属配線（ＳＡＩＢ−ＬＦＢ法である図８の８２７０）間の材料が犠牲である場合、エアー・ブリッジ構造に拡張できる。好ましいプロセスは、エアー・ブリッジ構造が形成され、支持されるものである。好ましくは、サポートが配線レベル金属の下で自己整合され、ブリッジが金属配線および絶縁膜の両方を溶剤あるいはエッチャントのような過酷なプロセス条件から保護し、かつ該構造が後続の処理に耐えることができることである。プロセスの順番もまた、均一性、再現性、構造の精度と密接な関係にある。
【００２８】
一つの好適な実施形態である、自己整合型エアー・ブリッジ（Self-Aligned Air Bridge;ＳＡＡＢ）を図９に示す。ＳＡＡＢプロセスについて、ＳＡＩＢプロセスに用いられる誘電体材料８２７０は、犠牲である材料９２７０によって置換される。犠牲材料９２７０がブリッジ層およびサポート層に関して選択的な方法で除去し得るように選択される。犠牲材料はこの抽出の制約が満足される場合、実際にＳＡＩＢ―ＬＦＢプロセスに使用できるものと同じ材料であり得る。
【００２９】
ＳＡＡＢプロセスはＳＡＩＢ−ＬＦＢプロセスと同様に開始する。配線レベルのリソグラフィと反応性イオン・エッチングが実施され、犠牲材料９２７０において、ビアと配線レベルを介して配線トレンチが形成される。このギャップ９１６０は犠牲材料９２７０上のハードマスク層９１３０表面まで化学機械的研磨されるサポート誘電体材料９３６０で充填される。サポート９３７０の適量を除去するために、配線トレンチ内部でＲＩＥが行われ、このＲＩＥの間にハードマスクの一部あるいは全てが任意に消耗され得る。ＲＩＥの深さが配線厚みで設定される。次に、ブリッジ層９２８０が共形的に全表面を覆って堆積される。これにより、リソグラフィのリワークもしくはＲＩＥの間、誘電体（絶縁層）が保護される。フォトレジスト９１４０がブリッジ層の表面を覆ってスピン塗布される。このレジストは、ビア・パターンを介して描画され、現像される。ビア・パターン９１７０が、次に下に位置する金属構造の深さまでエッチングされ、それにより金属の接点（metallic contact）が形成される。結果としてできたビア開口部９１８０はサポート材料９３６０の内部に配置され、デュアル・ダマシン構造９１９０が形成される。ＳＡＩＢプロセスの場合と同様に、２層もしくは３層リソグラフィの方法がこの応用のために、形状によって単一層レジストに対して利点がある。ライナー９２００と充填金属９２１０は堆積され、ブリッジ材料の表面まで研磨される。導電もしくは絶縁キャップ層が図９のＦに示すように金属を覆って選択的に堆積されるか、もしくはブランケット絶縁キャップ膜が上表面全体を覆って塗布される。ブリッジ層およびブランケット・キャップ層（使用される場合）が、孔９３００を用いてパターン化され、後続の犠牲材料の抽出を可能とする。
【００３０】
ブリッジ層をパターニングする一つの方法は、ジブロック共重合体構造の一つの構成要素を選択的に除去し、それをブリッジ層のためのエッチング・マスクとして用いることである。相分離されたジブロック共重合体膜を用いて、膜の一つの相が選択的に除去され、ナノメートル寸法の規則的な孔アレイ９２９０を有するパターンが残る。この孔アレイは、次にエッチングされ任意選択でフル・キャップとブリッジの中にエッチングされ、有孔膜９３００を形成する。下に位置する材料が、次に有孔絶縁層によって、上面にかけられたエアー・ギャップを形成するのに必要な除去プロセスに従う。犠牲材料の除去は、各配線レベル形成後に行うことができ、このようにして単一層のエアー・ブリッジ９３８０が形成され（図９のＧ参照）、この上に他のレベルが形成できる（図９のＨに示す）。好ましくは、抽出は数レベル１０３９０、１０４００を形成した後に行われ、多層レベル・エアー・ブリッジ１０４１０が図１０のＡ乃至図１０のＩに示すように形成される。多層レベルの形成と単一時間の抽出は、ビアの位置合わせずれ（電気的短絡を導く）の影響を除去することによってプロセスの製造容易性を高める。配線のパターン・サイズがより大きいレベルで多層レベル抽出を実施することが好ましく、その結果ビアの合わせずれの可能性が最小化される。別の利点はエアー・ブリッジが受けるＣＭＰ暴露の数が減少し、さらに製造容易性を高める。
【００３１】
前記で詳述したＳＡＩＢとＳＡＡＢプロセスは、サポート材料７３６０、８３６０、９３６０、１０３６０がパターン化された材料７２７０、８２７０、９２７０、１０２７０の内部へコーティングされることを示す。このプロセスは、犠牲材料１１２７０がパターン化されたサポート材料１１３６０を覆ってコーティングされる反対の状態（トーン）においても、同様に実施することができる（図１１を参照）。いったん構造が平坦化されると、サポート材料はビア・レベルの深さまでエッチングすることができ、凹部１１３７０が形成される。これは、ハードマスクの除去工程を実施して、ＳＡＩＢプロセスと同じ構造を残す。いったんこの構造が形成されると、任意選択のブリッジ１１２８０の堆積と、ビア１１１８０の形成と、ライナー１１２００と導電充填材料１１２１０の堆積と、層１１２１０と１１２００のＣＭＰと、キャップ１１２２０の堆積とが順に続く。エアー・ブリッジへの応用に対して、ブリッジは犠牲材料抽出を補強するために孔を開けることもあり得る。
【００３２】
ＳＡＩＢとＳＡＡＢプロセスは、ビア先の方法でも実施できる。１つの実施形態を図１２の例によって示す。より小さいｋもしくは犠牲材料１２２７０が基板１２１００を覆ってコーティングされる。ハードマスク・スタック１２３１０がその上面を覆って堆積される。ギャップ１２１６０が形成されるように、サポート材料の内部にエッチングされる配線パターンを形成するためにリソグラフィが用いられる（図１２のＡ）。サポート材料１２３６０が形状の表面を覆ってスピン塗布される。それは研磨されハードマスクの表面と同一平面になる（図１２のＢ）。リソグラフィが次に用いられ、ビア・パターン１２１７０をし、このビア・パターンはサポート材料内部にエッチングされ、部分的ビア１２４３０を形成する（図１２のＣ）。このエッチングは、デュアル・ダマシン構造１２９１０が形成されるように続けて行われる（図１２のＤ）。ブリッジ層が任意選択でこの接続で、堆積され得る。ライナー１２２００の堆積に続いて金属１２２１０が堆積される。この金属はハードマスク１２１３０の表面まで研磨される。キャップ層１２２２０が図１２のＥに示すように、つまりブランケット膜として、選択的に金属構造体のみを覆って堆積される。次に引き続く処理が上記各種の実施形態で記述したように可能となり、超低ｋもしくは極低ｋの相互接続つまりエアー・ブリッジ相互接続が達成される。
【００３３】
犠牲層およびサポート層材料は、エアー・ブリッジ・プロセスのための抽出工程の間に、２つ材料の間で選択性がある限り、無機および有機誘電体から選択することができる。犠牲材料の例は、ポリメチルメタクリレート、ポリブタジエン、ポリスチレン、パリレン、ポリエチレン・オキシド、ポリウレタン、ポリカルボシラン、ポリシロキサン、ポリメチレン・オキシド、ポリ（ノルボレン）、テフロン、ポリエチレン、架橋不飽和ポリマー、多孔質架橋ポリマー、線状重合体（linear polymer）、分岐重合体（branched polymer）、超分岐重合体（hyperbranched polymer）、樹状ポリマー（dendritic polymer）、脂肪族ポリマー、芳香族ポリマー、ダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、メチルシセスクオキサン（methylsilsesquioxane）、ハイドロシセスクオキサン（hydrosilsequioxane）、ジメチルシロキサン（dimethylsiloxane）、官能基ジメチルシロキサン、無機ポリマー、無機ガラス、およびスピン・オン・ガラスがある。これらの材料は超臨界溶剤抽出、熱分解、酸化、液体溶出相還元、反応性イオン・エッチング、ウエット化学エッチング、電子ビーム補助分解、ＵＶ分解、電子シッソイド、イオン打撃によって除去できる。サポート層材料の選択には、ＳｉＬＫのような有機誘電体、二酸化シリコン、Ｓｉ、Ｃ、ＯとＨを含むＰＥＣＶＤによる低ｋ誘電体、メチルシルセキオキサン、ハイドロシルセキオキサン、あるいはシルセキオキサンの混合物のようなスピン・オン・ガラス、および上記材料すべての多孔質種が含まれる。
【００３４】
犠牲層（ＳＡＡＢ）、あるいは低ｋ（ＳＡＩＢ）材料における配線レベル・パターンは、リソグラフィによる材料の直接パターニング、材料内部への反応性イオン・エッチングによるパターニング、あるいはパターンを覆う材料の堆積を用いて形成できる。多層レジスト・リソグラフィの方法は、配線とビア・レベル両方のパターニングに対するプロセス・ウィンドウを改善しうる。上述以外のポジおよびネガの描画方法あるいは特殊仕様（tailored）のハードマスク・スタックも使用できる。
【００３５】
ブリッジ材料は抽出工程で残存しなければならず、かつ異なる材料の多層スタックつまり段階的な膜から構成され得る。ブリッジ層材料の例には、二酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン・オキシナイトライド、メチルシルセキオキサン、ハイドロシルセキオキサン、パリレン、官能基パリレン、ポリシロキサン、ポリカルボシラン、ポリジメチルシロキサン、有機ポリマー・シリレート、ポリハロカーボン、ポリフルオロカーボン、テトラエチルオルソシリケート、スピン・オン・ガラス、高Ｔｇ（ガラス転移点）ポリマー、ＣＶＤによるポリマー膜、有機と無機ＣＶＤ膜、およびＳｉ、Ｃ、Ｏ、あるいはＨを含む無機と有機ＰＥＣＶＤによる膜があるが、これらに制限されるわけではない。用いることができるプリカーサー（先駆物質）の例としては、シラン、単官能基ないし多官能基のアルキルシラン、環状シロキサン・プリカーサー、アセチレン、フッ化炭素、含ハロゲン炭素化合物、あるいは任意の重合成分あるいはその組合せがあるが、これらに制限されるわけではない。理想的には、ブリッジ層が良好な熱安定性を有し、かつ良好な誘電体および良好な拡散バリヤとして機能する。複数の配線の周りを覆うので、いったん完全にプロセスが行われると導電性であるべきでない。
【００３６】
サポート材料には、犠牲材料の抽出工程に選択的に耐えうる任意の材料が可能である。いくつかの例としては、ダイヤモンド・ライク・カーボン、架橋有機ポリマー（脂肪族および芳香族）、多孔質有機膜（脂肪族および芳香族）、二酸化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコン、ポリイミド、メチルシルセキオキサン、ハイドロシルセキオキサン、ポリシロキサン、ポリカルボシラン、ポリジメチルシロキサン、ポリマー・シリレート、ポリイミド、ＣＯＲＡＬ、ブラック・ダイヤモンド（Black Diamond）、パリレン、官能基パリレン、テフロン、ＳＩＬＫ、高Ｔｇ（ガラス転移点）ポリマー、ＣＶＤによるポリマー膜、ＣＶＤによる無機膜、ＳｕＣＯＨ  ＰＥＣＶＤ膜がある。他の膜として、シラン、単官能基ないし多官能基のアルキルシラン、環状シロキサン・プリカーサー、アセチレン、任意の重合成分からＰＥＣＶＤを用いて堆積された膜、あるいはプリカーサーの混合物から堆積された膜がある。
【００３７】
ＳＡＡＢプロセスの場合、サポート材料と犠牲材料の選択での重要な側面は、犠牲材料の抽出中の選択性である。化学反応はこれを達成するためのひとつの方法である。たとえば、有機ポリマーと二酸化シリコンは、酸素プラズマに露出時のエッチング速度においてかなりの差を示す。別の例として、異なる密度（あるいは多孔率）の材料をエッチングするときに達成されるエッチング速度においてもかなりの差がある。高い多孔率を有する材料は、同じ材料でもより密集した（より孔の少ない）ものよりも速い名目的エッチング速度を示す。この密度の差は、異なる化学合成ルート、同一材料の異なるプロセス条件、異なる量のポロゲン（porogen）を有するサポートおよび犠牲材料の形成でも達成することができる。ギャップを充填する任意の材料がＳＡＩＢおよびＳＡＡＢの方法において好ましい。
【００３８】
ライナーとキャップ材料は、拡散、エレクトロマイグレーション、および熱サイクル適合性に基づいて選択される。充填材料は抵抗（値）、信頼性および製造容易性に基づいて選択される。
【００３９】
本発明は限られた数の実施形態について記述したが、当業者であれば他の実施形態が特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱せずに実施できることを理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ディアル・ダマシン（ＤＤ）プロセス工程の概略図である（従来技術）。
【図２】従来技術である金属後エアー・ブリッジ（ＭＡＢ）アプローチの概略図である。
【図３】積層支持エアー・ブリッジ後金属（ＬｓＡＢＭ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【図４】パターン付支持エアー・ブリッジ後金属（ＰｓＡＢＭ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【図５】エアー・ブリッジ後金属（ＡＢＭ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【図６】ブリッジ層上の小孔アレイを示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図７】配線（エッチング）先自己整合型集積形成（ＳＡＩＢ−ＬＦ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【図８】ブリッジ有の配線（エッチング）先自己整合型集積形成（ＳＡＩＢ−ＬＦＢ）のためのプロセス・フロー概略図である。
【図９】層毎抽出有の自己整合型エアー・ブリッジ（ＳＡＡＢ）のためのプロセス・フロー概略図である。
【図１０】多層レベル抽出有の自己整合型エアー・ブリッジ形成（ＳＡＡＢ−ＭＬＥ）のためのプロセス・フロー概略図である。
【図１１】代替トーンを用いるブリッジ有の配線エッチング先、自己整合型集積形成（ＳＡＩＢ−ＬＦＢＡ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【図１２】ブリッジ有のビア・エッチング先、自己整合型集積形成（ＳＡＩＢ−ＶＦ）アプローチのためのプロセス・フロー概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  基板
１１０  ビア・レベル層間誘電体（ＩＬＤ)
１２０  配線レベル層間誘電体（ＩＬＤ)
１３０  ハードマスク層
１４０  フォトレジスト層
１５０  配線
１６０  トレンチ
１７０  ビア
１８０  ビア開口部
１９０  デュアル・ダマシン型トレンチとビア構造
２００  材料スタック
２１０  充填材料（金属配線）
２２０  キャップ材料
２３０  層間配線キャビティ
２４０  （ピンチ・オフ）絶縁膜
２５０  エアー・ブリッジ構造
２９０  上位レベル
３１０  ビア部分
３１１０、３２７０、７２７０  絶縁（誘電体）層
３１３０、４１３０、７１３０、８１３０、９１３０  ハードマスク層
３１４０、４１４０、７１４０、８１４０、９１４０  フォトレジスト層
３１５０  配線レベル・パターン
３１６０  配線レベル凹部
３１７０、７１７０、８１７０、９１７０  ビア・パターン
３１８０、８１８０、９１８０  ビア開口部
３１９０、８１９０、９１９０  デュアル・ダマシン構造
３２００、７２００、８２００、９２００  ライナー層
３２２０、４２２０、７２２０  キャップ層
３２７０、４２７０  配線レベルＩＬＤ（犠牲材料）
３２８０、８２８０  誘電体ブリッジ材料（ブリッジ層）
３２９０、４２９０、５２９０  孔パターン・ステンシル
３３００、４３００、５３００、小孔
３３１０、３３７０  ＩＬＤコーティング
３３２０  キャップ層
４１１０  ＩＬＤスタックの底部層（ビア・レベル誘電体）
４２２０  キャップ
４２８０  共形ブリッジ層
４３２０  バリヤ層
４３３０  形状（トポグラフィ）
４３４０  エアー・ブリッジ構造
５２７０  単一犠牲材料層
５３３０  貫通層
５３５０、９３８０  エアー・ブリッジ
７１６０、８１６０  配線トレンチ（ギャップ）
７１９０  スタック構造
７２００  ライナー
７２１０、９２１０  金属充填
７２７０、８２７０、９２７０、１０２７０  パターン化された材料
７３７０、８３６０、９３６０、１０３６０  サポート材料
８２１０  金属
８２７０  絶縁層
９１６０  ギャップ
９２７０、１１２７０  犠牲材料
９２８０  ブリッジ層
９２９０  孔アレイ
９３００  有孔膜
１０３９０、１０４００  レベル
１０４１０  多層エアー・ブリッジ
１１１８０  ビア
１１２００、１２２００  ライナー
１１２１０  導電充填材料
１１２２０  キャップ
１１２７０、１２２７０  犠牲材料
１１２８０  ブリッジ
１１３７０  凹部
１２１００  基板
１２１３０  ハードマスク
１２１６０  ギャップ
１２１７０  ビア・パターン
１２２１０  金属
１２２２０  キャップ層
１２３１０  ハードマスク・スタック
１２３６０  サポート材料
１２４３０  部分的ビア
１２９１０  デュアル・ダマシン構造
【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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【図６】
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