(57)【要約】【課題】フラーレン添加剤を有する低誘電率相互接続絶縁体を提供すること。【解決手段】フラーレン１１を含有する相互接続絶縁材料９を有する半導体材料。フラーレン１１を誘電材料１０に加えることによって半導体相互接続絶縁体９の中に空隙を型取りする方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラーレン添加剤を有する相互接続絶縁材料を含む半導体デバイス。
【請求項２】
フラーレン分子を低誘電率材料に加えることを含む、半導体相互接続絶縁体中に空隙を型取りする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス又はウェーハ用の低誘電率相互接続絶縁体に関する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
（１）フラーレン添加剤を有する相互接続絶縁材料を含む半導体デバイス。
（２）前記相互接続絶縁材料がＰＶＤである第１項記載の半導体デバイス。
（３）前記フラーレン添加剤がバックミンスターフラーレン添加剤である第１項記載の半導体デバイス。
（４）前記フラーレン添加剤がＣ６０バックミンスターフラーレン添加剤である第１項記載の半導体デバイス。
（５）前記フラーレン添加剤がカプセル形状のバックミンスターフラーレン添加剤である第１項記載の半導体デバイス。
（６）前記フラーレン添加剤がカプセル形状のバックミンスターフラーレン添加剤である第１項記載の半導体デバイス。
（７）前記相互接続絶縁材料が多孔質体も有する第１項記載の半導体デバイス。
（８）前記相互接続絶縁材料が１つを超える形状のフラーレン添加剤を有する第１項記載の半導体デバイス。
（９）前記相互接続絶縁材料が１つを超えるサイズのフラーレン添加剤を有する第１項記載の半導体デバイス。
（１０）フラーレン分子を低誘電率材料に加えることを含む、半導体相互接続絶縁体中に空隙を型取りする方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００３】
相互接続絶縁体の品質は、空隙型取り（ｖｏｉｄ  ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ）によって向上する。本発明のいくつかの態様を、説明のための例示の適用を参照して以下に説明する。多くの具体的な詳細事項、関係、及び方法は、本発明を完全に理解するために示されるものと理解すべきである。しかし、関連分野の技術者であれば、本発明は、これらの具体的な詳細事項の１つ以上なしに、あるいは他の方法によって実施できることを容易に理解するであろう。他の場合には、本発明を不明確にすることを避けるために、よく知られた構造又は操作は示していない。
【０００４】
図を参照すると、図１は本発明による保護コーティング１を有する半導体材料の一部２を示している。半導体部２は、多数のドープした半導体領域を含む。これらのドープした半導体領域は、デバイスのソース又はドレーン３及びウエル４を画定するｎ型及びｐ型領域である。「ＳＴＩ」（浅溝分離）５と名付けられた半導体部２の領域は、電気的な絶縁領域を表す。さらに、「ゲート」６と名付けられた半導体部２の領域は、例示の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートを表す。
【０００５】
半導体部２の例示のコンタクト及び第１層金属相互接続部も又図１に示されている。具体的には、「Ｗ」７及び「Ｃｕ」８は、それぞれタングステン及び銅から作られた導電性材料を表す。この導電性材料は、半導体部２上の他のデバイス（図示せず）と例示のデバイスを接続するために使用される、複数のコンタクト及び第１層金属相互接続部を提供する。最後に、相互接続絶縁材料９は、コンタクト及び相互接続部、７及び８に起きる電気的な活動を絶縁する誘電体である。
【０００６】
要約すれば、図１は、半導体上に他のデバイス（断面面には示されていない）を形成する導電性、半導電性、及び絶縁材料とともに、ＦＥＴに伴うｐ型及びｎ型材料、及びＦＥＴを分離するＳＴＩを含む２つのＦＥＴを示している。
【０００７】
最良の適用態様では、相互接続絶縁部９を形成するのに使用される出発誘電材料は、スピン誘電体（Ｓｐｉｎ−Ｏｎ−Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）（「ＳＯＤ」）である。しかし、物理的蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（「ＰＶＤ」）及びプラズマ化学気相成長（「ＰＥＣＶＤ」）などの他の出発材料は本発明の範囲内である。さらに、種々のナノチューブ、多孔質体（ｐｏｒｏｇｅｎ）、又はスペーサーを含む出発材料は本発明に含まれる。
【０００８】
再び図を参照すると、図２は本発明による相互接続絶縁材料９を示している。相互接続絶縁材料９は誘電材料ＳＯＤ１０を含む。ＳＯＤ１０の誘電率は、空隙１１の位置及び形状を型取り又は設計することによって低下する。ＳＯＤ１０の空隙型取りはフラーレンを使用することによって達成される。本発明の１つの適用では、フラーレン１１はＣ６０バックミンスターフラーレンである。
【０００９】
バックミンスターフラーレンは通常の形態を有する中空の、閉じた炭素分子である。さらに、バックミンスターフラーレンは凝結しない（かつさらに大きな空隙構造を形成しない）。したがって、絶縁材料９は、安定した、強い、非浸透性の、かつ予測可能な空隙形態を有する。種々の形状及びサイズのフラーレンを使用することは本発明の範囲内である。例えば、Ｃ７０バックミンスターフラーレン球を、Ｃ６０サイズのバックミンスターフラーレン球の代りに使用することができる。さらに、種々の形態のフラーレン、例えば管又はカプセルなどを使用することができる。最良の適用態様では、例示的に図３で示すように、種々のフラーレンを絶縁材料９の中に配置することができる。
【００１０】
図３に示した例示では、絶縁材料９は、頂上面に沿って緊密に詰め込んだＣ６０バックミンスターフラーレン１１の列、加えて中間区画にカプセル形状のバックミンスターフラーレン１１の列を有するＳＯＤ１０からなる。絶縁材料９は、誘電体層を堆積することによって作ることができ、各層は流体浸漬によって添加された異なる組成物のフラーレンを有する。
【００１１】
別法として、絶縁材料９は、プラズマ化学気相成長（「ＰＥＣＶＤ」）法又は高密度プラズマ（「ＨＤＰ」）法を用いて生作することができる。いずれのプラズマチャンバー法でも、補完的誘電材料を堆積する間に、所望のフラーレンをプラズマチャンバーに射出し、結果として最終絶縁材料９を形成する。必要であれば、プラズマチャンバー内に射出するフラーレンは時間内に変化させることができる。したがって、図３に示した例示の絶縁材料９を製作するためには、純粋の誘電材料のベース部を堆積した後に、カプセル形状のフラーレンがプラズマチャンバーに射出されるであろう。次いで堆積プロセスの後半で、カプセル形状のフラーレンの代りに、サッカーボールの形状をしたフラーレンがプラズマチャンバーに射出されるであろう。
【００１２】
上述のように本発明の多くの修正が、主張する発明の範囲内にある。例えば、相互接続絶縁材料９は、上述したもの以外の堆積技術を用いて形成することができる。さらに、相互接続絶縁材料９は、任意の空隙形態の組み合わせをもつ縦区画を有することができる。図１に示した例とは全く異なるデバイス構造を有するウェーハに相互接続絶縁材料９を使用することはこの発明の範囲内である。同様に、本発明は、異なるウエル及び基板技術、ドープ剤の種類、及びトランジスタ又は金属の種類又は構成をもつ半導体ウェーハに用いることができる。さらに、本発明は、ＢｉＣＭＯＳ、バイポーラ、ＳＯＩ、歪みシリコン（ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、マイクロ電子機械システム（「ＭＥＭＳ」）、又はＳｉＧｅなど、他の半導体技術に使用することができる。
【００１３】
本発明の種々の実施形態を上述したが、それらは例示するためだけであって、限定するものではないことを理解すべきである。開示された実施形態に対して、本明細書の開示に従って、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく多くの変更を加えることができる。すなわち、本発明の幅と範囲は上述の実施形態によって限定されない。むしろ、本発明の範囲は、以下のクレーム及びその等価のものによって明確にされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による半導体材料の一部を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による相互接続絶縁体の一部を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態による相互接続絶縁体の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
２  半導体材料の一部
３  ドレーン
４  ウエル
５  ＳＴＩ
６  ゲート
７  タングステン
８  銅
９  相互接続絶縁材料
１０  ＳＯＤ
１１  フラーレン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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