(57)【要約】  【課題】  金属後のエアブリッジ（ＭＡＢ：Metal-then-AirBridge）手法の欠点を克服する方法および構造を提供する。  【解決手段】  基板上に、低ｋ、超低ｋ、および極低ｋ多層相互接続構造を製造する方法であって、相互接続配線構造体は誘電体によって横方向に分離され、垂直方向に配置されたナノメートル寸法のボイドが、サブオプティカル・リソグラフィ・パターニングおよびエッチング技法を用いて穿孔し、誘電体堆積ステップにより孔の上部を閉じることによって形成されている。配線は、その下の固体またはパターニングされた誘電体の構造体によって支持されている。この方法は、導体パターン形成後のエア・ギャップの形成に伴う問題、ならびに、相互接続パターン形成前に多孔性を有する従来の低ｋ、超低ｋ、および極低ｋ誘電体を集積することに伴う問題を回避する。【選択図】  図１６
2005268783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノコラム・エアブリッジ構造を形成する方法であって、
ａ）基板の表面上に少なくとも１つの誘電体層を形成するステップと、
ｂ）前記誘電体層内に溝底面を有する１組の配線用溝を形成するステップであって、前記配線用溝の最も近いものがグラウンド・ルール距離だけ分離している、ステップと、
ｃ）ナノメートル寸法のパターンを、前記配線用溝を含む前記誘電体に転写するステップと、
ｄ）前記誘電体層の表面上にブリッジ層を堆積して隣接する配線間の機械的リンクを形成するステップと、
ｅ）前記配線用溝内に前記誘電体層を貫通して伸びる１組のビアを形成するステップと、
ｆ）前記ビアおよび配線用溝にライナ層を堆積するステップと、
ｇ）前記ビアおよび配線用溝に導電性充填金属を充填して１組の金属配線を形成するステップと、
ｈ）前記金属が前記ブリッジ層の上部と同一平面になるように研磨することによって前記金属配線および前記ライナ層を平坦化するステップと、
ｉ）前記金属配線をエレクトロマイグレーション・バリアおよび／または拡散バリアによってキャップして前記ナノコラム・エアブリッジ構造を形成するステップと、
を備えることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ナノメートル寸法のパターニングを行うステップが、前記誘電体層に前記グラウンド・ルール距離未満の直径を有する微小ホールの配列を形成することによって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電体層が、スピン・オン有機シリケート膜、ＣＶＤ有機シリケート膜、二酸化シリコン、フッ素化二酸化シリコン、フッ素化シランから堆積したフッ素化ガラス、接着促進剤、研磨ストップ、エッチ・ストップ、有機誘電体、前出の材料のいずれかの多孔性のもの、またはそのいずれかの組み合わせの１つであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ナノメートル寸法のパターニングを行うステップが相分離ポリマーを用いて達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ナノメートル寸法のパターニングを行うステップがジブロック・コポリマーを用いて達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ナノメートル寸法のパターニングを行うステップが、以下のリソグラフィ技法、すなわち、フォトリソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、ｘ線リソグラフィ、干渉リソグラフィ、超紫外線リソグラフィ、インプリント・リソグラフィ、ソフト・リソグラフィ、フォトインプリント・リソグラフィ、熱インプリント・リソグラフィ、エンボス加工、およびそれらのいずれかの組み合わせのうち１つを用いて達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ナノメートル寸法のパターンを転写する前記ステップの結果として、誘電体が、前記配線用溝間にのみナノメートル寸法のホールまたは柱パターンを有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノメートル寸法のパターンを転写する前記ステップの結果として、前記誘電体が、前記配線用溝間および前記配線用の溝の下にナノメートル寸法のホールまたは柱を有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ナノメートル寸法のパターニングされた誘電体上に前記ブリッジ層を堆積する前記ステップの結果として、ナノメートル寸法のキャップされたボイドが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ブリッジ層が誘電体材料から成ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ブリッジ層が、いくつかの誘電体材料から成る多層構造であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ブリッジ層が、３．５未満の誘電率を有する誘電体膜であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。  
【請求項１３】
ナノコラム・エアブリッジ構造であって、
ａ）基板と、
ｂ）前記基板の表面上の少なくとも１つの誘電体層と、
ｃ）前記誘電体層内に溝底面を有する１組の配線用溝であって、前記配線用溝の最も近いものがグラウンド・ルール距離だけ分離している、配線用溝と、
ｄ）前記配線用溝を含む前記誘電体に転写されたナノメートル寸法のパターンと、
ｅ）前記誘電体層の表面上に堆積されて隣接する配線間の機械的リンクを形成するブリッジ層と、
ｆ）前記配線用溝内に形成されて前記誘電体層を貫通して延長する１組のビアであって、前記ビアおよび前記配線用溝がライナ層によって内側を覆われ、導電性充填金属によって充填されて１組の金属配線を形成し、前記金属が前記ブリッジ層の上部と同一平面になるように前記金属配線および前記ライナ層が研磨されている、ビアと、
前記金属配線の上面をキャップするためのエレクトロマイグレーション・バリアおよび／または拡散バリアと、
を備えることを特徴とする、ナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１４】
前記ナノメートル寸法のパターンが、前記誘電体層における前記グラウンド・ルール距離未満の直径を有する微小ホールの配列であることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１５】
前記誘電体層が、スピン・オン有機シリケート膜、ＣＶＤ有機シリケート膜、二酸化シリコン、フッ素化二酸化シリコン、有機誘電体、前出の材料のいずれかの多孔性のもの、またはそのいずれかの組み合わせの１つであることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１６】
前記ナノメートル寸法のパターンが相分離ポリマーを用いて形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１７】
前記ナノメートル寸法のパターンがジブロック・コポリマーを用いて形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１８】
前記ナノメートル寸法のパターンがリソグラフィ技法を用いて形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項１９】
前記リソグラフィ技法が、フォトリソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、ｘ線リソグラフィ、干渉リソグラフィ、超紫外線リソグラフィ、インプリント・リソグラフィ、エンボス加工、およびそれらのいずれかの組み合わせから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２０】
前記ナノメートル寸法のパターンの前記転写の結果として、誘電体が、前記配線用溝間にのみホールまたは柱のナノメートル寸法のパターンを有することを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２１】
前記ナノメートル寸法のパターンの前記転写の結果として、誘電体が、前記配線用溝間および前記配線用溝の下にホールまたは柱のナノメートル寸法のパターンを有することを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２２】
前記ナノメートル寸法のパターニングされた誘電体上の前記ブリッジ層の結果として、ナノメートル寸法のキャップされたボイドが形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２３】
前記ブリッジ層が誘電体材料から成ることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２４】
前記ブリッジ層が、１つ以上の誘電体材料の組み合わせから成る多層構造であることを特徴とする、請求項２３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【請求項２５】
前記ブリッジ層が、３．５未満の誘電率を有する誘電体膜であることを特徴とする、請求項１３に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。  
【請求項２６】
前記ボイドが垂直方向に配列されていることを特徴とする、請求項９に記載のナノコラム・エアブリッジ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超大規模集積（ＶＬＳＩ：Very-LargeScale Integrated）および超々大規模集積（ＵＬＳＩ：Ultra-Large Scale Integrated）デバイスにおいてナノコラム・エアブリッジ（nanocolumnar airbridge）構造を形成する方法および高性能パッケージングに関する。更に具体的には、本発明は、本発明の方法によって準備されるナノコラム・エアブリッジ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超大規模集積（ＶＬＳＩ）および超々大規模集積（ＵＬＳＩ）回路の製造には、半導体チップにおける個別デバイスを相互に接続する金属配線が必要である。かかる小規模でこのような配線ネットワークを形成する１つの方法は、図１から７に概略的に示すような、当技術分野において既知のデュアル・ダマシン（ＤＤ：dual damascene）プロセスである。
【０００３】
標準的なＤＤプロセスでは、図１に示すように、基板ＰＡ１−１００上を、２つの層ＰＡ１−１１０、ＰＡ１−１２０として示す層間誘電体（ＩＬＤ：interlayer dielectric）で被覆する。プロセス・フローの説明を明確にするため、ビア・レベル誘電体ＰＡ１−１１０および配線レベル誘電体ＰＡ１−１２０を別個に示す。一般に、これらの２つの層は同一または異なる絶縁膜から成り、同一の絶縁膜から成る場合には単一のモノリシック層として適用することができる。ハードマスク層ＰＡ１−１３０は、任意選択的に用いて、エッチング選択性を促進し、後にわかるように研磨ストップ（polish stop）として機能する。
【０００４】
配線相互接続ネットワークは、２つのタイプの構造体（feature）を有する。すなわち、（１）チップの端から端までの距離を横断する配線構造体、および（２）異なるレベル（層）の配線を共に接続するビア構造体である。従来、双方の層は、プラズマ増強化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ：plasma enhanced chemical vapor deposition）によって堆積した、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）またはフッ素化シリカ膜のような無機ガラスから成る。
【０００５】
デュアル・ダマシン・プロセスでは、図２および４に示すように、配線ＰＡ１−１５０およびビアＰＡ１−１７０の位置を、リソグラフィによってフォトレジスト層ＰＡ−１４０に画定し、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ＩＬＤ層に転写する。図１ないし７に示すプロセス・シーケンスは、配線ファースト（Line-first）手法と呼ばれる。なぜなら、図３に示すように、配線構造体を収容する溝ＰＡ１−１６０を最初にエッチングするからである。溝（トレンチ）形成の後、リソグラフィを用いて、フォトレジスト層ＰＡ１−１４０にビア・パターンＰＡ１−１７０を画定し、これを誘電材料に転写して、図４に示すように、ビア開口ＰＡ１−１８０を形成する。
【０００６】
図５に、フォトレジストを剥離した後のデュアル・ダマシン・トレンチ（溝）およびビア構造ＰＡ１−１９０を示す。この構造ＰＡ１−１９０を、導体金属配線およびビアを保護するように機能する導電性ライナ（liner）材料または材料スタックＰＡ１−２００によって被覆する。また、これらは、導体とＩＬＤとの間の接着層としても機能する。
【０００７】
次いで、このくぼみ（recess；陥凹部）に、パターニングした基板の表面を覆うように、導電性充填材料ＰＡ１−２１０を充填する。この充填は、最も一般的には銅の電解めっきによって達成されるが、化学的気相堆積法（ＣＶＤ）等の他の方法、およびＡｌまたはＡｕ等の他の材料も使用可能である。次いで、この充填材料およびライナ材料を、化学機械的研磨（ＣＭＰ：chemically-mechanically polish）して、ハードマスクの表面と同一平面にする。図６に、この段階の構造を示す。
【０００８】
図７に示すように、金属を覆うように、またはブランケット（blanket）膜としてキャップ材料ＰＡ１−２２０を堆積して、露出した金属表面にパッシベーション処理を行うと共に、金属とそれらの上に堆積される他のいずれかのＩＬＤ層との間の拡散バリアとして機能させる。キャップ材料ＰＡ１−２２０としては、ＰＥＣＶＤによって堆積した窒化シリコン、炭化シリコン、および炭窒化シリコン膜が典型的に用いられる。このプロセス・シーケンスを、デバイス上の相互接続の各レベルごとに繰り返す。２つの相互接続構造体を画定し、単一の研磨ステップによって絶縁体内に導体の嵌め込み物（inlay）を形成するので、このプロセスは、デュアル・ダマシン・プロセスと呼ばれる。
【０００９】
どの回路でも同様であるように、半導体チップには、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搬遅延が生じやすい。半導体チップの性能を向上させるため、製造業者らは、アルミニウム配線を銅によって置換することにより、製造に用いられる金属の固有抵抗を小さくしている。また、誘電率（ｋ）の低い材料に移行することによって、製造業者らは、回路における容量Ｃを低減させることにも取り組み始めている。
【００１０】
誘電体膜を説明するために用いる一般的な用語では、誘電体膜を、標準的なｋ（４．５＜ｋ＜１０）、低ｋ（ｋ＜３．０）、超低ｋ（２．０＜ｋ＜２．５）、および極低ｋ（ｋ＜２．０）に分類する。超低ｋおよび極低ｋの誘電体は、概して、構造内に意図的に設計されたボイド（void）を有する多孔質である傾向がある。可能である最も低い誘電率は、空気または真空（ｋvac＝１）によって定義されるので、多くの製造業者らは、誘電体にボイドを形成するための手段を開発している。ボイド体積が拡大し、配線間の隙間で大きな連続領域を占めると、ＩＬＤ材料としての気体または真空によって配線が名目上分離している相互接続構造が達成される。以下の説明においては、かかる相互接続構造を説明するためにエアブリッジという言葉を用いて、名目上は連続的な固体の誘電体内にランダムにボイド体積が分散している多孔質のＩＬＤを有する構造とは区別する。
【００１１】
図８に、エアブリッジを構築する１つの従来技術の手法を示す。このプロセスでは、相互接続を形成するための金属堆積ステップの後に低ｋ構造を構築する。参照の目的のため、本出願において、これらのタイプのプロセスは、用いるプロセス・シーケンスに合わせて、金属後のエアブリッジ（ＭＡＢ：Metal-then-Air Bridge）手法と呼ぶ。
【００１２】
この手法に従うほとんどのプロセスは、標準的なＤＤ製造シーケンスから開始する。このため、プロセス・フローは、図１ないし７と一致している。メタライゼーション・ステップの後かつキャップ層堆積の前に、ナノメートル寸法（nanometer scale）のパターンを、下にある相互接続構造に転写してキャップする。このため、例えば、図８に示す構造は、図６に示すＤＤ構造と同じであるが、誘電体スタックが、このスタック内にナノコラム・ボイドまたは柱（pillar）ＰＡ２−１５０を有する点が異なる。次いで、エア・ブリッジ・レベルの上に、同じ方法で追加の層を形成することができる。
【非特許文献１】C.T.Black、K.W.Guarini、K.R.Milkove、S.M.Baker、T.P.Russell、M.T.Tuominenの「Integration ofSelf-Assembled Diblock Copolymers for Semiconductor Capacitor Fabrication」、Appl. Phys. Lett.７９、４０９（２００１）
【非特許文献２】K.W.Guarini、C.T.Black、およびS.Yeungの「Optimizationof Diblock Copolymer Thin Film Self Assembly」、Adv. Mat.１４、１２９０（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この手法の１つの欠点は、誘電体をパターニングするステップにおいて、一般に、金属配線を過酷な反応性イオン・エッチング・プロセスにさらすことが必要なことである。従って、信頼性の高い多レベル・エアブリッジ構造の製造において、ＭＡＢ手法の限界を回避することができる代替的な手法が極めて望ましく有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、超大規模集積（ＶＬＳＩ）および超々大規模集積（ＵＬＳＩ）デバイスにおいて、かかるナノコラム・エアブリッジ構造を形成する方法、および高性能パッケージングを提供する。
【００１５】
本発明は、ナノコラム・エアブリッジ構造を形成する方法を提供し、この方法は、
基板の表面上に少なくとも１つの誘電体層を形成するステップと、
誘電体層内に溝（トレンチ）底面を有する１組の配線用溝を形成するステップであって、配線用溝の最も近いものがグラウンド・ルール距離（ground rule distance）だけ分離している、ステップと、
ナノメートル寸法のパターンを、配線用溝を含む誘電体に転写する（transfer）ステップと、
誘電体層の表面上にブリッジ層を堆積して隣接する配線間の機械的リンクを形成するステップと、
配線用溝内に誘電体層を貫通して伸びる１組のビアを形成するステップと、
ビアおよび配線用溝にライナ層を堆積するステップと、
ビアおよび配線用溝に導電性充填金属を充填して１組の金属配線を形成するステップと、
金属がブリッジ層の上部と同一平面になるように研磨することによって金属配線およびライナ層を平坦化するステップと、
金属配線をエレクトロマイグレーション・バリアおよび／または拡散バリアによってキャップしてナノコラム・エアブリッジ構造を形成するステップと、
を含む。
【００１６】
本発明は、ナノコラム・エアブリッジ構造を提供する。この構造は、
基板と、
基板の表面上の少なくとも１つの誘電体層と、
誘電体層内に溝底面を有する１組の配線用溝であって、配線用溝の最も近いものがグラウンド・ルール距離だけ分離している、配線用溝と、
配線用溝を含む誘電体に転写されたナノメートル寸法のパターンと、
誘電体層の表面上に堆積されて隣接する配線間の機械的リンクを形成するブリッジ層と、
配線用溝内に形成されて誘電体層を貫通して伸びる１組のビアであって、ビアおよび配線用溝がライナ層によって覆われ、導電性充填金属によって充填されて１組の金属配線を形成し、金属がブリッジ層の上部と同一平面になるように金属配線およびライナ層が研磨されている、１組のビアと、
金属配線の上面をキャップするためのエレクトロマイグレーション・バリアおよび／または拡散バリアと、
を含む。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、および利点、ならびに本発明および本発明に従った集積回路構造を製造するための技法の好適な実施形態は、以下の詳細な説明および図面の記載から、明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、導体を含む様々な極低ｋ相互接続構造に関する。この導体は、誘電材料（dielectric medium）に包まれ、隣接する相互接続配線まで延出するブリッジ部材によって横方向に支持され、ビアまたは金属配線の下にのみあるように連続的であるかもしくはパターニングされた誘電体支持によって縦方向に支持されている。隣接する導体配線間の領域は、誘電体内のナノコラム・ボイドまたは誘電体の柱のいずれかによって占められている。
【００１９】
基板上に、低ｋ、超低ｋ、および極低ｋの多層相互接続構造を製造するための本発明の方法において、相互接続は、ナノコラム・エアギャップを有するＩＬＤによって横方向に分離されている。この構造は、デュアル・ダマシン構造のビア・レベルにおいて、金属配線の下にのみ存在する支持層を有する。誘電体の有効誘電率は、サブオプティカル・リソグラフィ・パターニング技法を用いて穿孔することによって低減する。
【００２０】
好適な実施形態では、相互接続配線が配置される溝の間に、誘電体におけるナノコラム構造を生成し、支持誘電体層によって構造的剛性を与え、導電構造体の形成前に、堆積した側壁およびブリッジ層を形成し、これによって、導体の上部および側壁パッシベーション層間にそれぞれブリッジ層を形成する。
【００２１】
図９ないし１６を参照すると、エアブリッジ後の金属（ＡＢＭ：Air-Bridge-then-Metal）手法の一部として本発明の方法に従ったナノコラム・エアブリッジ構造の段階的な処理で形成される構造が示されている。この方法は、標準的な配線ファーストＤＤプロセス・ステップで開始するが、ビア転写エッチングの前にそのステップから離れる。また、様々な最終構造に合わせてＩＬＤを形成することも可能である。
【００２２】
図９は、ＩＬＤが基板３−１００上のモノリシック誘電体３−１１０であり、すでに配線用の溝３−１２０がパターニングされている構造を示す。
【００２３】
図１０は、平坦化層３−１３０、エッチング・ハードマスク３−１４０、およびナノコラム・パターニング層３−１５０が被覆された構造を示す。
【００２４】
図１１は、ナノコラム・パターンが、パターニング層からハードマスク材料に転写され、ハードマスク材料が、構造３−１６０に示すように、ナノコラム・パターンを下の平坦化層に転写するためのエッチング・マスクとして用いられている構造を示す。図１１に示すように、このパターンは、溝の深さ全体には転写されない。溝は、溝領域の下に位置する誘電体の保護を可能とする構造体である。
【００２５】
図１１を参照すると、このパターンは、代替的に、かかる保護が必要でない場合には、ＩＬＤの溝の底部まで転写することも可能である。
【００２６】
図１２を参照すると、次いで、ナノコラム・パターンを、溝構造体の間の誘電体領域に転写して、溝間のナノコラム誘電体構造３−１７０を形成する。ナノコラム・パターンは、ＩＬＤを通じて完全にまたは部分的に転写して、調整した性能レベルを達成することができる。
【００２７】
図１１から代替的なプロセスを用いる場合、対応するナノコラム・パターンを、溝の下の誘電体内にも転写することができる。
【００２８】
図１３を参照すると、次いでハードマスクおよび平坦化層を除去し、共形（conformal）層３−１８０すなわちブリッジ層を構造上に堆積して、構造を上部から閉じ、溝の側壁の内側を覆う（line）コーティングを準備する。共形な「ブリッジ」層は、上面でナノメートル寸法の開口を閉じ、ナノコラム構造上の機械的リンクを形成し、これにより、メタライゼーションに先立って「設計された閉鎖ナノ多孔性（nanoporosity）」を準備する。この最終結果を達成するため、堆積の共形度が異なる１つ以上の誘電体コーティングを使用可能である。更に、側壁コーティングは、ＩＬＤが多孔性または浸透性（permeable）である場合に、処理雰囲気がＩＬＤ内に侵入することを防ぐ封止層（sealing layer）として機能することができる。また、これは、使用雰囲気（空気または湿度等）からの種の侵入によって、溝およびビア領域に続いて配置される相互接続構造体が劣化することを防ぐ。この結果得られる構造は、自己整合（self align）される。なぜなら、配線用の溝間のみに「設計された多孔性」を形成するために位置合わせ（アラインメント）は必要ないからである。これは、本発明の方法において教示される独自のプロセス・シーケンスの結果である。
【００２９】
図１４は、レジストから誘電体にビア・パターン３−１９０を転写した構造を示す。この図から、このステップの間、配線領域を再び平坦化層によって覆い、これによって溝構造体の下でＩＬＤを穿孔から保護することがわかる。
【００３０】
図１５は、レジストを剥離し、構造を導電ライナ３−２００によって内側を覆い、高導電性の金属または合金を充填し、研磨して、金属配線（およびビア）３−２１０を形成した構造を示す。
【００３１】
図１６は、拡散およびエレクトロマイグレーション・バリア３−２２０によってキャップされた構造を示す。必要に応じて、この構造の上に追加レベル（層）を構築することができる。
【００３２】
ナノコラム・パターンは、いくつかの方法で形成することができる。パターンは、リソグラフィによって形成可能であり、撮像（imaging）は、電子ビーム、電子投影、ｘ線、超紫外線放射、イオン・ビーム、イオン投射、または遠紫外線光子を用いて行う。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等のナノクリスタル、セルフアセンブリ・プロセス、ポリマー混合物、コポリマー、ブロック・コポリマー（copolymer）、または複合物のスピノーダル分解または相分離等、当技術分野において既知の様々な技術を用いて、ホール（hole）を形成することができる。ナノコラム・パターンの構造体サイズは、相互接続配線間のグラウンド・ルール距離よりも小さいことが好ましい。
【００３３】
例えば、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−（カプロラクトン）、および他の相分離するブロック・コポリマーまたは混合物系を用いて、基板の表面上に、「セルフパターニングした」すなわちホールが互いに分離した構造を形成することができる。
【００３４】
図１１に示すナノコラム・ボイド・パターン３−１５０を形成する１つの方法は、ジブロック（diblock）・コポリマー構造の１つの構成要素を選択的に除去し、残りの相（phase）をエッチング・マスクとして用いてブリッジ層をパターニングすることである。相分離したジブロック・コポリマー膜を用いて、膜の１つの相を選択的に除去して、ナノメートル寸法の寸法を有するホールの規則的な配列（array）を有するパターンを残す。これは、非特許文献１、非特許文献２に記載されている。
【００３５】
次いで、これらのパターンを、ハードマスク層、平坦化層、および一連の誘電体材料を含み得るＩＬＤスタックに転写することができる。状況によっては、ポリマーが充分な熱安定性および機械的な強固さを有する場合には、パターニングしたポリマーを直接、最終構造に組み込むことも可能である。
【００３６】
誘電体層材料の選択には、ＳｉＬＫ（商標）等の有機誘電体、二酸化シリコンおよびフッ素化二酸化シリコン等の無機誘電体、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｆ、およびＨの２つ以上を含むＰＥＣＶＤ低ｋ誘電体の類（class）、メチルシルセスキオキサン、ヒドロシルセスキオキサン、および混合シルセスキオキサン等のスピン・オン・ガラス、これらの材料のいずれかの多孔性のもの、およびそれらのいずれかの組み合わせが含まれる。また、誘電体材料に含まれるのは、ハードマスク、水素化炭化シリコン等の研磨ストップ層、水素化炭化シリコン等のエッチ・ストップ層、犠牲層、本明細書中でポロゲン（porogen）と呼ぶＩＬＤ中に多孔性を生じさせることができる除去可能材料、および接着促進剤が含まれる。
【００３７】
本発明について、好適な実施形態を特に参照して説明してきた。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって、その変形および変更を行なうことが可能であることは理解されよう。従って、本発明は、特許請求の範囲内に該当する全てのかかる代替、変更、および変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図２】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図３】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図４】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図５】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図６】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図７】デュアル・ダマシン（ＤＤ）プロセスにおけるステップの概略図を示す。
【図８】従来技術によるメタライゼーション後デュアル・ダマシン・プロセスから作成されたナノコラム・エアブリッジの概略図を示す。
【図９】ＩＬＤが基板上のモノリシック誘電体であり、すでに配線用の溝がパターニングされている構造を示す。
【図１０】平坦化層、エッチング・ハードマスク、およびナノコラム・パターニング層により被覆された構造を示す。
【図１１】ナノコラム・パターンが、パターニング層からハードマスク材料内および部分的に平坦化層中に転写されている構造を示す。
【図１２】パターンが配線用溝パターン間のＩＬＤ領域内にまで転写されている構造を示す。
【図１３】ハードマスクおよび平坦化層が除去され、共形な「ブリッジ」層が構造上に堆積されている構造を示す。
【図１４】レジストから誘電体内にビア・パターンが転写されている構造を示す。
【図１５】金属配線およびビアを有する構造を示す。
【図１６】拡散およびエレクトロマイグレーション・バリアによってキャップされた構造を示す。
【図１】
2005268783.tif 000003
【図２】
2005268783.tif 000004
【図３】
2005268783.tif 000005
【図４】
2005268783.tif 000006
【図５】
2005268783.tif 000007
【図６】
2005268783.tif 000008
【図７】
2005268783.tif 000009
【図８】
2005268783.tif 000010
【図９】
2005268783.tif 000011
【図１０】
2005268783.tif 000012
【図１１】
2005268783.tif 000013
【図１２】
2005268783.tif 000014
【図１３】
2005268783.tif 000015
【図１４】
2005268783.tif 000016
【図１５】
2005268783.tif 000017
【図１６】
2005268783.tif 000018