(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互接続構造であって、
内部に配置された少なくとも１つの開口を含む、ＳｉＯ2、またはシルセスキオキサンからなる誘電材料であって、疎水性を有するシリル化処理された変更誘電表面層とバルク部分とを備え、前記少なくとも１つの開口は側壁を有し、前記変更誘電表面層は前記側壁の全てを覆っている、誘電材料と、
前記少なくとも１つの開口の下部および前記変更誘電表面層を覆うＲｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはそれらの合金を含む貴金属ライナと、
前記貴金属ライナ上のＣｕ含有相互接続導電材料と、を含み、
前記誘電材料は、前記貴金属ライナとの密着性を向上させるために前記変更誘電表面層を備える、相互接続構造。
【請求項２】
前記誘電材料が４．０以下の誘電率を有する、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項３】
前記誘電材料が、４．０以下の誘電率を有する誘電体内に埋め込まれた少なくとも１つの導電性構造体を含む相互接続レベルの上に配置されている、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項４】
前記貴金属ライナが前記開口の下部では存在せず、前記相互接続導電材料が、下部相互接続レベル内に埋め込まれた下にある導電性構造体と直接に接している、請求項１に記載の相互接続構造。
【請求項５】
相互接続構造であって、
内部に配置された少なくとも１つの開口を含む、ＳｉＯ2、またはシルセスキオキサンからなる誘電材料であって、疎水性を有するシリル化処理された変更誘電表面層とバルク部分とを備え、前記少なくとも１つの開口は側壁を有し、前記変更誘電表面層は前記側壁の全てを覆っている、誘電材料と、
前記少なくとも１つの開口の下部および前記変更誘電表面層を覆うＲｕ含有ライナと、
前記Ｒｕ含有ライナ上のＣｕ含有相互接続導電材料と、含み、
前記誘電材料は、前記Ｒｕ含有ライナとの密着性を向上させるために前記変更誘電表面層を備える、相互接続構造。
【請求項６】
相互接続構造を形成する方法であって、
ＳｉＯ2、またはシルセスキオキサンからなる誘電材料に少なくとも１つの開口を形成するステップと、
前記少なくとも１つの開口内の前記誘電材料の露出表面をシリル化処理して、前記露出表面に疎水性を有する変更誘電表面層を形成するステップと、
前記少なくとも１つの開口の下部および前記変更誘電表面層を覆うＲｕ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはそれらの合金を含む貴金属ライナを形成するステップと、
前記少なくとも１つの開口内の前記貴金属ライナ上にＣｕ含有相互接続導電材料を形成するステップとを含み、
前記変更誘電表面層は、前記誘電材料と前記貴金属ライナとの密着性を向上させるために形成される、方法。
【請求項７】
前記シリル化が、スピン・オン、液体、気体、および超臨界ＣＯ2から成る群から選択される媒体中において前記誘電材料の前記露出表面に適用されるシリル化剤を含み、
前記シリル化剤が、一般式（Ｒ2Ｎ）xＳｉＲ’yを有する化合物を含み、ここで、ｘおよびｙは、それぞれ１から３および３から１までの整数であり、ＲおよびＲ’は、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アリル部分、またはビニル部分のいずれかである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シリル化が、シリル化の前または後のいずれかに行われる２００℃を超える温度でのアニール・ステップを含む、請求項６または７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体構造およびこれを製造する方法に関する。更に具体的には、本発明は、貴金属ライナおよびこれに隣接する誘電材料間の付着性を向上させた相互接続構造に関する。付着性の向上は、化学的にエッチングした誘電材料を表面処理して疎水性表面を生成することによって得られる。誘電材料上のこの疎水性表面は、この後に配置する貴金属ライナに対する誘電材料の付着力を増大させる。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスは複数の回路を含み、これらが半導体基板上に集積回路（ＩＣ）を形成する。通常、基板表面上に分散した回路要素を接続するために、複雑な信号経路ネットワークがルーティングされる。デバイス全体にこれらの信号を効率的にルーティングするには、例えばシングル・ダマシン（single damascene）またはデュアル・ダマシン（dualdamascene）配線構造等の多レベルまたは多層機構を形成する必要がある。配線構造は典型的に銅（Ｃｕ）を含む。なぜなら、Ｃｕを用いた相互接続では、アルミニウム（Ａｌ）を用いた相互接続に比べて、複雑な半導体チップ上で多数のトランジスタ間の信号伝送が高速化するからである。
【０００３】
典型的な相互接続構造内では、金属バイアは半導体基板に対して垂直に延在し、金属ライナは半導体基板に対して平行に延在する。今日のＩＣ製品チップでは、金属ラインおよび金属バイア（例えば導電性構造体）を誘電率が４．０未満の誘電材料内に埋め込むことによって、信号速度を更に向上させると共に、隣接する金属ライン間の信号（「クロストーク」として知られる）を低減させる。
【非特許文献１】M.Lane等の論文「LinearMaterials for Direct Electrodeposition of Cu」、Appl. Phys. Letters、８３、ｎ１２、２３３０（２００３年）
【非特許文献２】M.Lane等の論文「InterfacialRelationships in Microelectronics Devices」、Mat. Res. Soc. Symp. Proc.７６６，１５３（２００３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在の相互接続構造においては、高度な相互接続の利用のために、プラズマ気相付着（ＰＶＤ）によるＴａＮの層およびＰＶＤのＣｕシード層が、それぞれＣｕ拡散バリアおよびめっきシードとして用いられている。しかしながら、臨界寸法が縮小するにつれて、ＰＶＤに基づいた堆積技法は、コンフォーマリティ（conformality）およびカバレージ（coverage）の問題にぶつかることが予想される。これらによって、中央および縁部の空隙等、めっきにおける充填の問題が生じ、信頼性に対する懸念および歩留まりの劣化を招く。
【０００５】
この問題を克服する１つの方法は、ＰＶＤ材料の全厚を小さくし、拡散バリアおよびめっきシードの双方として機能する単一のライナ材料層を利用することである。前述の問題を切り抜ける別の方法は、化学気相付着（ＣＶＤ）または原子層付着（ＡＬＤ）を用いて、従来のＰＶＤ技法に比べて良好なステップ・カバレージ（step coverage）およびコンフォーマリティを得ることである。ＣＶＤまたはＡＬＤによるルテニウム（Ｒｕ）およびイリジウム（Ｉｒ）は、高度な相互接続の利用において、現在のＰＶＤを用いたバリア／めっきシードに取って代わる可能性がある。例えば、M.Lane等の「LinearMaterials for Direct Electrodeposition of Cu」、Appl. Phys. Letters、８３、ｎ１２、２３３０（２００３年）、および、M.Lane等の「InterfacialRelationships in Microelectronics Devices」、Mat. Res. Soc. Symp. Proc.７６６，１５３（２００３年）を参照のこと。
【０００６】
また、ＣＶＤまたはＡＬＤによるのＲｕ、Ｉｒ、または他の同様の貴金属を用いることが有利である理由は、例えばＲｕのような貴金属に対して、Ｃｕおよび他の同様の金属導体が良好な付着性を示すからである。更に、貴金属−Ｃｕ方式は、熱力学的に安定しており、実質的に混和しないことが示されている。更に、Ｒｕ等の貴金属は、容易に酸化することがなく、相当に低いバルク抵抗率を有する。かかる貴金属の低抵抗率は、Ｃｕの直接電気めっきを可能とするために必要な特徴である。
【０００７】
貴金属ライナを用いて得られる上述の利点にも関わらず、最近の実験結果により、貴金属ライナと誘電体界面との間の付着性が不良であることが明らかになっている。Ｒｕ等の貴金属はＣおよびＯとの結合が弱いと考えられ、これが、貴金属を誘電体表面に直接堆積する際の根本的な問題となり得る。貴金属／誘電体の付着性が不良であるという問題のために、Ｃｕの電気めっきおよび化学機械研磨（ＣＭＰ）の間に、ウエハが剥離する問題が観察されている。
【０００８】
上述のことに鑑み、貴金属ライナとこれに隣接する誘電材料との間の付着性を向上させた相互接続構造を提供することが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、相互接続構造およびこれを製造する方法を提供する。化学的にエッチングした誘電材料と貴金属ライナとの間の付着性を向上させて、先進の相互接続技術に貴金属ライナを組み込むことを可能とする。また、本発明の相互接続構造およびこれを製造する方法では、導電性構造体の体積が増大するので、従来の相互接続構造に比べて良好な電気的性能が得られる。
【００１０】
本発明の別の利点は、本発明の相互接続構造が、従来の相互接続技術において必要とされたような従来の拡散バリアおよびめっきシード層の代わりに、拡散バリア／めっきシード層として単一の薄膜層（すなわち貴金属ライナ）を用いることである。このため、拡散層およびめっきシード層の双方の代わりに貴金属拡散バリアを用いた、低コストの相互接続構造が提供される。
【００１１】
概括的に述べると、本出願の相互接続構造は、以下を含む。
【００１２】
内部に配置された少なくとも１つの開口を含む誘電材料であって、少なくとも１つの開口内の誘電体材料の表面部分が疎水性である、誘電材料と、
【００１３】
少なくとも１つの開口内の貴金属ライナと、
【００１４】
貴金属拡散ライナ上の相互接続導電材料と、である。
【００１５】
少なくとも１つの開口は、ライン領域、バイア領域およびライン領域、またはそれらの組み合わせを含むことができる。本発明において、シングル・ダマシンおよびデュアル・ダマシン相互接続構造が考えられる。また、本発明では、閉塞バイア下部構造、開放バイア下部構造、および固定（anchored）バイア下部構造が考えられる。
【００１６】
上述の相互接続構造に加えて、本発明は、これを製造する方法も提供する。概括的に述べると、本発明の方法は、以下を含む。
【００１７】
誘電材料に少なくとも１つの開口を形成するステップと、
【００１８】
少なくとも、少なくとも１つの開口内の誘電材料の露出表面を処理して、露出表面を疎水性にするステップと、
【００１９】
少なくとも１つの開口内に貴金属ライナを形成するステップと、
【００２０】
少なくとも１つの開口内の貴金属ライナ上に相互接続導電材料を形成するステップと、を含む。
【００２１】
本発明によれば、処理ステップは、シリル化、ＵＶ硬化、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、誘電材料と貴金属ライナとの間の付着性を向上させた相互接続構造およびこれを製造する方法を提供する。これより、以下の考察および本出願に添付する図面を参照して、本発明について更に詳細に説明する。以下で更に詳細に参照する本発明の図面は、例示の目的に提供するものであり、このため一律の縮尺どおりには描かれていない。
【００２３】
以下の説明において、本発明の完全な理解を得るために、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理ステップおよび技法等、多数の具体的な細部について説明する。しかしながら、これらの具体的な細部が無くても本発明を実施可能であることは当業者には認められよう。他の例においては、本発明をあいまいにするのを避けるため、周知の構造または処理ステップについては詳細に記載していない。
【００２４】
層、領域、または基板のような要素が、別の要素の「上」または別の要素を「覆うように」あると記載する場合、これは他の要素の直接上にある場合もあり、またはそれらの間に介在する要素が存在する場合もあることは理解されよう。これに対して、ある要素が別の要素の「直接上」または別の要素を「直接覆うように」あると記載する場合、それらの間には介在する要素は存在しない。また、ある要素が別の要素の「真下」または「下」にあると記載する場合、これは別の要素の直接真下または下にある場合があり、またはそれらの間に介在する要素が存在する場合もあることは理解されよう。これに対して、ある要素が別の要素の「直接真下」または「直接下」にあると記載する場合、これらの間には介在する要素は存在しない。
【００２５】
本発明のプロセス・フローは、図１に示す初期相互接続構造１０を設けることから開始する。具体的には、図１に示す初期相互接続構造１０は、下部相互接続レベル１２および上部相互接続レベル１６を含む多レベル相互接続を含む。これらのレベル１２、１６は部分的に誘電キャッピング層１４によって分離しているが、これは任意であり、必須ではない。下部相互接続レベル１２は、１つ以上の半導体デバイスを含む半導体基板の上に配置することができ、少なくとも１つの導電性構造体（すなわち導電性領域）２０を有する第１の誘電材料１８を含む。導電性構造体２０は、バリア層２２によって第１の誘電材料１８から分離している。上部相互接続レベル１６は、少なくとも１つの開口が配置された第２の誘電材料２４を含む。
【００２６】
具体的には、図１には２つの開口が示されている。すなわち、参照番号２６はシングル・ダマシン構造のためのライン開口を示し、参照番号２８Ａおよび２８Ｂはデュアル・ダマシン構造のためのバイア開口およびライン開口をそれぞれ示す。図１には、ライン開口と、バイアおよびラインのための開口とを別個に示すが、本発明では、ライン開口のみが存在する場合、またはバイアおよびラインの組み合わせのための開口が存在する場合も考えられる。
【００２７】
図１に示す初期相互接続構造１０は、当技術分野において周知の標準的な相互接続処理を用いて形成される。例えば、初期相互接続構造１０は、最初に第１の誘電材料１８を基板の表面（図示せず）に供給することによって形成可能である。図示しない基板は、半導体材料、絶縁材料、導電材料、またはそれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。基板が半導体材料から成る場合、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ合金、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰまたは他のＩＩＩ／ＶまたはＩＩ／ＶＩ化合物半導体等、いずれかの半導体を用いることができる。これらの列挙した半導体材料のタイプに加えて、本発明では、例えば、Ｓｉ／ＳｉＧｅ、Ｓｉ／ＳｉＣ、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、またはシリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）等、半導体基板が積層半導体であるケースも考えられる。
【００２８】
基板が絶縁材料である場合、絶縁材料は、有機絶縁体、無機絶縁体、または多層を含むそれらの組み合わせとすることができる。基板が導電材料である場合、基板は、例えば、ポリシリコン、元素金属、元素金属の合金、金属シリサイド、金属窒化物、または多層を含むそれらの組み合わせを含むことができる。基板が半導体材料を含む場合、例えば相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイス等の１つ以上の半導体デバイスをその上に製造することができる。
【００２９】
下部相互接続レベル１２の第１の誘電材料１８は、無機誘電体または有機誘電体を含むいずれかのレベル間またはレベル内誘電体を含むことができる。第１の誘電材料１８は、多孔質または非多孔質とすることができる。第１の誘電材料１８として使用可能な適切な誘電体のいくつかの例は、ＳｉＯ2、シルセスキオキサン、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、およびＨの原子を含む、Ｃをドーピングした酸化物（すなわち有機シリケート）、熱硬化性ポリアリーレン・エーテル、またはそれらの多層を含むが、これらには限定されない。「ポリアリーレン」という言葉は、本出願において、アリール部分または不活性置換アリール部分を示し、これらは、結合、縮合環、または、例えば酸素、硫黄、スルホン、スルホキシド、カルボニル等の不活性結合基によって結合している。
【００３０】
第１の誘電材料１８は、典型的に約４．０以下の誘電率を有し、更に典型的には誘電率は約２．８以下である。本明細書中で言及する誘電率は全て真空を基準としたものである。これらの誘電体は一般に、誘電率が４．０よりも大きい誘電材料に比べて、寄生クロストークが小さい。第１の誘電材料１８の厚さは、用いる誘電材料および下部相互接続レベル１２内の誘電体の正確な数によって異なる場合がある。典型的には、また、通常の相互接続構造では、第１の誘電材料１８の厚さは約２００から約４５０ｎｍである。
【００３１】
また、下部相互接続レベル１２は、第１の誘電材料１８内に埋め込まれた（すなわちその内部に配置された）少なくとも１つの導電性構造体２０を有する。導電性構造体２０は、バリア層２２によって第１の誘電材料１８から分離した導電性領域を含む。導電性構造体２０を形成するには、リソグラフィを行い（すなわち、第１の誘電材料１８の表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを所望の照射パターンに露光して、露光したレジストを従来のレジスト現像剤を用いて現像する）、第１の誘電材料１８に開口をエッチングし（ドライ・エッチングまたはウェット・エッチング）、エッチングした領域をバリア層２２によって充填し、次いで、導電性領域を形成する導電材料によって充填する。バリア層２２は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｒｕ、ＲｕＮ、Ｗ、ＷＮ、または、導電材料が拡散するのを防ぐバリアとして機能することができるいずれかの他の材料を含むことができ、例えば、原子層付着（ＡＬＤ）、化学気相付着（ＣＶＤ）、プラズマ・エンハンス化学気相付着（ＰＤＣＶＤ）、スパッタリング、化学溶液付着、またはめっき等の堆積プロセスによって形成する。
【００３２】
いくつかの実施形態において、ここでは具体的には示さないが、第１の誘電材料１８は、変更した誘電表面層を含む場合がある。この表面層は、低い疎水性を有し、下部相互接続レベル１２のバリア層２２を形成する前に設けられる。変更誘電表面層が存在する場合、これはバリア層２２と第１の誘電材料１８との間に位置する。かかる変更表面層は、シリル化（silylation）、ＵＶ硬化、またはそれらの組み合わせを用いて形成する。誘電材料上に疎水性表面層を設けるこのような誘電表面処理技法については、以下で更に詳細に説明する。
【００３３】
バリア層２２の厚さは、堆積プロセスの正確な手段および用いる材料によって変わる場合がある。通常、バリア層２２は約４から約４０ｎｍまでの厚さを有し、更に典型的には厚さは約７ｎｍから約２０ｎｍである。
【００３４】
バリア層２２の形成後、第１の誘電材料１８内の開口の残り領域を、導電性領域を形成する導電材料によって充填する。導電性領域を形成するために用いる導電材料は、例えば、ポリシリコン、導電性金属、少なくとも１つの導電性金属を含む合金、導電金属シリサイド、またはそれらの組み合わせを含む。好ましくは、導電性領域を用いるために形成する導電材料は、Ｃｕ、Ｗ、またはＡｌ等の導電性金属であり、本発明ではＣｕまたはＣｕ合金（ＡｌＣｕ等）が極めて好ましい。導電材料は、従来の堆積プロセスを用いて、第１の誘電材料１８の残りの開口内に充填する。このプロセスは、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、スパッタリング、化学溶液付着、またはめっきを含むが、これらには限定されない。これらの堆積の後、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の従来の平坦化プロセスを用いて、バイア層２２および導電性構造体２０の各々が第１の誘電材料１８の上面と実質的に同一平面上にある構造を設けることができる。
【００３５】
少なくとも１つの導電性構造体２０を形成した後、例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、化学溶液付着、または蒸着等の従来の堆積プロセスを用いて、下部相互接続レベル１２の表面上に誘電キャッピング層１４を形成する。これは任意であり、必須ではない。誘電キャッピング層１４は、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ4ＮＨ3、ＳｉＯ2、炭素をドーピングした酸化物、窒素および水素をドーピングした炭化ケイ素（ＳｉＣ（Ｎ、Ｈ））、またはそれらの多層等、いずれかの適切な誘電キャッピング材料を含む。キャッピング層１４の厚さは、これを形成するために用いる技法および層の材料構成によって変わる場合がある。典型的には、キャッピング層１４の厚さは約１５から約５５ｎｍまでであり、更に典型的には約２５から約４５ｎｍである。
【００３６】
次に、任意のキャッピング層１４が存在する場合はこの上部露出表面に、または第１の誘電材料１８の表面上に、第２の誘電材料２４を供給することによって、上部相互接続レベル１６を形成する。第２の誘電材料２４は、下部相互接続レベル１２の第１の誘電材料１８と同じかまたは異なる誘電材料を含むことができるが、これらは同じである方が好ましい。また、第２の誘電材料２４には、第１の誘電材料１８の処理技法および厚さ範囲を適用可能である。次に、上述のリソグラフィおよびエッチングを用いて、第２の誘電材料２４に少なくとも１つの開口を形成する。エッチングは、ドライ・エッチング・プロセス、ウエット化学エッチング・プロセス、またはそれらの組み合わせを含むことができる。「ドライ・エッチング」という言葉は、本明細書中で用いる場合、反応性イオン・エッチング、イオン・ビーム・エッチング、プラズマ・エッチング、またはレーザ・アブレーション等のエッチング技法を示す。
【００３７】
図１には２つの開口が示されている。すなわち、参照番号２６はシングル・ダマシン構造のためのライン開口を示し、参照番号２８Ａおよび２８Ｂはデュアル・ダマシン構造のためのバイア開口およびライン開口をそれぞれ示す。本発明では、開口２６のみまたは開口２８Ａおよび２８Ｂを含む構造が考えられることを、再び強調しておく。
【００３８】
バイア開口２８Ａおよびライン開口２８Ｂを形成する場合、エッチング・ステップでは、導電性構造体２０の上に位置する誘電キャッピング層１４の一部も除去する。
【００３９】
ここで図２を参照すると、変更誘電表面層３０を生成した後の図１の構造が示されている。図示のように、変更誘電表面層３０は第２の誘電材料２４の露出表面上に位置する。本発明によれば、変更誘電表面層３０は疎水性誘電表面であり、後に形成する貴金属ライナの付着力を高める。従来技術の相互接続構造において、誘電材料は疎水性表面を有することを注記しておく。
【００４０】
変更誘電表面層３０は、シリル化、ＵＶ硬化、またはそれらの組み合わせを用いて生成する。
【００４１】
シリル化を用いる場合、本発明では、当技術分野において周知のいずれかのシリル化剤を使用可能である。本発明において使用可能なシリル化剤の１つの種類は、一般式（Ｒ2Ｎ）xＳｉＲ’yを有する。ここで、ｘおよびｙはそれぞれ１から３および３から１までの整数であり、ＲおよびＲ’は、水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アリル部分、またはビニル部分のいずれかである。
【００４２】
本出願では、シリル化を、スピン・オン、液体、気体（炉またはＣＶＤチャンバ内）、または超臨界ＣＯ2媒体において実行することができる。これについては、例えば米国特許出願第２００５／０１０６７６２号に充分に説明されている。
【００４３】
全ての場合において、本発明の目的のためには、周囲の水分が全く存在しない状態でシリル化剤を扱うことが極めて重要である。なぜなら、水分が存在するとシリル化反応の有効性が低減する恐れがあるからである。更に、シリル化の後のアニールまたはアニールの後のシリル化または高温（２００℃を超える）シリル化を組み合わせて行うことが、シリル化を単独で行うよりも好ましい。なぜなら、これよって誘電膜中のシラノール含有量が最も大きく減るからである。
【００４４】
液体媒体においてシリル化剤を用いる場合、表面張力の低い非極性の有機溶剤にシリル化剤を溶解して、効果的に孔に貫通可能とすることが好ましい。かかる溶剤の例は、ヘキサン、ヘプタン、キシレン、プロピレン・カーボネート等を含むが、これらには限定されない。効果的なシリル化のために必要なアミノシランの濃度は、溶液の重量で１％と低い場合があり、または、シリル化剤は不希釈液体の形態でそのように使用可能である。最も効果的なシリル化のための望ましい範囲は、溶液で２％から１０％である。溶液は、誘電膜上にスピン・コートするか、または湿式薬品タンク内で用いることができ、この場合、誘電体内に規定した相互接続構造体を有するウエハを１分から１時間以上の範囲の時間期間にわたって浸漬させる。シリル化の温度は、室温（２０℃から３０℃）またはそれより高くすることができる。シリル化の後、ウエハを純水溶液中で洗浄し、次いで熱板上または炉内で４５０℃までの温度に焼成する。アニーリングを用いる場合、アニーリング温度は典型的に約２００℃以上であり、より典型的には約２００℃から約３５０℃である。
【００４５】
本発明においてＵＶ硬化を用いる場合、従来のＵＶ硬化ツールにおいてＵＶ硬化を実行し、次いで、約２００℃から約４５０℃までの基板温度でこの構造にＵＶ露光ステップを実行する。ＵＶ露光ステップを行うには、約１５０から約５００ｎｍの間、好ましくは約１９０から約２５０ｎｍの波長を有する光を発生可能な源を利用して、表面、特に誘電材料の露出表面を照射する。ＵＶ露光ステップは、約０．５から約１００分の時間期間にわたって行う。ＵＶ露光は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｎ2、または形成ガスＮ2／Ｏ2等のそれらの混合物を含む不活性ガス等、周囲のガスの存在下で行うことができる。任意に、不活性ガスに化学的に活性のガスを加えることができる。本発明において任意に使用可能な化学的に活性のガスの例は、Ｈ2、ＣＨ4、トリメチルシラン、エチレン、または式ＨＳｉＲＲ1Ｒ2を有するシラン誘導体を含む。ここで、Ｒ、Ｒ1、およびＲ2は、同一または異なるものとすることができ、メチル、エチル、プロピル、ビニル、アリル、メトキシ、およびエトキシから成る群から選択される。
【００４６】
生成した変更誘電表面層３０の厚さは、用いる初期誘電材料および用いる正確な処理ステップによって変わる場合がある。典型的に、変更誘電表面層３０は約０．５から約８ｎｍまでの厚さを有し、より典型的には約２から約４ｎｍの厚さを有する。
【００４７】
図３は、変更誘電表面層３０の露出表面上に貴金属ライナ３２を形成した後に得られる構造を示す。貴金属ライナ３２は、元素の周期表のＶＩＩＩＡ群からの金属または金属合金から成る。適切なＶＩＩＩＡ群の元素の例は、Ｒｕ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、および、例えばＲｕＴａ等のそれらの合金を含むが、これらには限定されない。いくつかの好適な実施形態においては、貴金属ライナとしてＲｕまたはＲｕＴａを用いる。本出願の貴金属ライナ３２は拡散バリアとして機能し、いくつかの実施形態ではめっきシード層としても機能することに留意すべきである。
【００４８】
貴金属ライナ３２は、例えば、化学気相付着（ＣＶＤ）、プラズマ・エンハンス化学気相付着（ＰＥＣＶＤ）、原子層付着（ＡＬＤ）、めっき、スパッタリング、および物理気相付着（ＰＶＤ）を含む従来の堆積プロセスによって形成する。貴金属ライナ３２の厚さは、例えば貴金属ライナ３２の構成材料およびこれを形成するために用いた技法を含む多数のファクタによって変わる場合がある。典型的に、貴金属ライナ３２は約０．５から約１０ｎｍまでの厚さを有し、更に典型的には６ｎｍ未満の厚さを有する。
【００４９】
図４は、第２の誘電材料２４内の少なくとも１つの開口に相互接続導電材料３４を充填した後の図３の構造を示す。相互接続導電材料３４は、導電性構造体２０に存在するものと同じかまたは異なる導電材料を含むことができる。好ましくは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、またはそれらの合金を用いるが、ＣｕまたはＡｌＣｕが最も好ましい。相互接続導電材料３４は、導電性構造体２０を設ける際に上述した堆積プロセスの１つを用いて形成する。
【００５０】
図５は、例えば、研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、またはそれらの組み合わせ等の従来の平坦化プロセスを実行した後の図４の構造を示す。図５において、第２の誘電材料２４、変更誘電層３０、基金属ライナ３２、および相互接続導電材料３４の上面は、実質的に同一平面上にあることに留意すべきである。  
【００５１】
更に、図５に示す構造が閉塞バイア下部構造を表すことを注記しておく。本発明の別の実施形態では、開放バイア下部構造を設けることができる。開放バイア下部構造では、相互接続導電材料３４は少なくとも１つの導電性構造体２０の表面と直接に接している。開放バイア下部構造を形成するには、イオン・ボンバードメントまたは他の同様の方向性エッチング・プロセスを用いて、バイア２８Ａの下部から貴金属ライナ３２を除去する。また、本発明では、固定バイア下部構造も考えられる。固定バイア下部構造を形成するには、まず、選択的エッチング・プロセスを用いて導電性構造体２０内にくぼみをエッチングする。選択的エッチングは通常、上述の誘電表面変更を行った後に行う。貴金属ライナの形成後、典型的に、方向性エッチング・プロセスによって、バイアの下部およびくぼみから貴金属ライナを除去する。次いで、上述したように導電材料３４を形成する。
【００５２】
本発明について、その好適な実施形態に関連付けて具体的に図示し記載してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細事項において前述およびその他の変更を実施可能であることは、当業者には理解されよう。従って、本発明は、記載し例示した形態および詳細事項に厳密には限定されず、特許請求の範囲内に該当することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の方法の初期の段階を経た初期相互接続構造を示す図（断面図）であり、誘電材料内に少なくとも１つの開口が設けられている。
【図２】変更誘電表面層を生成した後の図１の構造を示す図（断面図）である。
【図３】前記変更誘電表面層上に貴金属ライナを形成した後の図２の構造を示す図（断面図）である。
【図４】相互接続導電材料を堆積した後の図３の構造を示す図（断面図）である。
【図５】平坦化の後の図４の構造を示す図（断面図）である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  初期相互接続構造
１２  下部相互接続レベル
１４  誘電キャッピング層
１６  上部相互接続レベル
１８  第１の誘電材料
２０  導電性構造体
２２  バリア層
２４  第２の誘電材料
２６  ライン開口
２８Ａ  バイア開口
２８Ｂ  ライン開口
３０  バイア開口およびライン開口
３２  貴金属ライナ
３４  相互接続導電材料
【図１】
0005328111.tif 000002
【図２】
0005328111.tif 000003
【図３】
0005328111.tif 000004
【図４】
0005328111.tif 000005
【図５】
0005328111.tif 000006