(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下に位置する相互接続層の上に堆積された誘電体層の上に堆積されたマスク層を用いて相互接続構造中のバイアとトレンチの間に生じ得るミスアライメントに起因する影響を回避するための方法であって、
（ａ）所定のエッチング特性を有する該誘電体材料の上に第１のマスク膜を形成するステップ、
（ｂ）該第１のマスク膜のエッチング特性とは異なる所定のエッチング特性を有する第２のマスク膜を該第１のマスク膜の上に形成するステップ、
（ｃ）該第１のマスク膜のエッチング特性と同一のエッチング特性を有する第３のマスク膜を該第２のマスク膜の上に形成するステップ、
（ｄ）該第２のマスク膜のエッチング特性と同一のエッチング特性を有する第４のマスク膜を該第３のマスク膜の上に形成するステップ、
（ｅ）該第２、第３および第４のマスク膜をエッチングして、第１の所定の深さを有し、かつ該第１のマスク膜の表面に至るバイアを、下に位置する誘電体層を露出させることなく、該マスク層内にバイアを形成するステップ、
（ｆ）該第４のマスク膜をエッチングして、該マスク層内において前にエッチングされたマスク層の該第１の所定の深さよりも浅い第２の深さまで、下に位置する誘電体材料を露出させることなく、該マスク層内にトレンチを形成するステップ、
（ｇ）該マスク層内に形成されたバイアの寸法に対応する、該誘電体材料を通るバイアを形成すると共に、該マスク層内に形成されたトレンチの寸法に対応するトレンチを、該誘電体材料中に所定の深さのところまで形成するステップ、及び
（ｈ）マスク層内の該バイアと該トレンチの間にミスアライメントが生じる場合に、該マスク層内の該バイアから該ミスアライメントに因るそのバイア中に残されたフォトレジスト材料を取り除き、これにより該マスク層内の該バイアをその元のサイズに回復させるようにするステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
該マスク層内に形成された該バイアおよびトレンチが、該ミスアライメントが生じ得る該相互接続構造中の該バイアおよびトレンチを構成するものである方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、さらに
該第１のマスク膜をエッチングして、該マスク層中の該バイアを処理して該下に位置する誘電体材料を露出させると共に、該第３のマスク膜をエッチングして、該第２のマスク膜の表面に至るトレンチを該マスク層中に形成するステップを含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、さらに
該誘電体材料を通るバイアを形成するステップ、および該第１のマスク膜の表面に至るトレンチを該マスク層中に形成した後に、該誘電体材料中に誘電体材料の所定の厚さのトレンチを形成するステップを含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、さらに
該半導体デバイスから該第３および第４のマスク膜を取り除くステップを含む方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、さらに
該半導体デバイスから該第２、第３および第４のマスク膜を取り除くステップを含む方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法において、さらに
該下に位置する相互接続層の上にバイア誘電体層を形成するステップ、該バイア誘導体層の上にトレンチ層を形成するステップ、および該誘電体層と該トレンチ層の間にエッチング停止層を形成するステップを含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、さらに
該マスク層中に形成された該バイアの寸法に従って、該トレンチ層中に該バイアをエッチングして、ついで、該エッチング停止層をエッチングする処理と、該第４のマスク膜を該半導体デバイスから取り除く処理とを同時に行うステップを含む方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、さらに
該バイア誘電体層と該相互接続層の間にバリア層を形成するステップを含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、さらに
該マスク層中に形成された該バイアの寸法に従って、該バイア誘電体層を該バリア層のところまでエッチングし、ついで、該バリア層をエッチングする処理と、該第３のマスク膜を該半導体デバイスから取り除く処理とを同時に行うステップを含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、さらに
該トレンチ誘電体層中に該トレンチを形成し、および該バリア層をエッチングする前に該バイア誘電体層中に該バイアを同時に形成するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に半導体装置上の相互接続構造の製造に関する。より詳細には、本発明は、相互接続された構造の製造において使用される二重ダマシーン・プロセス（ｄｕａｌ  ｄａｍａｓｃｅｎｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）に関係し、低ｋ誘電体材料を組み込む相互接続構造に関係する。
【０００２】
【従来の技術】
いくつかの異なる二重ダマシーン・プロセスが、相互接続構造の製造において使用されることができる。そのようなプロセスの１つが、図１から図４に示されている完全バイア・ファースト（Ｆｕｌｌ  Ｖｉａ−Ｆｉｒｓｔ、ＦＶＦ）である。図１に示されるように、基板１０は、エッチングの前に、金属相互接続フィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）１８が形成された相互接続層１１を有することができる。バリア層１４が、層１１およびフィーチャ１８を覆う。中間エッチング停止層１５で分離された、２つの誘電体層１２および１３がバリア層１４を覆う。パターニングされたフォトレジスト（「ＰＲ」）層１６が、上部誘電体層１３上に堆積される。
【０００３】
バイア・フィーチャが、フォトリソグラフィを使用して、装置または構造１０のフォトレジスト層１６にパターニングされる。図２に示されるように、バイア１７が、誘電体層１３および１２と、エッチング停止層１５とを介して、バリア層１４までエッチングされる。フォトレジスト層１６は、その後、半導体装置から剥離され、新規のすなわち新しいフォトレジスト層（図示せず）と置き換えられる。トレンチ・フィーチャは、新たなフォトレジスト層にパターニングされる。図３に示されるように、トレンチ１８は、誘電体層１３を介してエッチング停止層１５までエッチングされる。その後、新たなフォトレジスト層は剥離される。バイア１７内に露出された、エッチング停止層１５および絶縁体バリア層１４は、それから選択的にエッチングされる。銅フィルム１９とともに薄い銅バリア（図示せず）が、その後トレンチ１８およびバイア１７内に堆積される。半導体装置は、図４に示される相互接続構造を形成するために、化学機械的な平坦化を用いて平坦化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、バイア１７が、誘電体層１２および１３を介してエッチングされた後、新たなフォトレジスト材料が、バイア１７を充填して装置１０上に堆積される。自己平坦化反射防止コーティング／フォトレジスト、すなわちＡＲＣ／フォトレジストが、フォトリソグラフィ機器の十分な集束に関する平坦な表面を提供するために使用される。ＡＲＣ／フォトレジストの使用のいくつかの欠点は、バイアが完全に明瞭にされる補償なしに、マイクロ・トレンチ形成の可能性、およびバイア内のＡＲＣの除去に必要なエッチング時間全体の延長を含む。これらの問題は、歩留まりの減少およびより低い信頼性の装置を招く可能性がある。
【０００５】
他の問題は、「低ｋ誘電体材料」内のアミン不純物と、ＡＲＣ／フォトレジストとの相互作用の存在である。より低い誘電率を有する誘電体材料は、低ｋ誘電体材料として知られており、半導体装置の相互接続構造の製造においてますます一般的になっている。低ｋ誘電体材料は、一般に、約３．０までの誘電率を有する。しかしながら、低ｋ誘電体材料は、フォトレジスト材料と化学的に反応する、またはフォトレジスト材料が低ｋ誘電体材料と接触するとき、フォトレジスト材料と反応する不純物を有する。
【０００６】
低ｋ誘電体材料とフォトレジスト材料との間の反応は、表面相互作用とは別に、バイア内でも相互作用が存在するトレンチ形成の間ではより重大である。その後、フォトレジスト材料と低ｋ誘電体材料との間の反応は、トレンチのパターニングを遮断し、かつ従来のＦＶＦ二重ダマシーン・プロセスを用いる相互接続構造の製造を妨げる。
【０００７】
これらの欠点は、二重ダマシーン・プロセスの代わりを使用することを招き、かつ低ｋ誘電体材料上に堆積されるマスク層（また「ハード・マスク層」として参照される）の使用を組み込む。本明細書において使用されるマスク層は、フィルムまたは複合フィルムを含み、相互接続構造における誘電体材料を覆い、かつフォトレジストと誘電体材料との間のバリア層として作用する層である。マスク層は、また、ハード・マスク層またはフォトレジスト・マスクとして参照されることができ、これらの用語は、本開示において交換可能に使用されることができる。マスク層は、エッチング・プロセスの間に誘電体材料の特定領域を保護する。
【０００８】
従来技術において知られているハード・マスク層は、一般的には、異なる特性のフィルムの２つの層を含む。２つのマスク・フィルムは、通常ＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ４からなる第１のマスク・フィルムと、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第２のマスク・フィルムとを含むことができる。２つのハード・マスク・フィルムは、バイアおよびトレンチのフォトリソグラフィおよびエッチングの間に、フォトレジスト材料が低ｋ誘電体材料と接触することを防ぐ。さらに、第１のマスク・フィルム、すなわちＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ４は、低ｋ誘電体フィルムを、化学機械的研磨から保護する。また、第１のマスク・フィルムは、トレンチまたはバイアに堆積されるべき金属フィルムに関する、絶縁体または拡散バリアとして作用し、その機能は、表面電流または金属イオン・リークを、トレンチ内に堆積された導電金属から防ぐことである。第２のハード・マスク・フィルムは、犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  ｌａｙｅｒ）として作用し、トレンチまたはバイアは、初期的にエッチングされ、かつ全てのプロセスの完了後に排除される。誘電体層上のバイアまたはトレンチ・パターンが、下の誘電体層に移されたとき、下の誘電体層の保護を助ける。
【０００９】
マスク層を組み込む二重ダマシーン・プロセスは、２層ハード・マスクにおける部分的トレンチ・ファースト（ｐａｒｔｉａｌ−ｔｒｅｎｃｈ−ｆｉｒｓｔ）（「ＰＴＦ−２ＬＭ」としても参照される）、および２層ハード・マスクにおける部分的バイア・ファースト（ｐａｒｔｉａｌ−ｖｉａ−ｆｉｒｓｔ）（「ＰＶＦ−２ＬＭ」としても参照される）である。ＰＴＦ−２ＬＭ二重ダマシーン・プロセスが、図５〜図８に示されている。図５に示される半導体装置２０は、導電ライン２４を有する下の相互接続層２３を覆って堆積された、バイア誘電体層２２およびトレンチ誘電体層２１を備える誘電体材料を含む。絶縁バリア層２５は、金属層２３とバイア誘電体層２２との間に配置される。エッチング停止層２６は、バイア誘電体層２２とトレンチ誘電体層２１との間に配置される。第１のマスク・フィルム２７Ａおよび第２のマスク・フィルム２７Ｂを有するマスク層２７は、誘電体材料を覆う。フォトレジスト層２８が、トレンチ・フーチャをパターニングするために、マスク層上に堆積される。
【００１０】
図６を参照すると、トレンチ・フィーチャに関する場所は、まずフォトレジスト層２８にパターニングされ、その後、第２のマスク・フィルム２７Ｂを介して第１のマスク・フィルム２７Ａまでエッチングされる。フォトレジスト層２８は、それから取り除かれ、トレンチ３０を充填する新たなフォトレジスト層２８Ａで置き換えられる。図７に関して、バイア２９のフィーチャは、新たなフォトレジスト層２８Ａにパターニングされ、かつ誘電体層２１および２２を介して絶縁体バリア層２５までエッチングされる。新たなフォトレジスト層２８は、それから剥離される。
【００１１】
図８に示されるように、マスク層２７にパターニングされかつエッチングされるトレンチ３０のフィーチャは、その後、トレンチ誘電体層２１を介してエッチング停止層２６までエッチングされる。フォトレジスト材料の保護は存在しないので、トレンチ誘電体層２１がエッチングされるとき、マスク層の新たなマスク・フィルムがエッチングされないように、エッチング薬品は選択される。別々のエッチング処置で、トレンチ３０内のエッチング停止層２６、およびバイア２９内のバリア絶縁体層２５は、選択的にエッチングされ（図示せず）、バイア２９は、下の導電ライン２４をトレンチ３０内に形成される導電ラインと接続することができる。
【００１２】
バイア２９は、導電ライン２４をトレンチ３０内に形成されたラインに接続する。最適な製造歩留まりと信頼性とを達成するために、バイアおよびトレンチ・フィーチャは、十分にアライメントしなければならない。上述のＰＴＦ−２ＬＨＭ二重ダマシーン・プロセスにおいて、トレンチ３０は、まず、下の金属ライン２４とアライメントされ、その後、バイア２９が、トレンチ３０または金属ライン２４とアライメントされる。金属ライン２４とのトレンチ３０とのミスアライメントは、バイア２９のアライメントまたは接続性に影響を与える。バイア２９が、トレンチ３０に対してミスアライメントされると、誤差が増す。ミスアライメントされた相互接続のフィーチャは、漏れ電流、バイア抵抗値、およびバイア・チェーン抵抗値を増加する結果になることがあり、これらは全て、歩留まり損失を引き起こす。
【００１３】
したがって、まず、バイアを下の金属ラインとアライメントし、これをエッチングすることが好ましく、これは、図９〜図１２に示されるように、ＰＶＦ−２ＬＨＭ二重ダマシーン・プロセスにおいてなされる。バイア３９のフィーチャは、フォトレジスト層３１にパターニングされ、その後、二重マスク層３２の第２のマスク・フィルム３２Ｂにエッチングされる。フォトレジスト層３１は、剥離され、新たなフォトレジスト層４６と置き換えられる。トレンチ３０のフィーチャは、それから、新たなフォトレジスト層４６にパターニングされる。バイア３９は、まず、第１のマスク・フィルム３２Ａに対して選択的であるエッチング薬品を使用して、マスク層３２の第１のマスク・フィルム３２Ａを介して、トレンチ誘電体３３の所定の深さまでエッチングされる。フォトレジスト４６におけるトレンチ３０のフィーチャは、マスク層３２の第２のマスク・フィルム３２Ｂにエッチングされる。それから、バイア３９は、図１１に示されるように、バイア誘電体層３４を介して絶縁体バリア層３７までエッチングされる。図１２に関して、トレンチ３０は、その後、フォトレジスト層に前にパターニングされ、かつマスク層３２の第２のマスク・フィルム３２Ｂにエッチングされたフィーチャに従って、トレンチ誘電体層３３を介してエッチングされる。別々のエッチング処置において、トレンチ３０内のエッチング停止層３８およびバイア３９内のバリア絶縁体層３７は、選択的にエッチングされる。それから、バイア３９は、下の導電ライン３６をトレンチ３０に形成された導電ラインに接続する。
【００１４】
ＰＶＦ−２ＬＨＭ二重ダマシーン・プロセスにおけるミスアライメントは、バイアの低減された幅の結果になることがある。図１３に関して、半導体装置は、第１のマスク・フィルム４０Ａおよび第２のマスク・フィルム４０Ｂを有するマスク層４０の所定の深さまでエッチングされたバイア４１を有して示されている。フォトレジスト層４２は、マスク層４０上に堆積され、トレンチ・フィーチャ４３は、第２のマスク・フィルム４０Ｂを介してフォトレジスト層４２にパターニングされて示されている。図１３において破線で示されるように、トレンチ・フィーチャ４３は、マスク層４０内の部分的エッチングされたバイア４１に関してミスアライメントされている。バイア４１が、その後、フォトレジスト４２および誘電体材料中にエッチングされるとき、バイア４１の寸法は、誘電体材料で完全にエッチングされない。図１４における破線は、バイア４１の最初にパターニングされた寸法を示している。しかしながら、最初のバイア４１の寸法が、新たなフォトレジスト層４２内でパターニングされたトレンチのフィーチャ４３内に無いので、バイア４１の全体寸法は、誘電体材料中にエッチングされることができない。したがって、バイアのサイズは、低減される。トレンチ４５は、それから、誘電体材料でエッチングされ、ミスアライメントの結果として、導電ライン４４の側方に変位する。バイアの寸法における低減は、バイア・コンタクトおよびチェーン抵抗値を増大し、かつ装置の信頼性および歩留まりを低下させる可能性がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、相互接続構造の二重ダマシーン製造における新規なマスク層の使用によって、上述の問題を解決するものである。マスク層は、特に、低ｋ誘電体材料で有用であることができる。本明細書で使用される低ｋ誘電体材料または低ｋ誘電体層は、低ｋ有機珪酸塩の誘電体材料、および約３までの誘電率を有する有機誘電体材料を含む。
【００１６】
マスク層は、下の金属層を覆う誘電体材料上に堆積される。マスク層は、絶縁フィルムおよび／またはパッシベーション層（また、「パッシベーション・マスク・フィルム」としても参照される）として作用する第１のマスク・フィルムを含む、４つのマスク・フィルムを有する。第２のマスク・フィルム、第３のマスク・フィルム、および第４のマスク・フィルムを含む３つのマスク・フィルムは、第１のマスク・フィルム上に堆積される。
【００１７】
マスク・フィルムの組成は、第１のマスク・フィルムが、第３のマスク・フィルムのエッチング特性と実質的に同一のエッチング特性を有し、一方、第２のマスク・フィルムが、第４のマスク・フィルムのエッチング特性と実質的に同一のエッチング特性を有するようなものである。本明細書で使用される「エッチング特性」との用語は、所定のエッチング薬品および／またはエッチング処置に対する、エッチング速度およびエッチング選択性を含む、フィルムまたは層組成のエッチング特性である。
【００１８】
第１のマスク・フィルムおよび第３のマスク・フィルムは、マスク・フィルムに関する知られているフィルム組成であるＳｉＯ２またはＳｉＣを含む。代わりに、これらのマスク・フィルムは、誘電体材料に対して許容可能なエッチング選択性を有する、ＳｉＮ４または何らかの他の適切な組成を含むことができる。第２のマスク・フィルムおよび第４のマスク・フィルムは、同様に誘電体材料に関して適切なエッチング選択性を有するように選択された材料から構成される。
【００１９】
二重ダマシーン・プロセスを用いて、バイアのフィーチャおよびトレンチのフィーチャは、パターニングされ、その後、マスク層でエッチングされる。バイアのフィーチャは、マスク層の所定の深さまで、あるいは最初の３つのフィルムを介してエッチングされる。トレンチのフィーチャは、同様に、マスク・フィルムの所定の深さまでであるが、第１のマスク・フィルムだけを介してエッチングされる。二重ダマシーン・プロセスは、部分的バイア・ファースト（すなわち「ＰＶＦ」）処置を組み込むことができ、ＰＶＦ処置において、部分的トレンチ・ファースト（「ＰＴＦ」）処置のミスアライメント問題を避けるために、バイアは、トレンチの前にマスク層に形成される。
【００２０】
バイアおよび／またはトレンチは、両方のバイアおよびトレンチが、第１にマスク層内にエッチングされるまで、下の誘電体材料に移されず、任意のフォトレジスト材料は、装置から剥離されない。このように、バイアは、下の相互接続層におけるトレンチとのトレンチのミスアライメントにもかかわらず、バイアの幅の低減なしに、誘電体材料へ完全に移されることができる。
【００２１】
バイアおよびトレンチは、それから、マスク層にパターニングされかつエッチングされたフィーチャに従って、誘電体材料でエッチングされる。犠牲フィルムは、選択されたフィルムまたは層のエッチング特性に応じて、バイア、トレンチ、エッチング停止層、または絶縁体バリアのエッチング・ステップの間、または、プロセスが完了したときの化学機械的な研磨の間に取り除かれる。バイアおよびトレンチが、誘電体層内でエッチングされ、かつ導電金属が誘電体層に堆積された後、導電金属は、相互接続構造を完了するために、化学機械的な平坦化を用いて平坦化される。
【００２２】
本発明のより良い理解のために、添付の図面とともになされる以下の詳細で参照される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
集積回路装置または構造の相互接続層の断面図が、図１に示され、導電金属５４を有する下の相互接続層５３を覆って形成されるバイア誘電体層５１およびトレンチ誘電体層５２を含む、低ｋ誘電体材料を含む。本明細書で使用されるバイア誘電体は、バイアが形成される誘電体層の部分を言及する。トレンチ誘電体は、トレンチが形成される誘電体層の部分を言及する。まず、バイア誘電体層５１が、バリア層５５上に堆積される。バイア誘電体層５１は、任意の有機珪酸塩、または約３．０までの誘電率を有する有機低ｋ誘電体材料を含むことができる。標準的な誘電体材料およびそのような使用される低ｋ誘電体材料は、Ｎｏｖｅｌｌｕｓ製のＣＯＲＡＬ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ製のＢＬＡＣＫ  ＤＩＡＭＯＮＤ、またはＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．製のＳＩＬＫである。エッチング停止層５６は、その後、バイア誘電体層５１を覆って堆積される。トレンチ誘電体層５２が、エッチング停止層５６上に形成され、バイア誘電体層５１において使用される同じ誘電体材料を含む。
【００２４】
バイア誘電体層５１は、一般に、約３０００から約６０００Ａの厚み範囲にあることができ、トレンチ誘電体層５２は、約１５００Ａから約６０００Ａの厚みの範囲にあることができる。エッチング停止層５６および絶縁体バリア層５５は、約５００Ａまでの範囲の厚みを有する。
【００２５】
これらのフィルム厚みの例は、そのような厚みの範囲に本発明を限定するものではない。絶縁バリア層５５は、一般に、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）または炭化シリコン（ＳｉＣ）を含む。二酸化シリコンは、一般に、バリア層のための許容可能な組成ではない、しかしながら、エッチング停止層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、またはＳｉＣを含む３つの組成のいずれかを含むことができる。
【００２６】
マスク層５７は、その後、トレンチ誘電体層５２を覆って堆積される。マスク層５７は、誘電体材料と、マスク層５７上に堆積されたフォトレジスト層６２との間のバリアとして作用する。図１５に示されるマスク層５７は、第１のマスク・フィルム５８、第２のマスク・フィルム５９、第３のマスク・フィルム６０、および第４のマスク・フィルム６１を含む、４つのマスク・フィルムを有する。マスク・フィルム５８〜６１は、それぞれ約２００Ａから１０００Ａの厚み範囲であり、マスク層にパターニングされたバイアまたはトレンチ・フィーチャを、下の誘電体材料に効率的に移すために、誘電体材料に関して十分に高いエッチング選択性を有する材料を備える。例えば、マスク・フィルムは、一般にＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、またはＳｉＣからなる。
【００２７】
より詳細に説明されるように、本発明において、第１のマスク・フィルム５８は、所定のエッチング薬品および／または処置に関してエッチング特性を有さなければならず、このエッチング特性は、第３のマスク・フィルム６０のエッチング特性と実質的に同一である。同様に、第２のマスク・フィルム５９は、第４のマスク・フィルム６１のエッチング特性と実質的に同一であるエッチング特性を有さなければならない。第１のマスク・フィルム５８が、Ｓｉ３Ｎ４からなるなら、第３のマスク・フィルム６０は、好ましくはＳｉ３Ｎ４からなり、第２のマスク・フィルム５９が、ＳｉＯ２またはＳｉＣからなるなら、第４のマスク・フィルム６１は、好ましくはＳｉＯ２またはＳｉＣからなる。したがって、マスク・フィルム５８〜６１の組成およびエッチング特性は、第１のマスク・フィルム５８から第４のマスク・フィルム６１へと交互にするべきである。
【００２８】
第１のマスク・フィルム５８は、パッシベーション層である。定義によって、パッシベーション層は、下の誘電体層５１および５２を汚染から保護する。さらに、第１のマスク・フィルム５８は、絶縁体として作用する。第１のマスク・フィルム５８は、相互接続構造の部品のままであり、導電ライン間の表面電流漏れを防止する。第１のマスク・フィルム５８は、パッシベーション・マスク・フィルムとして言及されることができる。
【００２９】
本発明の二重ダマシーン・プロセスは、図１６から図２５に示されている。本発明の二重ダマシーン・プロセスは、一般に、上述された２層ハード・マスク機構を有する部分的バイア・ファーストに従うが、４層ハード・マスクの使用の結果としていくつかの点で区別可能である。まず、バイア・フィーチャは、フォトレジスト層６２にパターニングされ、バイア６３は、第１のマスク・フィルム５８へ下方にマスク層５７でエッチングされる。それから、フォトレジスト層６２は、図１７に示されるように剥離される。新たなフォトレジスト層６４は、バイア６３を充填するマスク層５７上に形成される。それから、トレンチ・フィーチャは、フォトレジスト層６４でパターニングされる。図１８に示されるように、それから、トレンチ６５は、第３のマスク・フィルム６０へ下方にマスク層５７でエッチングされる。
【００３０】
本発明において、マスク層５７は、２つの追加のマスク・フィルムを有し、マスク層５７は、バイア６３およびトレンチ６５が下の誘電体材料中にエッチングされる前に、トレンチ６５が、マスク層５７でエッチングされることを可能にする。図１９に示されるように、フィーチャ６３および６５が誘電体材料でエッチングされる前に、フォトレジスト層６４が取り除かれる。より詳細に説明されるように、マスク層５７においてトレンチ６５を省くことは、バイアの寸法の低減を避ける。
【００３１】
図２０に関して、バイア６３の寸法内に残っている第１のマスク・フィルム５８のその部分は、エッチングされ、トレンチ６５の寸法内の第３のマスク・フィルム６０のその部分は、同様に単一のステップでエッチングされる。上述のように、第１のマスク・フィルム５８および第３のマスク・フィルム６０は、同様のエッチング特性およびエッチング速度を有し、同一の組成からなり、マスク・フィルム５６および６０のこれらの部分は、同一のエッチング・ステップで取り除かれる。
【００３２】
図２１において、バイア６３は、マスク層５７およびトレンチ誘電体層５２を介して、エッチング停止層５６までエッチングされる。誘電体材料でエッチングされたバイアととともに、犠牲フィルム５９〜６１は、順次取り除かれることができる。しかしながら、トレンチ・フィーチャは、トレンチ６５を下の誘電体材料に移すためにマスク層５７に維持される。図２２に示されるように、第４のマスク・フィルム６１は、トレンチ６５がマスク・フィルム５９でエッチングされたとき、第４のマスク・フィルム６１は取り除かれる。第２のマスク・フィルム５９が、ほとんど第４のマスク・フィルム６１のエッチング特性と同一のエッチング特性を有するなら、トレンチ６５のパターン内の第２のマスク・フィルム５９の部分は、同様に取り除かれる。
【００３３】
さらに、示された実施形態におけるエッチング停止層は、第２のマスク・フィルムおよび第４のマスク・フィルム６１のエッチング特性と類似するエッチング特性を有する。したがって、第４のマスク・フィルム６１および第２のマスク・フィルム６９の部分が、図２３に示されるように取り除かれたとき、エッチング停止層５６は取り除かれる。代わりに、エッチング停止層が、第１のマスク・フィルムおよび第３のマスク・フィルム６０のエッチング特性と類似するエッチング特性を有する材料からなるなら、マスク・フィルム５８および６０の部分は、エッチング停止層のエッチング処置の間に取り除かれることができる。
【００３４】
別々のステップにおいて、部分的トレンチ６５における第１のマスク・フィルム５８の部分は取り除かれ、第１のマスク・フィルム５８、第２のマスク・フィルム５９、および第３のマスク・フィルム６０が、トレンチ６５を画定する。
【００３５】
その後、バイア６３は、バリア層５５に下方へバイア誘電体層５１を介してエッチングされ、トレンチ６５は、図２４に示されるようにトレンチ誘電体層５２を介して同時にエッチングされる。その後、バリア層５５は、図２５に示されるように、導電ライン５４を露出するために選択的にエッチングされ、第３のマスク・フィルム６０に関する残っている部分は、取り除かれることができる。マスク層５７の唯一の残っているマスク・フィルムは、第１のマスク・フィルム５８および第２のマスク・フィルム５９である。第１のマスク・フィルム５８は、パッシベーション層であり、処理後に装置構造の一部となる。
【００３６】
図２６に示されるように、導電金属６６が、バイア６３およびトレンチ６５に堆積される。まず、薄い銅バリア層および銅シード層が、スパッタリングまたは化学的気相成長技術（ＣＶＤ）を用いて堆積され、電気めっきを用いてバイア６３およびトレンチ６５を充填するために、薄い銅フィルム堆積がこれらの層に続く。化学機械的な平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、ＣＭＰ）が、トレンチ６５の外部の過剰な導電金属を除去し、かつマスク・フィルム５９〜６０の残りを取り除くために使用され、第１のマスク・フィルム５８は、導電金属６６に隣接して残る。このように、図２６に示される相互接続構造は、二重ダマシーン処置を使用して形成され、下の導電ライン５４とトレンチ６５内に形成された導電ラインとを電気的に接続するバイア６３を含む。
【００３７】
図２７〜２９に関して、トレンチ・フィーチャ６９が、フォトレジスト層６７にパターニングされたとき、バイア６８に対してミスアライメントされて示されている。まず、バイア６８は、フォトレジスト層にパターニングされ、マスク層６６でエッチングされる。フォトレジスト層は取り除かれ、図２７に示されるように、フォトレジスト層６７と置き換えられる。破線で示されるトレンチ・フィーチャ６９は、フォトレジスト層６７でパターニングされる。しかしながら、トレンチ・フィーチャは、ミスアライメントされ、またはバイア６８の側方に変位される。
【００３８】
その後、トレンチ７５は、フォトレジスト層６７を介して、および第４のマスク・フィルム７３を介してマスク層６６へエッチングされる。フォトレジスト層６７が、図２９に示されるように取り除かれたとき、バイア６８およびトレンチ７５は、マスク層６６に形成される。フォトレジスト材料が、バイア６８から取り除かれ、トレンチ７５のミスアライメントは、バイア６８の寸法の低減を結果として生じない。
【００３９】
本発明において、トレンチ７５が、マスク層６６でパターニングされ、トレンチおよびバイアがさらにエッチングされる前に、フォトレジスト層は、装置から剥離されることができる。フォトレジスト層６７が取り除かれたとき、バイア６８の全体幅は、エッチング処置に露出され、したがって、たとえトレンチがミスアライメントされていても、バイアの寸法は低減されることはできない。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態が、示され、かつ本明細書においてこれに関連して説明されたが、そのような実施形態が、例示のためだけに与えられ限定するものではないことは、明らかである。多数の変形、変更、および置換は、本明細書における本発明から逸脱することなく当業者には可能である。例えば、本明細書に開示された最良の形態に必ずしも限定されない。なぜなら、他の適用は、本発明の教示から等しく恩恵を受けることが可能である。したがって、本発明は、請求項の精神および範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】完全バイア・ファースト二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２】完全バイア・ファースト二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図３】完全バイア・ファースト二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図４】完全バイア・ファースト二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図５】２層ハード・マスクを有する部分的トレンチ・ファースト（ＰＴＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図６】２層ハード・マスクを有する部分的トレンチ・ファースト（ＰＴＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図７】２層ハード・マスクを有する部分的トレンチ・ファースト（ＰＴＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図８】２層ハード・マスクを有する部分的トレンチ・ファースト（ＰＴＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図９】２層ハード・マスクを有する部分的バイア・ファースト（ＰＶＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１０】２層ハード・マスクを有する部分的バイア・ファースト（ＰＶＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１１】２層ハード・マスクを有する部分的バイア・ファースト（ＰＶＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１２】２層ハード・マスクを有する部分的バイア・ファースト（ＰＶＦ−２ＬＨＭ）二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１３】バイアの寸法が低減されるＰＶＦ−２ＬＨＭ二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１４】バイアの寸法が低減されるＰＶＦ−２ＬＨＭ二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１５】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１６】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１７】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１８】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図１９】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２０】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２１】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２２】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２３】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２４】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２５】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２６】本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２７】トレンチが半導体装置上でミスアライメントされたときの、本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２８】トレンチが半導体装置上でミスアライメントされたときの、本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【図２９】トレンチが半導体装置上でミスアライメントされたときの、本発明の新規なマスク層および二重ダマシーン・プロセスを示す図である。
【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６】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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