(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に有機腐食防止剤をコーティングすることと、
前記表面をアンモニア含有化学反応によって処理することと、前記処理することには、前記アンモニア含有化学反応が前記腐食防止剤を除去し金属酸化物を除去可能であることが含まれ、
前記表面上に、窒素を含有し実質的に酸素がない第１のバリア層を形成することと、
前記第１のバリア層上に、酸素を含有し実質的に窒素がない第２のバリア層を形成することと、
前記第２のバリア層上に低ｋ誘電体膜を形成することと、
前記低ｋ誘電体膜上に、酸素ドープされた炭化ケイ素エッチ・ストップ層を形成し、前記エッチ・ストップ層上にさらなる低ｋ誘電体膜を形成し、前記さらなる低ｋ誘電体膜上に、酸素ドープされた炭化ケイ素ハードマスク層を形成することと、
前記ハードマスク層、前記さらなる低ｋ誘電体膜、前記エッチ・ストップ層、および前記低ｋ誘電体膜を通る第１の幅を有する第１の開口部をエッチングして、前記第２のバリア層で終了させることと、次いで
前記第１の幅よりも大きい幅を有し、少なくとも前記ハードマスク層と前記さらなる低ｋ誘電体膜とを通って延びる第２の開口部をパターニングして形成することであって、前記パターニングには、前記ハードマスク層上および前記第１の開口部内に深紫外フォトレジスト膜を形成することが含まれ、前記深紫外フォトレジストは酸触媒を含有する、パターニングして形成することと、
を含む半導体製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最も広くは半導体デバイスおよびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、塩基基（ｂａｓｅ  ｇｒｏｕｐ）が低ｋ誘電体材料中でネスト状になり、その後フォトレジストを不溶性にすることを防ぐ方法および構造を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、米国仮出願第６０／３０１，２９５号「Ｆｕｌｌ  Ｖｉａ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」（２００１年６月２８日に出願）の優先権を主張しており、この出願の内容は本明細書において参照により取り入れられている。
【０００３】
深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィは、高度なＶＬＳＩ（超大規模集積回路）半導体デバイスの製造で広く用いられている。化学増幅型ＤＵＶフォトレジストは、リソグラフィ・システムの性能を改善し、デバイス・フィーチャの解像度を改善する。低誘電率（低ｋ）誘電体は、寄生容量を低減し伝搬遅延を低減してデバイス速度を向上させることで性能を改善するため、今日の半導体製造業では好まれている。配線ラインの線抵抗を下げるために銅相互接続部材を用いることも好まれている。典型的な銅配線方法には、配線経路を規定するためにダマシン製造技術が取り入れられている。デュアル・ダマシン・アプローチは、低コスト・プロセシング、レベル間アライメント許容誤差の改善をもたらすことで、より厳しいデザイン・ルールおよび性能改善を可能にするため、好まれている。
【０００４】
銅配線ラインおよびＤＵＶリソグラフィで用いる化学増幅型フォトレジストとともに低ｋ誘電体を用いることに付随する欠点は、多孔性の低ｋ誘電体材料内でネスト状になる塩基基が、化学増幅型フォトレジストに含まれる酸触媒と反応して、露光されたフォトレジストを現像液中で不溶性にする可能性があることである。この不溶性のフォトレジストは、形成中のパターンを歪めるとともに、除去することが難しい。パターンが歪められる結果、ビアおよびコンタクト開口部が形成できないために電気開路が生じ得る。塩基基たとえばアミンおよび他のＮ−Ｈ塩基基は典型的に、デュアル・ダマシン・プロセシングにおける使用に有利で低ｋ誘電体膜も含む積層膜内で使用する、従来のハードマスク膜、エッチ・ストップ層およびバリア膜に付随して生成される。エッチ・ストップ膜およびバリア膜は通常、窒素含有膜であり、アミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基は、このような膜を形成する間に生成され得る。
【０００５】
銅を配線材料として使用する場合、典型的に窒素を含有し酸素がないバリア層を用いる必要がある。隣接する膜中にまたは隣接する膜の形成中に酸素が存在すると、好ましくないことに、銅との反応によって酸化銅が形成される。酸化銅は、好ましくないことに付着を劣化させるため、機械的な故障につながる可能性がある。またダマシン技術を用いて銅配線ラインを形成した後に、たとえば有機腐食防止剤を典型的に銅表面上に形成する。有機腐食防止剤は、露出した銅膜を含む基板を研磨ツールから、たとえば銅表面上への膜形成に用いる膜堆積ツールへ移す間に、酸化銅が形成されることを防ぎ、腐食が発生することを防ぐ。銅表面を洗浄または処理し、形成され得るわずかな酸化銅も除去し、有機腐食防止剤を除去するために、アンモニアＮＨ３を含むプラズマ化学反応が典型的に用いられる。このアンモニア含有化学反応もアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基を生成し、これらは多孔性の低ｋ誘電体材料内に拡散した後、フォトレジスト内に拡散する可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって銅配線ライン、低ｋ誘電体膜、およびＤＵＶリソグラフィ・システムでの化学増幅型フォトレジストによってもたらされる利益を、多孔性低ｋ誘電体膜からの塩基基との反応によって化学増幅型フォトレジストを劣化させるようなことなく、享受することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によって、銅表面および窒素含有バリア層膜を、低ｋ誘電体材料から隔離する方法および構造が提供される。酸素を含有し実質的に窒素がない膜を、窒素含有バリア層膜と低ｋ誘電体材料との間に形成する。窒素を含有し実質的に酸素がない膜と、酸素を含有し実質的に窒素がない膜との組み合わせにより、複合バリア層が形成される。その他の典型的な実施形態においては、複合バリア層を用いて、容易に酸化可能で腐食を受ける導電材料を、低ｋ誘電体材料から隔離する。
【０００８】
別の典型的な実施形態においては、本発明によって、低ｋ誘電体膜、低ｋ誘電体膜上に形成されたハードマスク膜、および低ｋ誘電体膜間に形成されたエッチ・ストップ層を含む積層膜が提供される。ハードマスク膜およびエッチ・ストップ層はそれぞれ、酸素ドープされた炭化ケイ素ＳｉＣ−Ｏから形成される。デュアル・ダマシン開口部を積層膜内に、ハードマスクおよび上部の低ｋ誘電体層を通って延びる広い上部と、下部の低ｋ誘電体層を通って延びる狭い下部とを含むように、形成しても良い。
【０００９】
他の典型的な実施形態においては、積層膜は酸素ドープされた実質的に窒素がないバリア層上に形成され、この窒素がないバリア層は窒素含有バリア層上に形成され、この窒素含有バリア層は次に銅含有表面上に形成されていても良い。
【００１０】
別の典型的な実施形態においては、本発明によって、半導体製品の製造方法が提供される。本方法には、表面をアンモニア含有化学反応によって処理することと、表面上に第１のバリア層を、第１のバリア層上に第２のバリア層を形成することと、第２のバリア層上に低ｋ誘電体膜を形成することと、が含まれる。第１のバリア層は窒素を含み実質的に酸素がなく、第２のバリア層は酸素を含み実質的に窒素がない。
【００１１】
他の典型的な実施形態においては、本発明によって、さらなる半導体製品の製造方法が提供される。本方法には、銅表面を用意することと、銅表面上に第１のバリア層を形成することと、第１のバリア層上に、酸素ドープされた炭化ケイ素からなる第２のバリア層を形成することと、第２のバリア層上に多孔性の低ｋ誘電体膜を形成することと、が含まれる。第１のバリア層は窒素を含み実質的に酸素がない。
【００１２】
本発明は、以下の詳細な説明から、添付の図面とともに読んだときに最も良く理解される。慣行に従い、図面の種々の部材は縮尺が一定でないことを強調しておく。反対に、種々の部材の寸法は、明瞭にするために任意に拡大または縮小されている。明細書および図面の全体にわたって、同様の数字は同様の部材を示している。図面に含まれているのは、以下の図である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明によって、窒素含有材料たとえば窒素ドープされた炭化ケイ素または窒化ケイ素の層と、酸素含有膜の層とを含む分割（ｓｐｌｉｔ）バリア層が提供される。分割バリア層は、導電膜と低ｋ誘電体材料との間に形成するのが有利である。導電膜は、容易に酸化して腐食の影響を受けやすい場合がある。典型的な一実施形態においては、分割バリア層を、銅含有表面と低ｋ誘電体膜との間に形成する。窒素を含む層は、典型的な実施形態においては、実質的に酸素がなく、銅などの導電膜との境界を形成して、銅の酸化を防ぐ。酸素含有膜は、典型的な実施形態においては、実質的に窒素がなく、好ましくは酸素ドープされた炭化ケイ素から形成される。酸素含有膜は、低ｋ誘電体材料との境界を形成して、アミンおよび他のＮ−Ｈ塩素性基たとえばアミノシランが低ｋ誘電体材料内へ拡散することを防ぐ。アミンまたは他のＮ−Ｈ塩素性基は、分割バリア層の窒素含有部分に含まれ得る。アミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基材料は、窒素含有バリア層膜の形成に用いる形成プロセスの間に付加的にまたは代替的に生成され得る。窒素含有膜の形成に用いる典型的な堆積化学反応は、低ｋ誘電体材料の中におよびその全体にわたって容易に拡散するアンモニアＮＨ３を含みまたは生成する。アンモニア、種々のアミンおよび他のＮ−Ｈ塩基基は、膜形成化学反応で使用されることがあり、および／または副産物の場合があり、また分割バリア層の酸素含有膜の存在によって抑制されないならば、多孔性の低ｋ誘電体膜の中におよびその全体にわたって拡散し得る。
【００１４】
本発明の典型的な実施形態の積層膜には、分割バリア層上に形成された１つまたは複数の低ｋ誘電体膜が含まれ、また積層膜にはさらに、少なくとも１つのエッチ・ストップ層およびハードマスク膜（それぞれ好ましくは酸素ドープされた炭化ケイ素ＳｉＣ−Ｏから形成される）が含まれ得る。これらのＳｉＣ−Ｏ膜は、Ｎ−Ｈ塩基基を含む化学反応を利用することも起こすこともしないことが好ましいプロセスを用いて形成する。他の典型的な実施形態では、その他の酸素含有膜として、実質的に窒素がなく、その膜の形成中にアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基を生成しないものを用いても良い。本発明の利点は、アミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基が低ｋ誘電体材料内に拡散した後にフォトレジスト内に拡散してフォトレジストを不溶性にすることを防止する、ハードマスク膜、エッチ・ストップ層、および分割バリア層膜の酸素含有部分である。銅を導電性配線材料として用いる実施形態によれば、本発明は、アンモニア・プラズマ化学反応のアンモニアまたは他の塩基性副産物を低ｋ誘電体膜内でネスト状にさせることなく、アンモニア・プラズマ酸化銅還元作用と有機洗浄とを銅表面上で行う有利な態様も保つ。
【００１５】
図１は、本発明の典型的なサブ構造を示す断面図である。導電線５が、絶縁材料７中に形成されている。典型的な実施形態においては、導電線５は銅から形成され得るが、別の典型的な実施形態によれば、他の好適な導電材料を用いても良い。絶縁材料７は、低ｋ誘電体もしくは他の誘電体または絶縁材料であり得る。典型的な実施形態においては、導電線５および絶縁材料７は、導電線５の上面３を含む共通の平坦な上面を含む。構造を、ダマシン技術を用いておよび化学的機械研磨を用いて、形成しても良い。
【００１６】
低ｋ誘電体膜の特徴は、誘電率が二酸化ケイ素の誘電率（典型的には約３．９〜４．１）よりも低いことである。典型的な実施形態においては、低ｋ誘電体の誘電率は３．５未満であり得る。低ｋ誘電体材料は、誘電率が容量および伝搬遅延に正比例し、したがって回路スピードに反比例するため好まれる。二酸化ケイ素膜の誘電率を下げる方法としては、フッ素のドーピング、炭素のドーピング、および多孔性の取り込み（真空の誘電率は約１．０であるため）などがある。その結果、多孔性の低ｋ誘電体材料が有利である。典型的な実施形態においては、低ｋ誘電体膜は有機ケイ酸塩ガラス（ＯＳＧ）であり得る。他の実施形態によれば、低ｋ誘電体材料は、多孔性低ｋ誘電体たとえばＳｉＯＣ−Ｈであり得る。ＳｉＯＣ−Ｈは、たとえばテトラメチルシクロテトラシロキサン、酸素、および二酸化炭素から、ＰＥＣＶＤプロセスを用いて堆積させる。別の実施形態によれば、低ｋ誘電体は、ポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）を有するスピン・オン芳香族炭素（その後に焼いてポアを形成する）であり得る。他の典型的な実施形態によれば、市販のＯＳＧ材料たとえばＢｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（アプライド・マテリアルズ社）、Ｃｏｒａｌ（ノベラス）、ＦｌｏｗＦｉｌｌ（トライコン）、およびＥａｇｌｅ２（ＡＳＭ）を用いても良い。このような低ｋ誘電体材料は、単なる典型であることが意図されており、別の実施形態によれば他の低ｋ誘電体材料を用いても良い。低ｋ誘電体材料は、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）またはスピン・オン技術を用いて形成しても良いが、他の典型的な実施形態では別の形成方法を用いても良い。
【００１７】
図１に戻って、図１に示す典型的な構造を、たとえば典型的な実施形態では化学的機械研磨によって、および導電性ワイヤ５として銅を含むなどして形成した後、上面３に有機腐食防止剤をコートして、そうでないと基板１を研磨またはＣＭＰ（化学的機械研磨）システムから取り去るときに生じる可能性のある腐食を防止しても良い。別の典型的な実施形態によれば、他の導電性材料、たとえば容易に酸化しおよび／または腐食の影響を受けやすい金属を用いて、腐食防止剤をコートしても良い。次に、コートされた上面３をアンモニア・プラズマを用いて処理する。アンモニア・プラズマを用いて表面３を洗浄し、有機腐食防止剤および他のどんな有機残留物も、形成され得るどんな酸化物たとえば酸化銅とともに除去する。このように上面３を処理した後、図１に示すサブ構造上に積層膜を形成することができる。
【００１８】
サブ構造上に形成すべき積層膜には、少なくとも１つの低ｋ誘電体膜および付加的な膜たとえばエッチ・ストップ層、バリア層、およびハードマスク（膜構造内に形成するデュアル・ダマシン開口部の形成を助ける）が含まれる。デュアル・ダマシン開口部を用いて、下方にある１つまたは複数の導電性ワイヤたとえば導電性ワイヤ５へのコンタクトを形成することができる。
【００１９】
図２に、上面３の上に形成された典型的な複合バリア層９および低ｋ誘電体膜１７を示す。図２に示す典型的な実施形態では、上面３は、導電性ワイヤ５（典型的な実施形態では銅であり得る）の上面である。他の好適な導電性材料を代替的に用いても良い。下部のバリア層１１は、最上面１２を含み、典型的な実施形態によれば、窒化ケイ素または窒素ドープされた炭化ケイ素であり得る。一実施形態によれば、下部のバリア層１１は、テトラメチルシラン、シラン、アンモニア、および窒素をプラズマ化学反応に含むＰＥＣＶＤプロセスを用いて形成された窒素ドープされた炭化ケイ素であり得る。バリア層１１が窒化ケイ素膜である他の典型的な実施形態によれば、シラン、アンモニア、およびＮ２を用いたＰＥＣＶＤプロセスを用いても良い。下部のバリア層膜１１を形成するための他の技術を代替的に用いても良い。本発明の基本的なコンセプトは、下部のバリア層１１は窒素含有膜で、実質的に酸素がないということである。こうすることで、導電性ワイヤ５を形成する導電性材料の望ましくない酸化が抑制される。上部のバリア層膜１３は最上面１５を含み、酸素ドープされた炭化ケイ素から形成されることが有利であるが、他の典型的な実施形態においては、実質的に窒素がなく好ましくはその形成プロセス中にアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基を生成しない二酸化ケイ素または他の酸素含有膜を用いても良い。典型的な実施形態においては、テトラメチルシランおよび二酸化炭素をプラズマ化学反応に含むＰＥＣＶＤプロセスを用いて、酸素ドープされた炭化ケイ素の上部バリア層膜１３を形成しても良い。一般的に言えば、上部バリア層膜１３は、酸素含有で実質的に窒素がない膜である。
【００２０】
下部の低ｋ誘電体膜１７は、最上面１９を含み、以下に述べるようなものである。下部の低ｋ誘電体膜１７の厚み２１は、用途に応じて変化し、種々の典型的な実施形態において１０００〜１００００Åであり得る。別の典型的な実施形態においては、他の厚みを用い得る。典型的な実施形態においては、下部の低ｋ誘電体膜１７は、ＰＥＣＶＤプロセスを用いて、およびテトラメチルシクロテトラシロキサン、酸素、および二酸化炭素を化学反応で用いて堆積されたＳｉＯＣ−Ｈ膜であり得る。
【００２１】
次に図３に進んで、エッチ・ストップ層２３を、下部の低ｋ誘電体膜１７の最上面１９の上に形成する。エッチ・ストップ層２３は、形成プロセス中にアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基を生成しないことが好ましい酸素ドープされた炭化ケイ素または他の酸素含有で窒素がない膜から形成され得る。上部の低ｋ誘電体膜２７を、エッチ・ストップ膜２３の最上面２５の上に形成する。上部の低ｋ誘電体膜２７の厚み３１は、用途に依存して１０００〜１００００Åであり得る。他の典型的な実施形態によれば、他の厚みを用い得る。ハードマスク膜３３を、上部の低ｋ誘電体膜２７の上に形成する。ある典型的な実施形態においては、ハードマスク膜３３は、酸素ドープされた炭化ケイ素ＳｉＣ−Ｏから形成され得るが、形成プロセス中にアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基を生成しないことが好ましい他の酸素含有で実質的に窒素がない膜を代替的に用いても良い。図３に示した積層膜構造の利点は、下部のバリア層１１の形成および／または上面３の処理中に生成され得るわずかなアミン、アミノシラン、および他のＮ−Ｈ塩基基も低ｋ誘電体膜内に拡散することが、上部のバリア層１３によって防止されることである。またエッチ・ストップ層２３およびハードマスク膜３３がそれぞれＳｉＣ−Ｏ、または他の酸素含有で窒素がない膜から形成されているため、膜２３および３３の形成中にアミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基が生成されて低ｋ誘電体膜内でネスト状になることが全くない。
【００２２】
図４に、ハードマスク膜３３の最上面３５から下方に延び、ハードマスク膜３３、上部の低ｋ誘電体膜２７、エッチ・ストップ層２３、および下部の低ｋ誘電体膜１７を通って延びる開口部４３を示す。開口部４３は、上部のバリア層膜１３の最上面１５で終了する。別の典型的な実施形態によれば、開口部４３は他の種々の構成をなし得る。他の典型的な実施形態によれば、開口部４３は、種々の幅および種々の異なる深さまで延び得る。別の実施形態においては、開口部４３は、上部のバリア層膜１３の最上面１５まで完全に延びていなくても良い。開口部４３には幅４９が含まれ、低ｋ誘電体材料と開口部４３との間に側壁４７が形成される。積層膜の上にマスキング・パターンを形成した後に、種々の好適な手段たとえばプラズマ・エッチングを用いて開口部４３を形成し得る。
【００２３】
開口部４３を形成した後に、開口部４３をデュアル・ダマシンまたは２段（ｔｗｏ−ｔｉｅｒｅｄ）の開口部の一部として用いて、デュアル・ダマシン開口部を形成することが好ましい。すなわち感光性膜４５を、従来の方法を用いてたとえばコーティングによって構造の上に形成する。感光性膜４５を、最上面３５の上に形成し、開口部４３に充填する。感光性膜４５は、市販のフォトレジストたとえばＤＵＶ（深紫外線）フォトレジストであり得る。典型的な実施形態においては、感光性膜４５は、フォトレジスト材料を紫外線にさらしたときに現像液中で可溶性にする酸触媒を含む化学増幅型ＤＵＶフォトレジストであり得る。他の感光性材料を代替的に用いても良い。上部のバリア層膜１３によって、感光性膜４５が下部のバリア層膜１１と接触することが防止される。図４に示したように感光性膜４５を形成した後に、感光性膜４５内にパターンを形成して、デュアル・ダマシン構造を形成することができる。
【００２４】
図５に、典型的なパターンをフォトマスク５３を用いて形成した後の図４に示す構造を示す。フォトマスク５３には、透過部分５７および不透明部分５５が含まれ、これらは感光性膜４５の露光に用いる光に対してそれぞれ透過および不透明となるように選択されている。露光に用いる光は、感光性膜４５とともに選択される。典型的な実施形態においては、紫外線光を、ＤＵＶフォトレジストとともに用いても良い。感光性膜４５の部分を、フォトマスク５３内に形成されたパターンの透過部分を通してＤＵＶ光源で露光すると、感光性膜４５のこれらの選択された露光部分は現像液中で可溶性になる。その後に現像液が感光性膜４５に接触すると、露光され現像液中で可溶性である部分が現像によって除去されて、感光性膜４５内にパターンが形成される。こうして実質的に同一のパターンを、下方の構造にたとえば典型的な積層膜に、エッチングまたは他の技術を用いて形成することができる。図５に、感光性膜４５の露光部分５１を示す。露光部分５１には幅５９が含まれ、また露光部分５１は現像液中で可溶性である。本発明の上部のバリア層膜１３、エッチ・ストップ層２３、およびハードマスク膜３３の結果、低ｋ誘電体膜１７および２７には、塩基基たとえばＮ−Ｈ塩基基または他の窒素含有塩基基たとえばアミンまたはアミノシリケートが含まれない。このような塩基基は、存在すると、側壁４７を通過して感光性膜４５内の酸触媒を中和し、所望通りに露光されて現像液中で可溶性である感光性膜４５の不溶性部分を形成する可能性がある。同様に感光性膜４５は、窒素含有の下部のバリア層膜１１から、下部のバリア層膜１１および／または上面３から感光性膜４５内への塩基基の拡散を前述のように防ぐ上部のバリア層膜１３によって、隔離されている。本発明によれば、感光性膜４５の酸触媒は塩基基と錯体を作っておらず、中和されておらず、無効にされていないので、感光性膜４５の露光部分５１は、開口部４３の底部（表面１５）まで延び、現像液中で実質的に完全に可溶性である。したがって感光性膜４５の露光部分の酸触媒によって、露光部分５１は紫外線光で露光された後に現像液中で可溶性になる。露光部分５１を現像して除去した後に、エッチング・プロセスを用いて、図７に示す典型的なデュアル・ダマシン構造を形成することができる。
【００２５】
比較として、図６は、従来技術における典型的な構造を示す断面図である。従来技術によれば、Ｎ−Ｈ塩基基の拡散を防止できるバリア層構造を使用せず、随意のバリア層膜１１１、エッチ・ストップ層１２３、およびハードマスク膜１２７のうちの少なくとも１つを、窒素を含むように形成する場合がある。アンモニアおよび他の窒素含有種を用いて、導電性配線材料１０５の表面１０３を処理し、また膜１１１、１２３、１２７を形成する場合がある。そのためアミン、アミノシリケート、および他のＮ−Ｈ塩基基が、これらの表面処理および膜形成プロセスの間に生成され得る。場合によっては、バリア層１１１を使用しないことがあり、表面１０３上に存在するＮ−Ｈまたは他の塩基基が、低ｋ誘電体膜１１７内へ直接拡散し得る。これらのアミン、アミノシリケート、および他のＮ−Ｈ塩基基は、付加的にまたは代替的に、形成膜１１１、１２３、および１２７内に含まれ得る。これらのＮ−Ｈ塩基基は、低ｋ誘電体膜１１７および１２５内で拡散によってネスト状になる。Ｎ−Ｈまたは他の塩基基が、矢印１５１で示したように、低ｋ誘電体膜から側壁１３７を通って感光性膜１３５内へ拡散する。感光性膜１３５には露光部分１４１が含まれるが、中和部分１６７も含まれる。中和部分１６７では、Ｎ−Ｈまたは他の塩基基が酸触媒と錯体を作って酸触媒を中和しているため、中和部分１６７は不溶性になっている。図６の従来技術の例に示した構造を現像液にさらすと、露光部分１４１のみが現像されて除去され、中和部分１６７は残って所望のデュアル・ダマシン構造を効果的にエッチングすることが妨げられる。所望のデュアル・ダマシン構造が適切に形成されない場合および／またはフォトレジストの中和部分１６７が除去されない場合には、下方にある導電性配線材料１０５と、デュアル・ダマシン構造内に導入することが求められる導電性配線材料との間に、開口部が形成され得る。
【００２６】
図７に示すのは、図５に示した本発明の構造を現像液にさらして感光性膜４５（図５）にマスキング・パターンを形成し、その後にエッチングした後に形成された、典型的なデュアル・ダマシンまたは２段開口部である。従来のエッチング技術たとえばプラズマ・エッチングを用いてデュアル・ダマシン開口部６１を形成することができる。一実施形態によれば、一連のエッチング作業を用いて最終的なデュアル・ダマシン開口部を実現することができる。一連のエッチング作業には、エッチ・ストップ層２３で終了する中間のエッチング・ステップ、ならびに下方のバリア層膜１１およびエッチ・ストップ層２３の露出部分を除去するためのその後のエッチング・プロセス・ステップが含まれ得る。別の典型的な実施形態で、他の一連のエッチング・プロセスを用いても良い。
【００２７】
デュアル・ダマシン開口部６１は、ハードマスク膜３３の最上面３５から下方に延びて、ハードマスク膜３３、上部の低ｋ誘電体膜２７、エッチ・ストップ膜２３、下部の低ｋ誘電体膜１７、上部のバリア層１３、および下部のバリア層膜１１を通り、導電線５の上面３で終了する。デュアル・ダマシン開口部６１には、広い上部部分６７と、狭い下部部分６３とが含まれる。広い上部部分６７の幅６９は、狭い下部部分６３の幅よりも大きく、狭い下部部分６３の幅は、図４に示したような最初の開口部４３の幅４９と実質的に同じである。幅６９は、幅５９（図５）と本質的に同じ場合もあるし、エッチング・プロセスのエッチ・バイアスに依存して変化する場合もある。上部部分６７は、ハードマスク膜３３、上部の低ｋ誘電体膜２７、およびエッチ・ストップ層２３を通って延びている。上部部分６７の一部は、下部の低ｋ誘電体膜１７の最上面１９上で終了している。２段のデュアル・ダマシン開口部６１は、単なる典型であることが意図されており、デュアル・ダマシン技術を用いて他の種々の開口部を形成し得る。たとえばデュアル・ダマシンまたは２段開口部に含まれる上部部分６７は、そこから延びる例示されかつ複数の下部開口部よりも大きい相対的な幅を有して、下部開口部の間に柱状または未エッチング部分が存在するようにしても良い。別の典型的な実施形態によれば、上部部分６７は、エッチング・プロセスによって導電性ワイヤ５の上面３が露出した後に残存しているエッチ・ストップ層２３の最上面２５で終了しても良い。その後にデュアル・ダマシン開口部に、配線媒体としての導電性材料を充填することができる。導電線５とその後に加える配線媒体との間に、好適な拡散バリア材料を随意に形成しても良い。典型的な実施形態においては、デュアル・ダマシン開口部内に形成された配線媒体は、下方の導電性部材を上方の導電性部材と接続するためのビアとして機能し得る。別の典型的な実施形態によれば、配線媒体は他の機能を果たし得る。
【００２８】
本発明の基本的なコンセプトは、種々のデュアル・ダマシン構造のどれも形成し得ることである。より詳細には、図４に示した開口部４３などの開口部を、低ｋ誘電体膜または複数の低ｋ誘電体膜たとえば図４に示した２層のこのような膜を通って延びるように形成した後、その配置に化学増幅型ＤＵＶフォトレジストを導入して、その後のパターンを実現し得る。本発明の利点は、アミンまたは他のＮ−Ｈ塩基基が、低ｋ誘電体膜内でネスト状にならないため、感光性膜を構造へ導入したときに、低ｋ誘電体膜から感光性膜内へ拡散して作用を受けた感光性膜部分を現像液中で不溶性にするようなことがない。その結果、パターンの歪みが緩和され、不溶性で除去が難しいフォトレジストが生じることがない。
【００２９】
以上のことは、単に本発明の原理を説明しただけである。したがって、本明細書では明確に記載も図示もされていないが本発明の原理を具体化し本発明の範囲および趣旨に含まれる種々の配置を、当業者が考案できるであろうことが理解される。また本明細書で説明した実施例および条件的な言葉は全て、主として、教育的な目的のためだけであり、本発明の原理、および従来技術を推し進めるために発明者らがもたらしたコンセプトの理解を助けるためであることが明確に意図されており、また上記の具体的に説明された実施例および条件に限定されないと解釈されるべきである。さらに本明細書において本発明の原理、態様、および実施形態、ならびに本発明の具体的な実施例を説明するために述べたことは全て、本発明の構造的および機能的な等価物の両方を含むことが意図される。加えてこのような等価物には、現在知られている等価物、および将来明らかになる等価物すなわち構造に関係なく同じ機能を実現する明らかになる何れかの要素、の両方が含まれることが意図される。したがって本発明の範囲が、本明細書で図示され記載された典型的な実施形態に限定されることは意図されていない。むしろ本発明の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲によって具体化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダマシン技術を用いて形成された典型的な銅配線ワイヤを示す断面図である。
【図２】導電材料上に形成された典型的な複合バリア層構造と、複合バリア層上に形成された低ｋ誘電体膜とを示す断面図である。
【図３】図２に示した構造上に形成された典型的なエッチ・ストップ層、上部低ｋ誘電体膜、およびハードマスクを示す断面図である。
【図４】図３に示した構造内に形成された開口部と、構造上および開口部内に形成された感光性膜とを示す断面図である。
【図５】感光性材料の一部を露光した後の図４に示した構造を示す図である。
【図６】従来技術によるビア開口部内の不溶性フォトレジストを示す断面図である。
【図７】図５に示した構造内に形成されたデュアル・ダマシン開口部を示す断面図である。
【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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