(57)【要約】封止誘電体層が多孔質誘電体層と金属拡散バリア層との間に形成される。封止誘電体層は、多孔質誘電体層の表面及び側壁において孔を閉塞する。本発明によれば、金属拡散バリア層においてピンホールを形成することなしに、薄い金属拡散バリア層を使用することができる。封止誘電体層は、組成ＳｉｘＣｙ：Ｈｚを有するＣＶＤ蒸着薄膜である。【選択図】図１
2004535065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）ソッリドステートデバイスの副集成部品と、
（ii）導電性金属から形成され且つ副集成部品内でデバイスを接続する金属配線と、
（iii）導電性金属を覆って形成され且つ孔を含有する多孔質誘電体層と、
（iv）多孔質誘電体層内に形成された相互接続開口部と、
（ｖ）相互接続開口部内で多孔質誘電体の孔を被覆する封止誘電体層と、
（vi）相互接続開口部内の金属拡散バリアと
を有し、前記封止誘電体層が、
（１）ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは１０〜５０の値を有し、ｙは１〜６６の値を有し、ｚは０．１〜６６の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）；
（２）ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３の値を有し、ｂは１〜４０の値を有し、ｃは１〜６６の値を有し、ｄは０．１〜６０の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）；又は
（３）ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３の値を有し、ｆは１〜５０の値を有し、ｇは１〜６６の値を有し、ｈは０．１〜６０の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５、Ｈ／Ｃ＞０．５である）
から選択される集積回路。
【請求項２】
封止誘電体層が、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは１０〜５０原子％の値を有し、ｙは１〜６６原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）である請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
封止誘電体層が、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは２５〜３５原子％の値を有し、ｙは３０〜４０原子％の値を有し、ｚは２５〜３５原子％の値を有する）である請求項２に記載の集積回路。
【請求項４】
封止誘電体層が、ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３原子％の値を有し、ｂは１〜４０原子％の値を有し、ｃは１〜６６原子％の値を有し、ｄは０．１〜６０原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）である請求項１に記載の集積回路。
【請求項５】
封止誘電体層が、ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１８〜２０原子％の値を有し、ｂは１８〜２１原子％の値を有し、ｃは３１〜３８原子％の値を有し、ｄは２５〜３２原子％の値を有する）である請求項４に記載の集積回路。
【請求項６】
封止誘電体層が、ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３原子％の値を有し、ｆは１〜５０の値を有し、ｇは１〜６６原子％の値を有し、ｈは０．１〜６０原子％の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）である請求項１に記載の集積回路。
【請求項７】
封止誘電体層が、ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１８〜２０原子％の値を有し、ｆは１〜５０の値を有し、ｇは３１〜３８原子％の値を有し、ｈは２５〜３２原子％の値を有する）である請求項６に記載の集積回路。
【請求項８】
多孔質誘電体層が、１０〜６０％の全空隙率を有し、孔間の連結性が０〜１００％の間である請求項１に記載の集積回路。
【請求項９】
金属拡散バリアが、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＷＮ、ＷＣＮ又はそれらの組合せから選択される請求項１に記載の集積回路。
【請求項１０】
金属配線が、銅、アルミニウム、銀、金又は超伝導体から製造される請求項１に記載の集積回路。
【請求項１１】
相互接続開口部が側壁を有し、封止誘電体層が相互接続開口部の側壁上にある請求項１に記載の集積回路。
【請求項１２】
上部、下部及び側壁を有する相互接続開口部内で、多孔質層間誘電体の孔を被覆及び封止する方法であって、
（Ａ）相互接続開口部に封止誘電体層を形成すること；
（Ｂ）相互接続開口部の上部及び下部から封止誘電体を除去すること；
（Ｃ）少なくとも封止誘電体層を被覆している相互接続開口部に金属拡散バリアを形成すること；
を含み、前記封止誘電体層が、
（１）ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは１０〜５０原子％の値を有し、ｙは１〜６６原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）；
（２）ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３原子％の値を有し、ｂは１〜４０原子％の値を有し、ｃは１〜６６原子％の値を有し、ｄは０．１〜６０原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）；又は
（３）ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３原子％の値を有し、ｆは１〜５０原子％の値を有し、ｇは１〜６６原子％の値を有し、ｈは０．１〜６０原子％の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）
から選択される方法。
【請求項１３】
前記封止誘電体層が、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは１０〜５０原子％の値を有し、ｙは１〜６６原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記封止誘電体層が、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは２５〜３５原子％の値を有し、ｙは３０〜４０原子％の値を有し、ｚは２５〜３５原子％の値を有する）である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記封止誘電体層が、ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３原子％の値を有し、ｂは１〜４０原子％の値を有し、ｃは１〜６６原子％の値を有し、ｄは０．１〜６０原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）である請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記封止誘電体層が、ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１８〜２０原子％の値を有し、ｂは１８〜２１原子％の値を有し、ｃは３１〜３８原子％の値を有し、ｄは２５〜３２原子％の値を有する）である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記封止誘電体層が、ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３原子％の値を有し、ｆは１〜５０原子％の値を有し、ｇは１〜６６原子％の値を有し、ｈは０．１〜６０原子％の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）である請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記封止誘電体層が、ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１８〜２０原子％の値を有し、ｆは１〜５０原子％の値を有し、ｇは３１〜３８原子％の値を有し、ｈは２５〜３２原子％の値を有する）である請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
多孔質誘電体層が、１０〜６０％の全空隙率を有し、孔間の連結性が０〜１００％の間である請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
金属拡散バリアが、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＷＮ、ＷＣＮ又はそれらの組合せから選択される請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、多孔質誘電体層と金属拡散バリア層との間に形成される封止誘電体層の使用に関する。封止誘電体層は、多孔質誘電体層の表面及び側壁における孔を閉塞する。本発明は、金属拡散バリア層においてピンホールを形成することなしに、又は多孔質材料のバルク内部の拡散なしに、薄い金属拡散バリア層を使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景技術］
伝統的に、ＴａＮのような物理的気相成長法（ＰＶＤ）金属バリア材料は、相互接続金属、特に銅（Ｃｕ）が、半導体デバイスにおける誘電体層中に拡散することを防ぐために使用されている。デザインルールを縮小する傾向は、４〜４．２より低い誘電率（Ｄｋ）を持つ誘電体層を使用し始める要求となった（ＰＥＣＶＤに関して、酸化物誘電体薄膜が典型的に達成された）。工業界が、より低いＤｋ値を有する誘電体層を使用し始めるにつれ、特に、もし薄膜のＤｋが２．６以下であるならば、より低いＤｋ値を達成するために、一定の空隙率が要求されるであろう（「多孔質誘電体薄膜」）。Ｄｋは、空隙率の大きさ及び樹脂性質にも依存するであろう。
【０００３】
二つのグループの低誘電体材料として、スピンオン誘電体及びＣＶＤ誘電体材料がある。スピンオン誘電体は、有機及び無機スピンオン誘電体材料の二つのグループに分けられ得る。ＣＶＤ誘電体材料は、現在、酸化剤と共に活性剤として有機シラン／有機オキシシラン前駆物質を使用して、ｌｏｗ−ｋ誘電体薄膜を形成している。どれほどの低いＤｋ薄膜が製造されるのにも関わらず、低Ｄｋ薄膜は、一定の空隙率又は分子内間隔を有する。
【０００４】
低Ｄｋ薄膜における空隙率は、材料の内部及び／又は表面に孔があるために、金属拡散バリア（例えばＴａＮ層）と問題をひき起こし得る。ダマシン構造のパターニングの間に、閉孔はエッチングされて開孔となるため、閉孔又は開孔材料の間で違いはない。これらのパターンの上の層にスパッタされた金属拡散バリアにおいて、開孔及び閉孔型の材料は両方とも、「ピンホール」形成の増加に敏感である。ピンホール形成は、金属相互接続及び誘電体の拡散及び劣化（degradation)のために、信頼性の問題及び短絡路（potential path)を誘発することがある。このため、金属拡散バリアの厚い層が、孔を目止するため、及び「ピンホール」を回避するために要求される。他の問題は、原子層化学的気相成長法（ＡＬ  ＣＶＤ）による金属バリア形成の場合に、開孔において、金属バリアが低誘電体のバルク内部に蒸着されることである。アモルファス誘電体材料であれば、ピンホール又はバルク多孔質材料における金属拡散バリア層の蒸着という結果にならない。
【０００５】
本発明は、多孔質誘電体層と金属拡散バリア層との間に形成される封止誘電体層の使用に関する。封止誘電体層は、多孔質誘電体層の表面及び／又は側壁における孔を閉塞する。本発明によれば、ピンホールを形成することなしに、薄い金属拡散バリア（例えばＴａＮ）層を使用することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明の概要］
本発明は、より優れた信頼性を有する改良型の集積回路に関する。回路は、シリコン基板の上又は中において、典型的に形成されたソリッドステートデバイスの副集成部品を含む。導電性金属から形成された金属配線は、副集成部品の範囲内でデバイスを接続する。ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここで、ｘは１０〜５０、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｙは１〜６６、好ましくは３０〜４０原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）の組成を有する封止誘電体層が、パターン化された多孔質誘電体薄膜上に形成される。封止誘電体層の使用により、金属拡散バリアにおけるピンホール形成が回避される。
【０００７】
［発明の詳細な説明］
本発明は、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（「ＳｉｘＣｙＨｚ薄膜」）の組成を有する封止誘電体層の使用に関係する。ここで、ｘは１０〜５０、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｙは１〜６６、好ましくは３０〜４０原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である。封止誘電体層は、金属拡散バリアにおいてピンホール形成を回避するため、及び多孔質誘電体層中への金属原子の拡散を回避するために使用される。多孔質誘電体層は、典型的に、薄膜の１０〜６０％の全空隙率（ここで孔の連結性は、０〜１００％の間である）を有する。
【０００８】
半導体デバイスの形成における封止誘電体層の使用は、プロセスステップの数を２つずつ増加することになるが、クラスターツール(cluster tool)を使用してスパッタリング又はＣＶＤ／ＡＬＣＶＤ金属バリアクラスターにＣＶＤ及びエッチングチャンバーを追加すれば、費用有効的なアプローチが可能となる。
【０００９】
封止誘電体層の厚さは、典型的に８〜１２ｎｍであるが、１〜５０ｎｍであり得る。封止誘電体層の厚さは、ステップカバレージ(coverage)に影響を受ける金属拡散バリアの厚さ、パターンのアスペクト比及び多孔質誘電体層の性質に依存するであろう。例えば、もし１０ｎｍイオン化金属プラズマ（「ＩＭＰ」）ＰＶＤ  ＴａＮが使用されるならば、米国特許第６２３１９８９号による水素シルセスキオキサン樹脂から生産された多孔質誘電体層の場合には、１０ｎｍのＳｉｘＣｙ：Ｈｚが要求される。当業者は、封止誘電体層の厚さを容易に決定し得る。
【００１０】
本発明のプロセスにおいて使用される集積回路副集成部品は、重大なものではなく、当該技術分野において公知及び／又は商業的に生産される、ほぼどんなものでも本明細書において有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、シングルダマシン技術によって生産された回路集成部品を表す。この図で見られ得るように、封止誘電体層（１）は、多孔質誘電体層（２）内の孔を封止及び被覆している。もし、その時使用されるエッチング／ＣＭＰストップ（３）及び硬質マスク（４）がないならば、封止誘電体層はまた、多孔質誘電体層の上部表面における孔も封止及び被覆するだろう。相互接続開口部（１Ａ）の下部及び上部での水平な封止誘電体層は除去され、金属拡散バリア（７）が相互接続開口部（６）の範囲内で封止誘電体層の上に形成される。この場合は銅（Ｃｕ）である金属配線（５）が相互接続開口部（６）中に加えられ、開口部が満たされる。
【００１２】
さらに、金属配線バリア（８）で金属配線（５）を被覆することによって他の層を形成してもよい。金属配線バリア層（８）は、当該技術分野で公知である。例えば、参考として本明細書に組み入れられる米国特許第５８１８０７１号は、アモルファス炭化ケイ素の金属配線バリア層を開示している。多孔質誘電体層（２）は、金属配線バリア（８）全体の上に位置している。エッチング／ＣＭＰストップ（３）及び硬質マスク（４）が選択的に多孔質誘電体層全体の上に形成され、その後、前の層の金属配線（５）に下がるまで、エッチング／ＣＭＰストップ（３）若しくは犠牲的（sacrificial)硬質マスク（１）、多孔質誘電体層（２）及び金属拡散誘電体バリア（８）を除去することによって、相互接続開口部が形成される。封止誘電体層（１）は、それから形成される。相互接続開口部（１Ａ）の上部及び下部での封止誘電体層は取り除かれ、金属拡散バリア（７）が相互接続開口部（６）の範囲内で封止誘電体層全体に形成される。次に、この場合は銅（Ｃｕ）である金属配線（５）が相互接続開口部（６）中に加えられ、開口部が満たされる。成層(layering)プロセスは、所望の数の層が形成されるまで繰り返される。図（１）は、二つのシングルダマシンレベルを表す。ここで一つのレベルは、金属配線（５）及び化学的機械研磨（ＣＭＰ）による充填を含むことで、完全に処理される。上部レベルにおいては、処理はパターニング及び封止誘電体層（例えばＳｉｘＣｙ：Ｈｚ）の蒸着に限定される（例えば相互接続開口部（６）は上部層において形成されない）。
【００１３】
図２は、形成され得るパターニングアプローチ（ビアファースト(via first)、部分ビア(partial via)、溝ファースト(trench first)、デュアル硬質マスクパターニング等）に依存しないデュアルダマシン構造を表す。図からわかるように、多孔質誘電体層（２）は、封止誘電体（ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ）層（１）によって封止及び被覆され、多孔質誘電体層（２）の側壁において孔を封止し、図示されない金属拡散バリア層（７）においてピンホール形成を回避している。封止誘電体層（１）はまた、ＣＶＤ又はＡＬＣＶＤ金属拡散バリア（７）が蒸着される場合に、それらが接続された時に金属が孔を通ることをも回避する。
【００１４】
図３は、減アルミニウム技術(subtractive Al technology)を使用することで形成されたデバイスの部分断面図である。減技術が使用されるとき、封止誘電体層（１）が形成され、相互接続開口部（６）の壁の多孔質誘電体層（２）の孔（ビアウォール）を封止し、金属拡散バリア層（７）（例えばスパッタされたＴｉ又はＴｉ／ＴｉＮ層）におけるピンホールを回避することができる。ビア金属（９）を形成するためにＷプラグ技術が適用される場合において、金属拡散層（７）におけるピンホールは、ＷＦ６とＴｉとの相互作用を導出し得る。その技術はまた、ホットアルミニウムにも適用でき、相互接続金属の信頼性のある流れを達成する。もし、Ｔｉが相互接続開口部（６）の側壁及び下部を被覆していないなら、相互接続金属は流れないであろう。
【００１５】
前述した３つ全てのデバイスに関して、封止誘電体層（１）は、相互接続開口部（６）の下部を被覆するであろう。良好な接続が全ての金属相互接続間で作られるように、封止誘電体層（１Ａ）の下部は、ソフトスパッタエッチング又はドライエッチングのようなスパッタリング又はエッチングを使用することによって除去され得る。これは、封止誘電体層（１）が多孔質誘電体層の上部及び相互接続開口部（６）の下部から除去され得ることを意味する。相互接続開口部（６）の下部よりも上部において、より多くの材料を除去することもできる。例えば、スパッタリング又はエッチングの間に、いくつかの硬質マスク（４）は、Ａ／Ｒ依存効果のために除去されることがある。
【００１６】
本発明は、前述した構造における封止誘電体層の形成に限定されることを意図しない。ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ薄膜が集積回路におけるパターン構造を封止する代替的構造もまた、本明細書の中で使用されてもよい。また、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、微生物及び光学デバイスに関しても形成し得る。
【００１７】
金属配線層のために使用される材料は、銅又はアルミニウム相互接続に限定されない。あるいは、金属配線層は、銀、金、合金、超伝導体等であり得る。
【００１８】
集積回路副集成部品における誘電体封止層は、一般的に、相互接続構造及び／又は使用される金属の種類に依存する金属拡散バリアと共に使用される。封止誘電体を蒸着する方法は、当該技術分野において公知である。使用された特定の方法は、重大ではない。そのようなプロセスの例は、プラズマ気相成長法（ＰＥＣＶＤ）；低圧化学的気相成長法（ＬＰＣＶＤ）；副大気(sub atmospheric)化学的気相成長法（ＳＡＣＶＤ）；伝統的なＣＶＤ、光化学的気相成長法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）、ジェット気相成長法等のような化学的気相成長法技術；及びスパッタリング、電子ビーム蒸着等のようないろいろな物理的気相成長法技術を含む。これらのプロセスは、所望の反応を引き起こすための蒸発種(vaporized species)へのエネルギー（熱、プラズマ等の形態で）の付加も、その蒸着を引き起こすための固体サンプルの材料上へのエネルギーの集中も含む。
【００１９】
ＳｉｘＣｙＨｚ封止誘電体層を形成するのに適切な材料は、当該技術分野において公知である。前駆物質は、Ｓｉ、Ｃ及びＨ元素を供給する単一の化合部、例えばアルキルシラン、シラシクロブタン(silacyclobutane)又はポリカルボシランとすることができる。又は、前駆物質は、Ｓｉ、Ｃ及びＨ元素を供給する化合物の混合物、例えば、シラン及び有機化合物（例えばメタン）であり得る。好ましくは、前駆物質はアルキルシラン、より好ましくはトリメチルシランである。
【００２０】
酸素は、ＳｉｘＣｙＨｚ薄膜中に故意に添加されていないが、少量の酸素は、ＳｉｘＣｙＨｚ薄膜に存在し得ることが知られている。
【００２１】
或いは、ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３、好ましくは１８〜２０原子％の値を有し、ｂは１〜４０、好ましくは１８〜２１原子％の値を有し、ｃは１〜６６、好ましくは３１〜３８原子％の値を有し、ｄは０．１〜６０、好ましくは２５〜３２原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）の組成を有する封止誘電体層が、本明細書において有用であることが予期される。ＳｉａＯｂＣｃＨｄ薄膜は、より低い誘電率層を有し、従って、有効な誘電率のどんな負の影響も減少する。又は、多孔質材料への無劣化を保証するために、ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ及びＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄの層を含む封止誘電体層であり得る。
【００２２】
ＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄの組成を有する封止誘電体層を製造するために、制御された量の酸素が蒸着チャンバーに存在してもよい。酸素は、使用された酸素供給ガスの種類、又は使用された酸素供給ガスの量により制御することができる。もし、蒸着チャンバーに存在する酸素の量が多すぎると、ＳｉＯ２に近い化学量論を持つ酸化ケイ素薄膜が製造され、誘電率は所望のものより大きくなり、封止特性は多孔質誘電体層の劣化なしには達成されないであろう。酸素供給ガスは、大気、オゾン、酸素、亜酸化窒素、及び一酸化窒素を含むが、これに限定されることはなく、好ましくは亜酸化窒素である。酸素供給ガスの量は、典型的に、ケイ素含有化合物の１体積部あたり５体積部未満の酸素供給ガスであり、より好ましくは、ケイ素含有化合物の１体積部あたり０．０１〜４．５体積部の酸素供給ガスである。当業者は、酸素供給ガスの種類及び蒸着条件を基にして、酸素供給ガスの量を容易に決定し得るであろう。
【００２３】
酸素供給ガスに加えて、酸素を含有するケイ素含有化合物（例えば２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン、２，４，６，８，１０−ペンタメチルシクロペンタシロキサン）の使用により、酸素が導入されることがある。
【００２４】
或いは、ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３、好ましくは１８〜２０原子％の値を有し、ｆは１〜５０の値を有し、ｇは１〜６６、好ましくは３１〜３８原子％の値を有し、ｈは０．１〜６０、好ましくは２５〜３２原子％の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）の組成を有する封止誘電体層が、本明細書において有用であることが予期される。ＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈの組成を有する封止誘電体層を製造するために、制御された量の窒素が蒸着チャンバー中に存在してもよい。窒素は、使用された窒素供給ガスの種類により、又は使用された窒素供給ガスの量により制御することができる。
【００２５】
封止誘電体層を製造するのに有用なケイ素含有化合物は、シラン、有機シラン、ポリカルボシラン、環状シロキサン及び直鎖シロキサンを含むが、これに限定されない。有用なケイ素含有化合物は、米国特許第６１６２７４２号において詳細に開示されており、ケイ素含有化合物の教示に関する参考として本明細書に組み入れられる。ケイ素含有化合物は、典型的に、式Ｒ−Ｓｉ（ここでＲ基は、水素原子、フッ素原子、フッ素置換有機(organo)基又は有機基である）を有する単位を含有する。Ｒは、好ましくはアルキル基、より好ましくはメチル基である。Ｓｉ原子は、付加的Ｒ基（有機シラン）、炭化水素基（ポリカルボシラン）を通して他のＳｉ原子又はＯ原子（シロキサン）を通して他のＳｉ原子に結合されてよい。好ましいケイ素含有化合物は、室温近くで気体又は液体であり、約１０Ｔｏｒｒを超えると揮発され得るものである。
【００２６】
封止誘電体層を製造するのに有用なケイ素含有化合物は、シラン；テトラフルオロシラン；トリフルオロメチルトリフルオロシラン；メチルシラン；ジメチルシラントリメチルシラン；テトラメチルシラン；ジシラノメタン；ビス（メチルシラノ）メタン；１，２−ジシラノエタン；１，２−ビス（メチルシラノ）エタン；２，２−ジシラノプロパン；１，３，５−トリシラノ−２，４，６−トリメチレン；１，３−ジメチルシロキサン；１，３−ビス（シラノメチレン）ジシロキサン；ビス（１−メチルジシロキサニル）プロパン；２，４，６，８−テトラメチルシクロテトラシロキサン；２，４，６，８，１０−ペンタメチルシクロペンタシロキサン；１，３，５，７−テトラシラノ−２，６−ジオキシ−４，８−ジメチレン；テトラプロパギルシラン(tetrapropargylsilane)；テトラエチニルシラン；フェニルシラン；シラシクロブタン(silacyclobutane)（Ｈ２ＳｉＣ３Ｈ６）；及び１，１−ジフルオロシラシクロブタン、１−メチルシラシクロブタン、１，１−ジメチルシラシクロブタン、１，１−エチルメチルシラシクロブタン、１−ブチルシラシクロブタン、２，４−ジメチルシラシクロブタン、３，３−ジエチルシラシクロブタンのような誘導体；及び３，３−エチルプロピルシラシクロブタン；１，３−ジシラシクロブタン；及び１，１，３，３−テトラフルオロ−１，３−ジシラシクロブタン、１−メチル−１，３−ジシラシクロブタン、１，３−ジメチル−１,３−ジシラシクロブタン、１，１−エチルメチル−１,３−ジシラシクロブタン、１−ブチル−１，３−ジシラシクロブタン、２，４−ジメチル−１,３−ジシラシクロブタン、２，２−ジエチル−１，３−ジシラシクロブタン及び２，４−エチルプロピル−１，３−ジシラシクロブタンのような誘導体によって例示されるが、これに限定されない。誘電率、酸化物含有量、疎水性、薄膜応力及びプラズマエッチング特性のような所望の特性の混合を供給するために、２つ以上のケイ素含有化合物の組合せが使用され得る。
【００２７】
ケイ素含有化合物が、所望の薄膜を製造するために十分な炭素を含有していない時、炭素はメタンのような炭化水素の使用を通して導入されてもよい。
【００２８】
フッ素（Ｆ）のような他の元素が、薄膜の封止特性を著しく変えない限りにおいては、封止誘電体層中に導入され得る。
【００２９】
以下に、図１、２及び３で示された元素を表す。これらの元素は、図中の特定のデザインに限定されない。
【００３０】
１：封止誘電体層。ＳｉｘＣｙ：Ｈｚ（ここでｘは１０〜５０、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｙは１〜６６、好ましくは３０〜４０原子％の値を有し、ｚは０．１〜６６、好ましくは２５〜３５原子％の値を有し、ｘ＋ｙ＋ｚ≧９０原子％である）；又はＳｉａＯｂＣｃ：Ｈｄ（ここでａは１０〜３３、好ましくは１８〜２０原子％の値を有し、ｂは１〜４０、好ましくは１８〜２１原子％の値を有し、ｃは１〜６６、好ましくは３１〜３８原子％の値を有し、ｄは０．１〜６０、好ましくは２５〜３２原子％の値を有し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）；又はＳｉｅＮｆＣｇ：Ｈｈ（ここでｅは１０〜３３、好ましくは１８〜２０原子％の値を有し、ｆは１〜５０の値を有し、ｇは１〜６６、好ましくは３１〜３８原子％の値を有し、ｈは０．１〜６０、好ましくは２５〜３２原子％の値を有し、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ≧９０原子％であり、Ｃ／Ｓｉ＜０．５及びＨ／Ｃ＞０．５である）。
【００３１】
２：多孔質誘電体層。１０〜６０％の空隙率（ここで連結性は１〜１００％の間である）。多孔質ＳｉＬＫ（登録商標）、メソＥＬＫ（登録商標）、ＸＬＫ（登録商標）、ナノグラス（登録商標）、ＪＳＲ−ＬＫＤ（登録商標）、Ｚｉｒｃｏｎ（登録商標）材料から、及びＯｒｉｏｎ（登録商標）のようなＣＶＤ法により製造されてもよい。製造方法は当該技術分野で公知である。
【００３２】
３：エッチングストップ。材料は、典型的に窒化ケイ素、炭化ケイ素、ＳｉＯ２である。当業者には、多孔質材料へのエッチング選択性を根拠に、どの材料が好適であるかを知るであろう。
【００３３】
４：犠牲的硬質マスク。材料は、典型的に窒化ケイ素、炭化ケイ素、ＳｉＯ２である。当業者には、基底（underlying）材料へのエッチング選択性を根拠に、どの材料が好適であるかを知るであろう。
【００３４】
５：金属配線。銅、アルミニウム、銀、金、合金、超伝導体及び他の導電性金属から生産される。金属配線は、ＣＶＤ、物理的気相成長法（ＰＶＤ）又は電気化学的蒸着法(depositionmethod)若しくはそれらの組み合わせにより製造され得る。
【００３５】
６：相互接続開口部。ビア又は溝として参照されることがある。配線金属より上の全ての層を除去すること、及び配線金属の少なくともいくつかの表面を露光することにより製造される。相互接続開口部の形成方法は、当該技術分野において公知である。
【００３６】
７：金属拡散バリア。金属拡散バリアを形成するために有用な材料は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＷＮ、ＷＣＮ又はそれらの組み合わせのように当該技術分野で公知である。金属拡散バリアは、スパッタリング（例えばＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）又は原子層化学的気相成長法（ＡＬＣＶＤ）のような当該技術分野で公知の技術によって形成することができる。
【００３７】
８：金属配線バリア。金属配線バリア層を形成するために、典型的に使用される材料は、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮである。そのような層の製造方法は、当該技術分野において公知である。
【００３８】
９：ビア金属。この金属は、種々の配線層を接続するために使用される。金属は、金属配線（６）を形成するために使用される金属と同様でもよく、又は異なってもよい。ビア金属の例は、Ｃｕ、Ｗ、Ａｌを含むが、これに限定されない。
【００３９】
１０：相互接続金属は、配線金属及び／又はビア金属である。
【００４０】
封止層は、金属拡散バリア層に関して、多孔質誘電体層で供給される表面よりも、より良好な表面を供給すると考えられる。
当業者が本発明をより容易に理解することができるように、次の限定されない実施例が提供される。
【実施例】
【００４１】
［比較例１］
米国特許第６２３１９８９号の方法によって製造された多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体層を有する半導体デバイスの溝及び側壁の上にＴａＮの２０ｎｍ薄膜をＰＶＤによって蒸着した。そのデバイスは、それから１％ＨＦにおいて２０秒浸漬試験にかけられた。ＳＥＭ結果は、酸がｌｏｗ−ｋ層を容易に拡散及びエッチングし得るバリア層に高密度のピンホールを示した。Ellipsometric Porosimetry評価は、トルエン吸着を示した。更なる評価は、少なくとも３０ｎｍの厚さを有するＴａＮの薄膜が、多孔質層を封止するために必要であろうことを示した。
【００４２】
［実施例１］
米国特許第６２３１９８９号の方法によって製造された多孔質ｌｏｗ−ｋ誘電体層を有する半導体デバイスの溝及び側壁の上に１０ｎｍのＳｉＣ薄膜を、トリメチルシランを使用するＰＥＣＶＤによって蒸着した。比較例１で使用されたものと同様のプロセスを使用してＳｉＣ層上に１０ｎｍのＴａＮ薄膜を形成した。得られたデバイスは、それから１％ＨＦにおいて１秒浸漬試験にかけられた。ＳＥＭ結果は、ｌｏｗ−ｋ層でのエッチングの結果はないことを示し、Ellipsometric Porosimetry評価は、トルエン吸着がないことを示し、これにより孔が封止されたことが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、シングルダマシン技術を使用することにより形成された本発明による半導体デバイスの部分断面図である。
【図２】図２は、デュアルダマシン技術を使用することにより形成された本発明による半導体デバイスの部分断面図である。
【図３】図３は、減アルミニウム技術を使用することにより形成された本発明による半導体デバイスの部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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