(57)【要約】ダマシン構造は、配線間誘電体層に対して液相状態で塗布されるハードマスク層を有している。考えられるハードマスク層はＳｉ−Ｎ結合を含んでおり、ハードマスク層のエッチング耐性がダマシン構造における配線間誘電体層および層間誘電体層のエッチング耐性よりも大きくなるようにハードマスク層の密度が高められる。特に好ましいハードマスク層はポリペルヒドロシラザンを含んでいる。
2004538624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ−Ｎ結合を含み、配線間誘電体層に液相状態で塗布され、前記配線間誘電体層のエッチング耐性および層間誘電体層のエッチング耐性の両方よりも大きいエッチング耐性を有するように高密度化されるハードマスク層を備え、
前記ハードマスク層、前記配線間誘電体層、前記層間誘電体層、銅元素が、デュアルダマシン構造を形成するように構成されている、電子デバイス。
【請求項２】
前記配線間誘電体層が有機低誘電率材料から成る、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記有機低誘電率材料は、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレン、ポリイミド、シアン酸エステル樹脂から成るグループから選択される、請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記ハードマスク層の液相状態での塗布は、スピン・オン・プロセスから成る、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記ハードマスク層がポリペルヒドロシラザンによって形成されている、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
ポリペルヒドロシラザンは、（ＳｉＨ２−ＮＨ）ｎによって示される構造を有しており、ｎは２から２０００の整数である、請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
炉内硬化処理、急速熱アニール処理、ホットプレートアニール処理、電子ビーム処理から成るグループから選択される処理を使用して前記ハードマスク層が高密度化される、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項８】
拡散バリアを更に備え、この拡散バリアはハードマスクに液相状態で塗布されるとともにＳｉ−Ｎ結合を含んでいる、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記拡散バリアがＳｉ−Ｎ結合を含んでいる、請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記拡散バリア層がポリペルヒドロシラザンによって形成されている、請求項９に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記ポリペルヒドロシラザンは、（ＳｉＨ２−ＮＨ）ｎによって示される構造を有しており、ｎは２から２０００の整数である、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
デュアルダマシン構造を形成する方法であって、
表面を形成するとともに、この表面上に低誘電率材料を堆積させて、第１の層を形成し、
前記第１の層に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する材料を含むエッチング停止層を液相状態で塗布し、
炉内硬化処理、急速熱アニール処理、ホットプレートアニール処理、電子ビーム処理から成るグループから選択される処理を使用して、前記エッチング停止層を高密度化する、方法。
【請求項１３】
高密度化された前記エッチング停止層に、Ｓｉ−Ｎ結合を有する材料を含む拡散バリア層を液相状態で塗布することを更に含み、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記デュアルダマシン構造は導電材料として銅を更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記低誘電率材料は有機低誘電率材料から成る、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記有機低誘電率材料は、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレン、ポリイミド、シアン酸エステル樹脂から成るグループから選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記拡散バリア層がポリシラザンまたはポリペルヒドロシラザンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリペルヒドロシラザンは、（ＳｉＨ２−ＮＨ）ｎによって示される構造を有しており、ｎは２から２０００の整数である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記エッチング停止層を高密度化するステップは、電子ビーム処理を使用する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記エッチング停止層および前記拡散バリア層は、ポリペルヒドロシラザンによって形成される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、マイクロ電子デバイスの製造であり、特に、ダマシンプロセスおよび耐エッチング材料の堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、集積回路における電気配線で最も一般的に使用される導電材料である。一般に、アルミニウム合金は、シリコンに対する比較的高い密着性、比較的低い抵抗率を含む多くの望ましい特性を有している。しかしながら、デバイスの微細化が進むにつれて、アルミニウムの抵抗率は、無視できなくなり、回路の抵抗−コンデンサ（ＲＣ）時間遅延の大きな原因になり始めている。微細化が更に進むにつれて、アルミニウムの使用は、エレクトロマイグレーション、応力誘導ボイド形成、電流密度制限に起因して、益々問題となる。したがって、集積回路における素子のサイズが減少し続けることに鑑み、相互配線について、他の導電材料を見出すことに大きな関心が寄せられてきた。
【０００３】
特に有望な１つの材料は、銅および銅合金である。これは、銅および銅合金が非常に耐性が高く高い導電率を有しているためである。例えば、銅は、アルミニウムよりも約４０％低い抵抗率を有しており、エレクトロマイグレーション等の信頼性の問題が少ない。しかしながら、銅は、アルミニウム合金よりもエッチングが困難であり、一般に、金属層を基板上に堆積させてエッチングを行ない導電配線を形成した後に導電配線間の隙間に配線間誘電体を充填する従来のメタライゼーション処理で処理することができない。相互配線構造の製造における銅の使用に伴うこれらの問題の少なくとも幾つかを回避するために、ダマシンプロセスとして知られる相互配線の新たな製造プロセスが開発されてきた。
【０００４】
一般的なダマシンプロセスにおいては、誘電体層の表面に配線パターンがエッチングされ、このようにして形成された溝内に、電気メッキ、無電界メッキ、または、スパッタリングにより、銅が充填される。銅が表面全体上に堆積されると、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を利用して、余分な銅が除去されるとともに、その後の処理ステップのためにウエハが平坦化される。この処理は、一般に、数回繰り返され、これにより、多層相互接続構造を成すビアおよび配線が形成される。
【０００５】
ダマシンプロセスを更に向上させるために、ビアと配線の形成をデュアルダマシンプロセスと称される１つのプロセスに統合することができる。デュアルダマシンプロセスにおいては、層間誘電体層が基板上に形成された後、パターン化されたエッチング停止層により層間誘電体層がコーティングされる。これにより、エッチング停止層内のボイドは、層間誘電体層にエッチングされるビアの位置と一致する。次のステップにおいては、エッチング停止層上に配線間誘電体が堆積される。また、この配線間誘電体は、配線のトレースを規定するパターン化されたハードマスク層によってコーティングされる。その後のステップにおいては、ビア・配線トレースが形成され、これにより、エッチャントがエッチング停止層に達するまで、配線間誘電体に配線溝がエッチングされる。エッチング停止層が存在しない位置においては、エッチング処理が層間誘電体を貫通して続けられ、これにより、ビアが形成される。ダマシンプロセスの場合と同様に、エッチングされたビア・配線トレースが銅で満たされ（Ｔａ（Ｎ）バリア層およびＣｕシード層を堆積した後）、ＣＭＰステップによってデュアルダマシンプロセスが終了する。典型的なデュアルダマシンプロセスは、Ｙｅｗ，Ｔ．らに対して付与された米国特許の同第５，８０１，０９４号明細書に記載されており、その内容は、これを参照することにより、本願に組み込まれる。
【０００６】
デュアルダマシンプロセスは、ダマシンプロセスよりも有効であるが、様々なエッチング選択性を有する別個の誘電材料層を連続して堆積させる必要がある。ビアおよび配線間誘電体の堆積においては、ビアおよび配線間誘電体材料を堆積する比較的高速で且つ有効な様々な方法が技術的に知られている。しかしながら、ハードマスクおよびエッチング停止材料の特別な化学的構成に起因して、堆積は、化学蒸着（ＣＶＤ）に限定される。一般に、ＣＶＤは、大気圧を減少させた比較的高い温度を有する別個の製造環境を必要とするため、配線および層間誘電体の材料選択は、そのような比較的過酷な状況に耐えることができる材料に少なくとも部分的に制限される。また、ハードマスクおよびエッチング停止材料により、ＣＶＤステップは、しばしば時間がかかり、通常、製造コストが余分にかかる。周知のハードマスクおよびエッチング停止材料の更なる欠点は、これらの誘電率（ｋ値）が比較的高いという点である。例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２を含む一般的なハードマスクおよびエッチング停止材料はそれぞれ、約７から４の範囲の望ましくない高い誘電率を有している。
【０００７】
複数のダマシン構造層が必要な場合には、多くの問題が生じる。銅は比較的速い拡散速度を示すため、１つのダマシン層において微量に残留した銅を次のダマシン層の層間誘電体から分離するべく、一般に、拡散バリアが必要とされる。一般に、拡散バリアは、タングステンやタンタルの他、窒化チタン、窒化タングステン、炭化チタン、あるいは、窒化タンタルを含む様々な窒化物やカーバイドを含んでおり、一般に化学蒸着によって形成される。また、ＣＶＤまたは物理的気相成長（ＰＶＤ）技術によりＴｉｘＡｌｙＮｚまたはアルミニウム湿潤層を拡散バリアとして堆積させることができる。これについては、米国特許第５，９３９，７８８号明細書に記載されており、その内容は、これを参照することにより本願に組み込まれる。ＣＶＤまたはＰＶＤによってバリア層を堆積させることにより、比較制御された堆積が可能になるが、多層デュアルダマシン構造の製造においては、製造時間が余分にかかり、また、頻繁にコストが増大する。
【０００８】
様々なエッチング選択性を有する層状誘電材料を使用すると、マイクロ電子デバイスの製造における銅の集積化が可能になるが、層状誘電材料を堆積させる周知の方法は、比較的高価な場合が多く、あるいは、誘電率がかなり高い材料を使用する。したがって、互いにエッチング選択性が異なる層状誘電材料を形成する改良された方法および構成を提供する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、電子デバイスおよび方法に関し、電子デバイスは、配線間誘電体層に対して液相状態で塗布される（好ましくは、スピン・オン処理で）ハードマスク層を有し、前記ハードマスク層はＳｉ−Ｎ結合を含み、配線間誘電体層のエッチングレートおよび層間誘電体層のエッチングレートの両方よりも小さいエッチング耐性をハードマスク層が有するように、ハードマスク層の密度が高められる。また、ハードマスク層、配線間誘電体層、層間誘電体層、銅元素が、デュアルダマシン構造を形成することが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の主題の一態様において、配線間誘電体層は、無機低誘電率材料、または、有機低誘電率材料、好ましくは、ポリアリーレンエーテル、ポリアリーレン、ポリイミド、シアン酸エステル樹脂から成る。ハードマスク層にとって特に好ましい材料は、（ＳｉＨ２−ＮＨ）ｎ等のポリペルヒドロシラザンを含んでいる。この場合、ｎは２から２０００の整数である。
【００１１】
本発明の主題の他の態様においては、炉内硬化処理、急速熱アニール処理（ＲＴＡ）、ホットプレートアニール処理、電子ビーム処理から成るグループから選択される処理を使用して前記ハードマスク層の密度が高められる。更なる好ましいダマシン構造は、ハードマスクに対して液相状態で塗布され且つＳｉ−Ｎ結合を含む拡散バリアを有している。
【００１２】
本発明の様々な目的、特徴、態様、利点は、同様の参照符号が同様の構成要素を示す添付図面と、本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明とから明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで使用される「低誘電率」という用語は、１０よりも低い誘電率（ｋ値）を示している。特に、６よりも低い誘電率、より好ましくは３よりも低い誘電率を意図している。
【００１４】
また、ここで使用される用語「エッチャントに対するエッチング耐性」は、エッチャントが溶解する割合および／または力、あるいは、エッチャントが物理的または化学的に基板を分解する割合および／または力を特徴付けている。エッチング耐性が低いと、比較的高い割合で基板が溶解（分解）する。一方、エッチング耐性が高いと、比較的低い割合で基板が溶解（分解）する。用語「エッチャントに対するエッチング耐性」は、基板またはエッチャントの固有の特性を必ずしも示してはおらず、むしろ、特定の基板と特定のエッチャントとの間の相互作用を示している。例えば、ＳｉＯ２は、Ｈ２Ｏに対して高いエッチング耐性を有するが、ＨＦに対して低いエッチング耐性を有している。同様に、アセトンは、ポリスチレンの強いエッチャントであるが、ＳｉＯ２に対しては弱いエッチャントである。
【００１５】
また、ここで使用される用語「エッチャント」とは、基板を溶解することができる試薬および／または基板を化学的または物理的に分解することができる試薬を意味している。エッチャントは、液体、液体の混合物、気体、イオンプラズマ、または、電子ビームを含む様々な形態で存在し得る。
【００１６】
ここで、図１を参照すると、方法１００は、１つのステップ１１０を有している。このステップ１１０では、表面が形成されるとともに、この表面上に低誘電率材料が堆積されて、第１の層が形成される。他のステップ１２０においては、第１の層上にエッチング停止層が液相状態で加えられる。この場合、エッチング停止層は、Ｓｉ−Ｎ結合を含む材料から成る。更なるステップ１３０においては、炉内硬化処理、急速熱アニール処理、ホットプレートアニール処理、電子ビーム処理から成るグループから選択される処理を使用して、エッチング停止層の密度が高められる。この処理は、図２に示されるエッチング停止層上への拡散バリア層の堆積を更に含んでいても良い。このようなエッチング停止層への拡散バリアの堆積がステップ２４０に概説されている、ステップ２４０においては、高密度化されたエッチストップ層に拡散バリア層が液相状態で塗布され。この場合、拡散バリア層は、Ｓｉ−Ｎ結合を含む材料から成る。
【００１７】
したがって、特に考慮される電子デバイスは、図３に示されるように、デュアルダマシン構造を有していても良い。ここで、典型的なデュアルダマシン構造３００の垂直断面には、層間誘電体３１０およびエッチング停止層３２０内に埋め込まれた銅で充填されたビア３１５が含まれている。銅配線３３５は、配線間誘電体３３０およびハードマスク３４０内に埋め込まれており、また、拡散バリア３５０は、ハードマスク３４０および銅配線３３５の両方を覆う最上層である。
【００１８】
本発明の主題の特に考えられる態様において、デュアルダマシン構造の層間誘電体層およびエッチング停止層は、従来の方法および技術的に知られた組成を使用して形成されている。例えば、層間誘電体層およびエッチング停止層の形成に適した材料および処理は、Ｙｅｗ，Ｔ．氏らに対して付与された米国特許の同第５，８０１，０９４号明細書、または、Ｉｒｅｌａｎｄ氏に対して付与された米国特許の同第５，４６６，６３９号明細書に記載されており、これらの内容は、これらを参照することによって本願に組み込まれる。更なるステップ（一般には、エッチング停止層の処理後のステップ）においては、エッチング停止層上に配線間誘電体層が堆積される。配線間誘電体層にとって好ましい材料はシリコン酸化物であり、このシリコン酸化物は、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を原料ガスとして使用する低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により、低誘電材料として数千オングストローム（数百ｎｍ）の厚さでエッチング停止層上に堆積される。更に次のステップにおいては、ｏ−キシレンの５％（重量％）溶液を１０００から４０００ｒｐｍ（回転毎分）でスピンコーティングすることにより、ポリペルヒドロシラザン（ｐｏｌｙｐｅｒｈｙｄｒｏｓｉｌａｚａｎｅ）が第２の低誘電材料としてシリコン酸化物層上に堆積される。このポリペルヒドロシラザンは、約１２０分間、３５０℃で硬化され、これにより、ハードマスク層が形成される。
【００１９】
配線間誘電体層においては、配線間誘電体を形成するために、様々なシリコンを含有する有機低誘電率材料、及び無機低誘電率材料が適していると考えられる。配線間誘電体にとって好ましい材料としては、シリコン酸化物を含む材料が挙げられる。しかしながら、配線間誘電体のための低誘電率材料のエッチャントに対するエッチング耐性がハードマスク層のそれよりも低い場合には、様々な他の低誘電率材料も考えられる。誘電材料の耐熱性が高いことが望ましい場合、第１の低誘電材料をＣＶＤによって蒸着することが望ましい場合、Ｃ４Ｆ８／ＣＯまたはＣＦ４／ＣＨＦ３等のフルオロカーボンから成る混合物から得られるエッチャントが要求されている場合には、無機低誘電率材料が特に有益となり得る。例えば、考えられる無機材料としては、改質されたシリコン酸化物および酸化アルミニウムが挙げられる。第１の低誘電率材料のＣＶＤ蒸着を避ける必要がある用途においては、有機材料が特に望ましいかもしれない。特に適した有機材料としては、ポリアリーレン（ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ）エーテル、ポリアリーレン、ポリイミド、シアン酸エステル樹脂が挙げられる。したがって、スピンコーティング、浸せきコーティング、ドクターブレーディング等を含む様々な他の方法によって表面上に加えることができる有機材料が特に考えられる。他の適用例としては、第１の低誘電率材料の硬化または架橋をある程度制御できる有機材料が好ましいかもしれない。したがって、モノマーまたはブロックモノマーから重合可能なおよび／または架橋可能な低誘電率材料が特に考えられる。例えば、考えられる材料としては、誘導体化されたポリアリレンおよび誘導体化されないポリアリーレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリベンザゾル（ｐｏｌｙｂｅｎｚａｚｏｌｅ）、ポリフェニレン等が挙げられる。シリコンを含む低誘電材料は、同一出願人による米国特許第６，１４３，８５５号明細書に開示されており、ＨＯＳＰ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌから市販されているスピン・オン・ハイブリッド・シロキサン有機ポリマー）を含んでいる。
【００２０】
配線間誘電体層は数千オングストローム（数百ｎｍ）の厚さを有していることが好ましいが、配線間誘電体層の厚さは、約５０オングストローム（５ｎｍ）以下と数百μｍとの間で大きく異なっていても良いことは言うまでもない。例えば、特定の構造（例えば、ビア、配線、または、他の機能的あるいは構造的な素子）を持たずに薄い誘電中間層を必要とする場合には、約１００オングストローム（１０ｎｍ）の厚さで十分である。しかしながら、第１の層が堆積される表面が実質的に平坦ではない場合、および、平坦化ステップが必要な場合には、最小厚が８０００オングストローム（８００ｎｍ）を十分に超える可能性がある。
【００２１】
配線間誘電体層のために低誘電率材料を堆積する方法に関しては、一般に、配線間誘電体層のために選ばれた材料が、使用される特定の方法を決定付けることは言うまでもない。そのため、配線間誘電体層は、原料ガスとしてＴＥＯＳを用いてＬＰＣＶＤによって形成される必要は必ずしもない。また、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スピンコーティング、浸せきコーティング、ドクターブレーディング等を含む技術的に知られた様々な方法も考えられる。スピンコーティングは、配線間誘電体層およびハードマスク層の両者がスピンコーティングによって堆積される場合に特に有益となり得る。
【００２２】
本発明の主題の更なる態様において、ハードマスクの材料はポリペルヒドロシラザンに限定される必要はなく、他の材料として、有機材料および無機材料を含む様々な低誘電率材料が挙げられる。ただし、これは、（ａ）当該代わりの材料を液相状態で加えることができ、また、（ｂ）その材料のエッチャントに対するエッチング耐性が、配線間誘電材料のエッチャントに対するエッチング耐性よりも高い場合に限られる。特に、考えられる他の材料としては、簡単なポリシラザン（ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ）および複雑なポリシラザンが挙げられる。ここで使用されるポリシラザンは、少なくとも１つのシリコン−窒素結合を有する反復単位体を含んでいる。簡単なポリシラザンは、１つのシリコン−窒素結合を有する置換された反復モノマーおよび置換されない反復モノマーを含んでいても良い。一方、複雑なポリシラザンは、Ｓｉ−Ｎ基がＣ、Ｏ、Ｂ等を含むヘテロ原子を（後に）有している置換された反復モノマーおよび置換されない反復モノマーを含んでいても良い。更に考えられる材料としては、モノマー、オリゴマー、ポリマーの形態を成す有機シリコン含有低誘電材料が挙げられる。適した有機材料は、様々な溶媒中において高い溶解度を有利に示すことができ、また、他の有機材料との混和性が高く、粘度が低く、ギャップ−フィリングポテンシャル（ｇａｐ−ｆｉｌｌｉｎｇ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が高く、誘電率が約６を下回る。また、有機材料は、吸湿性、柔軟性、架橋度合い等の所望の物理化学的特性を微調整することができる。考えられる有機材料としては、ポリフェニル、ポリイミド、ポリアミド、エポキシポリマー、ポリエーテル、ポリエステル等、または、それらの各先駆物質が挙げられる。エッチング条件（例えば、酸素プラズマエッチング）に対するエッチング耐性を高めることが特に望ましい場合には、無機材料が特に考えられる。例えば、ポリペルヒドロシラザンを含む様々なポリシラザンは、酸素プラズマエッチングに対して良好なエッチング耐性を示す。
【００２３】
また、ハードマスク低誘電材料に添加剤を加えても良いことは言うまでもない。例えば、幾つかの用途においては、特定のエッチング耐性に対するエッチング耐性を高めるため、添加剤が使用されても良い（例えば、エッチャントを化学的に焼き入れすることにより、あるいは、ハードマスク材料の付加的な架橋により）。他の用途においては、配線間誘電体層に対する密着性を高めるために添加剤が加えられても良い。更に他の用途においては、材料の誘電率を下げるために、添加剤が加えられても良い。添加剤の濃度は、状況毎に異なっても良いが、一般に、添加剤の濃度は、３５％（重量％）を超えないと考えられる。
【００２４】
他の実施形態における更に他の態様において、ハードマスク材料の堆積方法は、幾つかの用途間で異なっても良く、低誘電率ハードマスク材料が液体コーティングされた層（すなわち、液相状態で加えられる層）である限りにおいてスピンコーティングに限定される必要はない。考えられる方法としては、ロールコーティング、浸せきコーティング、スプレーコーティング等を挙げることができる。ハードマスク層の厚さが重要でない場合、ブラッシングまたはリンスを含む他の塗布方法も考えられる。ハードマスク材料を塗布するのに適した溶剤は多く存在する。実際の溶剤は、望ましい誘電材料に伴って異なる。例えば、考えられる溶剤としては、極性溶剤および無極性溶剤と共に、プロトン性溶剤および非プロトン性溶剤が挙げられる。堆積方法とは無関係に、第１の誘電材料と、第２の誘電材料と、液体とを含む中間体が形成されることは言うまでもない。例えば、デュアルダマシン構造において、中間体は、液相状態のハードマスク層および配線間誘電体層を含んでいても良い。更なる実施例において、中間体は、配線間誘電層と、ハードマスク層と、液相状態の拡散バリア層とを含んでいても良い。
【００２５】
ハードマスク層の密度を高めることに関しては、３５０℃で６０分間ベーキングする他、様々な硬化状態も適していると考えられる。例えば、使用される材料の種類に応じて、６０分から１０分あるいはそれ以下といった短い硬化時間も考えられる。硬化時間が短いと、熱応力を低減でき、製造時間を短縮でき、あるいは、材料の流れを促進させることができるため、有益である。しかしながら、比較的遅い硬化速度を有する低誘電材料を導入する場合には、６０分から１２０分および数時間といった長い時間の間、硬化を行なっても良い。また、特に非水溶媒が使用される場合には、残存溶媒が完全に放出されるまで硬化時間を長くしても良い。また、炉内硬化処理、急速熱アニール処理、ホットプレートアニール処理、電子ビーム処理を使用して、ハードマスク層の高密度化が行われても良い。これらの処理の全ては、当業者にとって周知の処理である。密度を高める他の処理の処理時間および条件に関して、特定の高密度化処理は、一般に、使用される特定の材料によって決まり、当業者が必要以上に実験を行なわなくても容易に決定できると考えられる。
【００２６】
本発明の主題の更なる他の態様においては、銅拡散を防止または低減するために、別個の拡散バリア層がハードマスク（および銅導体）の表面上に堆積される。典型的な処理においては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を原料ガスとして使用する低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）により、デュアルダマシン構造の構成におけるエッチング停止層の表面上にシリコン酸化物が低誘電材料として数千オングストローム（数百ｎｍ）の厚さで堆積され、これにより、配線間誘電体層が形成される。その後、ｏ−キシレンの５％（重量％）溶液を１０００から４０００ｒｐｍでスピンコーティングすることにより、ポリペルヒドロシラザンがシリコン酸化物層上に堆積される。このポリペルヒドロシラザンは、約１２０分間、３５０℃で硬化され、これにより、ハードマスク層が形成される。ハードマスクをパターンニングして、エッチングし、銅を充填してから、ＣＭＰを行なった後、ｏ−キシレンの５％（重量％）ポリペルヒドロシラザン溶液を１０００から４０００ｒｐｍでスピンコーティングすることにより、デュアルダマシン構造上に拡散バリア層が堆積される。拡散バリア層は、約６０分間、３５０℃で硬化される。
【００２７】
配線間誘電体層の様々な態様およびハードマスク層の様々な態様においては、前述したように、同じ考え方が適用される。拡散バリアのための材料においては、配線間誘電体層と同様に拡散バリア層がエッチャントに対して高いエッチング耐性を有している限り、ポリシラザン以外の多数の材料も拡散バリア層の形態で用いることができると考えられる。例えば、拡散バリア層材料は、有機ポリマーまたは無機ポリマーであっても良く、あるいは、ポリマーの先駆物質（前掲）であっても良い。無論、幾つかの処理ステップ（パターンニング、エッチング、銅充填、ＣＭＰ）後に拡散バリア材料が堆積される必要は必ずしもない。例えば、幾つかの用途では、バックエッチングにおいて比較的高いエッチング低効率を有する低誘電材料から成る別個の第３の層が必要となる場合がある。
【００２８】
幾つかの実施形態において、デュアルダマシン構造は、配線間誘電体層と、配線間誘電体層の上端に配置されたエッチング停止層と、エッチング停止層の上端に配置された層間誘電体層と、層間誘電体層の上端に配置されたハードマスク層とを備えていても良いと考えられる。この場合、エッチング停止層およびハードマスク層の少なくとも一方は、液体コーティングされた層であり、また、エッチング停止層およびハードマスク層の少なくとも一方は、シリコンを含んでいる。他の実施形態においては、エッチング停止層およびハードマスク層の両方が液体コーティングによる層であってもよく、エッチング停止層およびハードマスク層がシリコンを含んでいても良い。更に他の実施形態において、デュアルダマシン構造は、別個の拡散バリア層を備えていても良い。この場合、拡散バリア層は液体コーティングによる層であり、また、拡散バリア層はシリコンを含んでいる。エッチング停止層、ハードマスク層、拡散バリアの化学的な組成において、前記層は、ポリシラザンおよび／またはポリペルヒドロシラザンを含んでいると有用と考えられる。エッチング停止層、ハードマスク層、拡散バリアのうちの少なくとも１つが液体コーティングによる層であっても良いことは言うまでもない。
【００２９】
図４は、一般的にはｎが２から２００００であるポリシラザンの全体構造を示している。Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｈであり且つＡが結合である場合、ポリシラザンはポリペルヒドロシラザンと称される。Ａが結合で、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｈで、Ｒ３が有機置換基である場合、ポリシラザンは簡単なポリシラザンと称される。有機置換基は、様々な原子、好ましくはＣ、Ｎ、Ｓを含んでいても良く、また、最大で約１２０Ｄａ（ダルトン）の分子量を有していても良い。考えられる置換基としては、フェニル基、エチニル基、トリフルオロメチル基、アミノ基が挙げられる。好ましい置換基は、特に酸素プラズマを含むエッチャントに対する高い抵抗率を与える化学基である。Ｒ１およびＲ２は、同一である必要はなく、また、Ｈでなくても良いことは言うまでもない。例えば、適した置換基としては、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓを含む置換基だけでなく、ＳｉおよびＡｌを含む置換基も挙げることができる。特に、Ｒ１および／またはＲ２がポリシラザンの分岐点であっても良いと考えられる。すなわち、他のポリシラザンが、Ｒ１および／またはＲ２から形成されても良い。Ａが結合でない場合、ポリシラザンは、複雑なポリシラザンと称される。Ａは、ＯやＳを含む単一の原子だけでなく、Ｃ、Ｏ、Ｎ、ハロゲン等を含むヘテロ原子を備えた置換基であっても良いと考えられる。分子量に関して、適した置換基は１５０Ｄａを下回ると考えられる。また、複雑なポリシラザンにおいて、６個以下の原子は、一方のモノマーの一方のシリコン原子を、他方のモノマーの他方のシリコン原子から分離すると考えられる。特に好ましい置換基は、密着性、低誘電率、難燃性等の物理化学的な特性に有利な影響を与えることができる。更に他の考えられる簡単なポリシラザンおよび複雑なポリシラザンのバリエーションは、Ｋａｙａらに対して付与された米国特許第５，４５９，１１４号明細書およびＮａｋａｈａｒａらに対して付与された米国特許第５，９０５，１３０号明細書に記載されており、これらの内容は、これらを参照することにより、本願に組み込まれる。
【００３０】
以上、積層誘電構造に関する特定の実施形態および用途について開示してきた。しかしながら、当業者であれば分かるように、前述したものの他、本発明の概念から逸脱することなく、多くの変更を成すことができる。したがって、本発明の主題は、添付の請求の範囲の思想を除き、制限されるべきものではない。また、明細書および請求の範囲の両方を解釈するにあたっては、前後関係で整合がとれる可能な最も広い態様で全ての用語を解釈しなければならない。特に、用語「含む」および「備える」は、非排他的な態様で要素、部品、ステップを示すように解釈されなければならず、示された要素、部品、ステップは、現存しても良く、使用されても良く、明示されない他の要素、部品、ステップと組み合わされても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の主題に係る方法のフローチャートである。
【図２】本発明の主題に係る他の方法のフローチャートである。
【図３】本発明の主題に係るデュアルダマシン構造の垂直側断面図である。
【図４】本発明の主題に係るＳｉ−Ｎ結合を含むハードマスク材料の典型的な化学式である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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