(57)【要約】半導体構造物に導電性相互接続部を形成する方法。この方法では、先行金属蒸着物の上に配置された中間層絶縁体を貫通する通路または溝（５）を形成させる。該通路または溝の底部をスパッターエッチ除去して前記先行金属蒸着物の導電性表面を露出させる。次に、該通路または溝に金属を充填する。前記スパッターエッチステップに先立って、前記通路または溝の壁の表面を化学的に改質して、金属侵入を防止する表面（７）を生成させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構造物に導電性相互接続部を形成する方法であって、
先行金属蒸着物の上に配置された中間層絶縁体を貫通する通路または溝を形成し、
該通路または溝の底部をスパッターエッチ除去して前記先行金属蒸着物の導電性表面を露出させ、
該通路または溝に金属を充填する、ことから成る方法において、
前記スパッターエッチステップに先立って、前記通路または溝の壁の表面を化学的に改質して、金属侵入を防止する表面を生成させる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記壁の前記表面が窒化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記壁の前記表面がＮ2またはＮＨ4への暴露によって窒化されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記壁の前記表面が炭化物化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
先行金属蒸着物を覆ってエッチ停止層があり、また該エッチ停止層の材料が実質的に前記化学的改質プロセスの影響を受けないことを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記エッチ停止層が窒化ケイ素または炭化ケイ素であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記通路または溝が、前記スパッターエッチ除去ステップと前記通路の充填との間に大気に暴露されないことを特徴とする請求項１から６の中のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体構造物に導電性相互接続部を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ−Ａ−００／０７２３６号明細書には、象眼（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）プロセス環境下での導電性相互接続部の形成について記載されており、特に、埋めこみ金属導線または通路（ｖｉａ）の表面をスパッターエッチ清掃して酸化物および／またはエッチ停止層を除去するときに起こりうる問題について述べてある。スパッターイオンの影響により、除去された材料が、絶縁体中間層に形成された通路の表面に再付着することは、ほとんど不可避である。銅の場合、これは特に有害なものとなりうる。というのは、銅は、移動度が大きいため、中間層絶縁体に侵入することが多く、通路から通路への漏れ電流経路を生じることが知られているからである。前記特許出願においては、この問題に対して三つの解決策を提案しており、それらはすべて通路の壁を障壁層または拡散防止層で被覆することを必要としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの被覆プロセスは、最近の場合すでに非常に狭い通路の断面をさらに狭くし、通路の抵抗率を相当に増大させうるという欠点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はその一つの側面において、
半導体構造物に導電性相互接続部を形成する方法であって、
先行金属蒸着物（ｍｅｔａｌｌｉｓａｔｉｏｎ）の上に配置された中間層絶縁体を貫通する通路または溝を形成し、
該通路または溝の底部をスパッターエッチ除去して前記先行金属蒸着物の導電性表面を露出させ、
該通路または溝に金属を充填する、
ことから成る方法において、
前記スパッターエッチステップに先立って、前記通路または溝の壁の表面を化学的に改質して、金属侵入を防止する表面を生成させる、ことを特徴とする方法、から成る。
【０００５】
通路または溝の壁を化学的に改質することにより、最終的に形成される通路の断面積の減少もなく、該通路の抵抗率の増大もない。
【０００６】
化学的改質のやり方は、当然、中間絶縁体層の化学的性質によるが、一般にはこの壁は窒化または炭化物化して、たとえば中間絶縁体層がケイ素含有材料である場合には壁の表面が窒化ケイ素または炭化ケイ素になるようにすることができる。
【０００７】
象眼プロセスを使用する場合、一般に、先行金属蒸着物を覆うように先行蒸着されているエッチ停止層が備えてあり、作業者に通路または溝のエッチングをいつ停止すべきかをわからせるようになっている。好ましくは、このエッチ停止層は、実質的に化学的改質プロセスの影響を受けない材料から成るものとすべきである。したがって、好ましくはエッチ停止層を窒化ケイ素または炭化ケイ素とすることができる。
【０００８】
この場合にも、スパッターエッチ除去時に材料の再スパッターリングが起こりうるが、この材料は化学的に改質された壁上に無害に保持される。しかし、再スパッターされた材料に含まれる金属の酸化を避けるために、好ましくは通路または溝をスパッターエッチ除去ステップと通路の充填との間で大気に暴露しないようにする。
【０００９】
以上、本発明を説明したが、本発明は、前述および以下の説明で述べる特徴の任意の発明的組合せを含む、と理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明はいろいろなやり方で実施することができるが、以下、添付の図面を参照しつつ、一つの特定実施形態について説明する。
【００１１】
図１ａにおいては、埋めこみ銅導線または通路１が象眼プロセスによって絶縁体層２内に形成された半導体構造物が形成されている。銅導線１はその上に酸化物層１ａを有し、また好ましくはエッチ停止／拡散障壁層３を金属１と絶縁体層２の表面を覆うように蒸着することもできる。次に、もう一つの中間層絶縁体４が層３の上に蒸着してあり、また通路５が層３を貫通し金属導線１の上に配置されるようにエッチしてある。この通路は、露出側壁６を有する。二重象眼プロセス（ｄｕａｌ  ｄａｍａｓｃｅｎｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）におけるように、溝がエッチされ、充填される場合には、もちろん壁は二つになる。
【００１２】
図２においては、側壁６と、絶縁体層４の上面とが化学的に改質されて、表面層７が生成されている。このプロセスは単なる化学的改質プロセスであって蒸着プロセスではない、ということに注意すべきである。すなわち、ここでは、通路に有意の寸法変化は生じない。
【００１３】
好ましくは、この表面層改質は、通路５をエッチしたエッチ装置内で実施し、あるいはスパッター除去ステップおよび／またはスパッター蒸着ステップ（これらのステップについては以下で述べる）で使用するスパッターシステムで実施することもできる。特に好ましくは、スパッター壁６を、たとえば中間層絶縁体４をアンモニアに暴露することにより、窒化することができる。通常のように、この層４が二酸化ケイ素である場合、アンモニアにより、表面が窒化ケイ素に転換される。
【００１４】
容易にわかるように、前述のように、エッチ停止層３が窒化ケイ素または炭化ケイ素である場合、この層はアンモニアへの暴露によって変化しない。前記表面の化学的改質時にこの層の完全性が保持されることは有用である。そのような完全性保持により、保護表面層７の生成に先立つ、絶縁体層４に対する銅の悪影響の危険が避けられるからである。
【００１５】
代表的なプロセスにおいては、表面窒化物層は、５００ｍＴｏｒｒのアンモニアプラズマを使用して二酸化ケイ素中間層絶縁体４の表面を転換させることによって生成される。
【００１６】
次に、図１ｃに示すように、エッチ停止層３と酸化物層１ａとが、スパッターエッチ除去されて、金属導線１が通路５の底部に完全に露出するようにされる。好ましくは、そのようなスパッターエッチは、２ｍＴｏｒｒのアルゴンを使用し、高い基板バイアス電圧（たとえば、−４００Ｖ）で実施することができる。好ましくは、大プラズマ密度システムたとえば誘導結合ＲＦシステムを使用することができる。スパッターエッチ除去時に銅の一部が通路に再スパッターされるが、８で示すように、この銅は表面７上に無害に保持される。銅８は酸素に暴露されると酸化されうるので、この半導体構造物は、好ましくは、通路が電気めっき、スパッターリング、その他の適当なプロセスによって金属充填されるまで、真空中に保持する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１ａ】半導体構造物の、通路がエッチされた直後の通路位置における部分（ｓｃｒａｐ）断面図である。
【図１ｂ】後続の、通路の壁の化学的改質を示す同じ位置の断面図である。
【図１ｃ】スパッターエッチ除去ステップが実施されたあとの同じ通路の断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  埋めこみ銅線
１ａ  酸化物層
２  絶縁体層
３  エッチ停止／拡散障壁層
４  中間層絶縁体
５  通路
６  露出側壁
７  表面層
８  銅
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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