(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板の表面に下部スパン・オン低ｋ誘電体を形成するステップと、
（ｂ）前記下部スパン・オン低ｋ誘電体の上に、ビニルトリアセトキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボルニルトリアルコキシシラン、またはトリビニルトリアルコキシシランからなる群から選択されるスパン・オン・オルガノシランをスパン・オン塗布するステップと、
（ｃ）スパン・オン塗布した前記スパン・オン・オルガノシランをホット・プレート・ベーキング・プロセスにより部分的に架橋して不溶性にするステップと、
（ｄ）部分的に架橋した前記スパン・オン・オルガノシランの上に上部スパン・オン低ｋ誘電体を形成するステップと、
（ｅ）多層スパン・オン誘電体をファーネス・ベーキング・プロセスにより硬化するステップであって、前記スパン・オン・オルガノシランが架橋しながら前記上部スパン・オン低ｋ誘電体と前記下部スパン・オン低ｋ誘電体に共有結合して前記上部スパン・オン低ｋ誘電体のエッチング停止層を形成するステップとを含み、
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が前記エッチング停止層の組成とは異なる組成を有し、
さらに、
（ｆ）前記硬化した多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｇ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｈ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｉ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｊ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む、相互接続構造を形成する方法。
【請求項２】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および上部スパン・オン低ｋ誘電体が、同じかまたは異なる誘電体材料から構成され、前記誘電体材料が、低ｋ有機誘電体および無機誘電体からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記低ｋ有機誘電体が、Ｃ、Ｏ、およびＨを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記低ｋ有機誘電体が芳香族熱硬化性ポリマー材料である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記無機誘電体が、Ｓｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記無機誘電体が、ＭＳＱ、ＴＥＯＳ、ＨＳＱ、ＭＳＱ−ＨＳＱコポリマー、オルガノシランからなる群から選択される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が、共に有機誘電体材料から構成される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が、多孔質でありまたは非多孔質である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記スパン・オン・オルガノシランが、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ノルボルニルトリエトキシシラン、またはトリビニルトリエトキシシランからなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホット・プレート・ベーキング・プロセスが、２５０℃〜５００℃の温度で３０秒から５００秒間実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ファーネス・ベーキング・プロセスが、２００℃〜５００℃の温度で１５分〜３．０時間実行される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ハード・マスクがプラズマ増速化学的気相成長によって形成される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｇ）は、リソグラフィおよびエッチング・ステップを２回含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記エッチング・ステップが、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、イオン・ビーム・エッチング、またはプラズマ・エッチングを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記エッチングが、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｈ）が、ドライ・エッチング・ステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記トレンチに前記導電性金属を充填する前に、その内部にライナ材料を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記導電性金属がＣｕである請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ｊ）が化学機械研磨を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
（ａ）基板の表面に下部スパン・オン低ｋ誘電体を形成するステップと、
（ｂ）前記下部スパン・オン低ｋ誘電体の上に、ビニルトリアセトキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボルニルトリアルコキシシラン、またはトリビニルトリアルコキシシランからなる群から選択されるスパン・オン・オルガノシランをスパン・オン塗布するステップと、
（ｃ）スパン・オン塗布した前記スパン・オン・オルガノシランをホット・プレート・ベーキング・プロセスにより部分的に架橋して不溶性にするステップと、
（ｄ）部分的に架橋した前記スパン・オン・オルガノシランの上に上部スパン・オン低ｋ誘電体を形成するステップと、
（ｅ）多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｆ）前記ハード・マスクおよび前記多層スパン・オン誘電体をファーネス・ベーキング・プロセスにより硬化するステップであって、前記スパン・オン・オルガノシランが架橋しながら前記上部スパン・オン低ｋ誘電体と前記下部スパン・オン低ｋ誘電体に共有結合して前記上部スパン・オン低ｋ誘電体のエッチング停止層を形成するステップとを含み、
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が前記エッチング停止層の組成とは異なる組成を有し、
さらに、
（ｇ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｈ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｉ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｊ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む、相互接続構造を形成する方法。
【請求項２１】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体と前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が、同じかまたは異なる誘電体材料から構成され、前記誘電体材料が低ｋ有機または無機誘電体からなる群から選択される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記低ｋ有機誘電体が、Ｃ、Ｏ、およびＨを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記低ｋ有機誘電体が芳香族熱硬化性ポリマー材料である請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記無機誘電体が、Ｓｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記無機誘電体が、ＭＳＱ、ＴＥＯＳ、ＨＳＱ、ＭＳＱ−ＨＳＱコポリマー、オルガノシランからなる群から選択される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体と前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が、共に有機誘電体材料から構成される請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記下部スパン・オン低ｋ誘電体および前記上部スパン・オン低ｋ誘電体が、多孔質または非多孔質である請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記スパン・オン・オルガノシランが、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ノルボルニルトリエトキシシラン、またはトリビニルトリエトキシシランからなる群から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記ホット・プレート・ベーキング・プロセスが、２５０℃〜５００℃の温度で３０秒から５００秒間実行される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記ファーネス・ベーキング・プロセスが、２００℃〜５００℃の温度で１５分〜３．０時間実行される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記ハード・マスクがスパン・オン塗布によって形成される請求項２０に記載の方法。
【請求項３２】
ステップ（ｇ）は、リソグラフィおよびエッチング・ステップを２回含む請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記エッチング・ステップが、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、イオン・ビーム・エッチング、またはプラズマ・エッチングを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記エッチングが、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥである請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
ステップ（ｈ）が、ドライ・エッチング・ステップを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
前記トレンチに前記導電性金属を充填する前に、その内部にライナ材料を形成する請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
前記導電性金属がＣｕである請求項２０に記載の方法。
【請求項３８】
ステップ（ｊ）が化学機械研磨を含む請求項２０に記載の方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、およびその他の高速集積回路（ＩＣ）用の相互接続構造に関する。本発明は、回路速度が向上し、精密な導体抵抗値を有し、製作コストが削減された、低誘電率（すなわち、低ｋ）相互接続構造を提供する。さらに、本発明の構造は、従来技術の相互接続構造に比べてより低い有効誘電率を有しかつ金属線抵抗の制御を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】
低ｋ（およそ３．５かそれ以下の値）であるうえにＣｕを用いたデュアル・ダマシン・タイプの数多くの相互接続構造が知られている。例えば、R.D.Goldblatt他、「A High Performance 0.13μm Copper BEOL Technology with Low-K Dielectric」、Proceedings of the International Interconnect Technology Conference（国際相互接続技術会議要旨集）、IEEE Electron Devices Society（ＩＥＥＥ電子デバイス学会）、2000年6月5〜7日、第261〜263ページを参照されたい。このような従来技術の相互接続構造は、レベル間またはレベル内の誘電体として、無機誘電体材料ならびに有機誘電体材料を含む。デュアル・ダマシン構造は、シングル・ダマシンまたはサブトラクティブ金属構造よりも低コストであることが広く認められている。
【０００３】
一般に、従来技術のデュアル・ダマシン相互接続構造に関連する４つの本質的な問題があるが、その問題には、以下のものが含まれる。
（ｉ）Ｃｕ線の太さ（すなわちトレンチ深さ）および抵抗率の制御が不十分であること。
（ｉｉ）低ｋ誘電体の熱膨張率（ＣＴＥ）が高く、そのため最終的に、熱サイクル中に障害が生じる可能性があること。
（ｉｉｉ）低ｋ誘電体は化学的機械研磨（ＣＭＰ）に耐えることができないこと。
（ｉｖ）この構造の製作にかかるコストが増大すること。
【０００４】
従来技術の相互接続構造の製作中、（金属充填およびＣＭＰの後）金属線導体になるトレンチの深さはその制御がしばしば不十分であり、トレンチ底部は粗い面になる。この状態は、多孔質誘電体に反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）を行うときに、より悪化する。調時式反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）プロセスは、一般に、トレンチをエッチングするために使用されるが、これはトレンチ深さを時間制御しながら行われる。日ごとの、ウェーハ全体にわたる、フィーチャ・サイズ（トレンチ幅）によるエッチング速度のばらつきにより、トレンチ深さのばらつきが大きくなり、金属導体抵抗のばらつきも大きくなる。トレンチ底部が粗いと、キャパシタンスがより高くなり、金属レベル間で電流が漏れ易くなり、クロス・トーク、ノイズ、電力損失が生じ、最終的にデバイス性能がより低下するとともに信頼性もより低下する。
【０００５】
前述の問題に対する一般的な解決策では、別個のプラズマ増速化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）ツールでの離散的エッチング停止層の堆積を含む処理ステップがさらに追加され、そのため低ｋに加えてＣｕも用いる所望の相互接続構造の製作コストが引き上げられる。
【０００６】
さらに、低ｋ誘電体に加えてＣｕも用いるデュアル・ダマシン・タイプの相互接続構造では、バイアを取り囲む誘電体が高ＣＴＥであるために、熱サイクル試験中に障害が生じる。さらに、一般的に使用される多孔質低ｋ誘電体は、ＣＭＰに耐えられない。それどころか、従来技術の多孔質低ｋ誘電体は、ＣＭＰプロセス中に層剥離し易く除去され易い。さらに、従来技術のエッチング停止層は、購入および維持にコストがかかる真空ベースのＰＥＣＶＤ堆積ツールから作製される。
【０００７】
従来技術における上記問題に鑑み、デュアル・ダマシン・タイプの相互接続構造で使用することが可能な、上述の欠点を克服する新しく改善された低ｋ誘電体を提供することが、引き続き求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一目的は、多層低ｋ誘電体スタックおよび金属導体を含んでその金属導体抵抗の精密かつ均一な制御が行われる、デュアル・ダマシン・タイプの相互接続構造を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、多層低ｋ誘電体スタックのスパン・オン（spun on；スピン・オンされた）誘電体間にスパン・オン埋込みエッチング停止層が設けられた相互接続構造を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、多層低ｋ誘電体スタックの埋込みエッチング停止層が反応し、多層誘電体スタックの下部スパン・オン低ｋ誘電体と上部スパン・オン低ｋ誘電体の間に共有結合を形成する、相互接続構造を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、埋込みエッチング停止層が、多層誘電体スタックの下部スパン・オン低ｋ誘電体と上部スパン・オン低ｋ誘電体との接着性も改善するように機能し、それによって追加の接着促進剤の必要性が無くなる相互接続構造を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、さらなる処理ステップおよびコストを追加することなく、相互接続構造の金属導体抵抗の精密な制御をもたらすことである。
【００１３】
本発明の追加の目的は、スピン・コーティングによって形成された多層低ｋ誘電体を含み、それによってコストがかかる真空ベースの堆積ツールの使用が減じられた、相互接続構造を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
これらおよびその他の目的および利点は、多層低ｋ誘電体スタックの誘電体に共有結合することが可能な官能性オルガノシラン含有基を取り込むことによって下部低ｋスパン・オン誘電体層と上部低ｋスパン・オン誘電体層の両方に化学的に結合することが可能な、多層低ｋ誘電体スタックを有する埋込みエッチング停止層を利用することにより、本発明で実現される。
【００１５】
具体的には、本発明の相互接続構造は、
パターニングされた多層スパン・オン誘電体がその表面に形成されている基板であって、前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体が下部低ｋ誘電体、埋込みエッチング停止層、および上部低ｋ誘電体を含み、前記下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記上部低ｋ誘電体および下部低ｋ誘電体に共有結合するものである基板と、
前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体上に形成された研磨停止層と、
前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体内に形成された金属導電性領域とを含む。
【００１６】
本発明は、下部低ｋ誘電体、埋込みエッチング停止層、および上部低ｋ誘電体を含む多層スパン・オン誘電体であって、前記下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記上部低ｋ誘電体および下部低ｋ誘電体に共有結合する、多層スパン・オン誘電体も提供する。
【００１７】
本発明の別の態様は、前述の相互接続構造を形成する方法を含む。具体的には、本発明の方法は、
（ａ）基板の表面に多層スパン・オン誘電体を形成するステップであって、前記多層スパン・オン誘電体が下部低ｋ誘電体と埋込みエッチング停止層と上部低ｋ誘電体とを含み、前記下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、後続の硬化ステップで前記上部低ｋ誘電体と下部低ｋ誘電体に共有結合することが可能なものであるステップと、
（ｂ）前記多層スパン・オン誘電体を硬化するステップであって、前記硬化中に前記埋込みエッチング停止層が、架橋しながら前記上部低ｋ誘電体および下部低ｋ誘電体に共有結合するものであるステップと、
（ｃ）前記硬化した多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｄ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｅ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｆ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｇ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む。
【００１８】
上述の方法は、スピン・オン・コーティング以外の堆積処理によってハード・マスクが形成される本発明の一実施形態に関することに留意されたい。ハード・マスクがスピン・オン塗布によって形成される場合、本発明の方法は、
（ａ）基板の表面に多層スパン・オン誘電体を形成するステップであって、前記多層スパン・オン誘電体が下部低ｋ誘電体と埋込みエッチング停止層と上部低ｋ誘電体とを含み、前記下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、後続の硬化ステップで前記上部低ｋ誘電体と下部低ｋ誘電体に共有結合することが可能なものであるステップと、
（ｂ）前記多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｃ）前記ハード・マスクおよび前記多層スパン・オン誘電体を硬化するステップであって、前記硬化中に前記埋込みエッチング停止層が、架橋しながら前記上部低ｋ誘電体および下部低ｋ誘電体に共有結合するものであるステップと、
（ｄ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｅ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｆ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｇ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む。
【００１９】
上記方法は、多層スパン・オン誘電体およびハード・マスクの様々な層を形成するために単一のスピン・コーティング・ツールを使用すればよいので、以前述べた方法に勝る好ましいものであることに留意されたい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、多層スパン・オン誘電体であって、前記多層の下部スパン・オン誘電体および上部スパン・オン誘電体に共有結合することが可能な埋込みエッチング停止層を少なくとも含んでいる多層スパン・オン誘電体を提供する本発明について、本発明の図面を参照することによってより詳細に記述する。本出願に添付する図面では、同様の要素および対応する要素を同様の符号および対応する符号で呼ぶことに留意されたい。
【００２１】
初めに図１を参照すると、本発明で使用する初期構造が示されている。具体的には、図１に示す構造は、基板１０と、その表面に形成された多層スパン・オン誘電体１２を含む。本発明で使用する多層スパン・オン誘電体の有効誘電率は、約３．５またはそれ以下であり、有効誘電率は約１．４〜約３．０であることがより好ましい。本発明によれば、多層スパン・オン誘電体は、下部低ｋ誘電体１４と、埋込みエッチング停止層１６と、上部低ｋ誘電体１８を含む。
【００２２】
本発明で使用する多層スパン・オン誘電体は、第１の組成を有する上部および下部スパン・オン低ｋ誘電体（およそ３．５またはそれ以下の値）と、この第１の組成とは異なる第２の組成を有する埋込みエッチング停止層を含む。多層の下部スパン・オン誘電体は、相互接続構造のバイア・レベルとしての役割をし、一方、上部スパン・オン誘電体は、相互接続構造の線レベルとしての役割をすることに留意されたい。埋込みエッチング停止層は、本発明で二重の機能を果たす。第１に、この層は通常のエッチング停止層として機能し、第２に、この層は上部スパン・オン誘電体と下部スパン・オン誘電体との接着性を改善する。
【００２３】
以下により詳細に記述する本発明の埋込みエッチング停止層は、上部スパン・オン誘電体と下部スパン・オン誘電体との間に共有結合を形成することが可能な材料で作製される。共有結合は、スパン・オン誘電体層と結合することが可能な官能基を含む官能性オルガノシランを利用することによって実現される。次に、オルガノシラン埋込みエッチング停止層について、本発明の相互接続構造を構成する他の要素と共に、より詳細に記述する。
【００２４】
本発明で使用する基板１０は、相互接続構造内に一般に存在する任意の従来の材料を含むことができる。したがって、例えば基板１０は、誘電体（レベル間またはレベル内）、配線レベル、接着促進剤、半導体ウェーハ、またはこれらの任意の組合せでよい。基板として半導体ウェーハを使用する場合、ウェーハは、その上に形成された様々な回路またはデバイス、あるいはその両方を含むことができる。
【００２５】
次いで当業者に周知の従来のスピン・オン塗布処理ステップを利用して、基板１０の表面に多層スパン・オン誘電体１２を形成し、このスピン・オン・プロセスの後、各層をホット・プレート・ベーク・プロセスにかけるが、このプロセスは、スパン・オン誘電体層から全ての残留溶媒を除去しかつ部分的にこの誘電体層を架橋するのに十分な条件を使用して実行される。
【００２６】
多層誘電体構造の下部および上部スパン・オン誘電体は、同じかまたは異なる低ｋ有機または無機誘電体からなる。低ｋという用語は、本明細書では約１．１〜約３．５の誘電率を示すために使用され、誘電率は約１．４〜約３．０であることがより好ましい。有機低ｋ誘電体を使用する場合、この有機誘電体は、Ｃ、Ｏ、およびＨを含んだ化合物を含む。本発明で使用することができる有機低ｋ誘電体の例には、芳香族熱可塑性ポリマー樹脂、例えばＳｉＬＫ（登録商標）という商品名でDow Chemical Company（ダウ・ケミカル社）から販売されている樹脂や、Ｆｌａｒｅ（登録商標）という商品名でHoneywell（ハネウェル）から販売されている樹脂、その他の供給業者から販売されている類似の樹脂、その他同様の有機誘電体が含まれるが、これらに限定するものではない。本発明で使用される有機誘電体は、多孔質であっても多孔質でなくてもよいことに留意されたい。多孔質低ｋ有機誘電体を使用する場合、この多孔質有機誘電体の孔径は様々でよいが、一般には孔径が約１ｎｍ〜約５０ｎｍであり体積パーセントで表す間隙率が約５％〜約３５％である有機誘電体が使用される。また、下部誘電体（バイア・レベル）を非多孔質にすることができ、上部誘電体（線レベル）を多孔質にすることができる。
【００２７】
下部および上部低ｋスパン・オン誘電体を無機誘電体層で形成する場合、この無機誘電体層は、一般にＳｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む。本発明で使用することができるあるタイプの無機誘電体の一例は、シルセスキオキサンＨＯＳＰ（Honeywell（ハネウェル）から販売されているＳｉ含有無機誘電体）である。本発明で使用することができるその他のタイプの無機誘電体には、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、テトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）、ヒドリドシルセスキオキサン（ＨＳＱ）、ＭＳＱ−ＨＳＱ、オルガノシラン、および任意のその他のＳｉ含有材料が含まれるが、これらに限定するものではない。本発明は、多孔質または非多孔質の無機誘電体の使用を企図するものである。無機スパン・オン誘電体の孔径は本発明で重要ではないが、本発明で使用される無機スパン・オン誘電体の孔径は、一般には約５Å〜約５００Åであって体積パーセントで表す間隙率が約５％〜約８０％であり、この孔径は、約１０Å〜約２００Åであって体積パーセントで表す間隙率が約１０％〜約５０％であることがより非常に好ましい。
【００２８】
本発明の一実施形態では、多層構造の上部層および下部層の両方に有機誘電体を使用することが非常に好ましい。その実施形態では、多孔質有機上部誘電体が最も好ましく使用される。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、上部および下部スパン・オン誘電体が無機誘電体（多孔質または多孔質ではないもの）から構成される。本発明のさらに別の実施形態では、上部低ｋ誘電体として有機誘電体を使用し、下部低ｋ誘電体として無機誘電体を使用する。あるいは、下部低ｋ誘電体として有機誘電体を使用し、上部低ｋ誘電体として無機誘電体を使用する。
【００３０】
本発明で使用する多層スパン・オン誘電体は、下部低ｋ誘電体と上部低ｋ誘電体の間に挟まれている埋込みエッチング停止層も含む。本発明で使用される埋込みエッチング停止層は、当業者に周知の従来のスピン・コーティング・プロセスを利用して形成される。本発明によれば、埋込みエッチング停止層は、後続の硬化ステップで下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体と共有結合を形成することが可能な材料から構成される。埋込みエッチング停止層は、上部低ｋ誘電体と下部低ｋ誘電体との接着性を改善する機能も果たすことに留意されたい。具体的には、本発明で使用される埋込みエッチング停止層は、次式を有するオルガノシランを含む。
【化４】
0004177582.tif 000002
ただし、Ｘは、ディールス−アルダー反応または遊離基反応を受けることが可能な重合性の基であって、アルケン、ノルボレニレン、ビニル、およびアルキンから選択可能なものであり、Ｒ1およびＲ2は、同じかまたは異なるものであって、Ｈ、アルキル、アルコキシ、アルキルエステル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはシクロアルキルであり、Ｒ3はアルキルまたは−Ｃ（Ｏ）Ｒ4基であって、Ｒ4がアルキルであり、ａおよびｂは同じかまたは異なるものであって、０、１、または２であり、ｙは１〜３であり、ａ＋ｂ＋ｙの和が３であることを条件とする。
【００３１】
本発明では、ビニルトリアルコキシシランやアリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボルニルトリアルコキシシラン、トリビニルトリアルコキシシランなどの様々なアルコキシシランを使用することができる。いくつかの特定の例には、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ノルボルニルトリエトキシシラン、およびトリビニルトリエトキシシランが含まれる。本発明で使用することができる様々なアルコキシシランの中で、ビニルトリアセトキシシランやビニルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシランなどのビニルトリアルコキシシランが好ましい。これらの中で、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリアセトキシシランがこのうえなく好ましい。
【００３２】
いかなる理論にも拘泥することなく、後続の硬化ステップ中、まずスパン・オン・オルガノシランが加水分解反応を受けてオルガノシランからＲ基が除去され、次いでＸＳｉ（ＯＨ）3基が単独重合または（縮合反応）してＳｉＯ1.5Ｘ網状構造が形成されると考えられる。Ｘ基も遊離基反応またはディールス−アルダー反応を受けて、下部低ｋ誘電体および上部低ｋ誘電体と共有結合を形成することができる。
【００３３】
下部低ｋ誘電体に埋込みエッチング停止層を付着させた後、典型的な場合にはホット・プレート・ベークを使用して残留溶媒を除去し、部分的にエッチング停止層を架橋してこの層を不溶性にした後、その上に上部スパン・オン誘電体を形成する。一般に本発明では、埋込みエッチング停止層を、固形分含有量が約１．０重量％〜約１０重量％の溶液を用いて作製する。
【００３４】
本発明によれば、多層スパン誘電体の下部スパン・オン誘電体層は、その厚さが約５００Å〜約１０，０００Åであり、この厚さは約９００Å〜約３０００Åであることがより好ましい。本発明の多層スパン・オン誘電体の埋込みエッチング停止層は、その厚さが一般に約２５Å〜約１５００Åであり、この厚さは約１００Å〜約３００Åであることがより好ましい。上部スパン・オン誘電体に関する限り、その層の厚さは一般に約５００Å〜約１０，０００Åであり、この厚さは約１０００Å〜約３０００Åであることがより好ましい。
【００３５】
次に、上部および下部スパン・オン誘電体ならびにオルガノシラン埋込みエッチング停止層を含む多層のスパン・オン誘電体を硬化することができ、あるいは、スパン・オン誘電体からハード・マスクを作製する場合には、多層のスパン・オン誘電体およびハード・マスクを単一の硬化ステップで硬化することができる。全体的な手段における処理ステップの数が削減されるので、後者が好ましい。以下に述べる硬化条件は、硬化が生じた後にハード・マスクを形成する実施形態にも適用される。
【００３６】
図１に示す構造を形成した後、多層スパン・オン誘電体の最上面、すなわち上部スパン・オン誘電体１８上に、ハード・マスク２０を形成する。本発明によれば、ハード・マスク２０は、少なくとも研磨停止層２２およびパターニング層２４を含む。図２に示すハード・マスクは従来のＰＥＣＶＤプロセスによって形成することができ、より好ましくは、ハード・マスク２０の各層はスピン・オン・コーティングにより形成される。スピン・オン・コーティングでは、全プロセスで使用される堆積ツールの数が削減され、したがって全体的な製造コストが削減されるので、このスピン・オン・コーティングによって形成される層が好ましい。さらに、この図面では、ハード・マスクが２層含まれていることを示しているが、このハード・マスクは３層以上含めるができる。
【００３７】
ハード・マスクを形成する際に使用される材料は様々でよく、その直下に位置する層に対するエッチング選択性に応じて異なる。例えば、本発明で使用されるパターニング層は、その下に在る研磨停止層に対するエッチング選択性が高い（約１０：１またはそれ以上）材料である。一方、研磨停止層は、その下に在る上部スパン・オン誘電体に対するエッチング選択性が高い材料であり、多層スパン・オン低ｋ誘電率の有効誘電率を著しく増大させない誘電率を有するべきである。
【００３８】
したがって、パターニング層は有機誘電体または無機誘電体を含むことができ、一方、研磨停止層は無機誘電体または有機誘電体を含むことができる。各層の厳密な性質は、まず上部スパン・オン低ｋ誘電体層に、次いで研磨停止層に左右されることになる。例えば、上部スパン・オン誘電体が有機誘電体である場合、エッチング停止層は一般に無機誘電体であり、パターニング層は一般に有機誘電体層で形成される。ハード・マスクの各層の厚さは様々でよく、本発明では重要ではない。しかし典型的な場合、パターニング層の厚さは約１００Å〜約３０００Åであり、研磨停止層の厚さは約１００Å〜約１０００Åである。
【００３９】
ハード・マスクの形成後、このハード・マスク、すなわち研磨停止層およびパターニング層、ならびにその下に在る多層のスパン・オン誘電体を、当業者に周知の従来の条件を使用して実行される単一の硬化ステップにかけることができる。単一の硬化ステップは、全ての誘電体がスパン・オン誘電体から作製される場合に行われる。硬化ステップは、ホット・プレート・ベーク・ステップまたは炉を用いた加熱を含んでよい。本発明では、ファーネス・ベーキングを含む硬化ステップを使用することが好ましい。硬化条件は様々でよいが、典型的な場合、ホット・プレート・ベーキングは約２５０℃〜約５００℃の温度で約３０秒間〜約５００秒間実行され、一方、ファーネス・ベーキング・ステップは、約２００℃〜約５００℃の温度で約１５分間〜約３．０時間実行される。ハード・マスクがスパン・オン誘電体で構成されない場合、硬化はハード・マスクの堆積前に行うことができることを再び強調する。さらに、スパン・オン・ハード・マスクが好ましいので、図面および以下の記述はその実施形態に特有のものである。しかし、図面および以下の記述は、スパン・オン塗布されていないハード・マスクに有効であることに留意されたい。
【００４０】
図３に硬化した層を示すが、この層は、硬化済み上部スパン・オン誘電体１８’、硬化済み埋込みエッチング停止層１６’、および硬化済み下部スパン・オン誘電体１４’を含む硬化済み多層スパン・オン誘電体１２’と、硬化済み研磨停止層２２’および硬化済みパターニング層２４’を含む硬化済みハード・マスク２０’の表示が付されている。硬化ステップ中、埋込みエッチング停止層は、下部および上部スパン・オン低ｋ誘電体と共有結合を形成することに留意されたい。多層スパン・オン誘電体および任意選択でハード・マスクを硬化した後、図３に示す構造を第１のリソグラフィおよびエッチング・プロセスにかけ、硬化済みパターニング層２４’に開口２６を形成する。図４を参照されたい。具体的には、図４に示す構造は以下のように形成する。まず、硬化済みパターニング層上に、当業者に周知の従来の堆積プロセスを使用して、パターニング層のパターニングに使用されるフォトレジスト（図面には示さない）を形成する。次いでこのフォトレジストを放射パターンで露光し、その後、従来のレジスト現像液を使用して、このパターンをフォトレジスト上に現像する。
【００４１】
レジスト・パターンを現像した後、下に在る研磨停止層の一部が露出するようにハード・マスクに第１の開口２６を形成する。具体的には、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、プラズマ・エッチング、およびイオン・ビーム・エッチングを含むがこれらに限定されない従来のドライ・エッチング・プロセスによって、開口を形成する。これらのさまざまなドライ・エッチング・プロセスの中で、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥを使用することが好ましい。このエッチング・ステップの後、当業者に周知の従来の剥離プロセスを利用して、パターニングされたフォトレジストをこの構造から剥離する。第１のリソグラフィおよびエッチング・ステップから結果的に得られた構造を、図４に示す。
【００４２】
この構造からフォトレジストを剥離した後、新しいフォトレジスト（図示せず）を図４に示す構造に付着させる。次いで新しいフォトレジストをリソグラフィおよびエッチングにかけ、この構造に第２の開口２８を設けて硬化済み多層スパン・オン誘電体１２’の表面が露出するようにする。第２のエッチング・ステップは、前述のドライ・エッチング・プロセスの１つを含む。これらの様々なドライ・エッチング・プロセスの中で、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥを使用することが好ましい。硬化済み多層スパン・オン誘電体を露出させる第２のエッチングの後、従来の剥離プロセスを利用してこの構造から第２のフォトレジストを剥離し、図５に示すような構造が得られる。
【００４３】
図６は、ハード・マスクに形成されたパターンが多層スパン・オン誘電体に転写された後の構造を示す。具体的には、多層スパン・オン誘電体にトレンチ３０を形成するパターン転写は、酸素または還元の化学作用を含むドライ・エッチング・プロセスを使用して実行される。本発明によれば、トレンチ３０は、バイアまたは線、あるいはその両方にすることができる。
【００４４】
多層スパン・オン誘電体にパターン転写した後、トレンチに導電性金属３４を充填し、平坦化して、図７に示す構造が得られるようにする。トレンチ内に、任意選択であるが好ましいライナ材料３２を形成し、その後、導電性金属を充填することができる。「導電性金属」という用語は、本明細書では、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および相互接続構造で一般的に使用されるその他同様の金属からなる群から選択された金属を示すために使用する。Ａｌ−Ｃｕなどのこれらの導電性金属の合金も本明細書では企図される。本発明で使用される好ましい金属は銅である。この金属は、化学的気相成長（ＣＶＤ）やプラズマ支援ＣＶＤ、めっき、スパッタリング、化学溶液堆積、およびその他同様の堆積プロセスなど、従来の堆積プロセスを利用してトレンチ内に形成される。
【００４５】
本発明で使用する任意選択のライナ材料には、導電性金属が誘電体層に拡散するのを防止すると考えられる任意の材料が含まれる。そのようなライナのいくつかの例には、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｒ、Ｎｂ、およびこれらの組合せも含めたその他同様の材料が含まれるが、これらに限定するものではない。ライナ材料は、ＣＶＤ、プラズマ支援ＣＶＤ、スパッタリング、めっき、および化学溶液堆積を含む、当業者に周知の従来の堆積プロセスを利用して、トレンチ内に形成することができる。
【００４６】
トレンチに導電性金属を充填した後、この構造を、化学的機械研磨（ＣＭＰ）などの従来の平坦化プロセスにかけ、研磨停止層上の全ての導電性金属を除去する。平坦化ステップではハード・マスクのパターニング層も除去されるが、研磨停止層はこの構造から除去されないことに留意されたい。代わりに、研磨停止層はこの構造の表面に残されたままである。このような理由で、相互接続構造の有効誘電率が高くならないように、比較的低い誘電率を有する研磨停止層を選択することが必要不可欠である。
【００４７】
本発明の処理ステップの後、本発明の処理ステップを繰り返すことによって、追加のバイアおよび配線レベルを図６に示す構造上に形成することができる。したがって、本発明の方法を使用して、内部に存在する１つまたは複数の配線レバルおよびバイア・レベルを含んだ相互接続構造を準備することができる。
【００４８】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００４９】
（１）パターニングされた多層スパン・オン誘電体がその表面に形成されている基板であって、前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体が、下部低ｋ誘電体、埋込みエッチング停止層、および上部低ｋ誘電体を含み、前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記上部低ｋ誘電体および前記下部低ｋ誘電体に共有結合するものである基板と、
前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体上に形成された研磨停止層と、
前記パターニングされた多層スパン・オン誘電体内に形成された金属導電性領域とを含む、相互接続構造。
（２）前記下部低誘電体と前記上部低誘電体が、同じかまたは異なる誘電体材料から構成され、前記誘電体材料が低ｋ有機誘電体および無機誘電体からなる群から選択される請求項１に記載の相互接続構造。
（３）前記低ｋ有機誘電体が、Ｃ、Ｏ、およびＨを含む（２）に記載の相互接続構造。
（４）前記低ｋ有機誘電体が芳香族熱硬化性ポリマー材料である（３）に記載の相互接続構造。
（５）前記無機誘電体が、Ｓｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む、（２）に記載の相互接続構造。
（６）前記無機誘電体が、ＨＯＳＰ、ＭＳＱ、ＴＥＯＳ、ＨＳＱ、ＭＳＱ−ＨＳＱコポリマー、オルガノシラン、および任意のその他のＳｉ含有材料からなる群から選択される（５）に記載の相互接続構造。
（７）前記下部低ｋ誘電体と前記上部低ｋ誘電体の両方が有機誘電体材料から構成される（１）に記載の相互接続構造。
（８）前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が多孔質または非多孔質である（１）に記載の相互接続構造。
（９）前記埋込みエッチング停止層が、スパン・オン・オルガノシランからなる（１）に記載の相互接続構造。
（１０）前記スパン・オン・オルガノシランが次式を有し、
【化５】
0004177582.tif 000003
ただし、Ｘは、ディールス−アルダー反応または遊離基反応を受けることが可能な重合性の基であって、アルケン、ノルボレニレン、ビニル、およびアルキンから選択され、Ｒ1およびＲ2は同じかまたは異なるものであって、Ｈ、アルキル、アルコキシ、アルキルエステル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはシクロアルキルであり、Ｒ3はアルキルまたは−Ｃ（Ｏ）Ｒ4基であって、Ｒ4がアルキルであり、ａおよびｂは同じかまたは異なるものであって、０、１、または２であり、ｙは１〜３であり、ａ＋ｂ＋ｙの和が３である、（９）に記載の相互接続構造。
（１１）前記スパン・オン・オルガノシランがビニルトリアルコキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボレニルトリアルコキシシラン、およびトリビニルトリアルコキシシランからなる群から選択される（１０）に記載の相互接続構造。
（１２）前記スパン・オン・オルガノシランが、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ノルボレニルトリエトキシシラン、およびトリビニルトリエトキシシランからなる群から選択される（１１）に記載の相互接続構造。
（１３）前記研磨停止層が、低ｋスパン・オン無機誘電体または低ｋスパン・オン有機誘電体である（１）に記載の相互接続構造。
（１４）前記基板が、誘電体、接着促進剤、半導体ウェーハ、またはこれらの任意の組合せを含む（１）に記載の相互接続構造。
（１５）前記金属導電性領域が、少なくとも、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、およびこれらの合金からなる群から選択された導電性金属を含む、（１）に記載の相互接続構造。
（１６）前記導電性金属がＣｕである（１５）に記載の相互接続構造。
（１７）前記金属導電性領域がライナ材料をさらに含む（１）に記載の相互接続構造。
（１８）前記ライナ材料が、ＴａＮ、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、ＷＮ、Ｃｒ、Ｎｂ、およびこれらの組合せからなる群から選択される（１７）に記載の相互接続構造。
（１９）前記金属導電性領域が、バイア、線、またはこれらの組合せである（１）に記載の相互接続構造。
（２０）相互接続構造を形成する際に使用される多層スパン・オン誘電体であって、前記多層スパン・オン誘電体が、下部低ｋ誘電体、埋込みエッチング停止層、および上部低ｋ誘電体を含み、前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記上部低ｋ誘電体および前記下部低ｋ誘電体に共有結合するものである多層スパン・オン誘電体。
（２１）（ａ）基板の表面に多層スパン・オン誘電体を形成するステップであって、前記多層スパン・オン誘電体が下部低ｋ誘電体と埋込みエッチング停止層と上部低ｋ誘電体とを含み、前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、後続の硬化ステップで前記上部低ｋ誘電体と前記下部低ｋ誘電体に共有結合することが可能なものであるステップと、
（ｂ）前記多層スパン・オン誘電体を硬化するステップであって、前記硬化中に前記埋込みエッチング停止層が、架橋しながら前記上部低ｋ誘電体および前記下部低ｋ誘電体に共有結合するものであるステップと、
（ｃ）前記硬化した多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｄ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｅ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｆ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｇ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む、相互接続構造を形成する方法。
（２２）ステップ（ａ）が、前記多層スパン・オン誘電体に含まれる各層を連続的にスピン・コーティングし、その後、前記多層スパン・オン誘電体中の残留溶媒を飛ばしかつ前記スパン・オン層を部分的に架橋するのに十分な温度でホット・プレート・ベーキングが行われる、（２１）に記載の方法。
（２３）前記下部低誘電体および上部低誘電体が、同じかまたは異なる誘電体材料から構成され、前記誘電体材料が、低ｋ有機誘電体および無機誘電体からなる群から選択される（２１）に記載の方法。
（２４）前記低ｋ有機誘電体が、Ｃ、Ｏ、およびＨを含む（２３）に記載の方法。
（２５）前記低ｋ有機誘電体が芳香族熱硬化性ポリマー材料である（２４）に記載の方法。
（２６）前記無機誘電体が、Ｓｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む、（２３）に記載の方法。
（２７）前記無機誘電体が、ＨＯＳＰ、ＭＳＱ、ＴＥＯＳ、ＨＳＱ、ＭＳＱ−ＨＳＱコポリマー、オルガノシラン、または任意のその他のＳｉ含有材料である（２６）に記載の方法。
（２８）前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が、共に有機誘電体材料から構成される（２１）に記載の方法。
（２９）前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が、多孔質でありまたは非多孔質である（２１）に記載の方法。
（３０）前記埋込みエッチング停止層が、スパン・オン・オルガノシランから構成される（２１）に記載の方法。
（３１）前記スパン・オン・オルガノシランが次式を有し、
【化６】
0004177582.tif 000004
ただし、Ｘは、ディールス−アルダー反応または遊離基反応を受けることが可能な重合性の基であって、アルケン、ノルボレニレン、ビニル、およびアルキンから選択され、Ｒ1およびＲ2は同じかまたは異なるものであって、Ｈ、アルキル、アルコキシ、アルキルエステル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはシクロアルキルであり、Ｒ3はアルキルまたは−Ｃ（Ｏ）Ｒ4基であって、Ｒ4がアルキルであり、ａおよびｂは同じかまたは異なるものであって、０、１、または２であり、ｙは１〜３であり、ａ＋ｂ＋ｙの和が３である、（３０）に記載の方法。
（３２）前記スパン・オン・オルガノシランが、ビニルトリアルコキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボレニルトリアルコキシシラン、またはトリビニルトリアルコキシシランである（３１）に記載の方法。
（３３）前記スパン・オン・オルガノシランが、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ノルボレニルトリエトキシシラン、またはトリビニルトリエトキシシランである（３２）に記載の方法。
（３４）前記硬化ステップが、約２５０℃〜約５００℃の温度で約３０秒から約５００秒間実行されるホット・プレート・ベーキング・プロセスである、（２１）に記載の方法。
（３５）前記硬化ステップが、約２００℃〜約５００℃の温度で約１５分〜約３．０時間実行されるファーネス・ベーキング・プロセスである（２１）に記載の方法。
（３６）前記ハード・マスクがプラズマ増速化学的気相成長によって形成される（２１）に記載の方法。
（３７）ステップ（ｄ）は、リソグラフィおよびエッチング・ステップを２回含む（２１）に記載の方法。
（３８）前記エッチング・ステップが、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、イオン・ビーム・エッチング、またはプラズマ・エッチングを含む（３７）に記載の方法。
（３９）前記エッチングが、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥである（３８）に記載の方法。
（４０）ステップ（ｅ）が、酸素または還元の化学作用を含んだエッチング・ステップを含む（２１）に記載の方法。
（４１）前記トレンチに前記導電性金属を充填する前に、その内部にライナ材料を形成する（２１）に記載の方法。
（４２）前記導電性金属がＣｕである（２１）に記載の方法。
（４３）ステップ（ｇ）が化学機械研磨を含む（２１）に記載の方法。
（４４）（ａ）基板の表面に多層スパン・オン誘電体を形成するステップであって、前記多層スパン・オン誘電体が下部低ｋ誘電体と埋込みエッチング停止層と上部低ｋ誘電体とを含み、前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が第１の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が前記第１の組成とは異なる第２の組成を有し、前記埋込みエッチング停止層が、後続の硬化ステップで前記上部低ｋ誘電体および前記下部低ｋ誘電体に共有結合することが可能なものであるステップと、
（ｂ）前記多層スパン・オン誘電体上にハード・マスクを形成するステップであって、前記ハード・マスクが少なくとも研磨停止層を含むものであるステップと、
（ｃ）前記ハード・マスクおよび前記多層スパン・オン誘電体を硬化するステップであって、前記硬化中に前記埋込みエッチング停止層が、架橋しながら前記上部低ｋ誘電体および前記下部低ｋ誘電体と共有結合するものであるステップと、
（ｄ）前記多層スパン・オン誘電体の一部が露出するように、前記ハード・マスクに開口を形成するステップと、
（ｅ）前記多層スパン・オン誘電体の前記露出した一部にトレンチを形成するステップと、
（ｆ）前記トレンチに少なくとも導電性金属を充填するステップと、
（ｇ）前記研磨停止層で停止する、前記導電性金属の平坦化を行うステップとを含む、相互接続構造を形成する方法。
（４５）ステップ（ａ）が、前記多層スパン・オン誘電体に含まれる各層を連続的にスピン・コーティングし、その後、前記多層スパン・オン誘電体中の残留溶媒を飛ばしまたはスパン・オン層を部分的に架橋するのに十分な温度でホット・プレート・ベーキングが行われる（４４）に記載の方法。
（４６）前記下部低誘電体と前記上部低誘電体が、同じかまたは異なる誘電体材料から構成され、前記誘電体材料が低ｋ有機または無機誘電体からなる群から選択される（４４）に記載の方法。
（４７）前記低ｋ有機誘電体が、Ｃ、Ｏ、およびＨを含む（４６）に記載の方法。
（４８）前記低ｋ有機誘電体が芳香族熱硬化性ポリマー材料である（４７）に記載の方法。
（４９）前記無機誘電体が、Ｓｉ、Ｏ、およびＨと、任意選択でＣを含む、（４６）に記載の方法。
（５０）前記無機誘電体が、ＨＯＳＰ、ＭＳＱ、ＴＥＯＳ、ＨＳＱ、ＭＳＱ−ＨＳＱコポリマー、オルガノシラン、または任意のその他のＳｉ含有材料である（４９）に記載の方法。
（５１）前記下部低ｋ誘電体と前記上部低ｋ誘電体が、共に有機誘電体材料から構成される（４４）に記載の方法。
（５２）前記下部低ｋ誘電体および前記上部低ｋ誘電体が、多孔質または非多孔質である（４４）に記載の方法。
（５３）前記埋込みエッチング停止層がスパン・オン・オルガノシランから構成される（４４）に記載の方法。
（５４）前記スパン・オン・オルガノシランが次式を有し、
【化７】
0004177582.tif 000005
ただし、Ｘは、ディールス−アルダー反応または遊離基反応を受けることが可能な重合性の基であって、アルケン、ノルボレニレン、ビニル、およびアルキンから選択され、Ｒ1およびＲ2は同じかまたは異なるものであって、Ｈ、アルキル、アルコキシ、アルキルエステル、アルケニル、アルキニル、アリール、またはシクロアルキルであり、Ｒ3はアルキルまたは−Ｃ（Ｏ）Ｒ4基であって、Ｒ4がアルキルであり、ａおよびｂは同じかまたは異なるものであって、０、１、または２であり、ｙは１〜３であり、ａ＋ｂ＋ｙの和が３である、（５３）に記載の方法。
（５５）前記スパン・オルガノシランが、ビニルトリアルコキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、ビニルジフェニルアルコキシシラン、ノルボレニルトリアルコキシシラン、またはトリビニルトリアルコキシシランである（５４）に記載の方法。
（５６）前記スパン・オン・オルガノシランがビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシシラン、ノルボレニルトリエトキシシラン、またはトリビニルトリエトキシシランである（５５）に記載の方法。
（５７）前記硬化ステップが、約２５０℃〜約５００℃の温度で約３０秒〜約５００秒間実行されるホット・プレート・ベーキング・プロセスである（４４）に記載の方法。
（５８）前記硬化ステップが、約２００℃〜約５００℃の温度で約１５分〜約３．０時間実行されるファーネス・ベーキング・プロセスである（４４）に記載の方法。
（５９）前記ハード・マスクがスパン・オン塗布によって形成される（４４）に記載の方法。
（６０）ステップ（ｄ）は、リソグラフィおよびエッチング・ステップを２回含む（４４）に記載の方法。
（６１）前記エッチング・ステップが、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）、イオン・ビーム・エッチング、またはプラズマ・エッチングを含む（６０）に記載の方法。
（６２）前記エッチングが、フッ素ベースの化学作用を含むＲＩＥである（６１）に記載の方法。
（６３）ステップ（ｅ）が、酸素または還元の化学作用を含んだエッチング・ステップを含む（４４）に記載の方法。
（６４）前記トレンチに前記導電性金属を充填する前に、その内部にライナ材料を形成する（４４）に記載の方法。
（６５）前記導電性金属がＣｕである（４４）に記載の方法。
（６６）ステップ（ｇ）が化学機械研磨を含む（４４）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において、基板上に多層スパン・オン誘導体が付着されている構造を示す断面図である。
【図２】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において、図１に示す構造の上にハード・マスクが付着されている構造を示す断面図である。
【図３】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において図２に示す構造を硬化した構造を示す断面図である。
【図４】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において、図３に示す構造に第１の開口を設けた構造を示す断面図である。
【図５】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において、図４に示す構造にさらに第２の開口を設けた構造を示す断面図である。
【図６】本発明の好ましい処理ステップに従って形成された、本発明の相互接続構造において、図５に示す構造から、ハード・マスクに形成されたパターンが多層スパン・オン誘電体に転写された構造を示す断面図である。
【図７】本発明の好ましい処理ステップ、すなわち多層のスパン・オン誘電体およびハード・マスクが共に回転塗布によって形成された、本発明の相互接続構造の断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
１２  多層スパン・オン誘電体
１４  下部低ｋ誘電体、下部スパン・オン誘電体
１６  埋込みエッチング停止層
１８  上部低ｋ誘電体、上部スパン・オン誘電体
２０  ハード・マスク
２２  研磨停止層
２４  パターニング層
２６  第１の開口
２８  第２の開口
【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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