JPH1126465A - 導電体を銅導体の接続表面に接続する方法、集積回路、および、ビアを通って延びる電気的接続 - Google Patents
導電体を銅導体の接続表面に接続する方法、集積回路、および、ビアを通って延びる電気的接続Info
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- JPH1126465A JPH1126465A JP19060597A JP19060597A JPH1126465A JP H1126465 A JPH1126465 A JP H1126465A JP 19060597 A JP19060597 A JP 19060597A JP 19060597 A JP19060597 A JP 19060597A JP H1126465 A JPH1126465 A JP H1126465A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集積回路において、銅などの低抵抗金属を用
いて電気的接続を提供することのできるシステムを提供
する。 【解決手段】 接続表面領域を有する銅導体の上に位置
する絶縁層に接続用の開口を形成するプロセスにおい
て、酸化物の形成を防止する方法が提供される。接続領
域に隣接する窒化誘電体材料と、窒化層に隣接する第2
の絶縁材料とを含む、少なくとも2つの層が銅接続領域
を覆って堆積される。第2の絶縁体の領域は、窒化膜ま
で延びる接続用の開口を部分的に形成するために選択的
に除去される。次いで、窒化層、および窒化層を覆うい
ずれかの層の領域が選択的に除去され、第2の層に形成
された開口と位置合わせされた開口部を形成する。完成
した接続用の開口は、絶縁層全体を通り接続領域まで延
びる。窒化層は、窒化層の上に位置する層が除去される
ときに酸化を生じさせるプロセスから銅を保護する。本
発明は、接続領域に窒化膜が隣接した、銅接続領域の上
に位置する少なくとも2つの層を集積回路に設ける。
いて電気的接続を提供することのできるシステムを提供
する。 【解決手段】 接続表面領域を有する銅導体の上に位置
する絶縁層に接続用の開口を形成するプロセスにおい
て、酸化物の形成を防止する方法が提供される。接続領
域に隣接する窒化誘電体材料と、窒化層に隣接する第2
の絶縁材料とを含む、少なくとも2つの層が銅接続領域
を覆って堆積される。第2の絶縁体の領域は、窒化膜ま
で延びる接続用の開口を部分的に形成するために選択的
に除去される。次いで、窒化層、および窒化層を覆うい
ずれかの層の領域が選択的に除去され、第2の層に形成
された開口と位置合わせされた開口部を形成する。完成
した接続用の開口は、絶縁層全体を通り接続領域まで延
びる。窒化層は、窒化層の上に位置する層が除去される
ときに酸化を生じさせるプロセスから銅を保護する。本
発明は、接続領域に窒化膜が隣接した、銅接続領域の上
に位置する少なくとも2つの層を集積回路に設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して、集積回路
に関する。より詳細には、集積回路において銅導体を覆
う誘電体材料にビアを形成するシステムおよびその方法
に関する。
に関する。より詳細には、集積回路において銅導体を覆
う誘電体材料にビアを形成するシステムおよびその方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路および半導体の製造に用いられ
る導電性のインターコネクトは、現在研究が進められて
いる領域である。低抵抗で、揮発プロセス環境への耐性
を有するインターコネクトおよびビアが求められてい
る。集積回路の製造において、アルミニウムおよびタン
グステン金属が、電気的に活性な領域の間にインターコ
ネクションまたはビアを形成するためにしばしば用いら
れる。特別な取り扱いを要する銅とは異なり、これらの
金属は製造環境において使用が容易であるために頻繁に
用いられている。アルミニウムは、約2.65μΩcm
と非常に良好な抵抗を有している。プロセス中に意図せ
ずに形成される酸化アルミニウムは良好な電気的接続を
妨げるが、これを除去するのは比較的容易である。タン
グステンは約6μΩcmと抵抗が高いが、タングステン
は、その使用を望ましくする利点を有している。タング
ステンの利点には、エレクトロマイグレーションに対す
る耐性を有すること、すなわち、電子機械的集積度の維
持性があること、および周囲の材料への拡散性に対する
耐性があることが挙げられる。集積回路において用いら
れる金属の相対的な利点についてのさらなる情報は、Un
iversity of New MexicoのMark J. Hampden-Smithおよ
びTovia T. Kodas、「Copper Etching: New Chemical A
pproaches」、MRS Bulletin、1993年2月23日、第2頁
に見出される。
る導電性のインターコネクトは、現在研究が進められて
いる領域である。低抵抗で、揮発プロセス環境への耐性
を有するインターコネクトおよびビアが求められてい
る。集積回路の製造において、アルミニウムおよびタン
グステン金属が、電気的に活性な領域の間にインターコ
ネクションまたはビアを形成するためにしばしば用いら
れる。特別な取り扱いを要する銅とは異なり、これらの
金属は製造環境において使用が容易であるために頻繁に
用いられている。アルミニウムは、約2.65μΩcm
と非常に良好な抵抗を有している。プロセス中に意図せ
ずに形成される酸化アルミニウムは良好な電気的接続を
妨げるが、これを除去するのは比較的容易である。タン
グステンは約6μΩcmと抵抗が高いが、タングステン
は、その使用を望ましくする利点を有している。タング
ステンの利点には、エレクトロマイグレーションに対す
る耐性を有すること、すなわち、電子機械的集積度の維
持性があること、および周囲の材料への拡散性に対する
耐性があることが挙げられる。集積回路において用いら
れる金属の相対的な利点についてのさらなる情報は、Un
iversity of New MexicoのMark J. Hampden-Smithおよ
びTovia T. Kodas、「Copper Etching: New Chemical A
pproaches」、MRS Bulletin、1993年2月23日、第2頁
に見出される。
【0003】銅は、アルミニウムの約10倍の非常に良
好なエレクトロマイグレーションに対する耐性を有す
る。さらに、銅は、約1.67μΩcmと非常に低い抵
抗を有している。銅の1つの問題点は、酸化されやす
く、またその酸化物の除去が困難であることである。酸
化された銅表面は、別の導体との間に信頼性のある接続
を形成する妨げとなる。従って、酸化は導電性を損な
う。集積回路(IC)が複雑になると、プロセス工程が
増加し、接続表面が意図せずに酸化される可能性が高く
なる。従って、銅は非常に優れた電気的特性を有してい
るにもかかわらず、集積回路インターコネクトの製造に
めったに用いられない。
好なエレクトロマイグレーションに対する耐性を有す
る。さらに、銅は、約1.67μΩcmと非常に低い抵
抗を有している。銅の1つの問題点は、酸化されやす
く、またその酸化物の除去が困難であることである。酸
化された銅表面は、別の導体との間に信頼性のある接続
を形成する妨げとなる。従って、酸化は導電性を損な
う。集積回路(IC)が複雑になると、プロセス工程が
増加し、接続表面が意図せずに酸化される可能性が高く
なる。従って、銅は非常に優れた電気的特性を有してい
るにもかかわらず、集積回路インターコネクトの製造に
めったに用いられない。
【0004】インターコネクト用ビアを有するコンパク
トな多層集積回路の形成には、異方性エッチング技術が
必要である。異方性エッチングは、材料のエッチングあ
るいは除去が、例えばz軸である1つの方向のみに広が
り、z軸およびy軸などの他の方向には広がらないよう
に方向性を有する。異方性エッチングによって、製造環
境においてICの誘電体層の間に細く、急峻な傾斜の側
面を有するウエルおよび円筒形ビアを形成することが可
能になる。これらのビアは、ICの異なる層にある構成
要素間のインターコネクトにしばしば用いられる。
トな多層集積回路の形成には、異方性エッチング技術が
必要である。異方性エッチングは、材料のエッチングあ
るいは除去が、例えばz軸である1つの方向のみに広が
り、z軸およびy軸などの他の方向には広がらないよう
に方向性を有する。異方性エッチングによって、製造環
境においてICの誘電体層の間に細く、急峻な傾斜の側
面を有するウエルおよび円筒形ビアを形成することが可
能になる。これらのビアは、ICの異なる層にある構成
要素間のインターコネクトにしばしば用いられる。
【0005】商業的に最も用いられている異方性エッチ
ングの1つの方法は、プラズマエッチングである。プラ
ズマエッチングは、比較的不活性な気体の雰囲気が導入
されたチャンバ内で行われる。気体の圧力および押し出
し速度は制御される。所定の周波数でチャンバにかかる
電圧が生じ、それによって公知の方向へのイオンの流れ
が生じる。さらに、チャンバの温度およびイオン流にさ
らされる時間が制御される。チャンバ中に高周波電圧が
生じる結果、比較的不活性な気体はイオンおよびラジカ
ルからなるプラズマにかわる。イオンおよびラジカルは
ICウエハ上の膜層と反応し、ICの選択された領域上
にエッチングを行う揮発性エッチング生成物を形成す
る。
ングの1つの方法は、プラズマエッチングである。プラ
ズマエッチングは、比較的不活性な気体の雰囲気が導入
されたチャンバ内で行われる。気体の圧力および押し出
し速度は制御される。所定の周波数でチャンバにかかる
電圧が生じ、それによって公知の方向へのイオンの流れ
が生じる。さらに、チャンバの温度およびイオン流にさ
らされる時間が制御される。チャンバ中に高周波電圧が
生じる結果、比較的不活性な気体はイオンおよびラジカ
ルからなるプラズマにかわる。イオンおよびラジカルは
ICウエハ上の膜層と反応し、ICの選択された領域上
にエッチングを行う揮発性エッチング生成物を形成す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】酸素は、揮発性エッチ
ング生成物の生成を補助するために多くのプラズマエッ
チングプロセスにおいて取り入られている。酸素の使用
に伴う問題の一つは、多くの金属の酸化を促進させるこ
とである。タングステンは、比較的酸化されにくいため
に頻繁に用いられているインターコネクト材料である。
アルミニウムは酸化されやすいが、標準溶剤およびエッ
チング技術によって酸化物を除去してしまうことは比較
的容易である。銅もまた酸化されやすく、銅によって形
成された酸化物はIC製造環境では除去が困難である。
従って、銅は、低抵抗を有するために、魅力的なインタ
ーコネクト材料であるが、プラズマエッチングおよびそ
の他のプロセスにおいて酸素が用いられるのが一般的で
ある商業的集積回路製造において用いることは困難であ
る。
ング生成物の生成を補助するために多くのプラズマエッ
チングプロセスにおいて取り入られている。酸素の使用
に伴う問題の一つは、多くの金属の酸化を促進させるこ
とである。タングステンは、比較的酸化されにくいため
に頻繁に用いられているインターコネクト材料である。
アルミニウムは酸化されやすいが、標準溶剤およびエッ
チング技術によって酸化物を除去してしまうことは比較
的容易である。銅もまた酸化されやすく、銅によって形
成された酸化物はIC製造環境では除去が困難である。
従って、銅は、低抵抗を有するために、魅力的なインタ
ーコネクト材料であるが、プラズマエッチングおよびそ
の他のプロセスにおいて酸素が用いられるのが一般的で
ある商業的集積回路製造において用いることは困難であ
る。
【0007】より小型でより高集積化された集積回路の
開発のためには、より小さいインターコネクトおよびビ
アを用いることが必要である。インターコネクトの表面
領域が減少すると、インターコネクトの導電性も低下
し、その結果として生じるインターコネクトの抵抗の上
昇はIC設計の妨害になる。高抵抗の導体は、高インピ
ーダンスおよび大きい伝搬遅延を有する導電経路を形成
する。これらの問題のために信号のタイミングの信頼
性、電圧レベルの信頼性が低くなり、および冗長な信号
遅延がIC回路の構成要素間で生じる。また、接続状態
のよくない交差している導電性の表面や非常に異なる抵
抗特性を有する導体の結合からは、信号伝播の途切れが
生じる。インターコネクトのサイズは、アルミニウムを
銅に代えることによって半分することができる。従っ
て、より小型のインターコネクトに対する要望を満たす
ために、清浄な電気的な接続を促進するようにして銅な
どの金属を用いる方法が探求され続けている。
開発のためには、より小さいインターコネクトおよびビ
アを用いることが必要である。インターコネクトの表面
領域が減少すると、インターコネクトの導電性も低下
し、その結果として生じるインターコネクトの抵抗の上
昇はIC設計の妨害になる。高抵抗の導体は、高インピ
ーダンスおよび大きい伝搬遅延を有する導電経路を形成
する。これらの問題のために信号のタイミングの信頼
性、電圧レベルの信頼性が低くなり、および冗長な信号
遅延がIC回路の構成要素間で生じる。また、接続状態
のよくない交差している導電性の表面や非常に異なる抵
抗特性を有する導体の結合からは、信号伝播の途切れが
生じる。インターコネクトのサイズは、アルミニウムを
銅に代えることによって半分することができる。従っ
て、より小型のインターコネクトに対する要望を満たす
ために、清浄な電気的な接続を促進するようにして銅な
どの金属を用いる方法が探求され続けている。
【0008】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、銅などの金属を用いて電気的接続を提供す
ることのできるシステム、および方法、ならびにそれに
よって作製される集積回路を提供することを目的とす
る。
ものであり、銅などの金属を用いて電気的接続を提供す
ることのできるシステム、および方法、ならびにそれに
よって作製される集積回路を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、集積回
路において、導電体を銅導体の接続表面に接続する方法
であって、該方法は、a)該銅導体の該接続表面上に多
層誘電体材料を堆積する工程であって、該多層誘電体
は、選択的にエッチング可能な第1の誘電体層および第
2の誘電体層を含み、該第1の層は窒化物を含み、か
つ、該接続表面に隣接して配置され、該第2の層は該第
1の層を覆って延びる、工程と、b)該第2の層の一部
を除去することによって、該第1の層まで達するが貫通
はしない、導電体のためのビアを形成する工程と、c)
該第1の層を含む、該ビア中に残存する材料を除去し、
それによって該接続表面まで達する、該第1の層および
該第2の層に共通のビアを形成し、それによって該接続
表面を露出させて該ビアを介する導電体への接続を可能
にする工程と、を包含し、そのことにより上記目的が達
成される。
路において、導電体を銅導体の接続表面に接続する方法
であって、該方法は、a)該銅導体の該接続表面上に多
層誘電体材料を堆積する工程であって、該多層誘電体
は、選択的にエッチング可能な第1の誘電体層および第
2の誘電体層を含み、該第1の層は窒化物を含み、か
つ、該接続表面に隣接して配置され、該第2の層は該第
1の層を覆って延びる、工程と、b)該第2の層の一部
を除去することによって、該第1の層まで達するが貫通
はしない、導電体のためのビアを形成する工程と、c)
該第1の層を含む、該ビア中に残存する材料を除去し、
それによって該接続表面まで達する、該第1の層および
該第2の層に共通のビアを形成し、それによって該接続
表面を露出させて該ビアを介する導電体への接続を可能
にする工程と、を包含し、そのことにより上記目的が達
成される。
【0010】好ましくは、前記工程c)は、前記ビアを
前記接続表面まで延ばすために、前記第1の層中の前記
窒化物に選択的なエッチャントを用いて行われる。
前記接続表面まで延ばすために、前記第1の層中の前記
窒化物に選択的なエッチャントを用いて行われる。
【0011】好ましくは、前記第2の層の前記誘電体材
料は、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、および二酸
化シリコンからなるグループから選択される。
料は、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、および二酸
化シリコンからなるグループから選択される。
【0012】ある実施形態では、前記工程a)は、前記
接続表面に窒化物薄膜を堆積する工程を含む。
接続表面に窒化物薄膜を堆積する工程を含む。
【0013】さらに、好ましくは、前記工程a)におい
て堆積される前記窒化物薄膜は、約100〜300Åの
範囲の厚さを有する。
て堆積される前記窒化物薄膜は、約100〜300Åの
範囲の厚さを有する。
【0014】他の実施形態では、前記窒化物薄膜は、窒
化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選択
される。
化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選択
される。
【0015】さらに他の実施形態では、前記工程b)
は、前記第2の層の上に、開口部を有するエッチングレ
ジストパターンを形成する工程と、該第2の誘電体層に
選択的なエッチャントを用いて該開口部を介して該第2
の層をエッチングし、それによって該第2の層を通って
延びる前記ビアの部分を形成する工程と、を包含する。
は、前記第2の層の上に、開口部を有するエッチングレ
ジストパターンを形成する工程と、該第2の誘電体層に
選択的なエッチャントを用いて該開口部を介して該第2
の層をエッチングし、それによって該第2の層を通って
延びる前記ビアの部分を形成する工程と、を包含する。
【0016】好ましくは、前記エッチングレジストはフ
ォトレジスト膜である。
ォトレジスト膜である。
【0017】ある実施形態では、前記エッチング工程
は、異方性プラズマエッチングの使用を含む。
は、異方性プラズマエッチングの使用を含む。
【0018】他の実施形態では、前記工程b)の結果と
して余分な残査が形成され、前記残査が、前記工程c)
の前に該残査に対して選択的なエッチャントで除去され
る。
して余分な残査が形成され、前記残査が、前記工程c)
の前に該残査に対して選択的なエッチャントで除去され
る。
【0019】本発明の方法は、集積回路において、導電
体を銅導体の接続表面に接続する方法であって、該方法
は、a)該接続表面に隣接して、約100〜300Åの
範囲の厚さを有する窒化シリコン膜を堆積する工程と、
b)該工程a)において堆積された該窒化膜の上に第2
の誘電体層を堆積する工程と、c)該第2の誘電体層の
上に、開口部を含むパターニングを有するフォトレジス
ト膜を堆積する工程と、d)該第2の膜に対して選択的
なエッチャントを用いて、該工程c)で形成された該パ
ターンの該開口部を介して該第2の誘電体層をエッチン
グし、該窒化膜に達するが貫通しないビアの一部を形成
する工程と、e)該窒化膜を覆う該ビアにおいて該工程
d)の結果として堆積されたすべてのポリマー残査を取
り除く工程と、f)該工程d)において形成された該ビ
ア中の該窒化膜を窒化物に選択的なエッチャントを用い
てエッチングして、該窒化膜を介して該接続表面に延び
るように該ビアを延ばし、それにより該ビアを介して導
電体に接続するために該接続表面が露出される工程と、
を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
体を銅導体の接続表面に接続する方法であって、該方法
は、a)該接続表面に隣接して、約100〜300Åの
範囲の厚さを有する窒化シリコン膜を堆積する工程と、
b)該工程a)において堆積された該窒化膜の上に第2
の誘電体層を堆積する工程と、c)該第2の誘電体層の
上に、開口部を含むパターニングを有するフォトレジス
ト膜を堆積する工程と、d)該第2の膜に対して選択的
なエッチャントを用いて、該工程c)で形成された該パ
ターンの該開口部を介して該第2の誘電体層をエッチン
グし、該窒化膜に達するが貫通しないビアの一部を形成
する工程と、e)該窒化膜を覆う該ビアにおいて該工程
d)の結果として堆積されたすべてのポリマー残査を取
り除く工程と、f)該工程d)において形成された該ビ
ア中の該窒化膜を窒化物に選択的なエッチャントを用い
てエッチングして、該窒化膜を介して該接続表面に延び
るように該ビアを延ばし、それにより該ビアを介して導
電体に接続するために該接続表面が露出される工程と、
を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【0020】好ましくは、前記工程f)に続いて、該工
程f)の結果として生じる前記ビア中のあらゆるポリマ
ー残査を溶剤ストリップで取り除く工程をさらに含む。
程f)の結果として生じる前記ビア中のあらゆるポリマ
ー残査を溶剤ストリップで取り除く工程をさらに含む。
【0021】さらに好ましくは、前記第2の誘電体層
が、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、二酸化シリコ
ンからなるグループから選択される。
が、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、二酸化シリコ
ンからなるグループから選択される。
【0022】ある実施形態では、前記工程f)で用いら
れる、窒化物に選択的な該エッチャントはCHF3を含
んでいる。
れる、窒化物に選択的な該エッチャントはCHF3を含
んでいる。
【0023】他の実施形態では、前記工程a)で堆積さ
れる前記窒化膜は窒化ホウ素膜である。
れる前記窒化膜は窒化ホウ素膜である。
【0024】本発明の集積回路は、別の導体への電気的
接続が行われている接続表面を有する銅導体と、該銅導
体の該接続表面に堆積されている多層誘電体材料であっ
て、該多層誘電体材料は、選択的にエッチング可能な第
1の誘電体層および第2の誘電体層を備え、該第1の誘
電体層は窒化物を含み、かつ、該接続表面に隣接して配
置され、該第2の誘電体層は該第1の層を覆って延び
る、多層誘電体材料と、を備え、該第1の層および該第
2の層は、別の導体を受け入れる該接続表面まで延びる
ビアを規定する共通開口を有しており、それによって該
第1の層の該窒化物は、該ビアの形成中に酸化から該接
続表面を保護し、そのことにより上記目的が達成され
る。
接続が行われている接続表面を有する銅導体と、該銅導
体の該接続表面に堆積されている多層誘電体材料であっ
て、該多層誘電体材料は、選択的にエッチング可能な第
1の誘電体層および第2の誘電体層を備え、該第1の誘
電体層は窒化物を含み、かつ、該接続表面に隣接して配
置され、該第2の誘電体層は該第1の層を覆って延び
る、多層誘電体材料と、を備え、該第1の層および該第
2の層は、別の導体を受け入れる該接続表面まで延びる
ビアを規定する共通開口を有しており、それによって該
第1の層の該窒化物は、該ビアの形成中に酸化から該接
続表面を保護し、そのことにより上記目的が達成され
る。
【0025】好ましくは、前記第2の層の誘電体材料
は、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、および二酸化
シリコンからなるグループから選択される。
は、TEOS酸化物、酸化シラン、BN、および二酸化
シリコンからなるグループから選択される。
【0026】さらに好ましくは、前記第1の層が窒化物
薄膜である。
薄膜である。
【0027】ある実施形態では、前記窒化物薄膜は、約
100〜300Åの範囲の厚さを有する。
100〜300Åの範囲の厚さを有する。
【0028】他の実施形態では、前記窒化物薄膜は、窒
化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選択
される。
化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選択
される。
【0029】本発明の電気的接続は、基板において、ビ
アを通って延びる電気的接続であって、該電気的接続
は、該ビアを介して延びる導電体が取り付けられている
接続表面を有する銅導体であって、該接続表面は実質的
に酸化物を含有せず、それによって低抵抗の電気的イン
ターフェースを形成する銅導体と、選択的にエッチング
可能である第1の誘電体層および第2の誘電体層を備え
る、該接続表面の上に位置する多層誘電体材料であっ
て、該第1の層は窒化物を含み、かつ、該銅導体に隣接
して配置され、該第2の誘電体層は該第1の層を覆って
延びる、多層誘電体材料と、を備えており、該第1の層
および該第2の層は該接続表面まで延びるビアを規定す
る共通な開口を有しており、それにより該第1の層が酸
化から該接続表面を保護している状態で、該第2の層を
貫通する該ビアが形成され、そのことにより上記目的が
達成される。
アを通って延びる電気的接続であって、該電気的接続
は、該ビアを介して延びる導電体が取り付けられている
接続表面を有する銅導体であって、該接続表面は実質的
に酸化物を含有せず、それによって低抵抗の電気的イン
ターフェースを形成する銅導体と、選択的にエッチング
可能である第1の誘電体層および第2の誘電体層を備え
る、該接続表面の上に位置する多層誘電体材料であっ
て、該第1の層は窒化物を含み、かつ、該銅導体に隣接
して配置され、該第2の誘電体層は該第1の層を覆って
延びる、多層誘電体材料と、を備えており、該第1の層
および該第2の層は該接続表面まで延びるビアを規定す
る共通な開口を有しており、それにより該第1の層が酸
化から該接続表面を保護している状態で、該第2の層を
貫通する該ビアが形成され、そのことにより上記目的が
達成される。
【0030】好ましくは、前記第2の層の前記誘電体層
は、酸化TEOS、酸化シラン、BN、および二酸化シ
リコンからなるグループから選択される。
は、酸化TEOS、酸化シラン、BN、および二酸化シ
リコンからなるグループから選択される。
【0031】さらに好ましくは、前記ビアは実質的に円
筒形であり、前記第1の層および前記第2の層の前記厚
さに実質的に等しい高さを有する。
筒形であり、前記第1の層および前記第2の層の前記厚
さに実質的に等しい高さを有する。
【0032】ある実施形態では、前記第1の層は窒化物
薄膜である。
薄膜である。
【0033】他の実施形態では、前記窒化膜は、約10
0〜300Åの範囲の厚さを有する。
0〜300Åの範囲の厚さを有する。
【0034】さらに他の実施形態では、前記窒化膜は、
窒化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選
択される。
窒化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグループから選
択される。
【0035】集積回路の異なる層における導体間のイン
ターコネクトまたはビアにおいて低抵抗材料として銅を
用いる方法を採用することが有利である。
ターコネクトまたはビアにおいて低抵抗材料として銅を
用いる方法を採用することが有利である。
【0036】酸素を用いるプラズマエッチングおよびそ
の他のエッチング技術が一般的である、特に、インター
コネクトを介する集積回路内で、集積回路の製造に銅が
用いられる場合、酸化銅の形成が防止されることが有利
である。
の他のエッチング技術が一般的である、特に、インター
コネクトを介する集積回路内で、集積回路の製造に銅が
用いられる場合、酸化銅の形成が防止されることが有利
である。
【0037】酸化を促進するプロセス中に、ICプロセ
スの後半段階において容易に除去可能である絶縁体を用
いて、銅が酸化から保護され得ることが有利である。銅
絶縁体が、IC製造において電気的に活性なセクション
を分離するために通常用いられる誘電体膜の一部または
それを用いて加工され得るならば有利である。
スの後半段階において容易に除去可能である絶縁体を用
いて、銅が酸化から保護され得ることが有利である。銅
絶縁体が、IC製造において電気的に活性なセクション
を分離するために通常用いられる誘電体膜の一部または
それを用いて加工され得るならば有利である。
【0038】従って、集積回路において、電気導体を銅
導体の接続表面に接続する方法が提供される。この方法
は、銅導体の接続表面上に多層誘電体材料を堆積する工
程を包含する。この多層誘電体は、選択的にエッチング
可能な第1および第2の誘電体層を備え、第1の誘電体
層は窒化物を含み、接続表面に隣接して配置され、第2
の層は第1の層を覆って延びている。この方法は、ま
た、第2の層の一部を除去し、それによって第1の層に
向けて延びるが貫通はしない、電気導体のためのビアを
形成する工程を包含する。この方法は、第1の層を含む
ビア中に残存する材料を除去し、第1の層および第2の
層に共通の、接続表面まで延びるビアを形成し、それに
よってビアを通り導電体への接続を可能にするために接
続表面を露出する工程を包含する。
導体の接続表面に接続する方法が提供される。この方法
は、銅導体の接続表面上に多層誘電体材料を堆積する工
程を包含する。この多層誘電体は、選択的にエッチング
可能な第1および第2の誘電体層を備え、第1の誘電体
層は窒化物を含み、接続表面に隣接して配置され、第2
の層は第1の層を覆って延びている。この方法は、ま
た、第2の層の一部を除去し、それによって第1の層に
向けて延びるが貫通はしない、電気導体のためのビアを
形成する工程を包含する。この方法は、第1の層を含む
ビア中に残存する材料を除去し、第1の層および第2の
層に共通の、接続表面まで延びるビアを形成し、それに
よってビアを通り導電体への接続を可能にするために接
続表面を露出する工程を包含する。
【0039】本発明の好ましい実施形態において、エッ
チャントを用いて第2の誘電体層を除去する方法が提供
される。適したエッチャントは、異方性プラズマエッチ
ングである。第2の層の誘電体材料は、好ましくは、テ
トラエチルオルソシリケート(TEOS)酸化物、シラ
ン、窒化ホウ素(BN)、および二酸化シリコンからな
るグループから選択される。
チャントを用いて第2の誘電体層を除去する方法が提供
される。適したエッチャントは、異方性プラズマエッチ
ングである。第2の層の誘電体材料は、好ましくは、テ
トラエチルオルソシリケート(TEOS)酸化物、シラ
ン、窒化ホウ素(BN)、および二酸化シリコンからな
るグループから選択される。
【0040】また、別の導体への電気的接続が行われる
接続表面を有する銅導体を含む集積回路が提供される。
この集積回路は、銅導体の接続表面に堆積された多層誘
電体材料を含む。多層誘電体材料は、選択的にエッチン
グ可能な第1および第2の誘電体層を含んでいる。第1
の誘電体層は窒化物を含み、かつ接続表面に隣接して配
置されており、第2の誘電体層は第1の層を覆って延び
る。第1の層および第2の層はそれを貫通する共通開口
を有し、それによって別の導体を受け入れるための接続
表面まで延びるビアを規定する。それによって、第1の
層の窒化物はビアの形成の間に酸化から接続表面を保護
する。
接続表面を有する銅導体を含む集積回路が提供される。
この集積回路は、銅導体の接続表面に堆積された多層誘
電体材料を含む。多層誘電体材料は、選択的にエッチン
グ可能な第1および第2の誘電体層を含んでいる。第1
の誘電体層は窒化物を含み、かつ接続表面に隣接して配
置されており、第2の誘電体層は第1の層を覆って延び
る。第1の層および第2の層はそれを貫通する共通開口
を有し、それによって別の導体を受け入れるための接続
表面まで延びるビアを規定する。それによって、第1の
層の窒化物はビアの形成の間に酸化から接続表面を保護
する。
【0041】本発明の好ましい形態は、窒化層は、約1
00〜300Åの範囲内の薄膜である。窒化膜は、好ま
しくは、窒化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグルー
プから選択される。
00〜300Åの範囲内の薄膜である。窒化膜は、好ま
しくは、窒化シリコンおよび窒化ホウ素からなるグルー
プから選択される。
【0042】
【発明の実施の形態】本発明は、誘電体材料の除去中
に、酸化から銅を保護するために窒化物からなる薄膜を
使用して、誘電体材料を貫通する銅接続表面へのビアを
形成するシステムおよび方法に関する。図1〜図4は、
誘電体材料を貫通する従来の(すなわち、非銅)導体の
接続表面へのビアを形成する代表的な先行技術の方法を
示している。図1は、導体の接続表面の上にある誘電体
層を含む集積回路基板の概略部分断面図である。集積回
路10は、前金属層12を含む。金属層12は、既に加
工が完了し、以下に示すインターコネクション層の土台
となる集積回路10の一部である。アルミニウムあるい
はタングステンのような低抵抗の金属などの一対の導体
14は、誘電体材料16に隣接する接続表面15を有す
る。わかりやすくするために、2つの同一かつ独立した
導体14が図1に示されており、これらの導体は独立し
た接続表面15を有している。
に、酸化から銅を保護するために窒化物からなる薄膜を
使用して、誘電体材料を貫通する銅接続表面へのビアを
形成するシステムおよび方法に関する。図1〜図4は、
誘電体材料を貫通する従来の(すなわち、非銅)導体の
接続表面へのビアを形成する代表的な先行技術の方法を
示している。図1は、導体の接続表面の上にある誘電体
層を含む集積回路基板の概略部分断面図である。集積回
路10は、前金属層12を含む。金属層12は、既に加
工が完了し、以下に示すインターコネクション層の土台
となる集積回路10の一部である。アルミニウムあるい
はタングステンのような低抵抗の金属などの一対の導体
14は、誘電体材料16に隣接する接続表面15を有す
る。わかりやすくするために、2つの同一かつ独立した
導体14が図1に示されており、これらの導体は独立し
た接続表面15を有している。
【0043】図2は、誘電体層16の上にフォトレジス
ト18のパターンを有している図1の集積回路10の部
分断面図である。フォトレジスト18は、エッチング生
成物に対する耐性を有するフォトリソグラフィ材料から
形成されている。レジスト18は、誘電体16を貫き接
続表面15まで達する開口部を形成するために後の工程
でエッチャントを用いることができるように、誘電体1
6に向けて開口部を形成すべくパターニングされる。レ
ジスト18は、代表的には、光に対する反応性を有する
膜である。パターン化された(patterned)光へさらす
ことにより、当該分野において公知のように、レジスト
膜18の選択された領域がある種のエッチング生成物に
対するバリアを形成する。レジスト18が堆積される
と、レジスト18に形成された開口部を介して誘電体1
6の選択された部分を除去するためにエッチャントがI
C10に塗布される。
ト18のパターンを有している図1の集積回路10の部
分断面図である。フォトレジスト18は、エッチング生
成物に対する耐性を有するフォトリソグラフィ材料から
形成されている。レジスト18は、誘電体16を貫き接
続表面15まで達する開口部を形成するために後の工程
でエッチャントを用いることができるように、誘電体1
6に向けて開口部を形成すべくパターニングされる。レ
ジスト18は、代表的には、光に対する反応性を有する
膜である。パターン化された(patterned)光へさらす
ことにより、当該分野において公知のように、レジスト
膜18の選択された領域がある種のエッチング生成物に
対するバリアを形成する。レジスト18が堆積される
と、レジスト18に形成された開口部を介して誘電体1
6の選択された部分を除去するためにエッチャントがI
C10に塗布される。
【0044】図3は、誘電体16のエッチング後のポリ
マー20の形成を示している、図1の集積回路10の部
分断面図である。ポリマー20は、レジスト18のパタ
ーンに設けられた開口部を介してエッチャントが誘電体
16に塗布された後に形成される望ましくない余分な残
査を示す属名である。ポリマー20は、代表的には、レ
ジスト18と反応するエッチャント、またそれよりも反
応の程度は小さいが、誘電体16と反応するエッチャン
トの副産物である。ポリマー20の形成によって、導体
14の接続表面15との信頼性のある電気的インタフェ
ースの形成が阻まれる。
マー20の形成を示している、図1の集積回路10の部
分断面図である。ポリマー20は、レジスト18のパタ
ーンに設けられた開口部を介してエッチャントが誘電体
16に塗布された後に形成される望ましくない余分な残
査を示す属名である。ポリマー20は、代表的には、レ
ジスト18と反応するエッチャント、またそれよりも反
応の程度は小さいが、誘電体16と反応するエッチャン
トの副産物である。ポリマー20の形成によって、導体
14の接続表面15との信頼性のある電気的インタフェ
ースの形成が阻まれる。
【0045】図4は、ポリマー20をエッチングした後
の酸化膜22の形成を示す図1の集積回路10の部分断
面図である。すなわち、酸化物22は、接続表面15上
のポリマー20を除去するために、酸素を含むプラズマ
エッチングのようなエッチャントの使用から得られる生
成物である。接続表面15に信頼性のある電気的接続を
行うためには、酸化物22も除去されなければならな
い。酸化物22の除去の困難さは、導体14に用いられ
ている材料に依存する。酸化物には、誘電体16をさら
にエッチングせずに選択的に除去することのできるもの
もある。銅酸化物は除去するのが困難である。エッチャ
ントとして用いられる酸は制御が困難であり、等方性に
なる傾向にある。さらに、酸化銅を除去するために必要
な酸は、細い開口部を完全に貫通し得る。スパッタリン
グのような異方性エッチングでさえも、それによって提
供される選択性は悪い。誘電体16の上部層は、接続表
面15から酸化銅を取り除くために必要な時間が長いた
めに、しばしば意図せずに除去される。このために、銅
は、ICプロセスでは導体材料として用いられないこと
がよくある。
の酸化膜22の形成を示す図1の集積回路10の部分断
面図である。すなわち、酸化物22は、接続表面15上
のポリマー20を除去するために、酸素を含むプラズマ
エッチングのようなエッチャントの使用から得られる生
成物である。接続表面15に信頼性のある電気的接続を
行うためには、酸化物22も除去されなければならな
い。酸化物22の除去の困難さは、導体14に用いられ
ている材料に依存する。酸化物には、誘電体16をさら
にエッチングせずに選択的に除去することのできるもの
もある。銅酸化物は除去するのが困難である。エッチャ
ントとして用いられる酸は制御が困難であり、等方性に
なる傾向にある。さらに、酸化銅を除去するために必要
な酸は、細い開口部を完全に貫通し得る。スパッタリン
グのような異方性エッチングでさえも、それによって提
供される選択性は悪い。誘電体16の上部層は、接続表
面15から酸化銅を取り除くために必要な時間が長いた
めに、しばしば意図せずに除去される。このために、銅
は、ICプロセスでは導体材料として用いられないこと
がよくある。
【0046】図5は、銅導体の接続表面の上にある多層
誘電体材料を含む本発明の集積回路基板の概略断面図で
ある。集積回路30は、図1の前金属層12と同様の前
金属層32を有している。IC30はまた、電気的接続
が別の導体と行われている接続表面35を有する一対の
銅導体34を備えている。わかりやすさのために、図5
は2つの同一の独立した銅導体34を示している。各銅
導体34は、独立した接続表面35を有している。以下
の説明においては、導体34および接続表面35は単数
で記載される。集積回路30はまた、銅導体34の接続
表面35上にあるいは接続表面35を覆って堆積された
多層誘電体材料36を含んでいる。多層誘電体36は、
共に選択的にエッチング可能な第1の誘電体層38およ
び第2の誘電体層40を含んでいる。第1の誘電体層3
8は、窒化物を含み、かつ、接続表面35に隣接して配
置される。第2の誘電体層40は、第1の層38を覆っ
て延びる。当該分野において公知のように、多層誘電体
36は、1つのプロセス工程で2層の膜として接続表面
35を覆って堆積することができる。あるいは、第1の
層38および第2の層40を異なるプロセス工程として
堆積してもよい。また、当業者に公知のように、多層誘
電体36を堆積するいくつかの他の方法もある。
誘電体材料を含む本発明の集積回路基板の概略断面図で
ある。集積回路30は、図1の前金属層12と同様の前
金属層32を有している。IC30はまた、電気的接続
が別の導体と行われている接続表面35を有する一対の
銅導体34を備えている。わかりやすさのために、図5
は2つの同一の独立した銅導体34を示している。各銅
導体34は、独立した接続表面35を有している。以下
の説明においては、導体34および接続表面35は単数
で記載される。集積回路30はまた、銅導体34の接続
表面35上にあるいは接続表面35を覆って堆積された
多層誘電体材料36を含んでいる。多層誘電体36は、
共に選択的にエッチング可能な第1の誘電体層38およ
び第2の誘電体層40を含んでいる。第1の誘電体層3
8は、窒化物を含み、かつ、接続表面35に隣接して配
置される。第2の誘電体層40は、第1の層38を覆っ
て延びる。当該分野において公知のように、多層誘電体
36は、1つのプロセス工程で2層の膜として接続表面
35を覆って堆積することができる。あるいは、第1の
層38および第2の層40を異なるプロセス工程として
堆積してもよい。また、当業者に公知のように、多層誘
電体36を堆積するいくつかの他の方法もある。
【0047】図5〜図10に示され、これらの図を参照
して記載されるように、本発明の好ましい実施の形態に
おいて、第2の誘電体層40は、酸化TEOS、酸化シ
ラン、BNおよび二酸化シリコンからなるグループから
選択される。第1の層38が窒化薄膜であることは好ま
しい実施形態の特徴である。好ましくは、窒化膜38
は、約100〜300Åの範囲の厚さを有している。様
々なタイプの窒化膜38が、本発明と共に用いるために
適している。本発明の好ましい実施形態において、窒化
膜38は、窒化シリコンおよび窒化ホウ素(BN)から
なるグループから選択される。BNは、第1の層38ま
たは第2の層40のいずれかに用いる誘電体材料として
選択されるのに適している。しかし、第1の層38ある
いは第2の層40の両方の誘電体材料としてのBNの使
用はすすめられない。本発明は、誘電体層が別々のプロ
セス工程で除去されるように、第1の層38および第2
の層40のエッチング特性が異なることに依存してい
る。
して記載されるように、本発明の好ましい実施の形態に
おいて、第2の誘電体層40は、酸化TEOS、酸化シ
ラン、BNおよび二酸化シリコンからなるグループから
選択される。第1の層38が窒化薄膜であることは好ま
しい実施形態の特徴である。好ましくは、窒化膜38
は、約100〜300Åの範囲の厚さを有している。様
々なタイプの窒化膜38が、本発明と共に用いるために
適している。本発明の好ましい実施形態において、窒化
膜38は、窒化シリコンおよび窒化ホウ素(BN)から
なるグループから選択される。BNは、第1の層38ま
たは第2の層40のいずれかに用いる誘電体材料として
選択されるのに適している。しかし、第1の層38ある
いは第2の層40の両方の誘電体材料としてのBNの使
用はすすめられない。本発明は、誘電体層が別々のプロ
セス工程で除去されるように、第1の層38および第2
の層40のエッチング特性が異なることに依存してい
る。
【0048】図6は、多層誘電体材料36の上にフォト
レジスト42のパターンを有する、図5の集積回路30
の部分断面図である。フォトレジストあるいはレジスト
42が、プロセスで後に行われる方向性エッチングの際
にエッチャントが、誘電体36に選択的に接触すること
ができるように誘電体材料36にわたるパターンで塗布
される。当該分野において公知のように、また図2の説
明で言及したように、様々なタイプのレジスト42があ
り、また様々なレジスト塗布方法がある。レジスト42
の塗布に続いて、第2の層40がエッチングされる。第
2の層40は、異方性技術あるいは等方性技術のどちら
かを用いてエッチングされてもよいが、第2の層40の
選択された領域の除去に方向の正確な制御が必要となる
ときには、異方性エッチング技術が好ましい。第2の層
40を選択的にエッチングするが第1の層38にはエッ
チャントとしては作用しないエッチャントが、第1の層
38が(プロセスの後の工程まで)除去されないように
用いられる。
レジスト42のパターンを有する、図5の集積回路30
の部分断面図である。フォトレジストあるいはレジスト
42が、プロセスで後に行われる方向性エッチングの際
にエッチャントが、誘電体36に選択的に接触すること
ができるように誘電体材料36にわたるパターンで塗布
される。当該分野において公知のように、また図2の説
明で言及したように、様々なタイプのレジスト42があ
り、また様々なレジスト塗布方法がある。レジスト42
の塗布に続いて、第2の層40がエッチングされる。第
2の層40は、異方性技術あるいは等方性技術のどちら
かを用いてエッチングされてもよいが、第2の層40の
選択された領域の除去に方向の正確な制御が必要となる
ときには、異方性エッチング技術が好ましい。第2の層
40を選択的にエッチングするが第1の層38にはエッ
チャントとしては作用しないエッチャントが、第1の層
38が(プロセスの後の工程まで)除去されないように
用いられる。
【0049】図7は、誘電体材料36の第2の層40を
エッチングした後のポリマー44の形成を示す、図5の
集積回路30の部分断面図である。図3の記載において
説明したように、ポリマー44は、典型的には、エッチ
ングプロセスから得られる多くの異なる副産物の余分な
残査である。ポリマー44は、通常は、ポリマー44の
下に位置するいずれかの層のさらなるエッチングの前
に、除去されるべきである。
エッチングした後のポリマー44の形成を示す、図5の
集積回路30の部分断面図である。図3の記載において
説明したように、ポリマー44は、典型的には、エッチ
ングプロセスから得られる多くの異なる副産物の余分な
残査である。ポリマー44は、通常は、ポリマー44の
下に位置するいずれかの層のさらなるエッチングの前
に、除去されるべきである。
【0050】図8は、ポリマー44の除去を示す図5の
集積回路30の部分断面図である。代表的にはO2を用
いたプラズマアッシュ、またはO3を用いたプラズマア
ッシュを含む酸素エッチングが、ポリマー44を除去す
るために用いられ得る。これらのエッチャントは、金属
の酸化に貢献してしまうという副作用があるという欠点
を有するが、ポリマー44除去の困難さをなくすために
必要である。
集積回路30の部分断面図である。代表的にはO2を用
いたプラズマアッシュ、またはO3を用いたプラズマア
ッシュを含む酸素エッチングが、ポリマー44を除去す
るために用いられ得る。これらのエッチャントは、金属
の酸化に貢献してしまうという副作用があるという欠点
を有するが、ポリマー44除去の困難さをなくすために
必要である。
【0051】図9は、第1の層38の除去を示す、図5
の集積回路30の部分断面図である。集積回路30は、
さらに、第1の層38および第2の層40を備えてい
る。第1および第2の層38および40は、それらを貫
通する共通した開口を有しており、この開口は、別の導
体を受け入れるための、接続表面35まで延びるビア4
6を規定する。これによって、第1の層38の窒化物
は、ビア46の形成中に酸化から接続表面35を保護す
る。すなわち、第2の層40に形成されたビア46は、
酸化から接続表面35を保護する第1の層38を用いて
形成されている。ポリマー44の除去後には、別のエッ
チングプロセスが第1の層38の選択された部分を除去
するために行われる。第2の層40のエッチングによっ
て露出された第1の層38の部分がエッチングされ、共
通開口を形成する。第1の層38に形成される開口の面
積は、第2の層40に形成される開口の面積とほぼ同じ
であり、2つの開口は接続表面35上で整合されてお
り、ビア46を形成する。
の集積回路30の部分断面図である。集積回路30は、
さらに、第1の層38および第2の層40を備えてい
る。第1および第2の層38および40は、それらを貫
通する共通した開口を有しており、この開口は、別の導
体を受け入れるための、接続表面35まで延びるビア4
6を規定する。これによって、第1の層38の窒化物
は、ビア46の形成中に酸化から接続表面35を保護す
る。すなわち、第2の層40に形成されたビア46は、
酸化から接続表面35を保護する第1の層38を用いて
形成されている。ポリマー44の除去後には、別のエッ
チングプロセスが第1の層38の選択された部分を除去
するために行われる。第2の層40のエッチングによっ
て露出された第1の層38の部分がエッチングされ、共
通開口を形成する。第1の層38に形成される開口の面
積は、第2の層40に形成される開口の面積とほぼ同じ
であり、2つの開口は接続表面35上で整合されてお
り、ビア46を形成する。
【0052】図10は、図5の集積回路の部分断面図で
あり、接続表面への電気的インターフェースを形成する
ために、ビア46を導電性材料すなわち導体で充填する
工程を示している。集積回路、すなわち基板30におい
て、ビア46を通って延びる電気的接続部は、ビア46
を通って延びる導電体が取り付けられる接続表面35を
有する銅導体34を含んでいる。接続表面35は実質的
に酸素を含有せず、それによって低抵抗電気的インタフ
ェースを形成する。すなわち、第2の層40を貫くビア
46は、接続表面35を酸化から保護する第1の層38
を用いて形成されている。本発明の1つの好ましい実施
の形態において、ビア46は実質的に円筒形であり、ビ
ア46の高さは第1の層38および第2の層40の厚さ
と実質的に等しい。ビア46は、導電体が接続表面35
と接触するように挿入され得る開口部を呈する。導体の
他方の端部は、接続表面35が存在する層とは異なるI
Cの層の接続表面に取り付けられる。接続表面領域35
は酸化物を含まないので、接続表面35への導体の接触
は電気的に安定である。
あり、接続表面への電気的インターフェースを形成する
ために、ビア46を導電性材料すなわち導体で充填する
工程を示している。集積回路、すなわち基板30におい
て、ビア46を通って延びる電気的接続部は、ビア46
を通って延びる導電体が取り付けられる接続表面35を
有する銅導体34を含んでいる。接続表面35は実質的
に酸素を含有せず、それによって低抵抗電気的インタフ
ェースを形成する。すなわち、第2の層40を貫くビア
46は、接続表面35を酸化から保護する第1の層38
を用いて形成されている。本発明の1つの好ましい実施
の形態において、ビア46は実質的に円筒形であり、ビ
ア46の高さは第1の層38および第2の層40の厚さ
と実質的に等しい。ビア46は、導電体が接続表面35
と接触するように挿入され得る開口部を呈する。導体の
他方の端部は、接続表面35が存在する層とは異なるI
Cの層の接続表面に取り付けられる。接続表面領域35
は酸化物を含まないので、接続表面35への導体の接触
は電気的に安定である。
【0053】図11は、集積回路において、導電体を銅
導体の接続表面に接続する本発明の方法の工程を示すフ
ローチャートである。工程50では、接続表面を有する
銅導体を含む集積回路が提供される。すなわち、ICの
異なる層への所望の接続表面のための少なくとも1つの
領域を有する、銅導体を含む基板あるいはICを用い
て、この方法は開始される。工程52は、銅導体の接続
表面上に多層誘電体材料を堆積する工程を包含する。多
層誘電体は、選択的にエッチング可能な第1の誘電体層
および第2の誘電体層を含む。第1の層は窒化物を含
み、接続表面に隣接して位置し、第2の層は第1の層を
覆って延びる。言い換えれば、工程50で規定される接
続表面は、2層の誘電体層で覆われ、接続表面に隣接す
る層は、少なくとも一部が窒化物からなる。当該分野に
おいて公知のように、多層誘電体は、一回のプロセスで
単一の膜として堆積することもできるし、工程52内の
複数のプロセスで複数の膜として堆積してもよい。
導体の接続表面に接続する本発明の方法の工程を示すフ
ローチャートである。工程50では、接続表面を有する
銅導体を含む集積回路が提供される。すなわち、ICの
異なる層への所望の接続表面のための少なくとも1つの
領域を有する、銅導体を含む基板あるいはICを用い
て、この方法は開始される。工程52は、銅導体の接続
表面上に多層誘電体材料を堆積する工程を包含する。多
層誘電体は、選択的にエッチング可能な第1の誘電体層
および第2の誘電体層を含む。第1の層は窒化物を含
み、接続表面に隣接して位置し、第2の層は第1の層を
覆って延びる。言い換えれば、工程50で規定される接
続表面は、2層の誘電体層で覆われ、接続表面に隣接す
る層は、少なくとも一部が窒化物からなる。当該分野に
おいて公知のように、多層誘電体は、一回のプロセスで
単一の膜として堆積することもできるし、工程52内の
複数のプロセスで複数の膜として堆積してもよい。
【0054】工程54では、第2の層の一部を除去し、
導電体のためのビアを形成する。ビアは、第1の層まで
延びるが貫通はしていない。すなわち、第2の層に非常
に選択的であるが、第1の層に対してはそれほど選択的
ではないエッチャントが、第2の層に塗布される。この
ように、第2の層を貫通するビアは、同一のエッチング
プロセスで第1の層までをも貫通してしまわないような
エッチングによって形成することができる。
導電体のためのビアを形成する。ビアは、第1の層まで
延びるが貫通はしていない。すなわち、第2の層に非常
に選択的であるが、第1の層に対してはそれほど選択的
ではないエッチャントが、第2の層に塗布される。この
ように、第2の層を貫通するビアは、同一のエッチング
プロセスで第1の層までをも貫通してしまわないような
エッチングによって形成することができる。
【0055】工程56では、ビア中に残存する、第1の
層を含む材料を除去して、第1の層および第2の層の両
方に共通の、接続表面に延びるビアを形成する。これに
よって接続表面は露出され、ビアを介しての導電体への
接続が可能になる。
層を含む材料を除去して、第1の層および第2の層の両
方に共通の、接続表面に延びるビアを形成する。これに
よって接続表面は露出され、ビアを介しての導電体への
接続が可能になる。
【0056】工程58では、接続表面へのビアを有する
IC製品を形成する。ビアは、導電体への接続表面の接
続を可能にする。工程58の製品は、ビアが接続表面を
酸化させずに形成されるために価値がある。
IC製品を形成する。ビアは、導電体への接続表面の接
続を可能にする。工程58の製品は、ビアが接続表面を
酸化させずに形成されるために価値がある。
【0057】本発明の好ましい実施形態では、工程56
は、ビアを接続表面まで延ばすために第1の層中の窒化
物に対して選択的なエッチャントを用いて行われる。第
1の層を除去するために用いられるエッチャントは、窒
化物に対して非常に選択的であるが、第2の層の誘電体
材料に対してはそれほど選択的ではない。このように、
工程54で形成が開始されたビアは、工程56で完成す
る。工程56のエッチャントは、第1の層の開口が完成
されると、ビアを取り囲む第2の層が意図しないにもか
かわらずオーバーエッチングまたはアンダーカットされ
るのを防止する。1つの好ましい実施の形態において、
第2の層の誘電体材料は、酸化TEOS、酸化シラン、
BN、および二酸化シリコンからなるグループから選択
される。
は、ビアを接続表面まで延ばすために第1の層中の窒化
物に対して選択的なエッチャントを用いて行われる。第
1の層を除去するために用いられるエッチャントは、窒
化物に対して非常に選択的であるが、第2の層の誘電体
材料に対してはそれほど選択的ではない。このように、
工程54で形成が開始されたビアは、工程56で完成す
る。工程56のエッチャントは、第1の層の開口が完成
されると、ビアを取り囲む第2の層が意図しないにもか
かわらずオーバーエッチングまたはアンダーカットされ
るのを防止する。1つの好ましい実施の形態において、
第2の層の誘電体材料は、酸化TEOS、酸化シラン、
BN、および二酸化シリコンからなるグループから選択
される。
【0058】図11の本発明の特徴は、工程52が接続
表面上への窒化物薄膜の形成を含むことである。さら
に、工程52において形成される窒化膜が約100〜3
00Åの範囲の厚さを有することも本発明の特徴であ
る。窒化膜は、好ましくは、窒化シリコンおよび窒化ホ
ウ素からなるグループから選択される。窒化膜の約20
0Åという厚さは、第2の層に選択的なエッチャントに
よって窒化膜が意図的ではなくエッチングされるのを防
止しするのに十分な厚さであり、かつ、接続表面に接近
するとあるいは接続表面がビアにさらされると、窒化物
に対して選択的な共通のエッチャントによって容易に除
去されるような厚さでもある。
表面上への窒化物薄膜の形成を含むことである。さら
に、工程52において形成される窒化膜が約100〜3
00Åの範囲の厚さを有することも本発明の特徴であ
る。窒化膜は、好ましくは、窒化シリコンおよび窒化ホ
ウ素からなるグループから選択される。窒化膜の約20
0Åという厚さは、第2の層に選択的なエッチャントに
よって窒化膜が意図的ではなくエッチングされるのを防
止しするのに十分な厚さであり、かつ、接続表面に接近
するとあるいは接続表面がビアにさらされると、窒化物
に対して選択的な共通のエッチャントによって容易に除
去されるような厚さでもある。
【0059】工程54は、開口部を有するエッチング用
のレジストパターンを第2の層に形成し、第2の誘電体
層に選択的なエッチャントを用いて開口部を介して第2
の層をエッチングして、第2の層を貫通して延びるビア
の一部を形成することを含むことが示唆される。工程5
4において用いられるエッチング用のレジスト材料は、
好ましくは、例えば、当該技術において公知の種類のフ
ォトレジストあるいはフォトリソグラフィ膜である。
のレジストパターンを第2の層に形成し、第2の誘電体
層に選択的なエッチャントを用いて開口部を介して第2
の層をエッチングして、第2の層を貫通して延びるビア
の一部を形成することを含むことが示唆される。工程5
4において用いられるエッチング用のレジスト材料は、
好ましくは、例えば、当該技術において公知の種類のフ
ォトレジストあるいはフォトリソグラフィ膜である。
【0060】工程54におけるエッチングには、異方性
プラズマエッチングの使用が含まれている。また、余分
な残査が工程54の結果として形成されるので、工程5
6の前に、残査に選択的なエッチャントで残査が取り除
かれることがすすめられる。余分な残査のためのエッチ
ャントは、代表的には、プラズマアッシュおよびオゾン
アッシュからなる酸素アッシュのグループから選択され
る。
プラズマエッチングの使用が含まれている。また、余分
な残査が工程54の結果として形成されるので、工程5
6の前に、残査に選択的なエッチャントで残査が取り除
かれることがすすめられる。余分な残査のためのエッチ
ャントは、代表的には、プラズマアッシュおよびオゾン
アッシュからなる酸素アッシュのグループから選択され
る。
【0061】図12は、集積回路において導電体を銅導
体の接続表面に接続する付加的な詳細を示す、図11に
示される本発明の方法の一例を示す図である。この方法
は、接続表面を有する銅導体を含む集積回路を提供する
工程60を包含する。この工程は、上記のように、図1
1の工程50と同様である。この方法は、接続表面に隣
接して、約100〜300Åの範囲の厚さを有する窒化
シリコン膜を堆積する工程62を包含している。この方
法は、工程62で堆積された窒化膜を覆う第2の誘電体
層を堆積する工程64をさらに包含している。上述のよ
うに、図11の説明の際には、工程62および工程64
は、第1の層および第2の層を有する多層誘電体を用い
ることによって組み合わされ得る。
体の接続表面に接続する付加的な詳細を示す、図11に
示される本発明の方法の一例を示す図である。この方法
は、接続表面を有する銅導体を含む集積回路を提供する
工程60を包含する。この工程は、上記のように、図1
1の工程50と同様である。この方法は、接続表面に隣
接して、約100〜300Åの範囲の厚さを有する窒化
シリコン膜を堆積する工程62を包含している。この方
法は、工程62で堆積された窒化膜を覆う第2の誘電体
層を堆積する工程64をさらに包含している。上述のよ
うに、図11の説明の際には、工程62および工程64
は、第1の層および第2の層を有する多層誘電体を用い
ることによって組み合わされ得る。
【0062】工程66では、第2の誘電体層を覆って、
開口部を含むパターンにフォトレジスト膜が堆積され
る。工程68では、第2の誘電体層に選択的なエッチャ
ントを用いて、工程66で形成されたパターンを介して
第2の誘電体層をエッチングし、それによって窒化膜ま
で延びるが貫通しないビアの一部を形成する。このよう
なエッチャントは、CHF3およびCOを含有するエッ
チャントを含む。
開口部を含むパターンにフォトレジスト膜が堆積され
る。工程68では、第2の誘電体層に選択的なエッチャ
ントを用いて、工程66で形成されたパターンを介して
第2の誘電体層をエッチングし、それによって窒化膜ま
で延びるが貫通しないビアの一部を形成する。このよう
なエッチャントは、CHF3およびCOを含有するエッ
チャントを含む。
【0063】図12に示される方法は、窒化膜の上に位
置しているビア中に工程68の結果として堆積されたあ
らゆるポリマー残査を除去する工程70をさらに包含す
る。工程72では、工程68で形成されたビア中の窒化
膜を、窒化物に選択的なエッチャントを用いてエッチン
グし、ビアに窒化膜を貫通させ接続表面まで延ばす。こ
れによって、接続表面は、ビアを通って導電体に接続さ
れ得るように露出される。工程74では、導電体への接
続のために接続表面を露出させるビアを有するIC製品
が完成する。
置しているビア中に工程68の結果として堆積されたあ
らゆるポリマー残査を除去する工程70をさらに包含す
る。工程72では、工程68で形成されたビア中の窒化
膜を、窒化物に選択的なエッチャントを用いてエッチン
グし、ビアに窒化膜を貫通させ接続表面まで延ばす。こ
れによって、接続表面は、ビアを通って導電体に接続さ
れ得るように露出される。工程74では、導電体への接
続のために接続表面を露出させるビアを有するIC製品
が完成する。
【0064】好ましい実施の形態は、工程72に続い
て、工程72の結果として生じるビア内のポリマー残査
をすべて溶剤ストリップで除去する工程をさらに含む。
溶剤ストリップは、IC製造プロセスにおける除去に用
いられる様々な化学薬品を含む。あるいは、工程72に
おいて用いられる窒化物に選択的なエッチャントは、C
HF3を含有していてもよい。窒化シリコンの他に、工
程62で堆積される膜は、好適には、窒化ホウ素膜であ
る。
て、工程72の結果として生じるビア内のポリマー残査
をすべて溶剤ストリップで除去する工程をさらに含む。
溶剤ストリップは、IC製造プロセスにおける除去に用
いられる様々な化学薬品を含む。あるいは、工程72に
おいて用いられる窒化物に選択的なエッチャントは、C
HF3を含有していてもよい。窒化シリコンの他に、工
程62で堆積される膜は、好適には、窒化ホウ素膜であ
る。
【0065】本発明の方法を具現化するために用いられ
る特定のプロセス技術を、以下に示す。窒化シリコンの
第1の層を有する多層誘電体が用いられる。第2の誘電
体材料層は二酸化シリコンであり、当該技術分野におい
て公知のようにTEOSあるいはシラン前駆体のいずれ
かを用いた方法で堆積される。多層膜エッチングプロセ
スは、Applied Materialsから市販により入手可能なCen
tura 5300 High Density Plasma(HDP)エッチング装置に
おいて行われる。この装置は、ミリTorr(mT)範囲のプ
ロセス圧によって過フッ化炭化水素ベースの化学物質を
用いて誘電体をエッチングするように設計されている。
プラズマは、プロセスチャンバの上部を取り囲む高周波
(RF)コイルによって生じる。このコイルは、ソース
とも称される。ウエハチャック(chuck)としても働く
電極にRF電力を印加することによってバイアス電位が
生じ、それによって処理の間にウエハが固定される。
る特定のプロセス技術を、以下に示す。窒化シリコンの
第1の層を有する多層誘電体が用いられる。第2の誘電
体材料層は二酸化シリコンであり、当該技術分野におい
て公知のようにTEOSあるいはシラン前駆体のいずれ
かを用いた方法で堆積される。多層膜エッチングプロセ
スは、Applied Materialsから市販により入手可能なCen
tura 5300 High Density Plasma(HDP)エッチング装置に
おいて行われる。この装置は、ミリTorr(mT)範囲のプ
ロセス圧によって過フッ化炭化水素ベースの化学物質を
用いて誘電体をエッチングするように設計されている。
プラズマは、プロセスチャンバの上部を取り囲む高周波
(RF)コイルによって生じる。このコイルは、ソース
とも称される。ウエハチャック(chuck)としても働く
電極にRF電力を印加することによってバイアス電位が
生じ、それによって処理の間にウエハが固定される。
【0066】プロセスの3つの基本的な工程は、誘電体
エッチング、エッチング後処理(PET)、および窒化
物エッチングである。これらの工程は、誘電体材料の第
2の層の除去、ポリマーの除去、および誘電体材料の第
1の(窒化物)層の除去にそれぞれ対応している。さら
に、誘電体エッチングとPETとの間にバイアス遅延工
程、およびPETと窒化物エッチングとの間に移行工程
がある。これらの5つの工程を、以下の表1に示す。
エッチング、エッチング後処理(PET)、および窒化
物エッチングである。これらの工程は、誘電体材料の第
2の層の除去、ポリマーの除去、および誘電体材料の第
1の(窒化物)層の除去にそれぞれ対応している。さら
に、誘電体エッチングとPETとの間にバイアス遅延工
程、およびPETと窒化物エッチングとの間に移行工程
がある。これらの5つの工程を、以下の表1に示す。
【0067】
【表1】
【0068】誘電体エッチング工程は15mTで約20
sccmのC2F6あるいはC3F8のいずれかを用いる。
ウエハ温度は、−5〜10℃の範囲である。プラズマ
は、13.56MHzで2000〜3000WのRF電
力をコイルに与えることによって生じ、バイアスは、1
3.56MHzで下部電極に400〜1000WのRF
電力を与えることによって生じる。この工程にかかる代
表的な時間は、40〜60秒である。
sccmのC2F6あるいはC3F8のいずれかを用いる。
ウエハ温度は、−5〜10℃の範囲である。プラズマ
は、13.56MHzで2000〜3000WのRF電
力をコイルに与えることによって生じ、バイアスは、1
3.56MHzで下部電極に400〜1000WのRF
電力を与えることによって生じる。この工程にかかる代
表的な時間は、40〜60秒である。
【0069】バイアス遅延工程は、誘電体エッチングと
PETとの間の移行時に行われる。この工程の時間は、
3秒のオーダーである。RF電力レベルおよびバイアス
電力レベルは、誘電体エッチング工程におけるレベルと
同じである。しかし、過フッ化炭化水素エッチャントの
ガスは、80〜100sccmの流量でO2がチャンバ
に導入されると除去される。本明細書で提示されている
誘電体エッチング工程およびバイアス遅延工程は、標準
的な従来の酸化物エッチングに用いられる工程の代表的
なものである。
PETとの間の移行時に行われる。この工程の時間は、
3秒のオーダーである。RF電力レベルおよびバイアス
電力レベルは、誘電体エッチング工程におけるレベルと
同じである。しかし、過フッ化炭化水素エッチャントの
ガスは、80〜100sccmの流量でO2がチャンバ
に導入されると除去される。本明細書で提示されている
誘電体エッチング工程およびバイアス遅延工程は、標準
的な従来の酸化物エッチングに用いられる工程の代表的
なものである。
【0070】PET工程では、O2の流量は、バイアス
遅延工程での流量に近いものであり続けるが、コイルお
よび電極へのRF電力が変化する。コイルは、1800
〜2800Wの範囲の、前の工程よりもわずかに低い電
力を有する。下部電極電力は、100〜200Wの範囲
にさらに大幅に低下する。PET工程の目的は、誘電体
エッチング工程によって堆積されたポリマー残査を除去
し、かつ、二酸化シリコンの第2の層の上に残存するフ
ォトレジストを除去することである。この工程にかかる
時間は、約30秒である。PET工程の間のウエハ温度
は、約−5℃である。
遅延工程での流量に近いものであり続けるが、コイルお
よび電極へのRF電力が変化する。コイルは、1800
〜2800Wの範囲の、前の工程よりもわずかに低い電
力を有する。下部電極電力は、100〜200Wの範囲
にさらに大幅に低下する。PET工程の目的は、誘電体
エッチング工程によって堆積されたポリマー残査を除去
し、かつ、二酸化シリコンの第2の層の上に残存するフ
ォトレジストを除去することである。この工程にかかる
時間は、約30秒である。PET工程の間のウエハ温度
は、約−5℃である。
【0071】上記したPET工程の変形例において、約
45秒後までPET時間が増加し、それによって残存す
るフォトレジストマスク層を実質的にすべてアッシング
する。PET工程はO2を含むプラズマエッチャントを
用いて行われるが、銅はプロセス中のこの工程では酸化
されない。なぜなら、銅は窒化物層で覆われているから
である。この工程においてフォトレジストを除去するこ
とによって、窒化物層が除去されて、露出された銅が酸
化された後に行われるプロセス中の後の工程で、フォト
レジストをエッチングするためにO2を含むプラズマを
用いる必要がなくなる。この工程においてフォトレジス
トを除去することによって、別の意味で銅を酸化から保
護する。フォトレジストは、ウエハ上でのポリマー堆積
に貢献する炭素含有種の重要な供給源になる。この段階
でフォトレジストを除去することによって、(続いて行
われる)窒化物エッチング段階の間に形成されるポリマ
ーを最小限にすることができる。露出された銅が酸化さ
れて窒化物エッチング後に除去しなければならないポリ
マー層が厚く形成されるのを防止することによって、ポ
リマーを除去するためのO2含有プラズマエッチャント
が必要なくなる。ポリマーの薄膜は、溶剤ストリップな
どの酸化物を形成しない洗浄剤を用いて除去される。
45秒後までPET時間が増加し、それによって残存す
るフォトレジストマスク層を実質的にすべてアッシング
する。PET工程はO2を含むプラズマエッチャントを
用いて行われるが、銅はプロセス中のこの工程では酸化
されない。なぜなら、銅は窒化物層で覆われているから
である。この工程においてフォトレジストを除去するこ
とによって、窒化物層が除去されて、露出された銅が酸
化された後に行われるプロセス中の後の工程で、フォト
レジストをエッチングするためにO2を含むプラズマを
用いる必要がなくなる。この工程においてフォトレジス
トを除去することによって、別の意味で銅を酸化から保
護する。フォトレジストは、ウエハ上でのポリマー堆積
に貢献する炭素含有種の重要な供給源になる。この段階
でフォトレジストを除去することによって、(続いて行
われる)窒化物エッチング段階の間に形成されるポリマ
ーを最小限にすることができる。露出された銅が酸化さ
れて窒化物エッチング後に除去しなければならないポリ
マー層が厚く形成されるのを防止することによって、ポ
リマーを除去するためのO2含有プラズマエッチャント
が必要なくなる。ポリマーの薄膜は、溶剤ストリップな
どの酸化物を形成しない洗浄剤を用いて除去される。
【0072】窒化シリコンエッチングの前に、PETに
続いて移行工程が行われる。移行工程において、チャン
バが窒化物エッチングのために前処理されると、5秒間
以内に気体およびエネルギーレベルが変化する。
続いて移行工程が行われる。移行工程において、チャン
バが窒化物エッチングのために前処理されると、5秒間
以内に気体およびエネルギーレベルが変化する。
【0073】窒化物エッチングは、前に行われた工程と
ほぼ同じ程度の温度で行われる。約50sccmのCH
3Fおよび75sccmのCOが、7.5mTで用いら
れる。窒化物の厚い層の除去のための代表的な従来のプ
ロセスでは、窒化物のエッチング化学物質およびプラズ
マ条件によって大量のポリマーが堆積される。その結
果、ポリマー除去のために、比較的長いエッチング後処
理が必要となる。しかし、本発明の方法では、エッチン
グされる窒化物が薄いので、窒化シリコンエッチング時
間は約10秒と非常に短い。200Å厚の窒化物層のエ
ッチングでは、結果として得られるポリマーは代表的に
は100〜200Å厚であり、銅接続表面にわたってつ
ながっていないことがよくある。このポリマー薄層は、
銅を酸化させるプラズマエッチングを必要とせずに除去
され、ポリマーの除去には溶剤ストリップで十分であ
る。溶剤による除去が行われ得るポリマー層の薄さを維
持するためには、窒化層が薄くなければならないだけで
はなく、以前のPET工程において除去されるフォトレ
ジストを形成するポリマーが、上記のように前のPET
工程において除去されることが重要である。
ほぼ同じ程度の温度で行われる。約50sccmのCH
3Fおよび75sccmのCOが、7.5mTで用いら
れる。窒化物の厚い層の除去のための代表的な従来のプ
ロセスでは、窒化物のエッチング化学物質およびプラズ
マ条件によって大量のポリマーが堆積される。その結
果、ポリマー除去のために、比較的長いエッチング後処
理が必要となる。しかし、本発明の方法では、エッチン
グされる窒化物が薄いので、窒化シリコンエッチング時
間は約10秒と非常に短い。200Å厚の窒化物層のエ
ッチングでは、結果として得られるポリマーは代表的に
は100〜200Å厚であり、銅接続表面にわたってつ
ながっていないことがよくある。このポリマー薄層は、
銅を酸化させるプラズマエッチングを必要とせずに除去
され、ポリマーの除去には溶剤ストリップで十分であ
る。溶剤による除去が行われ得るポリマー層の薄さを維
持するためには、窒化層が薄くなければならないだけで
はなく、以前のPET工程において除去されるフォトレ
ジストを形成するポリマーが、上記のように前のPET
工程において除去されることが重要である。
【0074】上記のプロセスの別の変形例では、誘電体
エッチング工程においてC3F8の代わりにC2F6ガスが
同一の流量で用いられ、それによって堆積されるポリマ
ーを減らすことができる。しかし、プロセスにおいてC
2F6を用いることによって、エッチングレートがさらに
不確実になりがちである。プロセスのさらに別の変形例
においては、2つのチャンバが用いられる。表1中の工
程1〜3は、第1のチャンバで行われ、表1中の工程5
は第2のチャンバで行われる(表1中の工程4は省かれ
る)。2つのチャンバは、酸化物エッチングプロセスと
窒化物エッチングプロセスとの間の相互作用を最小化す
るために用いられる。
エッチング工程においてC3F8の代わりにC2F6ガスが
同一の流量で用いられ、それによって堆積されるポリマ
ーを減らすことができる。しかし、プロセスにおいてC
2F6を用いることによって、エッチングレートがさらに
不確実になりがちである。プロセスのさらに別の変形例
においては、2つのチャンバが用いられる。表1中の工
程1〜3は、第1のチャンバで行われ、表1中の工程5
は第2のチャンバで行われる(表1中の工程4は省かれ
る)。2つのチャンバは、酸化物エッチングプロセスと
窒化物エッチングプロセスとの間の相互作用を最小化す
るために用いられる。
【0075】
【発明の効果】以上説明したように本発明のシステムお
よび方法は、銅接続表面へのインターコネクションおよ
びビアを形成するために特に有用である。本発明の方法
によって、銅の酸化を促進させるプラズマエッチング、
および他のエッチング技術と共に銅を用いることが可能
になる。銅および別のコンタミネーションに対して敏感
な材料をコンタミネーションから保護するための別の関
連する窒化膜の使用が、本発明によって示唆される。I
C中の様々な層および材料を別の汚染材料から保護する
ために、窒化物の膜で汚染物質を封止することによって
窒化膜を使用することも示唆される。本発明の範囲内の
改変および変形が、当業者によって行われる。
よび方法は、銅接続表面へのインターコネクションおよ
びビアを形成するために特に有用である。本発明の方法
によって、銅の酸化を促進させるプラズマエッチング、
および他のエッチング技術と共に銅を用いることが可能
になる。銅および別のコンタミネーションに対して敏感
な材料をコンタミネーションから保護するための別の関
連する窒化膜の使用が、本発明によって示唆される。I
C中の様々な層および材料を別の汚染材料から保護する
ために、窒化物の膜で汚染物質を封止することによって
窒化膜を使用することも示唆される。本発明の範囲内の
改変および変形が、当業者によって行われる。
【図1】導体の接続表面を覆う誘電体層を含む従来の集
積回路の概略部分断面図である。
積回路の概略部分断面図である。
【図2】誘電体層の上にフォトレジストのパターンを形
成した図1の従来の集積回路の部分断面図である。
成した図1の従来の集積回路の部分断面図である。
【図3】誘電体層のエッチング後のポリマーの形成を示
す、図1の従来の集積回路の部分断面図である。
す、図1の従来の集積回路の部分断面図である。
【図4】ポリマーのエッチング後の酸化膜の形成を示
す、図1の従来の集積回路の部分断面図である。
す、図1の従来の集積回路の部分断面図である。
【図5】銅導体の接続表面の上に多層誘電体材料を含む
本発明の集積回路基板の概略部分断面図である。
本発明の集積回路基板の概略部分断面図である。
【図6】多層誘電体材料の上にフォトレジストパターン
を形成した図5の集積回路の部分断面図である。
を形成した図5の集積回路の部分断面図である。
【図7】誘電体材料からなる第2の層のエッチング後の
ポリマーの形成を示す、図5の集積回路の部分断面図で
ある。
ポリマーの形成を示す、図5の集積回路の部分断面図で
ある。
【図8】ポリマーの除去を示す図5の集積回路の部分断
面図である。
面図である。
【図9】第1の層の除去を示す図5の集積回路の部分断
面図である。
面図である。
【図10】導電性材料でビアを充填することによる接続
表面への電気的インタフェースの形成を示す、図5の集
積回路の部分断面図である。
表面への電気的インタフェースの形成を示す、図5の集
積回路の部分断面図である。
【図11】本発明の工程を示すフローチャートである。
【図12】さらに詳細を示す、図11に示される本発明
の方法の一例を示す図である。
の方法の一例を示す図である。
30 集積回路 32 前金属層 34 銅導体 35 接続表面 36 多層誘電体材料 38 第1の層 40 第2の層
Claims (26)
- 【請求項1】 集積回路において、導電体を銅導体の接
続表面に接続する方法であって、該方法は、 a)該銅導体の該接続表面上に多層誘電体材料を堆積す
る工程であって、該多層誘電体は、選択的にエッチング
可能な第1の誘電体層および第2の誘電体層を含み、該
第1の層は窒化物を含み、かつ、該接続表面に隣接して
配置され、該第2の層は該第1の層を覆って延びる、工
程と、 b)該第2の層の一部を除去することによって、該第1
の層まで達するが貫通はしない、導電体のためのビアを
形成する工程と、 c)該第1の層を含む、該ビア中に残存する材料を除去
し、それによって該接続表面まで達する、該第1の層お
よび該第2の層に共通のビアを形成し、それによって該
接続表面を露出させて該ビアを介する導電体への接続を
可能にする工程と、を包含する、導電体を銅導体の接続
表面に接続する方法。 - 【請求項2】 前記工程c)は、前記ビアを前記接続表
面まで延ばすために、前記第1の層中の前記窒化物に選
択的なエッチャントを用いて行われる、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 前記第2の層の前記誘電体材料は、TE
OS酸化物、酸化シラン、BN、および二酸化シリコン
からなるグループから選択される、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】 前記工程a)は、前記接続表面に窒化物
薄膜を堆積する工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記工程a)において堆積される前記窒
化物薄膜は、約100〜300Åの範囲の厚さを有す
る、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記窒化物薄膜は、窒化シリコンおよび
窒化ホウ素からなるグループから選択される、請求項5
に記載の方法。 - 【請求項7】 前記工程b)は、前記第2の層の上に、
開口部を有するエッチングレジストパターンを形成する
工程と、 該第2の誘電体層に選択的なエッチャントを用いて該開
口部を介して該第2の層をエッチングし、それによって
該第2の層を通って延びる前記ビアの部分を形成する工
程と、を包含する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記エッチングレジストはフォトレジス
ト膜である、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記エッチング工程は、異方性プラズマ
エッチングの使用を含む、請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 前記工程b)の結果として余分な残査
が形成され、前記残査が、前記工程c)の前に該残査に
対して選択的なエッチャントで除去される、請求項7に
記載の方法。 - 【請求項11】 集積回路において、導電体を銅導体の
接続表面に接続する方法であって、該方法は、 a)該接続表面に隣接して、約100〜300Åの範囲
の厚さを有する窒化シリコン膜を堆積する工程と、 b)該工程a)において堆積された該窒化膜の上に第2
の誘電体層を堆積する工程と、 c)該第2の誘電体層の上に、開口部を含むパターニン
グを有するフォトレジスト膜を堆積する工程と、 d)該第2の膜に対して選択的なエッチャントを用い
て、該工程c)で形成された該パターンの該開口部を介
して該第2の誘電体層をエッチングし、該窒化膜に達す
るが貫通しないビアの一部を形成する工程と、 e)該窒化膜を覆う該ビアにおいて該工程d)の結果と
して堆積されたすべてのポリマー残査を取り除く工程
と、 f)該工程d)において形成された該ビア中の該窒化膜
を窒化物に選択的なエッチャントを用いてエッチングし
て、該窒化膜を介して該接続表面に延びるように該ビア
を延ばし、それにより該ビアを介して導電体に接続する
ために該接続表面が露出される工程と、を包含する方
法。 - 【請求項12】 前記工程f)に続いて、該工程f)の
結果として生じる前記ビア中のあらゆるポリマー残査を
溶剤ストリップで取り除く工程をさらに含む、請求項1
1に記載の方法。 - 【請求項13】 前記第2の誘電体層が、TEOS酸化
物、酸化シラン、BN、二酸化シリコンからなるグルー
プから選択される、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 前記工程f)で用いられる、窒化物に
選択的な該エッチャントはCHF3を含んでいる、請求
項11に記載の方法。 - 【請求項15】 前記工程a)で堆積される前記窒化膜
は窒化ホウ素膜である、請求項11に記載の方法。 - 【請求項16】 別の導体への電気的接続が行われてい
る接続表面を有する銅導体と、 該銅導体の該接続表面に堆積されている多層誘電体材料
であって、該多層誘電体材料は、選択的にエッチング可
能な第1の誘電体層および第2の誘電体層を備え、該第
1の誘電体層は窒化物を含み、かつ、該接続表面に隣接
して配置され、該第2の誘電体層は該第1の層を覆って
延びる、多層誘電体材料と、を備え、 該第1の層および該第2の層は、別の導体を受け入れる
該接続表面まで延びるビアを規定する共通開口を有して
おり、それによって該第1の層の該窒化物は、該ビアの
形成中に酸化から該接続表面を保護する、集積回路。 - 【請求項17】 前記第2の層の誘電体材料は、TEO
S酸化物、酸化シラン、BN、および二酸化シリコンか
らなるグループから選択される、請求項16に記載の集
積回路。 - 【請求項18】 前記第1の層が窒化物薄膜である、請
求項16に記載の集積回路。 - 【請求項19】 前記窒化物薄膜は、約100〜300
Åの範囲の厚さを有する、請求項18に記載の集積回
路。 - 【請求項20】 前記窒化物薄膜は、窒化シリコンおよ
び窒化ホウ素からなるグループから選択される、請求項
19に記載の集積回路。 - 【請求項21】 基板において、ビアを通って延びる電
気的接続であって、該電気的接続は、 該ビアを介して延びる導電体が取り付けられている接続
表面を有する銅導体であって、該接続表面は実質的に酸
化物を含有せず、それによって低抵抗の電気的インター
フェースを形成する銅導体と、 選択的にエッチング可能である第1の誘電体層および第
2の誘電体層を備える、該接続表面の上に位置する多層
誘電体材料であって、該第1の層は窒化物を含み、か
つ、該銅導体に隣接して配置され、該第2の誘電体層は
該第1の層を覆って延びる、多層誘電体材料と、を備え
ており、 該第1の層および該第2の層は該接続表面まで延びるビ
アを規定する共通な開口を有しており、それにより該第
1の層が酸化から該接続表面を保護している状態で、該
第2の層を貫通する該ビアが形成される、電気的接続。 - 【請求項22】 前記第2の層の前記誘電体層は、酸化
TEOS、酸化シラン、BN、および二酸化シリコンか
らなるグループから選択される、請求項21に記載の、
ビアを通って延びる電気的接続。 - 【請求項23】 前記ビアは実質的に円筒形であり、前
記第1の層および前記第2の層の前記厚さに実質的に等
しい高さを有する、請求項21に記載の、ビアを通って
延びる電気的接続。 - 【請求項24】 前記第1の層は窒化物薄膜である、請
求項21に記載の、ビアを通って延びる電気的接続。 - 【請求項25】 前記窒化膜は、約100〜300Åの
範囲の厚さを有する、請求項24に記載の、ビアを通っ
て延びる電気的接続。 - 【請求項26】 前記窒化膜は、窒化シリコンおよび窒
化ホウ素からなるグループから選択される、請求項24
に記載の、ビアを通って延びる電気的接続。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19060597A JPH1126465A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 導電体を銅導体の接続表面に接続する方法、集積回路、および、ビアを通って延びる電気的接続 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19060597A JPH1126465A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 導電体を銅導体の接続表面に接続する方法、集積回路、および、ビアを通って延びる電気的接続 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1126465A true JPH1126465A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16260860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19060597A Pending JPH1126465A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 導電体を銅導体の接続表面に接続する方法、集積回路、および、ビアを通って延びる電気的接続 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1126465A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2795746A1 (fr) * | 1999-07-01 | 2001-01-05 | Commissariat Energie Atomique | Procede de depot d'un materiau dielectrique a base de silicium sur du cuivre |
US7825026B2 (en) | 2004-06-07 | 2010-11-02 | Kyushu Institute Of Technology | Method for processing copper surface, method for forming copper pattern wiring and semiconductor device manufactured using such method |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP19060597A patent/JPH1126465A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2795746A1 (fr) * | 1999-07-01 | 2001-01-05 | Commissariat Energie Atomique | Procede de depot d'un materiau dielectrique a base de silicium sur du cuivre |
US7825026B2 (en) | 2004-06-07 | 2010-11-02 | Kyushu Institute Of Technology | Method for processing copper surface, method for forming copper pattern wiring and semiconductor device manufactured using such method |
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