JP2009524257A - 太いワイヤ構造およびそれを形成するためのデュアル・ダマシン方法(太いワイヤ構造を形成するためのデュアル・ダマシン・プロセス) - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この方法では、スタック構造内で少なくとも1つの部分ビア(26)がエッチングされ、少なくとも1つの部分ビア(26)の周りにボーダ(32)が形成される。この方法は、少なくとも1つのエッチング・ストップ層(22)までビア・エッチングを続行しながら、選択エッチングを使用して太い配線を形成するステップをさらに含む。
【選択図】 図6
Description
Claims (36)
- スタック構造内に少なくとも1つの部分ビアをエッチングするステップと、
前記少なくとも1つの部分ビアの周りにボーダを形成するステップと、
少なくとも1つのエッチング・ストップ層までビア・エッチングを続行しながら、選択エッチングを使用して太い配線を形成するステップと、
を含む、方法。 - 前記太い配線を形成するステップがデュアル・ダマシン・プロセスの一部である、請求項1に記載の方法。
- 前記ボーダを形成するステップが、前記スタック構造上にネガ・フォトレジストを形成するステップと、前記少なくとも1つの部分ビアから離れた前記ネガ・フォトレジストの部分を露出するステップとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのエッチング・ストップ層が、Mx−1金属層を覆う第1のエッチング・ストップ層と、MIM(金属−絶縁体−金属)キャパシタを覆う第2のエッチング・ストップ層とを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記MIMキャパシタを覆う前記エッチング・ストップ層が、前記Mx−1金属層を覆う前記エッチング・ストップ層より厚く形成される、請求項1に記載の方法。
- 前記スタック構造内にMIMキャパシタを組み込むステップをさらに含み、前記太い配線が前記MIMキャパシタを覆う前記少なくとも1つのエッチング・ストップ層まで延びる、請求項1に記載の方法。
- 前記スタック構造を形成するステップが、
第1の低誘電率(k)誘電体材料内に形成されたダマシン銅線を準備するステップと、
前記第1の低誘電率誘電体材料上にエッチング・ストップ層を形成するステップと、
前記エッチング・ストップ層上に層間誘電体層および第2の誘電体層を形成するステップと、
前記第2の誘電率誘電体層上に第2のエッチング・ストップ層を形成するステップと、
前記エッチング・ストップ層上に第3の低誘電率誘電体層を形成するステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記MIMキャパシタが、W、WN、TiN、Ta、TaN、およびTiSiNのうちの少なくとも1つを含む耐熱金属または合金を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1および第2の低誘電率誘電体材料ならびに前記第2の誘電体層のうちの少なくとも1つが、フッ素ドープ・シリケート・ガラス(FSG)である、請求項7に記載の方法。
- 前記エッチング・ストップ層および前記第2のエッチング・ストップ層が、少なくとも、窒化シリコン、炭窒化シリコン、酸炭窒化シリコン、および炭化シリコンである、請求項7に記載の方法。
- 前記層間誘電体層にMIMキャパシタを埋め込むステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記MIMキャパシタが、窒化シリコン、炭窒化シリコン、酸炭窒化シリコン、および炭化シリコンからなるエッチング・ストップ層のうちの少なくとも1つを有する複数のプレートである、請求項11に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの部分ビアをエッチングするステップが、下にある金属層およびMIMキャパシタのうちの少なくとも1つと位置合わせされた前記スタック構造を部分的にエッチングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記太い配線を形成するステップが、前記少なくとも1つの部分ビアの前記形成後に前記スタック構造上にネガ・フォトレジストを付着させるステップと、前記少なくとも1つの部分ビアから離れた前記ネガ・フォトレジストを露出してボーダを形成するステップと、さらに前記スタック構造内に入るように前記少なくとも1つの部分ビアをエッチングし、選択エッチングを行い少なくとも1つのトラフを形成するステップとを含み、前記選択エッチングが、下にある金属層およびMIMキャパシタのうちの少なくとも1つに付着させた前記少なくとも1つのエッチング・ストップ層に対して選択的なものである、請求項1に記載の方法。
- 集積回路チップを形成するために請求項1に記載の前記ステップを実施するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の前記ステップが、デュアル・ダマシン銅後工程(BEOL)プロセスであり、ワイヤおよびビア高として定義された銅層が3.5ミクロン以上の厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのエッチング・ストップ層までビア・エッチングを続行しながら、選択エッチングを使用して太い配線を形成するステップが、前記ビアが前記少なくとも1つのエッチング・ストップ層まで延びる前に上部埋め込みエッチング層まで延びるトラフ・エッチングを含む、請求項1に記載の方法。
- デュアル・ダマシン銅後工程(BEOL)構造を形成する方法であって、
少なくとも1つの下にある金属層と位置合わせされた部分高ビアを形成するステップと、
ネガ・フォトレジスト材料を塗布するステップと、
前記部分高ビアに最も近い前記ネガ・フォトレジスト材料内にボーダを形成するステップと、
追加の深さまで前記部分高ビアをエッチングし、選択エッチングを行いトラフを形成するステップと、
前記BEOL構造内にMIMキャパシタを組み込むステップと、
を含む、方法。 - 前記エッチングするステップが、金属層および前記MIMキャパシタの上の少なくとも1つのエッチング・ストップ層までエッチングするステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 第1の低誘電率(k)誘電体材料内に形成された前記下にある金属層を準備するステップと、
前記第1の低誘電率誘電体材料上にエッチング・ストップ層を形成するステップと、
前記エッチング・ストップ層上に酸化物層および層間誘電体層を形成するステップと、
二酸化シリコン層内に前記MIMキャパシタを埋め込むステップと、
前記MIMキャパシタ上にキャップ層を形成するステップと、
前記層間誘電体層上に第2のエッチング・ストップ層を形成するステップと、
前記エッチング・ストップ層上に第3の低誘電率誘電体層を形成するステップと、
をさらに含む、請求項18に記載の方法。 - 前記エッチング・ストップ層および前記第2のエッチング・ストップ層が、窒化シリコン、炭窒化シリコン、酸炭窒化シリコン、および炭化シリコンからなるエッチング・ストップ層のうちの少なくとも1つである、請求項20に記載の方法。
- 前記MIMキャパシタが、窒化シリコン、炭窒化シリコン、酸炭窒化シリコン、および炭化シリコンからなるエッチング・ストップ層のうちの少なくとも1つを有する複数のプレートを使用して形成される、請求項20に記載の方法。
- 前記追加の深さまで前記部分高ビアをエッチングし、選択エッチングを行いトラフを形成するステップが、前記ビアが少なくとも別のエッチング・ストップ層に突き当たる前に上部埋め込みエッチング層まで前記トラフをエッチングするステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ボーダを形成するステップが、前記部分高ビアから離れた前記ネガ・フォトレジストの部分を露出するステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記トラフをエッチングするステップが、前記MIMキャパシタを覆うキャップ層および下にある金属層のうちの少なくとも1つまで選択的にエッチングするステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記追加の深さまで部分高ビアをエッチングし、選択エッチングを行いトラフを形成するステップが、前記下にある金属層および前記MIMキャパシタのうちの少なくとも1つと位置合わせされる、請求項18に記載の方法。
- 太いワイヤ構造を形成するためのデュアル・ダマシン方法であって、
スタック構造内に部分ビアを形成するステップと、
前記部分ビアの前記形成後に前記スタック構造上にネガ・フォトレジストを付着させるステップと、
前記部分ビアから離れた前記ネガ・フォトレジストを露出して、前記部分ビアの上にボーダを形成するステップと、
さらに前記スタック構造内に入るように前記部分ビアをエッチングするステップと、
前記部分ビア内に選択エッチングを行いトラフを形成するステップであって、前記選択エッチングが下にある金属層の少なくとも1つに付着させた少なくとも1つのエッチング・ストップ層に対して選択的なものであり、MIMが、少なくとも、上部プレートと、MIM誘電体と、下部プレートとを有するステップと、
を含む、方法。 - 前記太いワイヤ構造が3.5ミクロン以上の厚さを有する、請求項27に記載の方法。
- 集積回路チップを形成するために請求項1に記載の前記ステップを実施するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記ビアが前記上部プレートを貫通して完全にエッチングされず、前記MIM誘電体と接触しないようなスパッタ除去と同等の、10ナノメートル未満の酸化物からなるMIM上部プレートのスパッタ洗浄除去を含む、前記MIMキャパシタを形成するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのエッチング・ストップが、第1のエッチング・ストップと第2のエッチング・ストップであり、前記第1のエッチング・ストップが前記下にある金属層の上に形成され、前記第2のエッチング・ストップが前記MIMキャパシタの表面上に形成され、前記第1のエッチング・ストップの高さより大きい高さまで形成される、請求項30に記載の方法。
- 第1の誘電体層内に形成されたダマシン銅線と、
前記ダマシン銅線を覆うエッチング・ストップ層と、
前記エッチング・ストップ層上の第2の誘電体層と、
前記第2の誘電体層上の第2のエッチング・ストップ層と、
前記エッチング・ストップ層上の第3の誘電体層と、
前記第1、第2、および第3の誘電体層を貫通して形成され、前記ダマシン銅線に接触する、1.5ミクロン以上の高さのビアと、
前記第2のエッチング・ストップに最も近く形成され、実質的に軸方向に前記ビアと一直線になり、前記ビアより大きい幅を有する、2ミクロン以上の高さのトラフと、
を含む、太いワイヤ構造。 - 酸化物層内に埋め込まれたMIMキャパシタと、前記MIMキャパシタの上に形成されたエッチング・ストップ層とをさらに含み、前記ビアが前記MIMキャパシタの上に形成された前記エッチング・ストップ層と一直線になり、前記エッチング・ストップ層まで延び、前記トラフが前記MIMキャパシタの上に形成された前記ビアと軸方向に一直線になり、前記第2のエッチング・ストップの近くで止まる、請求項32に記載の構造。
- 誘電体スタックが5.5μmの高さであり、3.5μmの高さのワイヤを有し、前記ビアが1.2μmの最小幅を有する、請求項32に記載の構造。
- FSG(フッ素ドープ・シリケート・ガラス)誘電体材料内に形成された下にあるワイヤと、
前記下にあるワイヤを覆う第1の窒化物キャップ層と、
前記第1の窒化物キャップ層上に形成された層間層と、
前記層間層の一部分に埋め込まれたMIMキャパシタと、
前記MIMキャパシタ層上に形成されたMIMエッチング・ストップ・キャップ層であって、前記第1の窒化物キャップより大きい厚さを有するMIMエッチング・ストップ・キャップ層と、
前記層間層上に形成された第2の窒化物キャップ層と、
前記第2の窒化物キャップ上に形成されたFSG誘電体層と、
前記下にあるワイヤおよび前記MIMキャパシタのうちの少なくとも1つと一直線になり、前記MIM窒化物キャップ層および前記第1の窒化物キャップ層に最も近いところまで延びるビアと、
実質的に軸方向に前記ビアと一直線になり、前記ビアより大きい幅を有し、前記第2の窒化物キャップ層まで延びるトラフと、
を含む、太いワイヤ構造。 - 前記MIMキャパシタが、W、WN、TiN、Ta、TaN、およびTiSiNのうちの少なくとも1つを含む耐熱金属または合金からなる、請求項35に記載の構造。
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