JPH08139194A - 半導体デバイス上に電気接続を作製する方法および該方法により作製された電気接続を有する半導体デバイス - Google Patents
半導体デバイス上に電気接続を作製する方法および該方法により作製された電気接続を有する半導体デバイスInfo
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- JPH08139194A JPH08139194A JP7102527A JP10252795A JPH08139194A JP H08139194 A JPH08139194 A JP H08139194A JP 7102527 A JP7102527 A JP 7102527A JP 10252795 A JP10252795 A JP 10252795A JP H08139194 A JPH08139194 A JP H08139194A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電体層の上下の導体間の電気接続を可能に
し、導体間のキャパシタンスを減少させうる、バイアを
含む有機物含有誘電体層を半導体デバイス上に作る方法
およびそれによる構造を開示する。 【構成】 パターン形成導体18が層間誘電体10上に
配設され、無機エンキャプスレーション層32がこの上
に堆積される。次に、有機物含有誘電体層22が堆積さ
れ、前記導体間のギャップを充填し、かつ前記導体を被
覆する。無機キャップ層24が堆積され、続いてバイア
位置が画定される。バイアは前記キャップ層を貫通し、
次に前記有機物含有誘電体を貫通してエッチングされ
る。無機バイアパッシベーション層30が堆積され、次
に、前記バイアの底部を除去するエッチングを受ける。
これらのステップの第2の適用は、第2の上に重なる、
パターン形成導体38と、無機エンキャプスレーション
層36と、有機物含有誘電体層40と、無機キャップ層
42と、の構造を作る。
し、導体間のキャパシタンスを減少させうる、バイアを
含む有機物含有誘電体層を半導体デバイス上に作る方法
およびそれによる構造を開示する。 【構成】 パターン形成導体18が層間誘電体10上に
配設され、無機エンキャプスレーション層32がこの上
に堆積される。次に、有機物含有誘電体層22が堆積さ
れ、前記導体間のギャップを充填し、かつ前記導体を被
覆する。無機キャップ層24が堆積され、続いてバイア
位置が画定される。バイアは前記キャップ層を貫通し、
次に前記有機物含有誘電体を貫通してエッチングされ
る。無機バイアパッシベーション層30が堆積され、次
に、前記バイアの底部を除去するエッチングを受ける。
これらのステップの第2の適用は、第2の上に重なる、
パターン形成導体38と、無機エンキャプスレーション
層36と、有機物含有誘電体層40と、無機キャップ層
42と、の構造を作る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には半導体デバ
イスの作製に関し、特に、レベル内/間誘電体として有
機物含有材料を用いる方法および構造に関する。
イスの作製に関し、特に、レベル内/間誘電体として有
機物含有材料を用いる方法および構造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体は、コンピュータおよびテレビジ
ョンのような電子装置用の集積回路に広く用いられてい
る。これらの集積回路は、複合機能を行い且つデータを
記憶するために、通常、単結晶シリコンチップ上の多く
のトランジスタを組合わせている。より多くの機能およ
びより多くの記憶容量をチップ上に集積する必要性は、
半導体産業に、通常チップ上に集積される個々のトラン
ジスタおよび他のデバイスの大きさを縮小、または縮尺
設計する方法を求めさせてきた。しかし、デバイスの、
より小さい寸法への縮尺設計は、多数の望ましくない効
果を生ぜしめうる。これらの効果の1つは、回路内の導
体間の容量結合の増大である。そのわけは、容量結合が
導体間の距離に逆比例するからである。この結合は、も
し該結合を減少させるための手段が取られなければ、デ
バイスの最終速度を制限するか、そうでなければ、本来
のデバイスオペレーションを禁止する。
ョンのような電子装置用の集積回路に広く用いられてい
る。これらの集積回路は、複合機能を行い且つデータを
記憶するために、通常、単結晶シリコンチップ上の多く
のトランジスタを組合わせている。より多くの機能およ
びより多くの記憶容量をチップ上に集積する必要性は、
半導体産業に、通常チップ上に集積される個々のトラン
ジスタおよび他のデバイスの大きさを縮小、または縮尺
設計する方法を求めさせてきた。しかし、デバイスの、
より小さい寸法への縮尺設計は、多数の望ましくない効
果を生ぜしめうる。これらの効果の1つは、回路内の導
体間の容量結合の増大である。そのわけは、容量結合が
導体間の距離に逆比例するからである。この結合は、も
し該結合を減少させるための手段が取られなければ、デ
バイスの最終速度を制限するか、そうでなければ、本来
のデバイスオペレーションを禁止する。
【0003】導体間のキャパシタンスはまた、それらを
分離するのに用いられる絶縁体、または誘電体にも強く
依存する。従来の半導体作製においては、通常誘電体と
して二酸化シリコンが用いられ、これは約3.9の比誘
電率を有する。多くの代わりの材料が、より低い比誘電
率を与える手段として用いられ、または提案されてき
た。1つのそのような材料のグループは、有機ポリマ含
有誘電体である。
分離するのに用いられる絶縁体、または誘電体にも強く
依存する。従来の半導体作製においては、通常誘電体と
して二酸化シリコンが用いられ、これは約3.9の比誘
電率を有する。多くの代わりの材料が、より低い比誘電
率を与える手段として用いられ、または提案されてき
た。1つのそのような材料のグループは、有機ポリマ含
有誘電体である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体デバイス上にバイアを含む有機物含有誘電体層を作る
方法および構造であって、該誘電体層の上下の導体間の
電気接続を可能ならしめる該方法および構造を提供する
ことである。本発明のもう1つの目的は、通常のホトリ
ソグラフィおよび金属技術および材料が用いられうるよ
うにしつつ導体間のキャパシタンスを減少させるために
有機物含有材料を用いる、半導体デバイスおよび該半導
体デバイスを作製する方法を提供することである。
体デバイス上にバイアを含む有機物含有誘電体層を作る
方法および構造であって、該誘電体層の上下の導体間の
電気接続を可能ならしめる該方法および構造を提供する
ことである。本発明のもう1つの目的は、通常のホトリ
ソグラフィおよび金属技術および材料が用いられうるよ
うにしつつ導体間のキャパシタンスを減少させるために
有機物含有材料を用いる、半導体デバイスおよび該半導
体デバイスを作製する方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】有機物含有誘電体材料は
多くの望ましい特性を有するが、ここではそれらが、そ
れらの使用を困難ならしめる問題を有することが認識さ
れる。有機物含有誘電体の使用に関連する問題の1つ
は、それらが一般に、ホトレジスト(さまざまなデバイ
ス層に対してパターンを作るために、半導体デバイス上
に堆積される一時的材料)を除去するのに通常用いられ
るのと同じエッチングプロシージャにより除去されるこ
とである。有機物含有材料に関する他の問題は、それら
に対する接点金属の付着の困難性、および有機物含有材
料の、隣接する接点金属の堆積中におけるガス放出およ
び該金属との反応の可能性である。
多くの望ましい特性を有するが、ここではそれらが、そ
れらの使用を困難ならしめる問題を有することが認識さ
れる。有機物含有誘電体の使用に関連する問題の1つ
は、それらが一般に、ホトレジスト(さまざまなデバイ
ス層に対してパターンを作るために、半導体デバイス上
に堆積される一時的材料)を除去するのに通常用いられ
るのと同じエッチングプロシージャにより除去されるこ
とである。有機物含有材料に関する他の問題は、それら
に対する接点金属の付着の困難性、および有機物含有材
料の、隣接する接点金属の堆積中におけるガス放出およ
び該金属との反応の可能性である。
【0006】本発明は、半導体デバイス上にバイアを含
む有機物含有誘電体層を作る方法および構造であって、
該誘電体層の上下の導体間の電気接続を可能ならしめる
該方法および構造を提供する。本発明は、処理ステップ
の新しい組合せを用いて、有機物含有誘電体を貫通する
一線をなすバイアを作り、それによって、金属処理との
両立性の増強と、後のホトリソグラフィステップによる
該有機物含有誘電体への損傷の防止と、の双方を実現す
る。有機物含有誘電体はまた、二酸化シリコン誘電体に
比し低い比誘電率を有するので好ましい。
む有機物含有誘電体層を作る方法および構造であって、
該誘電体層の上下の導体間の電気接続を可能ならしめる
該方法および構造を提供する。本発明は、処理ステップ
の新しい組合せを用いて、有機物含有誘電体を貫通する
一線をなすバイアを作り、それによって、金属処理との
両立性の増強と、後のホトリソグラフィステップによる
該有機物含有誘電体への損傷の防止と、の双方を実現す
る。有機物含有誘電体はまた、二酸化シリコン誘電体に
比し低い比誘電率を有するので好ましい。
【0007】本発明は、通常の半導体金属堆積およびホ
トリソグラフィ材料および技術との両立性を維持しつ
つ、通常の酸化物作製技術に比し、低い比誘電率を有す
る半導体デバイス用誘電体を作製する方法を提供する。
この方法は、基板上にパターン形成された導体の層を形
成するステップであって、該基板が実際の半導体基板ま
たは前に堆積された層間誘電体でありうる該導体層の形
成ステップと、前記パターン形成された導体および基板
を有機物含有材料の層によって被覆するステップと、該
有機物含有層上にSiO2 のような材料の無機キャップ
層を堆積するステップと、を含みうる。この方法はさら
に、該キャップ層および前記有機物含有層を貫通するバ
イアをエッチングするステップと、すべての露出した表
面上に無機共形パッシベーション層を堆積するステップ
と、前記キャップ層の頂部表面および前記バイアの底部
を含む水平な表面から該パッシベーション層を除去する
ステップと、を含みうる。これは、後の金属堆積または
ホトレジスト剥離処理ステップ中において、前記有機物
含有誘電体に対し物理的隔離を行いうるパッシベーショ
ンライナを作る。この方法の1つの可能な変形は、前記
有機物含有誘電体と、その下にある導体との間の接触を
も防止する、酸化物のような無機材料による前記有機物
含有材料の全体的エンキャプスレーションを行いうる。
トリソグラフィ材料および技術との両立性を維持しつ
つ、通常の酸化物作製技術に比し、低い比誘電率を有す
る半導体デバイス用誘電体を作製する方法を提供する。
この方法は、基板上にパターン形成された導体の層を形
成するステップであって、該基板が実際の半導体基板ま
たは前に堆積された層間誘電体でありうる該導体層の形
成ステップと、前記パターン形成された導体および基板
を有機物含有材料の層によって被覆するステップと、該
有機物含有層上にSiO2 のような材料の無機キャップ
層を堆積するステップと、を含みうる。この方法はさら
に、該キャップ層および前記有機物含有層を貫通するバ
イアをエッチングするステップと、すべての露出した表
面上に無機共形パッシベーション層を堆積するステップ
と、前記キャップ層の頂部表面および前記バイアの底部
を含む水平な表面から該パッシベーション層を除去する
ステップと、を含みうる。これは、後の金属堆積または
ホトレジスト剥離処理ステップ中において、前記有機物
含有誘電体に対し物理的隔離を行いうるパッシベーショ
ンライナを作る。この方法の1つの可能な変形は、前記
有機物含有誘電体と、その下にある導体との間の接触を
も防止する、酸化物のような無機材料による前記有機物
含有材料の全体的エンキャプスレーションを行いうる。
【0008】好ましくは、前記有機物含有材料は、パリ
レン(parylene)またはポリイミドのような有
機ポリマとする。前記有機物含有材料はまた、アライド
シグナル500シリーズ(Allied Signal
500 series)のような、SOG(スピン塗
布ガラス)として塗布されうるポリマ含有酸化物でもあ
りうる。前記キャップ層およびパッシベーション層は、
好ましくは、窒化シリコン、または少なくとも95重量
%の二酸化シリコンを含む化合物のような無機材料から
構成される。
レン(parylene)またはポリイミドのような有
機ポリマとする。前記有機物含有材料はまた、アライド
シグナル500シリーズ(Allied Signal
500 series)のような、SOG(スピン塗
布ガラス)として塗布されうるポリマ含有酸化物でもあ
りうる。前記キャップ層およびパッシベーション層は、
好ましくは、窒化シリコン、または少なくとも95重量
%の二酸化シリコンを含む化合物のような無機材料から
構成される。
【0009】本発明の半導体デバイスは、基板上に形成
されたパターン形成された導体の層を含むことができ、
該基板は実際の半導体基板または前に堆積された層間誘
電体でありえ、有機物含有誘電体層が、前記導体の間の
空間を実質的に充填し且つ前記導体をそれらの高さの少
なくとも50%の深さで被覆する。前記デバイスはさら
に、前記有機物含有層上に堆積された無機材料から構成
されたキャップ層と、前記導体に対する接触が行われう
るようにする目的の、該キャップ層および有機物含有層
を貫通してエッチングされた少なくとも1つのバイア
と、を含みうる。前記デバイスはさらに、該バイア内の
前記有機物含有層の露出した部分上に堆積されたパッシ
ベーション層と、前記パターン形成された導体に対する
電気接続を与えるように前記バイア内に堆積された導電
材料と、を含みうる。
されたパターン形成された導体の層を含むことができ、
該基板は実際の半導体基板または前に堆積された層間誘
電体でありえ、有機物含有誘電体層が、前記導体の間の
空間を実質的に充填し且つ前記導体をそれらの高さの少
なくとも50%の深さで被覆する。前記デバイスはさら
に、前記有機物含有層上に堆積された無機材料から構成
されたキャップ層と、前記導体に対する接触が行われう
るようにする目的の、該キャップ層および有機物含有層
を貫通してエッチングされた少なくとも1つのバイア
と、を含みうる。前記デバイスはさらに、該バイア内の
前記有機物含有層の露出した部分上に堆積されたパッシ
ベーション層と、前記パターン形成された導体に対する
電気接続を与えるように前記バイア内に堆積された導電
材料と、を含みうる。
【0010】
【実施例】本発明およびその特徴および利点は、添付図
面を参照することにより最も良く理解されうる。1実施
例において本発明は、キャッピングパッシベーション層
を有する有機物含有誘電体層と、該有機物含有誘電体層
を貫通するバイア内のパッシベーションライナとを作製
する方法を提供する。この実施例の方法は、図1に示さ
れている。図1Aを参照すると、導電層12は絶縁層1
0上に堆積されている。導電層12は、絶縁層10を通
して下部構造(図示されていない)に接続されうる。ホ
トレジスト層14は、導電層12上にスピン塗布され、
導電層12が除去されるべき場所にホトレジスト層14
がギャップ16を含むように、マスクパターンを通して
露光されて現像される。次に図1Bを参照すると、導電
材料はエッチング工程を用いて除去されており、該エッ
チング工程は、前記ホトレジスト層内のギャップ下の材
料を除去し、ギャップ20によって分離されたパターン
形成された導体18を作る。図1Aのホトレジスト14
もまた剥離され、図1Bには現れていない。図1Cは、
この構造に付加された追加層を示す。有機物含有誘電体
層22は、図1Bのギャップ20を充填し、またパター
ン形成された導体18を、該導体自体の厚さに大体等し
い厚さまで被覆する(層22は、一般に導体の厚さの少
なくとも150%の、ギャップ20内において測定され
る深さを有し、それは導体の厚さの200%として図示
されている)。この有機物含有層は、例えば、気相重合
法を用いて堆積されうるパリレンのような有機ポリマか
ら作られうる。有機物含有誘電体層22(この層は、例
えば化学機械的研摩剤を用いて任意選択的に平坦化され
うる)の上には、例えば二酸化シリコンから作られた無
機キャップ層24が堆積され、次に、無機キャップ層2
4上に、新しいホトレジスト層26が堆積される。ホト
レジスト層26のマスクによるパターン形成および現像
の後、かつ無機キャップ層24の異方性エッチングの後
に、バイア28が与えられる。誘電体層22を貫通して
のバイア28の異方性エッチングはまた、このデバイス
からのホトレジスト26の剥離にも役立つが、それはこ
れらの双方が同じエッチングプロシージャにより影響さ
れる場合である。図1Dは、バイア28が、誘電体層2
2を貫通して導体18までエッチングされた後のデバイ
スを示す。この図はまた、デバイスの露出した表面上に
共形的に付着せしめられた無機バイアパッシベーション
層30をも示す。好ましくは、バイアパッシベーション
層30は、無機層24と同様の材料から構成されるが、
これは必要条件ではない。最後に、図1Eは、バイアの
底部から、またハードマスクの頂部から、パッシベーシ
ョン材料を除去するのに用いられた異方性エッチングの
後に、バイアの側壁上にのみ残留したバイアパッシベー
ション層30を示す。この配置は、後のバイアメタライ
ゼーション、ホトリソグラフィ、および他の諸ステップ
のための、酸化物および窒化物のような無機表面材料を
保持しつつ、減少した容量結合を与えるので好ましい。
面を参照することにより最も良く理解されうる。1実施
例において本発明は、キャッピングパッシベーション層
を有する有機物含有誘電体層と、該有機物含有誘電体層
を貫通するバイア内のパッシベーションライナとを作製
する方法を提供する。この実施例の方法は、図1に示さ
れている。図1Aを参照すると、導電層12は絶縁層1
0上に堆積されている。導電層12は、絶縁層10を通
して下部構造(図示されていない)に接続されうる。ホ
トレジスト層14は、導電層12上にスピン塗布され、
導電層12が除去されるべき場所にホトレジスト層14
がギャップ16を含むように、マスクパターンを通して
露光されて現像される。次に図1Bを参照すると、導電
材料はエッチング工程を用いて除去されており、該エッ
チング工程は、前記ホトレジスト層内のギャップ下の材
料を除去し、ギャップ20によって分離されたパターン
形成された導体18を作る。図1Aのホトレジスト14
もまた剥離され、図1Bには現れていない。図1Cは、
この構造に付加された追加層を示す。有機物含有誘電体
層22は、図1Bのギャップ20を充填し、またパター
ン形成された導体18を、該導体自体の厚さに大体等し
い厚さまで被覆する(層22は、一般に導体の厚さの少
なくとも150%の、ギャップ20内において測定され
る深さを有し、それは導体の厚さの200%として図示
されている)。この有機物含有層は、例えば、気相重合
法を用いて堆積されうるパリレンのような有機ポリマか
ら作られうる。有機物含有誘電体層22(この層は、例
えば化学機械的研摩剤を用いて任意選択的に平坦化され
うる)の上には、例えば二酸化シリコンから作られた無
機キャップ層24が堆積され、次に、無機キャップ層2
4上に、新しいホトレジスト層26が堆積される。ホト
レジスト層26のマスクによるパターン形成および現像
の後、かつ無機キャップ層24の異方性エッチングの後
に、バイア28が与えられる。誘電体層22を貫通して
のバイア28の異方性エッチングはまた、このデバイス
からのホトレジスト26の剥離にも役立つが、それはこ
れらの双方が同じエッチングプロシージャにより影響さ
れる場合である。図1Dは、バイア28が、誘電体層2
2を貫通して導体18までエッチングされた後のデバイ
スを示す。この図はまた、デバイスの露出した表面上に
共形的に付着せしめられた無機バイアパッシベーション
層30をも示す。好ましくは、バイアパッシベーション
層30は、無機層24と同様の材料から構成されるが、
これは必要条件ではない。最後に、図1Eは、バイアの
底部から、またハードマスクの頂部から、パッシベーシ
ョン材料を除去するのに用いられた異方性エッチングの
後に、バイアの側壁上にのみ残留したバイアパッシベー
ション層30を示す。この配置は、後のバイアメタライ
ゼーション、ホトリソグラフィ、および他の諸ステップ
のための、酸化物および窒化物のような無機表面材料を
保持しつつ、減少した容量結合を与えるので好ましい。
【0011】図2Aから図2Cまでは、パターン形成さ
れた導体18および基板10上に共形的に堆積された無
機基板エンキャプスレーション層32を含む第2実施例
を示す。図2Aは、前記導体のパターン形成およびエン
キャプスレーション層32の堆積の後における構造を示
す。その後、第1実施例におけると同様の諸ステップが
行われて、図2Bの断面が構成される。この実施例は、
バイア28の底部がいま、基板エンキャプスレーション
層32およびバイアパッシベーション層30により妨害
されていることにおいて異なっている。該バイアの底部
の除去は、双方の妨害層を除去しうる異方性エッチング
を用いて行われる。バイアパッシベーション層30のみ
がキャップ層24の頂部上に存在するので、該キャップ
層は、犠牲的であるように設計された追加の厚さをもっ
て堆積されうる。すなわち、該キャップ層の一部は、前
記パッシベーション層のエッチング中に除去されうる。
この実施例により与えられる追加の利点は、導電材料が
有機物含有材料から完全に隔離されるように、有機物含
有層22が、パッシベーションおよびエンキャプスレー
ション材料により完全に包囲されうることである。
れた導体18および基板10上に共形的に堆積された無
機基板エンキャプスレーション層32を含む第2実施例
を示す。図2Aは、前記導体のパターン形成およびエン
キャプスレーション層32の堆積の後における構造を示
す。その後、第1実施例におけると同様の諸ステップが
行われて、図2Bの断面が構成される。この実施例は、
バイア28の底部がいま、基板エンキャプスレーション
層32およびバイアパッシベーション層30により妨害
されていることにおいて異なっている。該バイアの底部
の除去は、双方の妨害層を除去しうる異方性エッチング
を用いて行われる。バイアパッシベーション層30のみ
がキャップ層24の頂部上に存在するので、該キャップ
層は、犠牲的であるように設計された追加の厚さをもっ
て堆積されうる。すなわち、該キャップ層の一部は、前
記パッシベーション層のエッチング中に除去されうる。
この実施例により与えられる追加の利点は、導電材料が
有機物含有材料から完全に隔離されるように、有機物含
有層22が、パッシベーションおよびエンキャプスレー
ション材料により完全に包囲されうることである。
【0012】図3Aから図3Cまでには、基板エンキャ
プスレーション層に関して用いられうるもう1つの方法
が示されている。図3Aは図2Aと同じであるが、図3
Bは、パッシベーション/エンキャプスレーション層の
エッチングに対して抵抗を示す無機材料から形成された
ハードマスク層34により被覆されたキャップ層24を
示す。1つの選択は、もし例えば、パッシベーション層
30およびエンキャプスレーション層32が主として二
酸化シリコンから構成されているならば、窒化シリコン
のハードマスクでありうる。この実施例は、バイアの開
口に際して、バイア開口からハードマスク層34を除去
する追加のエッチングステップを必要としうる。ハード
マスク層34、キャップ層24、および誘電体層22の
バイアエッチングの後、バイアパッシベーション層30
が、キャップ層24の代わりにハードマスク層34上に
直接重なるように形成される。バイア28の底部を除去
するための異方性エッチングは、ここで、ハードマスク
層34の少なくとも頂部表面からパッシベーション層3
0を除去する。その後、該ハードマスク層はエッチスト
ップとして作用し、キャップ層24内へのエッチングを
阻止するが、バイアの側壁をライニングするパッシベー
ション層30の頂部は、該エッチングから保護されな
い。バイア28の底部が除去された後、ハードマスク3
4は所定の場所に残されうる。あるいは、ハードマスク
を選択的エッチングによって除去すれば、図3Cの構造
を完成しうる。
プスレーション層に関して用いられうるもう1つの方法
が示されている。図3Aは図2Aと同じであるが、図3
Bは、パッシベーション/エンキャプスレーション層の
エッチングに対して抵抗を示す無機材料から形成された
ハードマスク層34により被覆されたキャップ層24を
示す。1つの選択は、もし例えば、パッシベーション層
30およびエンキャプスレーション層32が主として二
酸化シリコンから構成されているならば、窒化シリコン
のハードマスクでありうる。この実施例は、バイアの開
口に際して、バイア開口からハードマスク層34を除去
する追加のエッチングステップを必要としうる。ハード
マスク層34、キャップ層24、および誘電体層22の
バイアエッチングの後、バイアパッシベーション層30
が、キャップ層24の代わりにハードマスク層34上に
直接重なるように形成される。バイア28の底部を除去
するための異方性エッチングは、ここで、ハードマスク
層34の少なくとも頂部表面からパッシベーション層3
0を除去する。その後、該ハードマスク層はエッチスト
ップとして作用し、キャップ層24内へのエッチングを
阻止するが、バイアの側壁をライニングするパッシベー
ション層30の頂部は、該エッチングから保護されな
い。バイア28の底部が除去された後、ハードマスク3
4は所定の場所に残されうる。あるいは、ハードマスク
を選択的エッチングによって除去すれば、図3Cの構造
を完成しうる。
【0013】図4は、本発明の実施例の断面を示し、そ
れは本発明のさまざまな特徴および利点が、パターン形
成された導体の多重層上にどのように用いられうるかを
示す。図2Cの中間構造と同様な中間構造が、キャップ
層24上およびバイア28内に、パターン形成された第
2導体層38をまず追加することによって形成される。
この層は、構造上に導電材料のいくつかの部分層(例え
ばTi/TiN/AlCu合金)を堆積し、かつこの材
料を、導体18の形成と同様にパターン形成することに
よって形成される。前記第2導電層のパターン形成の
後、キャップ層24および第2導体層38の露出した表
面上に第2基板エンキャプスレーション層36が堆積さ
れ、それに続いて第2有機物含有誘電体層40および第
2キャップ層42が堆積される。もしさらにもう1つの
上に重なる導体層(図示されていない)が所望されるな
らば、前記第2導電層上におけるバイア形成が、本発明
の方法の1つにより次に行われる。次表は、いくつかの
実施例および図の大要を与える。
れは本発明のさまざまな特徴および利点が、パターン形
成された導体の多重層上にどのように用いられうるかを
示す。図2Cの中間構造と同様な中間構造が、キャップ
層24上およびバイア28内に、パターン形成された第
2導体層38をまず追加することによって形成される。
この層は、構造上に導電材料のいくつかの部分層(例え
ばTi/TiN/AlCu合金)を堆積し、かつこの材
料を、導体18の形成と同様にパターン形成することに
よって形成される。前記第2導電層のパターン形成の
後、キャップ層24および第2導体層38の露出した表
面上に第2基板エンキャプスレーション層36が堆積さ
れ、それに続いて第2有機物含有誘電体層40および第
2キャップ層42が堆積される。もしさらにもう1つの
上に重なる導体層(図示されていない)が所望されるな
らば、前記第2導電層上におけるバイア形成が、本発明
の方法の1つにより次に行われる。次表は、いくつかの
実施例および図の大要を与える。
【0014】
【表1】
【0015】ここで説明された特定の例は、制限的なも
のではなく、例示的なものと見られるべきであるので、
本発明は、それに制限されるものと解釈されるべきでは
ない。本発明は、本発明の精神および範囲から逸脱しな
い全てのプロセスおよび構造を含むように意図されてい
る。例えば、本技術分野に習熟した者にとっては、図示
された層の厚さが、本発明の、前述の、または他の、利
点を増強するために変更されうることは、明白なはずで
ある。また、ある特定の諸例の諸性質は、本発明の本質
から逸脱することなく組合せうる。
のではなく、例示的なものと見られるべきであるので、
本発明は、それに制限されるものと解釈されるべきでは
ない。本発明は、本発明の精神および範囲から逸脱しな
い全てのプロセスおよび構造を含むように意図されてい
る。例えば、本技術分野に習熟した者にとっては、図示
された層の厚さが、本発明の、前述の、または他の、利
点を増強するために変更されうることは、明白なはずで
ある。また、ある特定の諸例の諸性質は、本発明の本質
から逸脱することなく組合せうる。
【0016】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)(a)基板上に形成された、パターン形成された
導体の層を配設するステップと、(b)有機物含有誘電
体層により前記導体間の空間を充填し且つ前記導体を被
覆するステップであって、該有機物含有誘電体層が3.
5より小な比誘電率を有し、該有機物含有誘電体層が1
0重量%ないし100重量%の有機物を含む材料から構
成される、前記充填および被覆ステップと、(c)前記
有機物含有誘電体層上に無機材料から構成されるキャッ
プ層を堆積するステップと、(d)該キャップ層および
前記有機物含有誘電体層を貫通する1つまたはそれ以上
のバイアをエッチングするステップと、(e)前記キャ
ップ層上および前記バイア内の露出した表面上に無機物
の共形バイアパッシベーション層を堆積するステップで
あって、前記露出した表面が前記バイアの底部を含む、
前記無機物の共形バイアパッシベーション層の前記堆積
ステップと、(f)前記バイアの底部から前記パッシベ
ーション層を異方的に除去するステップであって、それ
によって一線をなすバイアが配設され、該一線をなすバ
イアと、前記有機物含有誘電体を該電気接続から分離す
る前記キャップ層とにより前記導体に対する電気接続が
完成され、かつそれによって前記有機物含有誘電体を貫
通する信頼性のある接続を作ることができ、かつそれに
よって前記有機物含有誘電体が二酸化シリコンに比して
前記導体間のキャパシタンスを減少せしめる、前記パッ
シベーション層の前記除去ステップと、を含む、半導体
デバイス上に電気接続を作製する方法。
る。 (1)(a)基板上に形成された、パターン形成された
導体の層を配設するステップと、(b)有機物含有誘電
体層により前記導体間の空間を充填し且つ前記導体を被
覆するステップであって、該有機物含有誘電体層が3.
5より小な比誘電率を有し、該有機物含有誘電体層が1
0重量%ないし100重量%の有機物を含む材料から構
成される、前記充填および被覆ステップと、(c)前記
有機物含有誘電体層上に無機材料から構成されるキャッ
プ層を堆積するステップと、(d)該キャップ層および
前記有機物含有誘電体層を貫通する1つまたはそれ以上
のバイアをエッチングするステップと、(e)前記キャ
ップ層上および前記バイア内の露出した表面上に無機物
の共形バイアパッシベーション層を堆積するステップで
あって、前記露出した表面が前記バイアの底部を含む、
前記無機物の共形バイアパッシベーション層の前記堆積
ステップと、(f)前記バイアの底部から前記パッシベ
ーション層を異方的に除去するステップであって、それ
によって一線をなすバイアが配設され、該一線をなすバ
イアと、前記有機物含有誘電体を該電気接続から分離す
る前記キャップ層とにより前記導体に対する電気接続が
完成され、かつそれによって前記有機物含有誘電体を貫
通する信頼性のある接続を作ることができ、かつそれに
よって前記有機物含有誘電体が二酸化シリコンに比して
前記導体間のキャパシタンスを減少せしめる、前記パッ
シベーション層の前記除去ステップと、を含む、半導体
デバイス上に電気接続を作製する方法。
【0017】(2)前記パターン形成された導体が、ア
ルミニウム、銅、チタン、白金、金、タングステン、ポ
リシリコン、TiN、タンタル、TiSi2 、およびこ
れらの組合せ、から成るグループから選択された材料か
ら構成されている、第1項記載の方法。
ルミニウム、銅、チタン、白金、金、タングステン、ポ
リシリコン、TiN、タンタル、TiSi2 、およびこ
れらの組合せ、から成るグループから選択された材料か
ら構成されている、第1項記載の方法。
【0018】(3)有機物含有材料を堆積する前記ステ
ップが、有機物含有SOGをスピン塗布し、かつ300
°Cより高い温度においてアニールするステップを含
む、第1項記載の方法。 (4)有機物含有材料を堆積する前記ステップが、蒸着
またはスパッタリングにより純粋ポリマを堆積するステ
ップを含む、第1項記載の方法。
ップが、有機物含有SOGをスピン塗布し、かつ300
°Cより高い温度においてアニールするステップを含
む、第1項記載の方法。 (4)有機物含有材料を堆積する前記ステップが、蒸着
またはスパッタリングにより純粋ポリマを堆積するステ
ップを含む、第1項記載の方法。
【0019】(5)前記キャップ層および前記バイアパ
ッシベーション層が、95重量%より多い二酸化シリコ
ン、窒化シリコン、またはこれらの組合せ、を含む、第
1項記載の方法。 (6)前記除去ステップが、さらに、前記キャップ層を
もとのままにして、前記キャップ層上の前記パッシベー
ション層の部分を除去し、かつ前記キャップ層の頂部部
分を除去する、第1項記載の方法。
ッシベーション層が、95重量%より多い二酸化シリコ
ン、窒化シリコン、またはこれらの組合せ、を含む、第
1項記載の方法。 (6)前記除去ステップが、さらに、前記キャップ層を
もとのままにして、前記キャップ層上の前記パッシベー
ション層の部分を除去し、かつ前記キャップ層の頂部部
分を除去する、第1項記載の方法。
【0020】(7)(a)前記充填および被覆ステップ
の前に、前記パターン形成された導体の露出した部分お
よび前記基板上に共形的に無機基板エンキャプスレーシ
ョン層を堆積するステップと、(b)前記バイアパッシ
ベーション層の前記除去ステップの一部として、または
該除去ステップの後に、バイアの底部から前記基板エン
キャプスレーション層を除去するステップと、をさらに
含む、第1項記載の方法。
の前に、前記パターン形成された導体の露出した部分お
よび前記基板上に共形的に無機基板エンキャプスレーシ
ョン層を堆積するステップと、(b)前記バイアパッシ
ベーション層の前記除去ステップの一部として、または
該除去ステップの後に、バイアの底部から前記基板エン
キャプスレーション層を除去するステップと、をさらに
含む、第1項記載の方法。
【0021】(8)前記キャップ層が少なくとも2つの
部分層から構成され、その頂部部分層が前記バイアパッ
シベーション層のエッチングにより実質的に影響されな
い材料によって形成されている、第7項記載の方法。 (9)前記パッシベーション層の前記除去後に前記頂部
部分層を除去するステップをさらに含む、第8項記載の
方法。 (10)前記頂部部分層が窒化シリコンから構成されて
いる、第8項記載の方法。
部分層から構成され、その頂部部分層が前記バイアパッ
シベーション層のエッチングにより実質的に影響されな
い材料によって形成されている、第7項記載の方法。 (9)前記パッシベーション層の前記除去後に前記頂部
部分層を除去するステップをさらに含む、第8項記載の
方法。 (10)前記頂部部分層が窒化シリコンから構成されて
いる、第8項記載の方法。
【0022】(11)(a)基板上に形成された、パタ
ーン形成された導体の層と、(b)前記導体間の空間を
充填し且つ前記導体を被覆する有機物含有誘電体層であ
って、該有機物含有誘電体層が3.5より小さい比誘電
率を有し、該有機物含有誘電体層が10重量%ないし1
00重量%のポリマを含む材料から構成される、該有機
物含有誘電体層と、(c)前記有機物含有誘電体層上に
堆積された無機材料から構成されるキャップ層と、
(d)該キャップ層および前記有機物含有誘電体層を貫
通してエッチングされた少なくとも1つのバイアと、
(e)該バイアが前記有機物含有誘電体を貫通している
場所の該バイアの側壁上に堆積された無機パッシベーシ
ョン層と、(f)前記バイアを導電材料により充填する
ことにより形成される電気接続であって、該電気接続が
前記パターン形成された導体の1つに接続され、それに
よって前記無機誘電体層上に堆積された第2レベルのパ
ターン形成された導体に対する接続が行われうる前記電
気接続と、を含む半導体デバイス。
ーン形成された導体の層と、(b)前記導体間の空間を
充填し且つ前記導体を被覆する有機物含有誘電体層であ
って、該有機物含有誘電体層が3.5より小さい比誘電
率を有し、該有機物含有誘電体層が10重量%ないし1
00重量%のポリマを含む材料から構成される、該有機
物含有誘電体層と、(c)前記有機物含有誘電体層上に
堆積された無機材料から構成されるキャップ層と、
(d)該キャップ層および前記有機物含有誘電体層を貫
通してエッチングされた少なくとも1つのバイアと、
(e)該バイアが前記有機物含有誘電体を貫通している
場所の該バイアの側壁上に堆積された無機パッシベーシ
ョン層と、(f)前記バイアを導電材料により充填する
ことにより形成される電気接続であって、該電気接続が
前記パターン形成された導体の1つに接続され、それに
よって前記無機誘電体層上に堆積された第2レベルのパ
ターン形成された導体に対する接続が行われうる前記電
気接続と、を含む半導体デバイス。
【0023】(12)作製において、通常のホトリソグ
ラフィおよび金属技術および材料が用いられうるように
しつつ導体間のキャパシタンスを減少させるために有機
物含有材料を用いる、半導体デバイスおよび該半導体デ
バイスを作製するプロセスが開示される。1構造におい
ては、パターン形成された導体18が層間誘電体10上
に配設され、無機基板エンキャプスレーション層32が
この構造上に共形的に堆積される。次に、有機物含有誘
電体材料(例えば純粋なパリレン)の層22が堆積さ
れ、前記導体間のギャップを充填し、かつ前記導体を被
覆する。SiO2 のような材料の無機キャップ層24が
堆積され、続いてバイア位置を画定するためのホトリソ
グラフィステップが行われる。バイアは前記キャップ層
を貫通し、次に前記有機物含有誘電体を貫通してエッチ
ングされる(このステップは、ホトレジストを剥離する
ためにも用いられる)。無機バイアパッシベーション層
30が、共形的に堆積され、かつ次に、前記バイアの底
部を除去するために、該バイア内に、バイア金属が有機
物含有材料に接触することを阻止するパッシベーション
ライナを残しつつ、異方的にエッチングされる。これら
のステップの第2の適用は、第2の上に重なる、パター
ン形成された導体38と、無機エンキャプスレーション
層36と、有機物含有誘電体層40と、無機キャップ層
42と、の構造を形成する。
ラフィおよび金属技術および材料が用いられうるように
しつつ導体間のキャパシタンスを減少させるために有機
物含有材料を用いる、半導体デバイスおよび該半導体デ
バイスを作製するプロセスが開示される。1構造におい
ては、パターン形成された導体18が層間誘電体10上
に配設され、無機基板エンキャプスレーション層32が
この構造上に共形的に堆積される。次に、有機物含有誘
電体材料(例えば純粋なパリレン)の層22が堆積さ
れ、前記導体間のギャップを充填し、かつ前記導体を被
覆する。SiO2 のような材料の無機キャップ層24が
堆積され、続いてバイア位置を画定するためのホトリソ
グラフィステップが行われる。バイアは前記キャップ層
を貫通し、次に前記有機物含有誘電体を貫通してエッチ
ングされる(このステップは、ホトレジストを剥離する
ためにも用いられる)。無機バイアパッシベーション層
30が、共形的に堆積され、かつ次に、前記バイアの底
部を除去するために、該バイア内に、バイア金属が有機
物含有材料に接触することを阻止するパッシベーション
ライナを残しつつ、異方的にエッチングされる。これら
のステップの第2の適用は、第2の上に重なる、パター
ン形成された導体38と、無機エンキャプスレーション
層36と、有機物含有誘電体層40と、無機キャップ層
42と、の構造を形成する。
【図1】AからEまでは、パターン形成された導体層、
上部にキャップ層を有する有機物含有誘電体層、該キャ
ップ層および有機物含有誘電体層を貫通するバイア、の
作製、およびバイア側壁の形成、における進行する諸ス
テップを示す断面図。
上部にキャップ層を有する有機物含有誘電体層、該キャ
ップ層および有機物含有誘電体層を貫通するバイア、の
作製、およびバイア側壁の形成、における進行する諸ス
テップを示す断面図。
【図2】AからCまでは、パターン形成された導体上に
金属/エンキャプスレーション層を含み、キャップ層の
一部をバイアの底部を除去するための犠牲層として用い
る、第2実施例の断面図。
金属/エンキャプスレーション層を含み、キャップ層の
一部をバイアの底部を除去するための犠牲層として用い
る、第2実施例の断面図。
【図3】AからCまでは、同様のエンキャプスレーショ
ン層を含むが、バイアの底部を除去するためにダブルハ
ードマスク技術を用いる、もう1つの実施例の断面図。
ン層を含むが、バイアの底部を除去するためにダブルハ
ードマスク技術を用いる、もう1つの実施例の断面図。
【図4】2レベル実施例の断面図であり、そこには2つ
の導体層上の導体を電気的に接続する充填されたバイア
が示され、該双方の層は、無機キャップ層を有する有機
物含有誘電体を用いて構成されている。
の導体層上の導体を電気的に接続する充填されたバイア
が示され、該双方の層は、無機キャップ層を有する有機
物含有誘電体を用いて構成されている。
10 絶縁層 18 パターン形成導体 22 有機物含有誘電体層 24 無機キャップ層 30 無機バイアパッシベーション層 32 無機エンキャプスレーション層 36 無機エンキャプスレーション層 38 パターン形成導体 40 有機物含有誘電体層 42 無機キャップ層
Claims (2)
- 【請求項1】(a)基板上に形成された、パターン形成
された導体の層を配設するステップと、(b)有機物含
有誘電体層により前記導体間の空間を充填し且つ前記導
体を被覆するステップであって、該有機物含有誘電体層
が3.5より小な比誘電率を有し、該有機物含有誘電体
層が10重量%ないし100重量%の有機物を含む材料
から構成される、前記充填および被覆ステップと、
(c)前記有機物含有誘電体層上に無機材料から構成さ
れるキャップ層を堆積するステップと、(d)該キャッ
プ層および前記有機物含有誘電体層を貫通する1つまた
はそれ以上のバイア(via)をエッチングするステッ
プと、(e)前記キャップ層上および前記バイア内の露
出した表面上に無機物の共形バイアパッシベーション層
を堆積するステップであって、前記露出した表面が前記
バイアの底部を含む、前記無機物の共形バイアパッシベ
ーション層の前記堆積ステップと、(f)前記バイアの
底部から前記パッシベーション層を異方的に除去するス
テップであって、それによって一線をなすバイアが配設
され、該一線をなすバイアと、前記有機物含有誘電体を
該電気接続から分離する前記キャップ層とにより前記導
体に対する電気接続が完成され、かつそれによって前記
有機物含有誘電体を貫通する信頼性のある接続を作るこ
とができ、かつそれによって前記有機物含有誘電体が二
酸化シリコンに比して前記導体間のキャパシタンスを減
少せしめる、前記パッシベーション層の前記除去ステッ
プと、を含む、半導体デバイス上に電気接続を作製する
方法。 - 【請求項2】(a)基板上に形成された、パターン形成
された導体の層と、(b)前記導体間の空間を充填し且
つ前記導体を被覆する有機物含有誘電体層であって、該
有機物含有誘電体層が3.5より小さい比誘電率を有
し、該有機物含有誘電体層が10重量%ないし100重
量%のポリマを含む材料から構成される、該有機物含有
誘電体層と、(c)前記有機物含有誘電体層上に堆積さ
れた無機材料から構成されるキャップ層と、(d)該キ
ャップ層および前記有機物含有誘電体層を貫通してエッ
チングされた少なくとも1つのバイアと、(e)該バイ
アが前記有機物含有誘電体を貫通している場所の該バイ
アの側壁上に堆積された無機パッシベーション層と、
(f)前記バイアを導電材料により充填することにより
形成される電気接続であって、該電気接続が前記パター
ン形成された導体の1つに接続され、それによって前記
無機誘電体層上に堆積された第2レベルのパターン形成
された導体に対する接続が行われうる前記電気接続と、
を含む半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US23409994A | 1994-04-28 | 1994-04-28 | |
US234099 | 1994-04-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08139194A true JPH08139194A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=22879928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7102527A Pending JPH08139194A (ja) | 1994-04-28 | 1995-04-26 | 半導体デバイス上に電気接続を作製する方法および該方法により作製された電気接続を有する半導体デバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6188125B1 (ja) |
EP (1) | EP0680085B1 (ja) |
JP (1) | JPH08139194A (ja) |
KR (1) | KR950034610A (ja) |
DE (1) | DE69512125T2 (ja) |
TW (1) | TW271005B (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6633082B1 (en) | 1997-05-30 | 2003-10-14 | Nec Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
US7015143B2 (en) | 2002-06-04 | 2006-03-21 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Structure including multiple wire-layers and methods for forming the same |
KR20210002324A (ko) * | 2019-06-28 | 2021-01-07 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 백엔드 오브 라인 비아와 금속 라인간 마진 개선 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0809291B1 (en) * | 1996-03-22 | 2007-04-04 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor device with intermetal dielectric and method of making |
FR2747511B1 (fr) * | 1996-04-10 | 1998-09-04 | Sgs Thomson Microelectronics | Interconnexions multicouches a faible capacite parasite laterale |
JPH10223624A (ja) | 1997-02-06 | 1998-08-21 | Nec Yamagata Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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1995
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- 1995-04-27 KR KR1019950010066A patent/KR950034610A/ko active IP Right Grant
- 1995-04-28 EP EP95106399A patent/EP0680085B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-28 DE DE69512125T patent/DE69512125T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-07 US US08/476,293 patent/US6188125B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-08 TW TW084105791A patent/TW271005B/zh not_active IP Right Cessation
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TW271005B (ja) | 1996-02-21 |
KR950034610A (ko) | 1995-12-28 |
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DE69512125D1 (de) | 1999-10-21 |
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040413 |