特許 7393437 完全にアライメント調整されたサブトラクティブプロセス及びその電子デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】完全にアライメント調整されたサブトラクティブプロセス及びその電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3213 20060101AFI20231129BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20231129BHJP

   H10B 10/00 20230101ALI20231129BHJP

   H10B 12/00 20230101ALI20231129BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20231129BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/88 D

H10B10/00

H10B12/00

H01L21/90 B

H01L21/90 L

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021564181

(86)(22)【出願日】2020-05-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-01

(86)【国際出願番号】 US2020031003

(87)【国際公開番号】W WO2020223622

(87)【国際公開日】2020-11-05

【審査請求日】2021-12-28

(31)【優先権主張番号】62/841,788

(32)【優先日】2019-05-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】レン， ホー

(72)【発明者】

【氏名】ジャン， ハオ

(72)【発明者】

【氏名】ナイク， メユール

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１５０４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２１２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３２９２７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２６４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５３８５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２１３

Ｈ１０Ｂ １０／００

Ｈ１０Ｂ １２／００

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

完全にアライメント調整されたビアを形成する方法であって、
第１の金属層と電気的に接触している第２の金属層の上部に第３の金属層をパターニングすることであって、パターニングされた前記第３の金属層は、前記第２の金属層の上部の一部が露出するように前記第２の金属層からずれており、前記第３の金属層をパターニングするためのマスクとして機能するパターニングされた第４の金属層およびパターニングされた第４のエッチング停止層が前記第３の金属層上に形成されており、前記パターニングされた第４の金属層および前記パターニングされた第４のエッチング停止層を形成することは、前記第３の金属層上に第４の金属層と第４のエッチング停止層を堆積することと、ハードマスク層とパターニングされたフォトレジストを用いて前記第４の金属層と前記第４のエッチング停止層をパターニングすることと、を含む、第３の金属層をパターニングすることと、
前記パターニングされた第４の金属層および前記パターニングされた第４のエッチング停止層が前記第３の金属層上に形成された後、前記パターニングされた第３の金属層の側面にアライメント調整された前記第２の金属層の側面と、前記第３の金属層の底部から距離を置いた前記第２の金属層の上部とが露出するように、前記第２の金属層の上部を後退させることと、
を含む方法。

【請求項2】

オプションの金属ライナが、前記第２の金属層の上部と前記第３の金属層の底部との間に位置付けされ、前記第２の金属層の上部を後退させることにより、前記第２の金属層の上部と前記オプションの金属ライナの底部との間に距離ができる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の金属層の後退した上部および前記第３の金属層に誘電体層を堆積させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記誘電体層が低誘電率誘電体材料を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記誘電体層が、前記第３の金属層上の前記第４の金属層の上部を覆っている、請求項３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は、電子デバイスおよび電子デバイス製造の分野に関するものである。より具体的には、本開示の実施形態は、サブトラクティブプロセスを用いて、完全にアライメント調整されたビアおよび／またはコンタクトを有する電子デバイスを作製する方法を提供する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］パソコン、ワークステーション、コンピュータサーバ、メインフレームなどの電子デバイスや、プリンタ、スキャナ、ハードディスクドライブなどの他のコンピュータ関連機器には、低消費電力でありながら十分なデータストレージ機能を提供するメモリデバイスが使用されている。電子デバイスでの使用に適したランダムアクセスメモリセルには、主にダイナミック型とスタティック型の２種類がある。ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）は、２つの２進値のうちの１つを示す電圧を記憶するようにプログラムすることができるが、この電圧をごく短時間以上維持するためには、定期的な再プログラムまたは「リフレッシュ」が必要となる。スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）は、定期的なリフレッシュを必要としないことからその名がつけられた。

【0003】

［０００３］従来、チップ上の電気的相互接続は、デバイス構造のさまざまな層を通して開孔を設け、その開孔に導電性材料を充填して、層間および個々の層に位置するデバイス特徴間の相互接続を形成する「デュアルダマシン」製造技法を用いて生産されてきた。しかし、１０ｎｍノード及びより小さい特徴サイズに基づくチップでは、間隙充填や抵抗率に制約があるため、これまで頼りにされてきた「デュアルダマシン」製造技法を使用することは現実的ではない。

【0004】

［０００４］現在のプロセスでは、相互接続の製造時にビアのアライメント問題が頻繁に発生する。先端技術のノードでは、ビアアライメントエラーのためのマージンはほんのわずかである又は全くない。下位の金属線（Ｍｘ）に自己整合したビア（Ｖｘ）を形成するために、サブトラクティブスキームが開発された。しかし、上部の金属線（Ｍｘ＋１）が自己整合型ではないため、アライメントエラーが発生する可能性がある。

【0005】

［０００５］このため、ビアのアライメントエラーを低減又は解消する電子デバイスの形成方法が必要である。

【発明の概要】

【0006】

［０００６］本開示の実施形態は、完全にアライメント調整されたビアを形成する方法を対象としたものである。第２の金属層の上部に第３の金属層をパターニングする。第２の金属層は、第１の金属層と電気的に接触している。パターニングされた第３の金属層は、第２の金属層の上部の一部が露出するように第２の金属層からずれている。パターニングされた第３の金属層の側面にアライメント調整された第２の金属層の側面が露出するように、第２の金属層の上部を後退させる。第２の金属層の上部を、第３の金属層の底部から距離を置いて後退している。

【0007】

［０００７］本開示の追加の実施形態は、完全にアライメント調整されたビアを形成する方法を対象としたものである。第２の金属層上のパターニングされた金属ライナの上部にパターニングされた第３の金属層が形成される。第２の金属層は、第１の金属層と電気的に接触している。パターニングされた第３の金属層およびパターニングされた金属ライナは、第２の金属層の上部の一部がパターニングされた第３の金属層およびパターニングされた金属ライナの開口部を通して露出するように、第２の金属層からずれている。第２の金属層の上部を低くして、パターニングされた第３の金属層の側面にアライメント調整された第２の金属層の側面、および金属ライナの底面から距離を置いた第２の金属層の上面が露出するように、パターニングされた第３の金属層およびパターニングされた金属ライナの開口部を通して第２の金属層を後退させる。第２の金属層の上面は、金属ライナの底面から約５Åから約１００Åの範囲の距離を置いている。

【0008】

［０００８］本開示のさらなる実施形態は、電子デバイスを対象としたものである。電子デバイスは、第１のエッチング停止層を介して第１の金属層と接触している第２の金属層を備える。第２の金属層は、露出した側面を有する上面部分と、後退した上面とを有する。露出した側面は長さを有する。誘電体層は、第２の金属層の一部を取り囲んでいる。誘電体層は、第２の金属層の後退した上面と実質的に同じ高さの上面を有する。第２の金属層および誘電体層上にパターニングされた金属ライナがある。パターニングされた金属ライナは、誘電体の上面および第２の金属層の後退した上面を露出させる開口部を有する。パターニングされた金属ライナは、第２の金属層の後退した上面および誘電体層の上面から距離を置いて間隙を形成している。この間隙は、第２の金属層の露出した側面の長さと実質的に等しい。この間隙は、約５Åから約１００Åの範囲の長さを有する。パターニングされた金属ライナ上にパターニングされた第３の金属層がある。パターニングされた第３の金属層は、誘電体の停止面および第２の金属層の後退した上面を露出させる開口部を有する。

【0009】

［０００９］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。本明細書に記載の実施形態は、例として示すものであり、同様の参照が類似の要素を示す添付の図面の図に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図2】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図3】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図4】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図5】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図6】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図7】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図8】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図9】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図10】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図11】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図12】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図13】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図14】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図15】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図16】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図17】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図18】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図19】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【図20】本開示の１または複数の実施形態に係る電子デバイスを示す等角図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００３０］本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明で示す構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、また、様々な方法で実施又は実行することが可能である。

【0012】

［００３１］本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する用語「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などは、基板表面と反応し得る任意のガス種を指すために互換的に使用される。

【0013】

［００３２］本書で使用する「基板」とは、製造プロセスで膜処理が行われる全ての基板、又は基板に形成された材料の表面のことを指す。例えば、処理が行われ得る基板表面には、用途に応じて、シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、及び金属、金属窒化物、金属合金、その他の導電性材料などの他のいずれかの材料が含まれる。基板には、半導体ウエハが含まれるが、これに限定されない。基板は、基板表面の研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、焼成などの前処理プロセスに暴露され得る。本開示では、基板自体の表面に直接行う膜処理に加えて、以下により詳細に開示するように、開示された膜処理ステップのいずれかは基板に形成された下位層で行われることもあり、用語「基板表面」は、文脈が示すように、上記下位層を含むことが意図されている。したがって、例えば、基板表面上に膜／層や部分的な膜／層を堆積させた場合、新たに堆積させた膜／層の露出面が基板表面となる。

【0014】

［００３３］本開示の１又は複数の実施形態は、サブトラクティブスキームに基づくビアを（ボトムラインとトップラインの両方に対して）完全にアライメント調整することができる方法を有利に提供する。金属バリア／ライナの有無にかかわらず、電子デバイスの形成を可能にする完全アライメント型サブトラクティブスキームの実施形態。いくつかの実施形態では、直交するワイヤ方向の両方におけるビアの完全アライメントが有利に提供される。

【0015】

［００３４］本方法は、半導体デバイスと組み合わせて使用するために、コンタクト材料で充填されたビアを使用せずに、自己整合型相互接続構造を提供する。代わりに、すべてのコンタクト材料が共形層に堆積されているため、いずれのマイクロ導管にも導電性材料を充填する必要はない。続いて、コンタクト材料の層を含む層のスタックにドライエッチングによりパターンが形成され、コンタクト材料のピラーが上方に延在して、半導体デバイスの表面に嵌合するコンタクトを含む下位のベース層から延在する相互接続が得られる。コンタクト材料のピラーは、典型的には金属だが、電流を伝達することができるドープされたセラミック組成物または導電性高分子材料であってもよい。また、製造される相互接続構造は、垂直なピラーの形態である必要はなく、共形層のスタックからサブトラクティブ技法を用いて処理され得る他の形状であってもよいことを理解されたい。

【0016】

［００３５］以下の説明では、自己整合型相互接続構造として頻繁に使用される形態である可能性が高いため、金属ピラーの作製について言及しているが、相互接続経路を提供するために、金属、ドープされたセラミック組成物、またはドープされたまたはドープされていない導電性高分子材料を含む導電経路の１つの形態に実施形態を限定する意図はない。以下の構造の説明で「金属」について言及している場合、共形層の形態で適用され得る他の導電性材料も含まれることが意図されることを理解されたい。

【0017】

［００３６］近年では、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、および／又は電気めっきによる銅が相互接続材料として使用されている。しかし，特徴サイズが１０ｎｍノード（１６ｎｍ ＨＰＣＤ）の場合，銅のｅＭＦＰ（電子の平均自由行程）が約３９ｎｍであることから，実効抵抗率は約６μΩ－ｃｍの範囲にある。特徴サイズが７ｎｍノード（１１ｎｍ ＨＰＣＤ）の場合、銅のｅＭＦＰにより、実効抵抗率は約６．５μΩ－ｃｍの範囲となり、また、特徴サイズが５ｎｍノード（７ｎｍ ＨＰＣＤ）の場合、銅の実効抵抗率は約１１．５μΩ－ｃｍの範囲となる。例として、７ｎｍノード、特に５ｎｍノードでは、コバルト（ｅＭＦＰが銅の３９に対して約９．５ｎｍ）、又はタングステン（ｅＭＦＰが約１９ｎｍ）、及びケイ素化合物などの金属が、実効抵抗率の点で銅と競合するようになるが、これらに限定されない。例えば、銅とコバルトはいずれも５ｎｍノードで約１２μΩ－ｃｍの実効抵抗率を有し、タングステンは約１３．５μΩ－ｃｍの実効抵抗率を有する。実効抵抗率とは、ナノメートル単位での金属の抵抗率のことである。ナノメートル単位では電子散乱が悪化するため、金属の実効抵抗率は固有抵抗率（「バルク抵抗」または「大きな単位での抵抗」）よりも高くなる。

【0018】

［００３７］本開示の実施形態では、複数の材料層を堆積させた後、ドライエッチング技法や原子層エッチング（ＡＬＥ）などのサブトラクティブ技法を用いて、相互接続構造を作製する。形成された導電性相互接続は、必要に応じて誘電体材料で囲まれる。

【0019】

［００３８］ラインメタル、比較的高い導電性成分を持つ（金属、又はドープされたセラミック、又は高分子材料の形態の）エッチング停止材料層、リソグラフィスタックを構成するパターン転写層（通常、ハードマスキング材料を含む）を含む様々な層のスタックを使用し、スタック内に所望の構造を形成するためにサブトラクティブ技法を適用することで、例えば、微小な毛細管に流体導電性材料を充填する必要なく、ピラーの形態の相互接続導管を形成することが可能になる。上述したような相互接続構造の形成方法により、１６ｎｍノード以下のデバイスへの展開が可能となる。

【0020】

［００３９］図１は、次世代の半導体デバイスに有用な相互接続構造を形成するために使用される層の例示的な開始「スタック（積層体）」の三次元図である。当業者は、例示されたスタック１００が単に１つの可能な構成であり、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではないことを認識するであろう。図示の実施形態では、基板１０１は、その上に形成された酸化層１０２を有する。基板は、本明細書に記載の任意の適切な材料であることができる。説明の目的に限り、基板１０１をシリコン基板として説明する。酸化物層１０２は、基板表面から成長させることができる、又は基板表面に堆積させることができる。例えば、シリコン基板を酸化させて酸化物層１０２を形成し得る、又は基板１０１にシリコン酸化膜を（例えば、気相堆積プロセスにより）堆積させ得る。

【0021】

［００４０］図示した実施形態は、オプションの金属ライナ１０３を含む。このライナは、スタック１００から省略することもできる。例えば、第１の金属層１０４が酸化物層１０２と良好な接着性を有する場合には、オプションの金属ライナ１０３は不必要なものとして省略することができる。オプションの金属ライナ１０３は、第１の金属層１０４の酸化物層１０２への接着性を高めることができる任意の適切な材料とすることができる。オプションの金属ライナ１０３は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、蒸発、またはメッキを含むがこれらに限定されない、当業者に周知の任意の適切な技法によって堆積させることができる。

【0022】

［００４１］第１の金属層１０４（第１の導電層とも称される）は、オプションの金属ライナ１０３上；またはオプションの金属ライナ１０３が省略された場合は酸化物層１０２上にある。第１の金属層１０４は、当業者に周知の任意の適切な技法によって堆積させた任意の適切な層であり得る。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４は共形層である。第１の金属層１０４に適した材料としては、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素化合物、グラフェン、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４は、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素化合物、またはグラフェンのうちの１又は複数を含む。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４は、本質的に、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ケイ素化合物、またはグラフェンのうちの１又は複数で構成されている。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する用語「本質的に構成されている」とは、対象となる膜、種などが、記載された材料の約９５％、９８％、９９％、または９９．５％以上であることを意味している。材料について複数の成分が記載されている場合（例えば、膜が本質的にタングステンとコバルトで構成されている場合）、記載されている成分の合計が約９５％、９８％、９９％、または９９．５％以上である。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４は、少量の他の金属がドープされた純金属を含む。例えば、最大５％のドーパント（アルミニウム、マンガンなど）がドープされた銅、タングステン、ルテニウム、モリブデンである。本質的にドープされた金属から構成される第１の金属層１０４とは、第１の金属層１０４が最大５原子％のドーパントを含むことを意味する。いくつかの実施形態では、ドーパントは、アルミニウム、マンガン、リン、アスタチン、またはホウ素のうちの１又は複数を含む。

【0023】

［００４２］第１の金属層１０４の上には、低い電気抵抗率を有する第１のエッチング停止層１０６が重なっている。第１のエッチング停止層１０６は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、蒸発した金属源からの堆積、金属メッキから選択される技法を用いて堆積される、又はケイ素化合物などのドーパントでドープされたＴｉの酸化物であり得る、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ、ニオブ（Ｎｂ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、およびこれらの組み合わせの共形層を含むが、これらに限定されない任意の適切な材料であることができる。いくつかの実施形態では、第１のエッチング停止層１０６は、窒化ケイ素チタン（ＴｉＳｉＮ）、窒化ケイ素タンタル（ＴａＳｉＮ）、または窒化ケイ素タングステン（ＷＳｉＮ）のうちの１又は複数を含む、または本質的にこれらの１又は複数から構成される。

【0024】

［００４３］第１のエッチング停止層１０６には、第２の金属層１０８が形成されている。第２の金属層１０８は、上述した第１の金属層１０４と同じであってよい（ただし、そうである必要はない）。いくつかの実施形態では、第２の金属層１０８は、第１の金属層１０４と同じ組成を含む。いくつかの実施形態では、第２の金属層１０８は、第１の金属層１０４とは異なる組成を含む。本明細書で使用する異なる組成とは、異なる物理的特性を持つ同じ材料を有する組成、または異なる技法によって形成された同じ材料の組成を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４および第２の金属層１０８は、ルテニウム、モリブデン、またはタングステンのうちの１または複数を含む。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４は、ルテニウム、モリブデン、またはタングステンのうちの１又は複数を含む、又は本質的にこれらの１又は複数から構成されている。いくつかの実施形態では、第２の金属層１０８は、ルテニウム、モリブデン、またはタングステンのうちの１又は複数を含む、又は本質的にこれらの１又は複数から構成されている。いくつかの実施形態では、第１の金属層１０４および第２の金属層１０８は、同一の金属を含む、または本質的に同一の金属で構成されている。

【0025】

［００４４］第２のエッチング停止層１１０は、第２の金属層１０８に重なっている。第２のエッチング停止層１１０の組成は、第１のエッチング停止層１０６と同じであってよい（ただし、そうである必要はない）。第１のエッチング停止層１０６と第２のエッチング停止層１１０を同一材料とすることで、処理を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、第２のエッチング停止層１１０は、第１のエッチング停止層１０６と同じ組成を含む。いくつかの実施形態では、第２のエッチング停止層１１０は、第１のエッチング停止層１０６とは異なる組成を含む。いくつかの実施形態では、第１のエッチング停止層１０６および第２のエッチング停止層１１０は、同じ材料を含む、または本質的に同じ材料で構成されている。いくつかの実施形態では、第１のエッチング停止層１０６及び第２のエッチング停止層１１０は、異なる材料を含む。適切なエッチング停止層の材料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、または窒化タンタル（ＴａＮ）を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、第２のエッチング停止層１１０が省略され、後続のハードマスク層１１２がエッチング停止層１１０及びハードマスク層１１２の両方として機能する。

【0026】

［００４５］ハードマスク層１１２は、第２のエッチング停止層１１０に重なっている。ハードマスク層は、上に重なる「リソグラフィスタック」と組み合わせて使用され、上述した下位層１１０、１０８、１０６、１０４を介してデバイスパターンを転写する。ハードマスク層１１２は、単層、又は複数の層を組み合わせたものであり得る。ハードマスク層１１２は、本明細書には記載していないが、１０ｎｍノード（１６ｎｍ ＨＰＣＤ）以下のパターンを提供できるものとして当業者に周知の材料及びパターニング技法を用いて製造され得る。いくつかの実施形態では、ハードマスク層１１２は、金属または誘電体のマスク材料を含む。適切な誘電体材料には、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、およびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。当業者は、酸化ケイ素を表すためにＳｉＯのような公式を使用することが、元素間のいかなる特定の化学量論的関係をも意味するものではないことを認識するだろう。公式は、膜の主要な元素を単に特定するものである。

【0027】

［００４６］図２は、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）２１４およびフォトレジスト２１６がその上に形成された、図１の実施形態と同様の電子デバイス２００を示す図である。図示したフォトレジスト２１６は、トレンチ２１８を有するようにパターニングされているが、当業者は、パターンが任意の適切な形状または形状の組み合わせであり得ることを認識するであろう。

【0028】

［００４７］図３は、Ｍ１ラインエッチングプロセス後の、図２と同様の電子デバイス３００を示す図である。Ｍ１ラインエッチングプロセスにより、フォトレジスト２１６のトレンチ２１８に対応する開口部が形成される。図示した実施形態では、ＢＡＲＣ２１４、ハードマスク層１１２、第２のエッチング停止層１１０、および第２の金属層１０８を通してトレンチ３１５が形成され、それぞれ、パターニングされたＢＡＲＣ３１４、パターニングされたハードマスク層３１２、パターニングされた第２のエッチング停止層３１０、およびパターニングされた第２の金属層３０８が形成される。図示したＭ１ラインエッチングプロセスは、第１のエッチング停止層１０６で停止する。いくつかの実施形態では、第１のエッチング停止層１０６もパターニングされている。パターニングされた層の形成は、単一の工程、又は複数の工程で実行することが可能である。

【0029】

［００４８］図４は、パターニングされたハードマスク層３１２を残してフォトレジスト２１６およびパターニングされたＢＡＲＣ３１４を除去した後の、図３と同様の電子デバイス４００を示す図である。フォトレジスト２１６およびパターニングされたＢＡＲＣ３１４の除去は、異方性エッチングおよび化学機械平坦化（ＣＭＰ）を含むがこれらに限定されない、当業者に周知の任意の適切な技法によって行われ得る。

【0030】

［００４９］図５は、第２の底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）５２０および第２のパターニングされたフォトレジスト５２２の形成後の、図４と同様の電子デバイス５００を示す図である。図示した第２のパターニングされたフォトレジスト５２２は、トレンチ３１５に対してある角度にアライメント調整されている。図示した実施形態では、トレンチ３１５に対して約９０oにアライメント調整された開口部５２３を有する第２のパターニングされたフォトレジスト５２２を示したが、当業者は、第２のパターニングされたフォトレジスト５２２とトレンチ３１５との間の角度が、約１０oから約９０oの範囲であり得ることを認識するであろう。第２のＢＡＲＣ５２０および第２のパターニングされたフォトレジスト５２２の堆積は、当業者に周知の任意の適切な技法によって行われ得る。

【0031】

［００５０］図６は、パターニングされた第２のフォトレジスト５２２の開口部５２３を通して異方性エッチングを行った後の、図５と同様の電子デバイス６００を示す図である。図示したエッチングプロセスは、フォトレジスト材料によって覆われていない第２のＢＡＲＣ５２０およびパターニングされたハードマスク層３１２の部分を除去し、それぞれ、パターニングされた第２のＢＡＲＣ６２０およびパターニングされたハードマスク層６１２を残している。図示したエッチングプロセスは、パターニングされた第２のエッチング停止層３１０及び第１のエッチング停止層１０６で停止する。パターニングされた第２のＢＡＲＣ５２２とパターニングされた第２のエッチング停止３１０の下（エッチング方向に対して）に位置するデバイスの部分は残る。

【0032】

［００５１］図７は、パターニングされた第２のフォトレジスト５２２およびパターニングされた第２のＢＡＲＣ６２０を除去した後の、図６と同様の電子デバイス７００を示す図である。パターニングされた第２のフォトレジスト５２２およびパターニングされた第２のＢＡＲＣ６２０は、別々にまたは同じプロセスで除去され得る。

【0033】

［００５２］図８は、パターニングされたハードマスク層６１２によって覆われていない第２のエッチング停止層３１０の部分を除去するためのエッチングプロセス後の、図７と同様の電子デバイス８００を示す図である。このプロセスにより、パターニングされた第２の金属層３０８の上部３０９が、パターニングされたハードマスク層６１２とパターニングされた第２のエッチング停止層８１０との間の空間８１１に露出したままとなる。

【0034】

［００５３］図９は、第１のエッチング停止層９０６のパッドに第２の金属の柱（ビア９０８）を形成するために、第２の金属層３０８および第１のエッチング停止層１０６の一部を除去するためのエッチング後の、図８と同様の電子デバイス９００を示す図である。また、エッチングにより、トレンチ３１５を通してパターンを第１の金属層１０４に転写し、パターニングされた第１の金属層９０４を形成する。

【0035】

［００５４］図１０は、オプションの金属ライナ１０３の露出した部分をエッチングして、パターニングされたオプションの金属ライナ１００３を残した後の、図９と同様の電子デバイス１０００を示す図である。オプションの金属ライナ１０３がない実施形態では、このエッチングプロセスを省略することができる。

【0036】

［００５５］図１１は、誘電体層１１２４の堆積後の、図１０と同様の電子デバイス１１００を示す図である。誘電体層１１２４は、当業者に周知の任意の適切な技法によって堆積させることができる。いくつかの実施形態では、誘電体層１１２４は、低誘電率誘電体を含む。いくつかの実施形態では、低誘電率誘電体は、流動性ＣＶＤプロセスによって堆積される。

【0037】

［００５６］図１２は、誘電体層１１２４の化学機械平坦化（ＣＭＰ）後の、図１１と同様の電子デバイス１２００を示す図である。ＣＭＰプロセスは、誘電体層１１２４から材料を除去して、誘電体層１１２４の上部１１２５、パターニングされたハードマスク層６１２およびパターニングされた第２のエッチング停止層８１０を低くして、パターニングされた第２の金属層（ビア９０８）を露出させる。パターニングされた第２の金属層（ビア９０８）は、第１のビア（Ｖ１またはＶｘ）とも呼ばれる。第１の金属層は、Ｍ１またはＭｘとも呼ばれる。第１のビアは、パターニングされた第１の金属層９０４を、Ｍ１－Ｖ１またはＭｘ－Ｖｘとも呼ばれる組み合わせでまだ形成されていない第１のビアの上の層に接続する。

【0038】

［００５７］図１３は、その上に層スタックを形成した後の、図１２と同様の電子デバイス１３００を示す図である。層スタックは、図１の層スタックを斜めに回転させたものと同様である。層スタックは、上述したように省略可能なオプションの第２の金属ライナ１３３０を含む。第３の金属層１３３２、第３のエッチング停止層１３３４、第４の金属層１３３６、第４のエッチング停止層１３３８、第２のハードマスク層１３４０、第２のＢＡＲＣ１３４２、および第３のパターニングされたフォトレジスト１３４４である。例示の目的で、パターニングされた第３のフォトレジスト１３４４のトレンチ１３４６のパターンは、第１のビアのパターンとは異なる。図示したパターンは、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではない。

【0039】

［００５８］図１４は、図３に示すプロセスと同様のプロセスが実行された後の、図１３と同様の電子デバイス１４００を示す図である。簡単に説明すると、第２のＢＡＲＣ１３４２、第２のハードマスク層１３４０、および第４のエッチング停止層１３３８を、パターニングされた第３のフォトレジスト１３４４のトレンチ１３４６を通してエッチングして、パターンを第４のエッチング停止層１３３８に転写して、それぞれ、パターニングされた第２のＢＡＲＣ１４４２、パターニングされた第２のハードマスク層１４４０、およびパターニングされた第４のエッチング停止層１４３８を形成する。

【0040】

［００５９］図１５は、図４に示すプロセスと同様のプロセスが実行された後の、図１４と同様の電子デバイス１５００を示す図である。簡単に説明すると、第３のパターニングされたフォトレジスト１３４４およびパターニングされた第２のＢＡＲＣ１４４２がエッチングされ、パターン１３４６でパターニングされた第４の金属層１５３６を生成するために、パターン１３４６、１４４６が第４の金属層１３３６にエッチングされている。

【0041】

［００６０］図１６は、図５と同様の第４のＢＡＲＣ１６４６および第４のパターニングされたフォトレジスト１６４８の堆積後の、図１５と同様の電子デバイス１６００を示す図である。第４のＢＡＲＣ１６４６は、誘電体層１１２４と同じであってよい、又はそれとは異なっていてよい。第４のパターニングされたフォトレジスト１６４８は、当業者に周知の任意の適切な技法（例えば、リソグラフィ）によって堆積され、パターン１６５０が形成される。

【0042】

［００６１］図１７は、パターン１６５０をパターニングされた第２のハードマスク層１４４０に転写して、パターン１６５０と同様のパターン１７５０でパターニングされたハードマスク層１７４０を形成した後の、図１６と同様の電子デバイス１７００を示す図である。また、第４のフォトレジスト１６４８及び第４のＢＡＲＣ１６４６も除去される。

【0043】

［００６２］図１８は、パターン１７５０を第３の金属層１３３２に転写してパターニングされた第３の金属層１３３２を形成した後の、図１７と同様の電子デバイス１８００を示す図である。パターニングされた第４の金属層１４３６およびパターニングされた第４のエッチング停止１４３８は、それぞれ、パターニングされた第４の金属層１８３６およびパターニングされた第４のエッチング停止１８３８となるように修正される。第３の金属層１３３２は、ビア９０８を介して第１の金属線（Ｍ１またはＭｘ）と電気的に接触する第２の金属線（Ｍ２またはＭｘ＋１）として機能する。いくつかの実施形態では、誘電体層１１２４および第２の誘電体２０２４は、絶縁されるように設計されたワイヤ位置での漏電／短絡を防止する。

【0044】

［００６３］図示した実施形態では、パターニングされた第３の金属層１８３２のビア９０８に対するミスアライメント１８５５を示している。これらの特徴のミスアライメント１８５５は、隣接するビア間の電気的短絡を引き起こす可能性がある。図１９は、誘電体層１１２４の上部１１２５および第２の金属層の上部９０９（ビア９０８）を後退させた後の、図１８と同様の電子デバイス１９００を示す図である。後退した誘電体層１１２４は、第２の金属層（ビア９０８）の長さＬｖを露出させる。露出している第２の金属層（ビア９０８）の長さＬｖは、誘電体層１１２４が後退した量と、第２の金属層９０８の上部９０９が後退した量とに正比例する。いくつかの実施形態では、露出した第２の金属層（ビア９０８）の長さは、約５Åから約１００Åの範囲、または約１０Åから約９０Åの範囲、または約１５Åから約８０Åの範囲、または約２０Åから約７０Åの範囲、または約２５Åから約６０Åの範囲である。いくつかの実施形態では、第２の金属層の上部からオプションの金属ライナまたは第３の金属層の底部までの距離と同じである、露出した第２の金属層の長さＬｖは、約２Å、５Å、１０Å、１５Å、２０Åまたは２５Å以上である。第３のエッチング停止１３３４は、ビア９０８のアライメントを維持するための後退プロセスのマスクとして機能する。

【0045】

［００６４］誘電体層を後退させると、第２の金属層（ビア９０８）の上部９０９が低くなり、第２の金属層（ビア９０８）の側面９１１が露出する。第２の金属層の側面９１１は、第３のエッチング停止１３３４がマスクとして機能するため、パターニングされた第３の金属層１８３２の側面１８３３にアライメント調整される。後退プロセスは、第２の金属層の上部９０９（ビア９０８）を低くし、第３の金属層１８３０の底部１８３１から上部９０９までの距離を生じさせるまたは増加させる。

【0046】

［００６５］図示した実施形態では、オプションの第２の金属ライナ１３３０が存在し、これにより、第３の金属層１８３０の底部１８３１が第２の金属層の上部９０９（ビア９０８）から間隔を置いて配置される。この場合、上部９０９を後退させることで、上部９０９と第３の金属線の底部１８３１との間の距離が長くなり、上部９０９とオプションの第２の金属ライナ１３３０の底部１３３１との間に距離ができる。

【0047】

［００６６］図２０は、第２の誘電体２０２４を堆積させ、上部２０２５を平坦化して第４の金属層１８３６を第２のビアとして露出させた後の、図１９と同様の電子デバイス２０００を示す図である。いくつかの実施形態では、第２のビア（Ｖ２）は、第２の金属線（第３の金属層１８３２）と、同様の方法または異なる方法で堆積された後続の金属線とを接続することができる。

【0048】

［００６７］本明細書に記載の材料及び方法を説明する文脈での（特に以下の請求項の範囲の文脈で）「ａ」及び「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語及び同様の指示対象の使用は、本書に別段の記載がない限り、又は文脈によって明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を網羅すると解釈されるべきである。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で別段の記載がない限り、その範囲内にある各個別の値を個別に参照する略記法として機能することを単に意図しており、各個別の値は、本明細書で個別に列挙されているかのように本明細書に組み込まれている。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書に別段の記載がない限り、又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行され得る。本明細書で提供する任意の及び全ての例、又は例示的な文言（例えば、「等」）の使用は、単に材料及び方法をよりよく明らかにすることを意図しており、別段の請求がない限り、範囲に制限を課すものではない。本明細書のいかなる文言も、開示された材料及び方法の実施に不可欠であるとして、特許請求の範囲にないいかなる要素も示すと解釈されるべきではない。

【0049】

［００６８］本明細書全体における「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１又は複数の実施形態」又は「実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、材料、又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所での「１又は複数の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」又は「実施形態では」等の句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。１または複数の実施形態では、特定の特徴、構造、材料、または特性を任意の適切な方法で組み合わせている。

【0050】

［００６９］本明細書の開示を、特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、これらの実施形態は、本開示の原理及び適用の単なる例示であることを理解されたい。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に様々な修正及び変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内にある修正及び変更を含むことが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】