特表 2022-553690 配線端部における自己整合型トップ・ビア形成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-26

(54)【発明の名称】配線端部における自己整合型トップ・ビア形成

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/768 20060101AFI20221219BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/90 A

H01L21/88 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022523265

(86)(22)【出願日】2020-09-24

(85)【翻訳文提出日】2022-04-18

(86)【国際出願番号】 IB2020058933

(87)【国際公開番号】W WO2021079211

(87)【国際公開日】2021-04-29

(31)【優先権主張番号】16/664,830

(32)【優先日】2019-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390009531

【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100112690

【弁理士】

【氏名又は名称】太佐 種一

(72)【発明者】

【氏名】ダッタ、アシム

(72)【発明者】

【氏名】アーノルド、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】メッツラー、ドミニク

【テーマコード（参考）】

5F033

【Ｆターム（参考）】

5F033JJ07

5F033JJ15

5F033JJ19

5F033KK07

5F033KK15

5F033KK19

5F033QQ02

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5F033QQ18

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5F033QQ24

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5F033QQ28

5F033QQ48

5F033RR01

5F033RR04

5F033RR06

5F033RR09

5F033XX03

(57)【要約】

配線端部における自己整合型トップ・ビア形成のための技術が提供される。１つの態様では、配線端部のところに自己整合型ビアを形成する方法は：（第１／第２の）ハードマスクを使用して（偶数／奇数）金属配線をパターニングすることと；選択金属配線のカット領域を覆うハードマスクを露出させる窓を有するカット・マスクを使用してハードマスクおよび偶数または奇数の選択金属配線を切断することと；カット領域のいずれかの側にハードマスクを露出させるために窓を拡大することと；カット領域の内部にＴ字形空洞を形成するために拡大した窓を使用してハードマスクを選択的にエッチングすることと；ギャップ充填誘電体を用いてＴ字形空洞を埋めることと；ハードマスクを除去することと；金属配線をリセスすることであって、リセスすることにより、ギャップ充填誘電体が、金属配線の端部のところに自己整合型ビアを形成する選択金属配線の部分にオーバーハングする、リセスすることとを含む。構造体もまた提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線端部のところに自己整合型ビアを形成する方法であって、
偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスクを含むハードマスクを使用して交互の前記偶数金属配線および前記奇数金属配線を備える金属配線をパターニングするステップと、
選択金属配線のカット領域を覆う前記ハードマスクを露出させる窓を有するカット・マスクを使用して、前記ハードマスクおよび偶数または奇数の前記選択金属配線を切断するステップと、
前記選択金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記ハードマスクを露出させるために前記カット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択金属配線の前記カット領域内にＴ字形空洞を形成するために前記カット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記ハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記Ｔ字形空洞を埋めるステップと、
前記ハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであり、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記選択金属配線の部分にオーバーハングする、前記リセスするステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクが異なる材料を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のハードマスクが、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第２のハードマスクが、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、水素含有シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮＨ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記偶数および奇数金属配線が、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された金属を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記偶数金属配線、前記奇数金属配線、および前記ハードマスクを覆う誘電体を堆積するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記カット・マスクを使用して前記選択金属配線を覆う前記ハードマスクをパターニングするステップと、
前記選択金属配線を切断するために前記ハードマスクから前記選択金属配線へパターンを転写するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

横方向エッチングが、前記カット・マスクの前記窓を拡大するために使用される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記リセスするステップの後で前記ギャップ充填誘電体をポリッシングするステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記ハードマスク内にギャップを形成するために前記金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記ハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記ハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記ハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記リセスするステップによって、自己整合型ビアが前記選択金属配線の一方の端部にだけ形成されるように、前記ギャップ充填誘電体のオーバーハングを除去するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記選択偶数金属配線のカット領域を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１のカット・マスクを使用して前記第１のハードマスクおよび前記偶数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと、
前記選択偶数金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記第１のハードマスクを露出させるために前記第１のカット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択偶数金属配線の前記カット領域内に第１のＴ字形空洞を形成するために前記第１のカット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記第１のハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
前記選択奇数金属配線のカット領域を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有する第２のカット・マスクを使用して前記第２のハードマスクおよび前記奇数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記第２のハードマスクを露出させるために前記第２のカット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域内に第２のＴ字形空洞を形成するために前記第２のカット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記第２のハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のＴ字形空洞および前記第２のＴ字形空洞を埋めるステップと、
前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであって、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記選択偶数金属配線および前記選択奇数金属配線の部分にオーバーハングする、前記リセスするステップと
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクが異なる材料を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記リセスするステップの後で前記ギャップ充填誘電体をポリッシングするステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記第１のハードマスク内にギャップを形成するために前記偶数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記第１のハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記第１のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記第２のハードマスク内にギャップを形成するために前記奇数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有するもう１つのマスクを使用して前記第２のハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記第２のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記第２のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップがもう１つの非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項17】

前記選択奇数金属配線のカット領域を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有する第２のカット・マスクを使用して前記第２のハードマスクおよび前記奇数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記第２のハードマスクを露出させるために前記第２のカット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域内に第２のＴ字形空洞を形成するために前記第２のカット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記第２のハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
前記第１のハードマスク内にギャップを形成するために前記偶数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記第１のハードマスクを切断するステップと、
前記第２のハードマスク内にギャップを形成するために前記奇数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有するもう１つのマスクを使用して前記第２のハードマスクを切断するステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のＴ字形空洞、前記第２のＴ字形空洞、前記第１のハードマスク内の前記ギャップ、および前記第２のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップと、
前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであって、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記偶数および奇数金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記偶数金属配線の部分にオーバーハングし、前記第１のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体および前記第２のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記リセスするステップと
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記第１のハードマスクが、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＯｘ、ＴｉＮ、ＴａＮ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項１３または１７に記載の方法。

【請求項19】

前記第２のハードマスクが、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＮＨ、ＳｉＣ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項１３または１７に記載の方法。

【請求項20】

構造体であって、
金属配線と、
前記金属配線のうちの選択した１つにおける切断部と、
前記切断部のいずれかの側の前記選択金属配線の配線端部とアライメントされたビアと、
前記配線端部間のギャップ充填誘電体と
を備える、構造体。

【請求項21】

前記ビアの各側壁が、前記選択金属配線の前記配線端部と同一平面である、請求項２０に記載の構造体。

【請求項22】

前記金属配線が、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された金属を含む、請求項２０に記載の構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トップ・ビア形成に関し、そして特に、配線端部における自己整合型トップ・ビア形成のための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス・メタライゼーション・プロセスでは、ビアは、金属配線の上方に形成されることが多い。しかしながら、アライメント問題が、そのようなトップ・ビア方式で、特にビアが金属配線の端部の上方に形成されるときに生じることがある。

【0003】

すなわち、トップ・ビア方式における難題の１つは、ビアのクリティカル寸法（ＣＤ）に何の変動もなしに配線端部のところにビアを形成することである。ビアＣＤを制御することは、しかしながら、金属配線とのアライメントがリソグラフィを使用して行われるのであれば困難である。すなわち、制限されたオーバーレイ・シフトは、ビアが、配線端部から離れるかまたは配線端部によって切断されて、ビアＣＤの減少を生じさせる。オーバーレイ・シフトは、リソグラフィ・プロセス中のパターン同士のミスアライメントのために生じることがある。

【0004】

したがって、トップ・ビア形成のための技術の改善が望ましいはずである。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、配線端部における自己整合型トップ・ビア形成のための技術を提供する。発明の１つの態様では、配線端部のところに自己整合型ビアを形成する方法が提供される。本方法は：偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスクを含むハードマスクを使用して交互の偶数金属配線および奇数金属配線を含む金属配線をパターニングするステップと；選択金属配線のカット領域を覆うハードマスクを露出させる窓を有するカット・マスクを使用して、ハードマスクおよび選択金属配線を切断するステップと；選択金属配線のカット領域のいずれかの側にハードマスクを露出させるためにカット・マスクの窓を拡大するステップと；選択金属配線のカット領域内にＴ字形空洞を形成するためにカット・マスクの拡大した窓を使用してハードマスクを選択的にエッチングするステップと；ギャップ充填誘電体を用いてＴ字形空洞を埋めるステップと；ハードマスクを除去するステップと；ギャップ充填誘電体に対して選択的に金属配線をリセスするステップであって、リセスすることにより、ギャップ充填誘電体が、金属配線の端部のところに自己整合型ビアを形成する選択金属配線の部分にオーバーハングする、リセスするステップとを含む。

【0006】

本発明のもう１つの態様では、配線端部のところに自己整合型ビアを形成するもう１つの方法が提供される。本方法は：偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスクを含むハードマスクを使用して交互の偶数金属配線および奇数金属配線を含む金属配線をパターニングするステップと；選択偶数金属配線のカット領域を覆う第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１のカット・マスクを使用して第１のハードマスクおよび偶数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと；選択偶数金属配線のカット領域のいずれかの側に第１のハードマスクを露出させるために第１のカット・マスクの窓を拡大するステップと；選択偶数金属配線のカット領域内に第１のＴ字形空洞を形成するために第１のカット・マスクの拡大した窓を使用して第１のハードマスクを選択的にエッチングするステップと；選択奇数金属配線のカット領域を覆う第２のハードマスクを露出させる窓を有する第２のカット・マスクを使用して第２のハードマスクおよび奇数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと；選択奇数金属配線のカット領域のいずれかの側に第２のハードマスクを露出させるために第２のカット・マスクの窓を拡大するステップと；選択奇数金属配線のカット領域内に第２のＴ字形空洞を形成するために第２のカット・マスクの拡大した窓を使用して第２のハードマスクを選択的にエッチングするステップと；ギャップ充填誘電体を用いて第１のＴ字形空洞および第２のＴ字形空洞を埋めるステップと；第１のハードマスクおよび第２のハードマスクを除去するステップと；ギャップ充填誘電体に対して選択的に金属配線をリセスするステップであって、リセスすることにより、ギャップ充填誘電体が、金属配線の端部のところに自己整合型ビアを形成する選択偶数金属配線および選択奇数金属配線の部分にオーバーハングする、リセスするステップとを含む。

【0007】

本発明のさらにもう１つの態様では、配線端部のところに自己整合型ビアを形成するさらにもう１つの方法が提供される。本方法は：偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスクを含むハードマスクを使用して交互の偶数金属配線および奇数金属配線を含む金属配線をパターニングするステップと；選択偶数金属配線のカット領域を覆う第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１のカット・マスクを使用して第１のハードマスクおよび偶数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと；選択偶数金属配線のカット領域のいずれかの側に第１のハードマスクを露出させるために第１のカット・マスクの窓を拡大するステップと；選択偶数金属配線のカット領域内に第１のＴ字形空洞を形成するために第１のカット・マスクの拡大した窓を使用して第１のハードマスクを選択的にエッチングするステップと；選択奇数金属配線のカット領域を覆う第２のハードマスクを露出させる窓を有する第２のカット・マスクを使用して第２のハードマスクおよび奇数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと；選択奇数金属配線のカット領域のいずれかの側に第２のハードマスクを露出させるために第２のカット・マスクの窓を拡大するステップと；選択奇数金属配線のカット領域内に第２のＴ字形空洞を形成するために第２のカット・マスクの拡大した窓を使用して第２のハードマスクを選択的にエッチングするステップと；第１のハードマスク内にギャップを形成するために偶数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う第１のハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して第１のハードマスクを切断するステップと；第２のハードマスク内にギャップを形成するために奇数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う第２のハードマスクを露出させる窓を有するもう１つのマスクを使用して第２のハードマスクを切断するステップと；ギャップ充填誘電体を用いて第１のＴ字形空洞、第２のＴ字形空洞、第１のハードマスク内のギャップ、および第２のハードマスク内のギャップを埋めるステップと；第１のハードマスクおよび第２のハードマスクを除去するステップと；ギャップ充填誘電体に対して選択的に金属配線をリセスするステップであって、リセスすることにより、ギャップ充填誘電体が、偶数および奇数金属配線の端部のところに自己整合型ビアを形成する偶数金属配線の部分にオーバーハングし、第１のハードマスクのギャップ内のギャップ充填誘電体および第２のハードマスクのギャップ内のギャップ充填誘電体に対して選択的に金属配線をリセスするステップが非配線端ビアを形成する、リセスするステップとを含む。

【0008】

本発明のさらにもう１つの態様では、構造体が提供される。本構造体は：金属配線と；金属配線のうちの選択した１つにおける切断部と；切断部のいずれかの側の選択金属配線の配線端部にアライメントされたビアと；配線端部同士の間のギャップ充填誘電体とを含む。

【0009】

本発明のより完全な理解、ならびに本発明のさらなる特徴および利点は、下記の詳細な説明および図面を参照することにより得られるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態による、偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスク、ならびに（偶数／奇数）金属配線および第１と第２のハードマスクを覆って／囲んで堆積されている誘電性材料を図示するトップ・ダウン図である。

【図2】本発明の実施形態による、偶数金属配線のうちの１つを覆う第１のハードマスクを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図3】本発明の実施形態による、奇数金属配線のうちの１つを覆う第２のハードマスクを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図4】本発明の実施形態による、切断しようとする偶数金属配線のうちの選択した１つのカット領域を覆う第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１および第２のハードマスクを覆って形成されている（第１の）カット・マスクを図示するトップ・ダウン図である。

【図5】本発明の実施形態による、選択偶数金属配線を覆う第１のハードマスクをパターニングする／切断するために使用されている第１のカット・マスクを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図6】本発明の実施形態にしたがって、第１のカット・マスク内の窓が隣接する奇数金属配線に侵入する場合でさえ、上記奇数金属配線の切断が異なる第１および第２のハードマスクの使用のために生じないことを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図7】本発明の実施形態による、第１のハードマスクから選択偶数金属配線へ転写されており、偶数金属配線を切断するパターンを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図8】本発明の実施形態による、窓を拡大するために実行されている第１のカット・マスクの横方向エッチングを図示するトップ・ダウン図である。

【図9】本発明の実施形態による、窓が横方向エッチングによって拡大され／広げられた後の第１のカット・マスクであり、そして（第１の）「Ｔ字形」空洞を形成するために拡大された／広げられた窓により露出したカット領域のいずれかの側の選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスクの一部分を選択的にエッチングするために使用されている第１のカット・マスクを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図10】本発明の実施形態にしたがって、第１のカット・マスクのここで拡大した窓が隣接する奇数金属配線を覆う第２のハードマスクに侵入する場合でさえ、異なる第１／第２のハードマスク材料の使用および選択エッチングが、第２のハードマスクに何らかのエッチングが生じることを防止することを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図11】本発明の実施形態による、切断しようとする奇数金属配線のうちの選択した１つのカット領域を覆う第２のハードマスクを露出させる窓を有する第１および第２のハードマスクを覆って形成されている（第２の）カット・マスクを図示するトップ・ダウン図である。

【図12】本発明の実施形態にしたがって、第２のカット・マスク内の窓が隣接する偶数金属配線に侵入する場合でさえ、上記偶数金属配線の切断が異なる第１および第２のハードマスクの使用のために生じないことを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図13】本発明の実施形態による、選択奇数金属配線を覆う第２のハードマスクをパターニングする／切断するために使用されている第２のカット・マスク、および第２のハードマスクから選択奇数金属配線へ転写されており、奇数金属配線を切断するパターンを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図14】本発明の実施形態にしたがって、窓を拡大するために実行されている第１のカット・マスクの横方向エッチングに続いて、第２のカット・マスクのここで拡大された窓が隣接する偶数金属配線を覆う第１のハードマスクに侵入する場合でさえ、異なる第１／第２のハードマスク材料の使用および選択エッチングが、第１のハードマスクに何らかのエッチングが生じることを防止することを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図15】本発明の実施形態による、窓が横方向エッチングによって拡大され／広げられた後の第２のカット・マスクであり、そして（第２の）「Ｔ字形」空洞を形成するために拡大された／広げられた窓により露出したカット領域のいずれかの側の選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスクの一部分を選択的にエッチングするために使用されている第２のカット・マスクを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図16】本発明の実施形態による、偶数金属配線のうちの１つを覆う第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１および第２のハードマスクを覆って形成されている（第３の）カット・マスクであり、そして第１のハードマスク内にギャップを形成する選択偶数金属配線を覆う第１のハードマスクをパターニングするために使用されている第３のカット・マスクを図示するトップ・ダウン図である。

【図17】本発明の実施形態にしたがって、（第３の）カット・マスクが選択偶数金属配線のカット領域内の第１のＴ字形空洞を埋めることを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図18】本発明の実施形態による、奇数金属配線のうちの１つを覆う第２のハードマスクを露出させる窓を有する第１および第２のハードマスクを覆って形成されている（第４の）カット・マスクであり、そして第１のハードマスク内にギャップを形成する選択奇数金属配線を覆う第２のハードマスクをパターニングするために使用されている第４のカット・マスクを図示するトップ・ダウン図である。

【図19】本発明の実施形態にしたがって、（第４の）カット・マスクが選択奇数金属配線のカット領域内の第２のＴ字形空洞を埋めることを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図20】本発明の実施形態による、選択偶数／奇数金属配線のカット領域内の第１／第２のＴ字形空洞および第１／第２のハードマスク内の（非配線端）ギャップの中へと堆積されており／を埋めるギャップ充填誘電体を図示するトップ・ダウン図である。

【図21】本発明の実施形態による、選択偶数金属配線のカット領域内の第１のＴ字形空洞を埋めるギャップ充填誘電体を図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図22】本発明の実施形態による、選択奇数金属配線のカット領域内の第２のＴ字形空洞を埋めるギャップ充填誘電体を図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図23】本発明の実施形態にしたがって、ギャップ充填誘電体に対して選択的に第１のハードマスクが除去されそして偶数金属配線がリセスされており、これにより配線端部のところの偶数金属配線のギャップ充填誘電体で覆われた部分がリセスされず、そして（偶数）配線端部に対して自己整合されたビアを形成することを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【図24】本発明の実施形態にしたがって、ギャップ充填誘電体に対して選択的に第２のハードマスクが除去されそして奇数金属配線がリセスされており、これにより配線端部のところの奇数金属配線のギャップ充填誘電体で覆われた部分がリセスされず、そして（奇数）配線端部に対して自己整合されたビアを形成することを図示する断面図（Ｂ－Ｂ’）である。

【図25】本発明の実施形態にしたがって、ギャップ充填誘電体が研磨され、これにより偶数配線端部のところのビアの頂部を露出させることを図示する断面図（Ａ－Ａ’）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書において提供されるものは、先ず配線切断部を画定し、次いでカット領域マスク開口部を広げそして下地金属配線ハードマスク層にパターンを転写するカット・リソグラフィを利用する配線端部のところに自己整合型トップ・ビアを形成するための技術である。拡大された開口部は次いで、配線端部のところに自己整合型トップ・ビア用のマスクを形成するために誘電体を用いて続いて埋められる。下記に詳細に説明されるように、本技術は、配線カット領域の（すなわち配線端部のところの）両側にビアを配置する。有利なことに、ビア・クリティカル寸法（ＣＤ）ばらつきがなく、このばらつきは、別の方法では前に形成した配線切断部に対してビアをリソグラフィでアライニングすることから生じるはずである。また、本プロセスを用いると、配線端部のところのビアＣＤが、ハードマスクの横方向エッチングの量により制御される。

【0012】

配線端部のところに自己整合型ビアを形成するための例示的な方法が、図１～図２５を参照することによってここで説明される。図１（トップ・ダウン図）に示したように、プロセスは、第１のハードマスク１０２を使用する偶数金属配線および第２のハードマスク１０４を使用する奇数金属配線のパターニングで始まる。「偶数」および「奇数」という用語は、本明細書では交互の金属配線を呼ぶために使用される。どちらの金属配線が偶数でありどちらが奇数であるかの指定は、任意である。しかしながら、所与の金属配線が偶数であれば、そのときには次の隣接する金属配線は奇数である、または逆も同様である。「第１の」および「第２の」という用語もまた、本明細書ではそれぞれ偶数金属配線および奇数金属配線を呼ぶために使用されることがある。

【0013】

下記の説明は、偶数／奇数金属配線端部のところに自己整合型ビアを、ならびに偶数／奇数金属配線端部の上方に非配線端ビアを形成することを示すことに注意されたい。しかしながら、本技術が、偶数／奇数金属配線用のこれらの配線端ビアまたは非配線端ビアあるいはその両方のうちのいずれかを、単独でまたは組み合わせて、そして任意の順番で形成するために実装されてもよいことを理解されたい。例えば、単純に、偶数もしくは奇数あるいはその両方の配線端部の上方に配線端ビアを形成するために、および／または偶数金属配線もしくは奇数金属配線あるいはその両方のための非配線端ビアを形成するために本技術を実施することを選択できる。

【0014】

本手法は、偶数金属配線および奇数金属配線用に（異なる材料から形成された）異なるハードマスクを必要とする。下記の説明から明らかになるだろうように、このデュアル・ハードマスク構成は、偶数金属配線に対する奇数金属配線の選択的切断を可能にし、そしてその逆も同様である。例示的な実施形態によれば、第１のハードマスク１０２は、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）またはタンタル窒化物（ＴａＮ）あるいはこれらの組み合わせなどの材料から形成され、そして第２のハードマスク１０４は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、水素含有シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮＨ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいはこれらの組み合わせなどの材料から形成される。第１および第２のハードマスク１０２および１０４を、リソグラフィに続くエッチング・プロセスなどのパターニング技術を使用してパターニングすることができる。適切なエッチング・プロセスは、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）などの方向性（異方性）エッチング・プロセスを含むが、これらに限定されない。あるいは、第１および第２のハードマスク１０２および１０４は、側壁イメージ転写（ＳＩＴ）、自己整合型ダブル・パターニング（ＳＡＤＰ）、自己整合型クァドルプル・パターニング（ＳＡＱＰ）、および他の自己整合多重パターニング（ＳＡＭＰ）を含むがこれらに限定されない、任意の他の適切な技術により形成されてもよい。

【0015】

ＲＩＥなどの方向性（異方性）エッチング・プロセスを、それぞれ、第１および第２のハードマスク１０２および１０４を使用して偶数および奇数金属配線を形成するために利用できる。すなわち、第１および第２のハードマスク１０２および１０４が、（図には明確に示されていない）金属層上に形成され、上記金属層が次いで個別の偶数および奇数金属配線へとパターニングされる。金属層／金属配線用に好適な金属は、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）またはルテニウム（Ｒｕ）あるいはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0016】

誘電体材料１０６が次いで、（偶数／奇数）金属配線ならびに第１および第２のハードマスク１０２および１０４を覆って／囲んで堆積され、余分な誘電体を除去するために化学機械研磨（ＣＭＰ）などのポリッシング・プロセスが続く。好適な誘電体材料１０６は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）もしくは有機ケイ酸塩ガラス（ＳｉＣＯＨ）あるいはその両方などの酸化物材料および／または例えば、２．７未満の誘電率ｋを有する、超ｌｏｗ－ｋ層間誘電体（ＵＬＫ－ＩＤＬ）材料を含むが、これらに限定されない。比較すると、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）は、３．９の誘電率ｋ値を有する。好適な超ｌｏｗ－ｋ誘電体材料は、多孔質有機ケイ酸塩ガラス（ｐＳｉＣＯＨ）を含むが、これらに限定されない。

【0017】

図２は、偶数金属配線２０２を覆う第１のハードマスク１０２を図示する（線Ａ－Ａ’に沿った－図１参照）断面図である。図３は、奇数金属配線３０２を覆う第２のハードマスク１０４を図示する（線Ｂ－Ｂ’に沿った－図１参照）断面図である。

【0018】

偶数金属配線２０２切断が、次いで実行される。そのために、（第１の）カット・マスク４０２が、第１および第２のハードマスク１０２および１０４を覆って形成される。図４（トップ・ダウン図）を参照のこと。（カット領域を露出させる）窓４０４が（切断しようとする偶数金属配線２０２のうちの選択した１つを覆う）第１のハードマスク１０２のうちの１つを覆うカット・マスク４０２内に存在する。例示的な実施形態によれば、カット・マスク４０２は、反射防止膜層（ＡＲＣ）および有機平坦化層（ＯＰＬ）を覆って配置されたフォトレジストを含むが、これに限定されない多層リソグラフィ積層体から形成される。理想的には、窓４０４は、切断しようとする（すなわち、所望のカット領域の）選択偶数金属配線２０２を覆う第１のハードマスク１０２だけを開口する。しかしながら、図６に図示されそして下記に説明されるように、偶数および奇数金属配線用の異なるハードマスクの使用は、異なる／第２のハードマスク１０４が隣接する奇数金属配線を覆って存在しそして保護するので、プロセス・ウィンドウを拡大する。

【0019】

図５は、切断しようとする選択偶数金属配線２０２を覆う第１のハードマスク１０２をパターニングする／切断するために使用されているカット・マスク４０２を図示する（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。図６（線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図）に示したように、窓４０４が隣接する奇数金属配線３０２に侵入する場合でさえ、上記奇数金属配線３０２は、第２のハードマスク１０４（すなわち、異なるハードマスク材料－上記参照のこと）により保護される。このように、上記奇数金属配線３０２の切断は生じない。単に例として、塩素含有プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０２を選択的にエッチングするために使用できる。

【0020】

図７は、第１のハードマスク１０２から選択偶数金属配線２０２へ転写されており、上記偶数金属配線２０２を切断しているパターンを図示する（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。ＲＩＥなどの方向性（異方性）エッチング・プロセスを金属配線切断のために利用できる。

【0021】

図８（トップ・ダウン図）に示したように、カット・マスク４０２の横方向エッチング（矢印８０２参照）が次いで、窓４０４を拡大するために実行される。この窓４０４を拡大すること／広げることは、横方向エッチングに基づいて、配線カット領域の（すなわち、切断されている選択偶数金属配線２０２の端部のところの）両側にここでは配置されるビアの幅を画定する。例示的な実施形態によれば、カット・マスク４０２のこの横方向エッチングは、酸素プラズマ・エッチングを使用して実行される。もう１つの異なる偶数金属配線２０２を覆う第１のハードマスク１０２が露出される窓４０４を大きく広げ過ぎずに、カット領域のいずれかの側の選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスク１０２の一部分を露出させるのに十分なほど窓４０４を広げる／拡大する点に注意を払わなければならない。

【0022】

図９は、窓４０４が横方向エッチングにより拡大された／広げられた後のカット・マスク４０２を図示する（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。上に説明したように、窓４０４を拡大することは、カット領域のいずれかの側の選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスク１０２の一部分を露出させる。次に、図９に示したように、カット・マスク４０２が、拡大された／広げられた窓４０４によって露出したカット領域のいずれかの側の選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスク１０２のこれらの部分を選択的にエッチングするために使用される。上記のように、塩素含有プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０２を選択的にエッチングするために使用できる。図９に示したように、選択偶数金属配線のカット領域を覆うエッチングした第１のハードマスク１０２は、（第１の）「Ｔ字形」空洞９０２を形成する。

【0023】

図１０（（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図）に示したように、ここで拡大した窓４０４が隣接する第２のハードマスク１０４／奇数金属配線３０２に侵入する場合でさえ、異なる第１／第２のハードマスク材料の使用および選択エッチングは、第２のハードマスク１０４に何らかのエッチングが生じることを防止する。カット領域のいずれかの側の選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスク１０２が拡大された窓４０４を通してエッチングされた後で、カット・マスク４０２が除去される。

【0024】

同じ一般的なプロセスが次いで、奇数金属配線３０２のうちの選択した１つを切断するために使用される。すなわち、図１１（トップ・ダウン図）に示したように、（第２の）カット・マスク１１０２が、第１および第２のハードマスク１０２および１０４を覆って形成される。（カット領域を露出させる）窓１１０４が、第２のハードマスク１０４のうちの１つを覆う（切断しようとする奇数金属配線３０２のうちの選択した１つを覆う）カット・マスク１１０２内に存在する。例示的な実施形態によれば、カット・マスク１１０２は、フォトレジスト／ＡＲＣ／ＯＰＬ積層体などの多層リソグラフィ積層体から形成される。理想的には、窓１１０４は、切断しようとする選択奇数金属配線３０２（すなわち、所望のカット領域）を覆う第２のハードマスク１０４だけを開口する。しかしながら、偶数および奇数金属配線用に異なるハードマスクの使用は、異なる／第１のハードマスク１０２が隣接する偶数金属配線を覆って存在しそして保護しているので、プロセス・ウィンドウを拡大する。すなわち、図１２（（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図）に示したように、窓１１０４が隣接する偶数金属配線２０２に侵入する場合でさえ、その偶数金属配線２０２は、第１のハードマスク１０２（すなわち、異なるハードマスク材料－上記参照）により保護される。このように、その偶数金属配線２０２の切断は生じない。単に例として、フルオロカーボン・プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０４を選択的にエッチングするために使用できる。さらに、図１２に示したように、カット・マスク１１０２は、選択偶数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞９０２を埋める。

【0025】

図１３は、選択奇数金属配線３０２を覆う第２のハードマスク１０４をパターニングする／切断するために使用されているカット・マスク１１０２および第２のハードマスク１０４から選択奇数金属配線３０２へ転写されており、その奇数金属配線３０２を切断するパターンを図示する（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図である。ＲＩＥなどの方向性（異方性）エッチング・プロセスを、金属配線切断のために利用できる。図１３に組み合わせられる、個々のハードマスクおよび金属配線パターニング・ステップは、（選択偶数金属配線をパターニングするためのケースで）図５および図７に描かれ、上に説明された。

【0026】

カット・マスク１１０２の横方向エッチングが、次いで、第２のハードマスク１０４および選択奇数金属配線３０２の上方の窓１１０４を広げるために実行される。図１４の（線ＡーＡ’に沿った）断面図に示したように、ここで拡大した窓１１０４（矢印１４０２参照）が隣接する第１のハードマスク１０２／偶数金属配線２０２に侵入する場合でさえ、異なる第１／第２のハードマスク材料の使用および選択エッチングは、第１のハードマスク１０２に何らかのエッチングが生じることを防止する。

【0027】

上に説明したように、この窓１１０４を広げることは、横方向エッチングに基づいて、配線カット領域（すなわち、切断されている選択奇数金属配線３０２の端部のところ）の両側にここで配置されるビアの幅を画定する。例示的な実施形態によれば、カット・マスク１１０２のこの横方向エッチングは、酸素プラズマ・エッチングを使用して実行される。もう１つの異なる奇数金属配線３０２を覆う第２のハードマスク１０４が露出される窓１１０４を大きく広げ過ぎずにカット領域のいずれかの側の選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスク１０４の一部分を露出させるのに十分なほど窓１１０４を広げる／拡大する点に注意を払わなければならない。

【0028】

図１５は、窓１１０４が横方向エッチングによって拡大された／広げられた後のカット・マスク１１０２を図示する（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図である。上に説明したように、窓１１０４を拡大することは、カット領域のいずれかの側の選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスク１０４の一部分を露出させる。次に、図１５に示したように、カット・マスク１１０２が、拡大された／広げられた窓１１０４によって露出したカット領域のいずれかの側の選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスク１０４のこれらの部分を選択的にエッチングするために使用される。上記のように、フルオロカーボン・プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０４を選択的にエッチングするために使用できる。図１５に示したように、選択奇数金属配線のカット領域を覆うエッチングした第２のハードマスク１０４は、（第２の）「Ｔ字形」空洞１５０２を形成する。カット領域のいずれかの側の選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスク１０４が拡大された窓１１０４を通してエッチングされた後で、カット・マスク１１０２が除去される。

【0029】

非配線端ビア、すなわち、金属配線の端部の上方ではないトップ・ビアもまた、それぞれ、偶数／奇数金属配線２０２／３０２を覆うそれぞれ第１／第２のハードマスク１０２／１０４にパターニングすることができる。例えば、図１６（トップ・ダウン図）に示したように、（第３の）ビア・マスク１６０２が、第１および第２のハードマスク１０２および１０４を覆って形成される。（ビア領域を画定する）窓１６０４が、偶数金属配線２０２のうちの選択した１つを覆う第１のハードマスク１０２のうちの１つを覆うビア・マスク１６０２内に存在する。例示的な実施形態によれば、ビア・マスク１６０２は、フォトレジスト／ＡＲＣ／ＯＰＬ積層体などの多層リソグラフィ積層体から形成される。図１７の（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図に示したように、ビア・マスク１６０２は、選択偶数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞９０２を埋める。同じ方式で、ビア・マスク１６０２は、（図には明確に示されないが）選択奇数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞１５０２を埋める。

【0030】

図１６に戻って参照して、ビア・マスク１６０２が、次いで、選択偶数金属配線２０２を覆う第１のハードマスク１０２をパターニングするために使用され、第１のハードマスク１０２内にギャップ１６０６を形成する。上に与えたように、塩素含有プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０２を選択的にエッチングするために使用できる。非配線端ビアが選択（偶数）金属配線を覆う第１のハードマスク１０２にエッチングされた後で、ビア・マスク１６０２が除去される。

【0031】

同じプロセスを、選択奇数金属配線を覆う第２のハードマスク１０４内に非配線端ビアを形成することのために適用する。例えば、図１８（トップ・ダウン図）に示したように、（第４の）ビア・マスク１８０２が第１および第２のハードマスク１０２および１０４を覆って形成される。（ビア領域を画定する）窓１８０４が、奇数金属配線３０２のうちの選択した１つを覆う第２のハードマスク１０４のうちの１つを覆うビア・マスク１８０２内に存在する。例示的な実施形態によれば、ビア・マスク１８０２は、フォトレジスト／ＡＲＣ／ＯＰＬ積層体などの多層リソグラフィ積層体から形成される。図１９、（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図、に示したように、ビア・マスク１８０２は、選択奇数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞１５０２を埋める。同じ方式で、ビア・マスク１８０２は、（図には明示的には示されないが）選択偶数金属配線のビア領域内のＴ字形空洞９０２を埋める。

【0032】

図１８に戻って参照して、ビア・マスク１８０２が、次いで、選択奇数金属配線３０２を覆う第２のハードマスク１０４をパターニングするために使用され、第２のハードマスク１０４にギャップ１８０６を形成する。上に与えたように、フルオロカーボン・プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０４を選択的にエッチングするために使用できる。非配線端ビアが選択（奇数）金属配線を覆う第２のハードマスク１０４内にエッチングされた後で、ビア・マスク１８０２が除去される。

【0033】

ギャップ充填誘電体が、次いで、選択偶数／奇数金属配線のカット領域内の（配線端）Ｔ字形空洞９０２／１５０２および第１／第２のハードマスク１０２／１０４内の（非配線端）ギャップ１６０６／１８０６内へと堆積されて埋められ、余分な誘電体を除去するためにＣＭＰなどのポリッシング・プロセスが続く。好適なギャップ充填誘電体材料は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）またはスピン・オン・ガラス（ＳｏＧ）あるいはその両方を含むが、これらに限定されない。すなわち、図２０（トップ・ダウン図）に示したように、ギャップ充填誘電体２００２は、ここで選択偶数／奇数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞９０２／１５０２および第１／第２のハードマスク１０２／１０４内の（非配線端）ギャップ１６０６／１８０６を埋める。

【0034】

図２１は、選択偶数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞９０２を埋めるギャップ充填誘電体２００２を図示する（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。図２２は、選択奇数金属配線のカット領域内のＴ字形空洞１５０２を埋めるギャップ充填誘電体２００２を図示する（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図である。任意選択で、Ｔ字形ギャップ充填誘電体２００２の一方の側のオーバーハングを、奇数および偶数配線両方の切断部の両側にビアを形成することを避けるために、例えば、追加のマスク（図示せず）を使用して除去できる。このことが、切断部の一方の側だけに自己整合型ビアを形成することを可能にする。

【0035】

第１／第２のハードマスク１０２／１０４が、次いで、ハードマスクおよびギャップ充填誘電体２００２に対して選択的な金属配線エッチングを使用して除去される。すなわち、図２３は、ギャップ充填誘電体２００２に対して選択的に除去されている第１のハードマスク１０２およびリセスされている偶数金属配線２０２を図示する（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。Ｔ字形空洞９０２の構成のために、ギャップ充填誘電体２００２は、配線端部のところで偶数金属配線２０２の部分にオーバーハングする／を覆う。結果として、配線端部のところの偶数金属配線２０２のこの覆われた部分は、リセスされず、そして（偶数）配線端部に対して自己整合したビア２３０２を形成する。このプロセスはまた、非配線端ビア（図示せず）も形成する。上記のように、塩素含有プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０２を選択的にエッチングするために使用できる。金属選択性ＲＩＥを、ギャップ充填誘電体２００２に対して選択的に偶数金属配線２０２をリセスするために利用できる。

【0036】

図２４は、ギャップ充填誘電体２００２に対して選択的に除去されている第２のハードマスク１０４およびリセスされている奇数金属配線３０２を図示する（線Ｂ－Ｂ’に沿った）断面図である。Ｔ字形空洞１５０２のために、ギャップ充填誘電体２００２は、配線端部のところで奇数金属配線３０２の部分にオーバーハングする／を覆う。結果として、配線端部のところの奇数金属配線３０２のこの覆われた部分は、リセスされず、そして（奇数）配線端部に対して自己整合したビア２４０２を形成する。このプロセスはまた、非配線端ビア（図示せず）も形成する。上記のように、フルオロカーボン・プラズマを使用するプラズマ・エッチング・プロセスを、ハードマスク１０４を選択的にエッチングするために使用できる。金属選択性ＲＩＥを、ギャップ充填誘電体２００２に対して選択的に奇数金属配線３０２をリセスするために利用できる。

【0037】

上に説明したプロセスのすべては、誘電体材料１０６に損傷を与えることがある。このように、例示的な実施形態によれば、この損傷を受けた誘電体材料１０６は、除去されて、（参照番号１０６’をここで与えた）新しい誘電体材料で置き換えられる。そのケースでは、誘電体材料１０６’は、配線同士の間のスペースを埋めるだけでなく配線に沿ったすべてのトップ・ビア（配線端ビア２３０２、２４０２および他の非配線端ビア）同士の間のスペースもまた埋める。

【0038】

最後に、ＣＭＰなどのプロセスが、次いで、ビア２３０２／２４０２まで誘電体材料１０６’表層およびギャップ充填誘電体２００２をポリッシングするために利用され、これにより偶数／奇数配線端部のところのビア２３０２／２４０２の頂部を露出させる。例えば、図２５は、ビア２３０２までポリッシングされており、これにより偶数配線端部のところのビア２３０２の頂部を露出させているギャップ充填誘電体２００２を示す（線Ａ－Ａ’に沿った）断面図である。同じ構成が、奇数配線端部のところのビア２４０２で存在するはずである。

【0039】

例えば図２５に示したように、得られる構造体は、金属配線のうちの少なくとも選択した１つ（すなわち、偶数または奇数あるいはその両方）の切断部を含む。ビア（例えば、図２５ではビア２３０２）は、切断部のいずれかの側で選択金属配線の配線端部と完全にアライメントされる。例えば、図２５に示したように、ビア２３０２の各々の側壁は、選択金属配線の配線端部と同一平面である。ギャップ充填誘電体２００２が配線端部同士の間に存在する。

【0040】

本発明の例示の実施形態が本明細書において説明されてきているけれども、発明がこれらの精細な実施形態に限定されないこと、ならびに様々な他の変更および変形が発明の範囲から逸脱せずに当業者により行い得ることを理解されたい。

【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】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【手続補正書】

【提出日】2022-12-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線端部のところに自己整合型ビアを形成する方法であって、
偶数金属配線をパターニングするための第１のハードマスクおよび奇数金属配線をパターニングするための第２のハードマスクを含むハードマスクを使用して交互の前記偶数金属配線および前記奇数金属配線を備える金属配線をパターニングするステップと、
選択金属配線のカット領域を覆う前記ハードマスクを露出させる窓を有するカット・マスクを使用して、前記ハードマスクおよび偶数または奇数の前記選択金属配線を切断するステップと、
前記選択金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記ハードマスクを露出させるために前記カット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択金属配線の前記カット領域内にＴ字形空洞を形成するために前記カット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記ハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記Ｔ字形空洞を埋めるステップと、
前記ハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであり、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記選択金属配線の部分にオーバーハングする、前記リセスするステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記偶数金属配線、前記奇数金属配線、および前記ハードマスクを覆う誘電体を堆積するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ハードマスク内にギャップを形成するために前記金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記ハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記ハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記ハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記リセスするステップによって、自己整合型ビアが前記選択金属配線の一方の端部にだけ形成されるように、前記ギャップ充填誘電体のオーバーハングを除去するステップ
をさらに含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記選択金属配線を切断するステップは、
前記カット・マスクを使用して前記選択金属配線を覆う前記ハードマスクをパターニングするステップと、
前記選択金属配線を切断するために前記ハードマスクから前記選択金属配線へパターンを転写するステップと
を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記カット・マスクの前記窓を拡大するステップは、横方向エッチングを使用することを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記リセスするステップの後で前記ギャップ充填誘電体をポリッシングするステップ
をさらに含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記選択偶数金属配線のカット領域を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有する第１のカット・マスクを使用して前記第１のハードマスクおよび前記偶数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと、
前記選択偶数金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記第１のハードマスクを露出させるために前記第１のカット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択偶数金属配線の前記カット領域内に第１のＴ字形空洞を形成するために前記第１のカット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記第１のハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
前記選択奇数金属配線のカット領域を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有する第２のカット・マスクを使用して前記第２のハードマスクおよび前記奇数金属配線のうちの選択した１つを切断するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域のいずれかの側に前記第２のハードマスクを露出させるために前記第２のカット・マスクの前記窓を拡大するステップと、
前記選択奇数金属配線の前記カット領域内に第２のＴ字形空洞を形成するために前記第２のカット・マスクの前記拡大した窓を使用して前記第２のハードマスクを選択的にエッチングするステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のＴ字形空洞および前記第２のＴ字形空洞を埋めるステップと、
前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであって、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記選択偶数金属配線および前記選択奇数金属配線の部分にオーバーハングする、前記リセスするステップと
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のハードマスク内にギャップを形成するために前記偶数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記第１のハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記第１のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記第２のハードマスク内にギャップを形成するために前記奇数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有するもう１つのマスクを使用して前記第２のハードマスクを切断するステップと、
前記ギャップ充填誘電体を用いて前記第２のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップであって、これにより前記第２のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップがもう１つの非配線端ビアを形成する、前記埋めるステップと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のハードマスク内にギャップを形成するために前記偶数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第１のハードマスクを露出させる窓を有するマスクを使用して前記第１のハードマスクを切断するステップと、
前記第２のハードマスク内にギャップを形成するために前記奇数金属配線のうちの１つの非配線端を覆う前記第２のハードマスクを露出させる窓を有するもう１つのマスクを使用して前記第２のハードマスクを切断するステップと、
ギャップ充填誘電体を用いて前記第１のＴ字形空洞、前記第２のＴ字形空洞、前記第１のハードマスク内の前記ギャップ、および前記第２のハードマスク内の前記ギャップを埋めるステップと、
前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクを除去するステップと、
前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線をリセスするステップであって、前記リセスすることにより、前記ギャップ充填誘電体が、前記偶数および奇数金属配線の端部のところに前記自己整合型ビアを形成する前記偶数金属配線の部分にオーバーハングし、前記第１のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体および前記第２のハードマスクの前記ギャップ内の前記ギャップ充填誘電体に対して選択的に前記金属配線を前記リセスするステップが非配線端ビアを形成する、前記リセスするステップと
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第１のハードマスクおよび前記第２のハードマスクが異なる材料を含む、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

前記第１のハードマスクが、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

前記第２のハードマスクが、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮ）、水素含有シリコン炭窒化物（ＳｉＣＮＨ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された材料を含む、請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

前記偶数および奇数金属配線が、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された金属を含む、請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。

【請求項16】

構造体であって、
金属配線と、
前記金属配線のうちの選択した１つにおける切断部と、
前記切断部のいずれかの側の前記選択金属配線の配線端部とアライメントされたビアと、
前記配線端部間のギャップ充填誘電体と
を備える、構造体。

【請求項17】

前記ビアの各側壁が、前記選択金属配線の前記配線端部と同一平面である、請求項１６に記載の構造体。

【請求項18】

前記金属配線が、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ、およびこれらの組み合わせから成る群から選択された金属を含む、請求項１６または１７に記載の構造体。

【国際調査報告】