JP2001332557A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2001332557A
JP2001332557A JP2000154320A JP2000154320A JP2001332557A JP 2001332557 A JP2001332557 A JP 2001332557A JP 2000154320 A JP2000154320 A JP 2000154320A JP 2000154320 A JP2000154320 A JP 2000154320A JP 2001332557 A JP2001332557 A JP 2001332557A
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wiring
semiconductor device
substrate
sum
dummy
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Shigeki Hirasawa
茂樹 平澤
Tatsuyuki Saito
達之 斎藤
Hide Yamaguchi
日出 山口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a plating deposition speed for wiring uniform on the entire surface of a wafer, and at the same time to prevent voids and defects from occurring inside the wiring in a semiconductor device-manufacturing process for manufacturing copper wiring by the electric plating method. SOLUTION: The sum (C+D) of intervals C and D in the left and right directions of the wiring is set to 40 times or less larger than that (A+2B) of circumference length A of the bottom surface of a wiring section and circumference length B of both sides, and the volume of the wiring in a square region (20×20 mm) at an arbitrary position on the surface of the wafer is nearly fixed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置とその製
造方法に係り、特に電気めっき法にて銅配線をウエハ面
内に形成した半導体装置とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having copper wiring formed on a wafer surface by electroplating and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ウエハ上に電気めっき法によって
銅配線を形成する際に、特開平9−306914号公報
にあるように、配線として必要とされるめっきパターン
以外にダミー配線のめっきパターンを設け、両パターン
を同時にめっきして配線を形成する方法があった。ま
た、特開平11−74266号公報にあるように、ウエ
ハ上に、断面形状が逆台形の溝を必要な配線形状に合わ
せて形成しておき、その中に銅をめっきにより充填して
配線を形成する方法があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a copper wiring is formed on a wafer by an electroplating method, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-306914, a plating pattern of a dummy wiring is used in addition to a plating pattern required as a wiring. There has been a method of forming a wiring by plating both patterns at the same time. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-74266, a groove having an inverted trapezoidal cross section is formed on a wafer in accordance with a required wiring shape, and copper is filled therein by plating to form a wiring. There was a method of forming.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】電気めっき法では、め
っき液に添加剤を混ぜることにより、基板上の凹部(溝
内部)にのみ金属膜を成長させることが可能である。溝
内部にのみ金属膜を成長させるため、溝のみを金属で埋
めることができ、生産効率がよい。一方、この方法で
は、溝の部分にのみにめっき電流やめっきイオン拡散が
集中するため、溝の中の金属膜にボイドや欠陥が発生し
やすいという問題もある。
In the electroplating method, a metal film can be grown only in a concave portion (inside a groove) on a substrate by mixing an additive with a plating solution. Since the metal film is grown only inside the groove, only the groove can be filled with metal, and the production efficiency is high. On the other hand, in this method, since plating current and plating ion diffusion are concentrated only in the groove portion, there is a problem that voids and defects are easily generated in the metal film in the groove.

【0004】上記第1の従来技術は、ダミー配線のパタ
ーンを追加することによってウエハの全面についてめっ
き密度を均等化しようとするものであるが、大直径のウ
エハの場合、めっき領域と非めっき領域の面積比が大き
くなるとめっきされた金属材料にボイドや欠陥が発生す
るという問題があった。
The first prior art is intended to equalize the plating density over the entire surface of the wafer by adding a dummy wiring pattern. However, in the case of a large-diameter wafer, a plating area and a non-plating area are used. When the area ratio of the metal becomes large, there is a problem that voids and defects occur in the plated metal material.

【0005】また、上記第2の従来技術は、溝を逆台形
状にすることでめっき時に発生する金属欠陥を防止しよ
うとするものであるが、半導体の集積度が上がり、配線
密度が高くなって配線を形成するための溝幅が狭く深く
なる場合のことを考慮しておらず、溝の側壁を傾斜させ
るとその分だけ余分なスペースが増すため、集積度を上
げられないという問題があった。
The second prior art is intended to prevent a metal defect generated at the time of plating by forming a groove in an inverted trapezoidal shape. However, the degree of integration of a semiconductor is increased and the wiring density is increased. There is no consideration of the case where the width of the groove for forming the wiring is narrow and deep, and if the side wall of the groove is inclined, extra space is increased by that amount, so that the integration density cannot be increased. Was.

【0006】本発明の目的は、ウエハに半導体装置の銅
配線を電気めっきで形成する際に、ウエハ面内の配線中
にボイドや欠陥が生じることなく均質な金属配線を形成
することにある。
An object of the present invention is to form a uniform metal wiring without forming voids or defects in the wiring on the wafer surface when copper wiring of a semiconductor device is formed on a wafer by electroplating.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、次のような手段を採用した。 ウエハ面上の配線および必要に応じて設けられるダミ
ー配線の配置について、各配線の長手方向任意の位置に
おいて、同一配線層内で左右に隣接する配線もしくはダ
ミー配線との最短距離の和が、当該配線の断面の両側面
と底面の周囲長さの和の40倍以下、好ましくは10倍
以下になるように、配線及びダミー配線を配置する。 ウエハ面上の配線および必要に応じて設けられるダミ
ー配線を、ウエハ面上の任意の位置の20mm角の正方
形領域内にある配線の体積がほぼ一定となるように配置
する。 配線の断面形状を、底面(めっきの起点となる面)が
基板側に凸な形状とする。 配線間をつなぐスルーホールに関し、配線との接続部
近傍のスルーホールを、配線側に向かってテーパ状に拡
大する形状にする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention employs the following means. Regarding the arrangement of the wiring on the wafer surface and the dummy wiring provided as needed, the sum of the shortest distances between the wiring adjacent to the left and right or the dummy wiring in the same wiring layer at any position in the longitudinal direction of each wiring is The wiring and the dummy wiring are arranged so as to be 40 times or less, preferably 10 times or less, the sum of the perimeters of both sides and the bottom surface of the cross section of the wiring. The wiring on the wafer surface and the dummy wiring provided as necessary are arranged so that the volume of the wiring in a square area of 20 mm square at an arbitrary position on the wafer surface is substantially constant. The cross-sectional shape of the wiring is such that the bottom surface (surface serving as the starting point of plating) is convex toward the substrate side. Regarding the through hole connecting the wirings, the through hole near the connection portion with the wiring is formed in a shape that expands in a tapered shape toward the wiring side.

【0008】上記〜の構成を単独で、あるいはいく
つか組み合わせて用いる。
The above-mentioned constitutions are used alone or in combination.

【0009】上記の構成によれば、電気めっき法によ
り配線を形成する際に、μmオーダの小さな領域では、
めっき成膜は配線部にのみ生じるが、配線の間隔に数値
的な上限を規定することにより特定の配線部に過度なめ
っき電流の集中を防止することができ、欠陥発生を防止
し均一な金属配線にすることができる。
According to the above configuration, when forming the wiring by the electroplating method, in a small region on the order of μm,
Plating film formation occurs only in the wiring area, but by specifying a numerical upper limit for the wiring interval, it is possible to prevent excessive concentration of plating current in a specific wiring area, prevent defects from occurring, and ensure uniform metallization. Can be wiring.

【0010】上記の構成によれば、mmオーダの大き
な領域では、平均的にめっき膜が成長するが、ウエハ面
上の20mm角ごとに配線の体積が一定であると、その
内部で必要とされるめっき量が等しく、ウエハ面内を均
一な速度でめっき膜成長させることができる。
[0010] According to the above configuration, the plating film grows on average in a large region of the order of mm, but if the volume of the wiring is constant every 20 mm square on the wafer surface, the plating film is required inside. Thus, a plating film can be grown at a uniform rate within the wafer surface.

【0011】上記の構成によれば、配線の底面が基板
側に凸な形状であるため、めっき時、溝の底面からの大
きな結晶成長を防止することができ、金属材料欠陥のな
い配線にすることができる。
According to the above configuration, since the bottom surface of the wiring is convex toward the substrate side, large crystal growth from the bottom surface of the groove can be prevented during plating, and the wiring is free from metal material defects. be able to.

【0012】上記の構成によれば、スルーホールと配
線との接続部近傍をテーパ状にすることにより、接続部
近傍の大きな結晶成長を防止することができ、スルーホ
ール内にボイドが発生するのを防止できる。
According to the above configuration, by forming the vicinity of the connection between the through hole and the wiring tapered, large crystal growth near the connection can be prevented, and voids are generated in the through hole. Can be prevented.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1から図4により説明する。図1は本発明の第1の
実施の形態である半導体装置を拡大して示す垂直断面図
である。図2は図1の11−11線矢視水平断面図であ
る。逆に図1は図2の12−12線矢視垂直断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an enlarged vertical sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a horizontal sectional view taken along line 11-11 of FIG. 1 is a vertical sectional view taken along line 12-12 of FIG.

【0014】図示の半導体装置は、シリコン基板1の表
面部に多数のトランジスタ素子2、抵抗素子3などが形
成され、それらが配線4(断面寸法が1μmのオーダ)
によって電気的に接続され電気回路を構成している。配
線4は断面形状が4角形で、銅、アルミなどの金属材料
でできており、配線の周囲はSiO膜などの絶縁膜5
によって電気的に絶縁されている。多数の配線網を形成
するため、配線層は複数段の積層構造になっている。
In the semiconductor device shown in the figure, a large number of transistor elements 2 and resistance elements 3 are formed on the surface of a silicon substrate 1, and these are interconnected 4 (on the order of a cross-sectional dimension of 1 μm).
Are electrically connected to each other to form an electric circuit. The wiring 4 has a rectangular cross section and is made of a metal material such as copper or aluminum, and an insulating film 5 such as a SiO 2 film is formed around the wiring.
Electrically insulated by In order to form a large number of wiring networks, the wiring layers have a multi-layered structure.

【0015】図3は製造途中の半導体装置の一部を示す
もので、図2の13−13線矢視垂直断面図である。基
板1の上部に絶縁膜5が形成され、絶縁膜5中に配線6
を形成するための溝7が形成されている。図3に示す基
板の表面は、溝7の内部表面も含めてスパッタリング法
等によって金属薄膜(シーズ膜)に覆われている。この
ような基板をめっき液に浸し電流を流して、電気めっき
法により表面に金属膜を成長させる。この場合、めっき
は、添加剤の作用によって主として溝7の底部から始ま
る。
FIG. 3 shows a part of the semiconductor device in the course of manufacture, and is a vertical sectional view taken along line 13-13 of FIG. An insulating film 5 is formed on the substrate 1, and a wiring 6 is formed in the insulating film 5.
Is formed. The surface of the substrate shown in FIG. 3 is covered with a metal thin film (seed film) including the inner surface of the groove 7 by a sputtering method or the like. Such a substrate is immersed in a plating solution and a current is applied to grow a metal film on the surface by electroplating. In this case, the plating mainly starts from the bottom of the groove 7 by the action of the additive.

【0016】本実施の形態では、基板上にある溝7の断
面形状の下部(底部)の幅A(図3の14)、両側壁の
深さB(図3の15)、同じ配線層にてその配線の長手
方向任意の位置から左右方向の最近接配線までの距離を
C,D(図2の16、17)とした時、{(C+D)/
(A+2B)}を40以下(望ましくは10以下)にし
ている。すなわち、配線の左右方向の最近接配線までの
距離の和(C+D)を、配線の両側面と底面の周長さの和
(A+2B)の40倍以下(望ましくは10以下)とす
るものである。図2の水平面に示すように電気回路設計
上必要とされる本当の配線を形成するだけでは上記条件
を満たせない場合には、電気的に必要のないダミー配線
9を形成して、{(C+D)/(A+2B)}を40以下
(望ましくは10以下)にする。
In this embodiment, the width A (14 in FIG. 3) and the depth B of both side walls (15 in FIG. 3) of the cross-sectional shape of the groove 7 on the substrate, and the same wiring layer When the distance from an arbitrary position in the longitudinal direction of the wiring to the nearest wiring in the horizontal direction is C and D (16 and 17 in FIG. 2), {(C + D) /
(A + 2B)} is set to 40 or less (preferably 10 or less). That is, the sum (C + D) of the distance to the nearest wiring in the horizontal direction of the wiring is set to 40 times or less (preferably 10 or less) the sum (A + 2B) of the circumferential lengths of both side surfaces and the bottom surface of the wiring. . As shown in the horizontal plane of FIG. 2, when the above condition cannot be satisfied only by forming a real wiring required for electric circuit design, a dummy wiring 9 which is not electrically required is formed and {(C + D ) / (A + 2B)} is set to 40 or less (preferably 10 or less).

【0017】図4は図1の18−18線矢視水平断面図
である。配線の長手方向のいろんな位置において、配線
の左右方向の最近接配線までの距離C、D、C
、C、D、C、Dの測り方の例を示す。
FIG. 4 is a horizontal sectional view taken along line 18-18 of FIG. At various positions in the longitudinal direction of the wiring, distances C 1 , D 1 , C 2 , to the nearest wiring in the horizontal direction of the wiring,
An example of how to measure D 2 , C 3 , D 3 , C 4 , and D 4 will be described.

【0018】通常の硫酸銅による銅めっき条件は、次の
通りである。 銅イオンの拡散係数G=5×10-10/s、 めっき液の主流部の銅イオン濃度E=400モル/
、 めっき装置内の液攪拌を十分に行った時の基板表面の濃
度境界層厚さ(拡散層厚さ)δ=2×10-5m、 基板表面積当りの電流密度100A/m 銅イオンの拡散限界条件(欠陥の発生要因の1つ)は電
気化学の理論式により次式で計算される。
The conditions for ordinary copper plating with copper sulfate are as follows:
It is on the street. Copper ion diffusion coefficient G = 5 × 10-Tenm2/ S, copper ion concentration E = 400 mol /
m3The concentration of the substrate surface when the solution in the plating equipment is sufficiently stirred
Degree boundary layer thickness (diffusion layer thickness) δ = 2 × 10-Fivem, current density per substrate surface area 100A / m2  The copper ion diffusion limit condition (one of the causes of defects) is
It is calculated by the following equation according to the theoretical equation of gas chemistry.

【0019】i=nFGE/δ ここで、 n:電極反応に関与する電子数(原子価、銅イオンの場
合、n=2)、 F:ファラデー定数(F=9.65×104C/モル) である。これより、拡散限界電流iはi=2000A/
であり、平均電流密度100A/mの20倍であ
る。この限界電流以上になると銅イオンがめっき膜表面
に十分に供給されなくなり、めっき膜中にボイドや巣が
できたり欠陥が発生する。したがって、20倍以下の電
流集中に保つことが望ましい。
I = nFGE / δ where n: number of electrons involved in the electrode reaction (valence: n = 2 in the case of copper ion), F: Faraday constant (F = 9.65 × 10 4 C / mol) ). From this, the diffusion limit current i is i = 2000 A /
m 2, which is 20 times the average current density of 100 A / m 2 . When the current exceeds the limit current, copper ions are not sufficiently supplied to the surface of the plating film, and voids, cavities and defects occur in the plating film. Therefore, it is desirable to keep the current concentration at 20 times or less.

【0020】本実施の形態では{(C+D)/(A+2
B)}が40以下(望ましくは10以下)となるように
配線間隔が制限されているため、めっき電流やめっきイ
オン拡散の集中度が20倍以下(望ましくは5倍以下)
になり、ボイドや欠陥の発生を防止できる。なお、左右
方向の2つの最近接配線までの距離の和(C+D)と1つ
の溝の周長さの和(A+2B)の比を規定しているた
め、電流集中はその1/2である。
In this embodiment, {(C + D) / (A + 2
B)} is 40 or less (preferably 10 or less), so that the plating current and the concentration of plating ion diffusion are 20 times or less (preferably 5 times or less).
And the occurrence of voids and defects can be prevented. Since the ratio of the sum (C + D) of the distances to the two closest wirings in the left-right direction and the sum (A + 2B) of the circumferential lengths of one groove is defined, the current concentration is 1 / of that.

【0021】次に本発明の第2の実施の形態を図5によ
り説明する。図5はシリコンウエハ21の平面図であ
る。ウエハ21の表面に5〜10mm角の領域22ごと
に独立の電気回路が形成されて、後で5〜10mm角ご
とに切断されLSIチップとしてそれぞれ半導体装置に
なる。電気回路の構成は図1〜2に示した素子2、3、
配線4の集合である。5〜10mm角ごとの電気回路
(LSIチップ)は同じパターンの繰り返しの場合もあ
るし、テスト用のパターンの部分23もある。本実施の
形態では、シリコンウエハ21上の各配線層で、任意の
位置に20mm角の正方形領域24を描いた時に、その
内部にある当該配線層の配線の体積の合計が、正方形領
域の位置によらずおおむね同じ値(本実施の形態では、
基準値に対し、±10%)になるようにしてある。でき
れば5mm角の正方形領域内にある配線の体積の合計が
正方形領域の位置によらずおおむね同じ値になるように
するのが望ましい。特に、ウエハ周辺部25やテスト用
のパターンの部分23にもダミー配線を形成して配線の
体積の合計が正方形領域の位置によらずおおむね同じ値
になるよう合わせてある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view of the silicon wafer 21. Independent electric circuits are formed on the surface of the wafer 21 for each region 22 of 5 to 10 mm square, and are later cut for every 5 to 10 mm square to be semiconductor devices as LSI chips. The configuration of the electric circuit is shown in FIGS.
This is a set of wirings 4. The electric circuit (LSI chip) for every 5 to 10 mm square may have the same pattern repeated, or there may be a test pattern portion 23. In the present embodiment, when a square area 24 of 20 mm square is drawn at an arbitrary position in each wiring layer on the silicon wafer 21, the total volume of the wiring of the wiring layer inside the square area 24 is determined by the position of the square area. Irrespective of the same value (in this embodiment,
(± 10% of the reference value). If possible, it is desirable that the total volume of the wirings in the 5 mm square area be substantially the same regardless of the position of the square area. In particular, dummy wiring is also formed on the peripheral portion 25 of the wafer and the portion 23 of the test pattern so that the total volume of the wiring is substantially the same regardless of the position of the square area.

【0022】通常の電気めっき装置では、基板の表面積
当りの電流密度が一定の分布になるように調整されてい
る。そのため、20mm角の領域内ではめっき成膜量の
合計はほぼ一定となる(第1の実施の形態のようにμm
の領域で考えた場合はめっき成膜は局部集中するが、2
0mm角程度の大きな領域では平均的になる)。本実施
の形態では、20mm角の領域ごとに配線の体積をおお
むね同じ値としているため、ウエハ全面にて成膜速度を
一定にすることができる。
In a typical electroplating apparatus, the current density per surface area of the substrate is adjusted so as to have a constant distribution. Therefore, the total amount of the plating film becomes substantially constant within the region of 20 mm square (μm as in the first embodiment).
When considered in the region of, plating film is concentrated locally,
(In a large area of about 0 mm square, the average is obtained.) In this embodiment, since the volume of the wiring is set to be substantially the same for each area of 20 mm square, the film formation rate can be made constant over the entire surface of the wafer.

【0023】本実施の形態の効果を、図6に示す配線条
件で、コンピュータを用いて数値解析し、結果を図7に
示す。図6に示す条件は、基板上のある位置(原点、x
=0)を境にして、一方に配線がない場合、他方に配線
が面積比率50%で形成され、配線の形状として深さと
幅が等しいとする。めっき電流密度100A/mとし
た時の成膜速度のばらつき計算結果を図7に示す。横軸
が距離x(mm)、縦軸が成膜速度のばらつき比率を示
す。すなわち、縦軸の数値は、原点から正方向に距離が
xである地点と原点から負方向に距離がxである地点の
間における成膜速度のばらつき比率(%)である。図7
によれば、x=10mmの地点にて成膜速度が35%ば
らつくことがわかる。正方向と負方向の距離の和が合計
距離となるため、x=10mmは20mmの距離とな
る。したがって、20mm角の領域ごとに配線の体積を
ほぼ一定とすることにより、めっき成膜速度のばらつき
を35%以内にすることができ(望ましくは5mm角の
領域ごとに配線の体積をほぼ一定とすることによりめっ
き成膜速度のばらつきを10%以内にすることがで
き)、ウエハ全面にて均一成膜にすることができる。
The effect of the present embodiment is numerically analyzed using a computer under the wiring conditions shown in FIG. 6, and the results are shown in FIG. The condition shown in FIG. 6 is based on a certain position (origin, x
= 0), when there is no wiring on one side, the wiring is formed on the other side with an area ratio of 50%, and the depth and width are assumed to be the same as the shape of the wiring. FIG. 7 shows a calculation result of the variation in the film forming speed when the plating current density is 100 A / m 2 . The horizontal axis indicates the distance x (mm), and the vertical axis indicates the variation ratio of the film forming speed. That is, the numerical value on the vertical axis is the variation ratio (%) of the film forming speed between a point having a distance x in the positive direction from the origin and a point having a distance x in the negative direction from the origin. FIG.
According to the graph, it is found that the film forming speed varies at 35% at the point of x = 10 mm. Since the sum of the distances in the positive and negative directions is the total distance, x = 10 mm is a distance of 20 mm. Therefore, by making the volume of the wiring substantially constant in each area of 20 mm square, it is possible to make the variation of the plating film formation rate within 35% (preferably, to keep the volume of the wiring substantially constant in each area of 5 mm square). By doing so, the variation in the plating film forming speed can be made within 10%), and the film can be formed uniformly over the entire surface of the wafer.

【0024】本発明の第3の実施の形態を図8により説
明する。図8は半導体装置の配線部の垂直断面図であ
る。基板1の表面にある配線4の下部26の形状が下に
凸の曲面形状になっている。前述のように電気めっき法
では添加剤の作用によって基板にある溝内部にのみ金属
膜を成長させる。配線4の下部形状を下に凸の曲面とす
ることにより、下面からの金属膜成長の際に方向がそろ
った大きな結晶発生となることを防止でき、小さな結晶
の集まりの緻密な金属組織にすることができる。また、
配線4の下部形状を曲面とすることにより、めっき前の
スパッタ法等によるシーズ膜形成プロセスにおいて膜の
破断を防止できる利点もある。さらに、半導体装置にな
った時、配線の電気特性を向上させる効果もある。本実
施の形態では、配線下部26の形状を下に凸の曲面とし
たが、必ずしも曲面でなくとも、下に凸の形状であれ
ば、直線を含む形状であってもよい。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a vertical sectional view of a wiring portion of the semiconductor device. The shape of the lower portion 26 of the wiring 4 on the surface of the substrate 1 is a curved surface convex downward. As described above, in the electroplating method, a metal film is grown only in a groove in a substrate by the action of an additive. By making the lower shape of the wiring 4 a curved surface that is convex downward, it is possible to prevent the generation of a large crystal in a uniform direction when the metal film is grown from the lower surface, and to form a dense metal structure with a collection of small crystals. be able to. Also,
By making the lower shape of the wiring 4 a curved surface, there is also an advantage that breakage of the film can be prevented in a seed film forming process by a sputtering method or the like before plating. Further, when a semiconductor device is obtained, there is also an effect of improving electric characteristics of wiring. In the present embodiment, the shape of the wiring lower portion 26 is a curved surface that is convex downward. However, the shape is not necessarily a curved surface but may be a shape including a straight line as long as the shape is convex downward.

【0025】本発明の第4の実施の形態を図9により説
明する。図9は半導体装置の配線部の垂直断面図であ
る。配線4a,4b,4cは同じ配線層に配置され、配
線4dはその下の配線層に、配線4e,4fは更にその
下の配線層に配置されている。そして、配線4bと配線
4d、配線4dと配線4eが、それぞれスルーホール2
7で接続されている。本実施の形態では、配線4b,4
dの底面にてスルーホール27の近傍28だけわずかに
円錐形状に傾斜した形状になっている。云いかえると、
スルーホールの配線との接続部が、配線側に向かってテ
ーパ状に拡大された形状になっている。配線4b,4d
の底面にてスルーホール27の近傍だけわずかに傾斜し
ているため、めっきによる金属膜成長の際にスルーホー
ル入口部にて方向がそろった大きな結晶が発生するのを
防止でき、スルーホールの内部にボイドが発生するのを
防止できる。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a vertical sectional view of a wiring portion of the semiconductor device. The wirings 4a, 4b, 4c are arranged in the same wiring layer, the wiring 4d is arranged in a wiring layer therebelow, and the wirings 4e, 4f are arranged in a wiring layer thereunder. The wiring 4b and the wiring 4d, and the wiring 4d and the wiring 4e are
7 are connected. In the present embodiment, the wires 4b, 4
At the bottom surface of d, the shape is slightly inclined in a conical shape only in the vicinity 28 of the through hole 27. In other words,
The connection portion between the through hole and the wiring has a shape that is tapered toward the wiring. Wiring 4b, 4d
Is slightly inclined only in the vicinity of the through-hole 27 at the bottom surface of the through-hole, so that it is possible to prevent the generation of a large-sized crystal at the entrance of the through-hole at the time of growing the metal film by plating. The generation of voids can be prevented.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、配線形成のための電気
めっき成膜速度をウエハ全面にて均一にすることがで
き、生産効率を向上できる。また、配線やスルーホール
を構成する銅の内部のボイドや欠陥の発生を防止でき、
製品の歩留りを大きくすることができる。
According to the present invention, the electroplating film forming rate for forming the wiring can be made uniform over the entire surface of the wafer, and the production efficiency can be improved. In addition, it is possible to prevent the occurrence of voids and defects inside copper constituting wiring and through holes,
The product yield can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体装置の垂直
断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の11−11線矢視水平断面図である。FIG. 2 is a horizontal sectional view taken along line 11-11 of FIG.

【図3】図2の半導体装置の13−13線矢視垂直断面
部分の製造途中の状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in the course of manufacture of a vertical cross-sectional portion taken along line 13-13 of the semiconductor device of FIG. 2;

【図4】図1の18−18線矢視水平断面図である。FIG. 4 is a horizontal sectional view taken along line 18-18 of FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態のシリコンウエハの
平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a silicon wafer according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の効果を説明するための配線の配置を示
す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an arrangement of wirings for explaining an effect of the present invention.

【図7】めっき成膜速度のばらつきと配線体積を平均化
する領域の広さの関係の例を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an example of a relationship between a variation in plating film forming speed and a width of a region for averaging a wiring volume.

【図8】本発明の第3の実施の形態を示す垂直断面図で
ある。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施の形態を示す垂直断面図で
ある。
FIG. 9 is a vertical sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 トランジスタ素子 3 抵抗素子 4、4a〜4f 配線 5 絶縁膜 6 配線 7 溝 9 ダミー配線 21 ウエハ 22 5〜10mm角の電気回路領域 23 テスト用のパターン部分 24 20mm角の正方形領域 25 ウエハ周辺部 26 配線の下部 27 スルーホール 28 スルーホール近傍の配線下部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Transistor element 3 Resistance element 4, 4a-4f Wiring 5 Insulating film 6 Wiring 7 Groove 9 Dummy wiring 21 Wafer 22 5-10mm square electric circuit area 23 Test pattern part 24 20mm square area 25 Wafer periphery Part 26 Lower part of wiring 27 Through hole 28 Lower part of wiring near through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/82 H01L 21/82 W 21/88 S (72)発明者 山口 日出 東京都青梅市新町六丁目16番地の2 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 4K024 AA09 AB01 AB02 AB15 BB12 CB08 CB21 DA10 GA16 4M104 BB04 DD52 FF06 HH13 HH20 5F033 HH11 JJ01 JJ11 KK11 MM01 MM12 MM17 NN32 PP15 PP27 VV01 WW00 WW01 XX00 XX02 5F064 EE01 EE14 EE15 EE32 EE60 GG10 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/82 H01L 21/82 W 21/88 S (72) Inventor Hideyuki Yamaguchi Shinmachiroku, Ome-shi, Tokyo F-term (reference) 4K024 AA09 AB01 AB02 AB15 BB12 CB08 CB21 DA10 GA16 4M104 BB04 DD52 FF06 HH13 HH20 5F033 HH11 JJ01 JJ11 KK11 MM01 MM01 MM01 NN32 XX01 PP15 5F064 EE01 EE14 EE15 EE32 EE60 GG10

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の配線位置に溝を設け、該溝に電
気めっきにより金属を満たして配線を形成する手順を含
んでなる半導体装置の製造方法において、 前記配線の長手方向の任意の位置において、該配線と同
一面内にて該配線の両側面方向にある他の配線までの最
近接距離の和が、該配線の長手方向に直交する断面にお
ける前記溝の両側面と下面の周長さの和の何倍になるか
を調べ、40倍以上のとき、40倍以下になるように配
線位置を設定し、必要に応じてダミー配線を設けること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a groove at a wiring position on a substrate and filling the groove with metal by electroplating to form a wiring; Wherein the sum of the closest distances to other wirings in the direction of both sides of the wiring in the same plane as the wiring is the circumferential length of both sides and the lower surface of the groove in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the wiring. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: examining how many times the sum of the sums is, and if the sum is more than 40 times, setting a wiring position so as to be 40 times or less, and providing dummy wires as needed.
【請求項2】 複数の半導体チップを含むウエハ上の配
線及びダミー配線の位置に溝を設け、該溝に電気めっき
により金属を満たして配線及びダミー配線を形成する手
順を含んでなる半導体装置の製造方法において、 前記ウエハ上の任意の位置に所定の大きさの正方形領域
を設定し、該領域内の配線と前記ダミー配線の体積の和
が、該領域の位置によらず均一化されるように前記ダミ
ー配線の位置を設定することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
2. A semiconductor device comprising the steps of: forming a groove at a position of a wiring and a dummy wiring on a wafer including a plurality of semiconductor chips and filling the groove with metal by electroplating to form the wiring and the dummy wiring. In the manufacturing method, a square area of a predetermined size is set at an arbitrary position on the wafer, and the sum of the volumes of the wiring and the dummy wiring in the area is made uniform regardless of the position of the area. Wherein the position of the dummy wiring is set.
【請求項3】 基板と、該基板上に設けられた半導体素
子と、前記半導体素子を電気的に接続する配線と、電気
回路として機能しないダミー配線と、を含んでなる半導
体装置において、 前記配線及びダミー配線は電気めっきにより形成された
ものであり、前記配線の長手方向の任意の位置におい
て、該配線と同一面内にて該配線の両側面方向にある他
の配線または前記ダミー配線までの最近接距離の和が、
該配線の長手方向に直交する断面における両側面と下面
の周長さの和の40倍以下であることを特徴とする半導
体装置。
3. A semiconductor device comprising: a substrate; a semiconductor element provided on the substrate; wiring for electrically connecting the semiconductor element; and dummy wiring not functioning as an electric circuit. And the dummy wiring is formed by electroplating. At an arbitrary position in the longitudinal direction of the wiring, another wiring or the dummy wiring in the direction of both sides of the wiring in the same plane as the wiring is provided. The sum of the closest distances is
A semiconductor device, wherein the sum is 40 times or less the sum of the circumferential lengths of both side surfaces and the lower surface in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the wiring.
【請求項4】 ウエハ上に設けられた多数の半導体素子
と前記半導体素子を電気的に接続する配線を含んでなる
半導体装置において、前記ウエハ上に前記半導体素子に
接続していないダミー配線が配置され、前記ウエハ上の
任意の位置に一辺が20mmの正方形領域を設定したと
き、該正方形領域内に存在する前記配線と前記ダミー配
線の体積の和が該正方形領域の位置によらず略一定であ
ることを特徴とする半導体装置。
4. In a semiconductor device including a plurality of semiconductor elements provided on a wafer and wirings for electrically connecting the semiconductor elements, dummy wirings not connected to the semiconductor elements are arranged on the wafer. When a square area having a side of 20 mm is set at an arbitrary position on the wafer, the sum of the volumes of the wiring and the dummy wiring existing in the square area is substantially constant regardless of the position of the square area. A semiconductor device, comprising:
【請求項5】 基板と、該基板上に設けられた半導体素
子と、前記半導体素子を電気的に接続する配線と、を含
んでなり、前記配線は電気めっきにより形成されている
半導体装置において、 前記配線の前記基板内部側の面形状が前記基板内部方向
に凸の形状になっていることを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device comprising: a substrate; a semiconductor element provided on the substrate; and a wiring for electrically connecting the semiconductor element, wherein the wiring is formed by electroplating. A semiconductor device, wherein a surface shape of the wiring on an inner side of the substrate is a shape protruding in an inner direction of the substrate.
【請求項6】 基板と、該基板上に設けられた半導体素
子と、前記半導体素子を電気的に接続する複数層の配線
と、を含んでなり、前記配線は電気めっきにより形成さ
れている半導体装置において、 前記配線を他の層の配線と接続するスルーホールが設け
られており、前記スルーホールと配線の接続部におい
て、スルーホールが配線側に向かって拡大される形状を
備えていることを特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor comprising: a substrate; a semiconductor element provided on the substrate; and a plurality of layers of wiring for electrically connecting the semiconductor element, wherein the wiring is formed by electroplating. In the device, a through hole for connecting the wiring to a wiring of another layer is provided, and at a connection portion between the through hole and the wiring, the through hole has a shape that is enlarged toward the wiring side. Characteristic semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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