JP2001351972A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001351972A
JP2001351972A JP2000172083A JP2000172083A JP2001351972A JP 2001351972 A JP2001351972 A JP 2001351972A JP 2000172083 A JP2000172083 A JP 2000172083A JP 2000172083 A JP2000172083 A JP 2000172083A JP 2001351972 A JP2001351972 A JP 2001351972A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線間に空気層を形成することにより配線間
の寄生容量を低減した半導体装置及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 絶縁膜1上に下層配線3a,3c及びダ
ミー配線3bを形成し、ダミー配線及び第下層配線の上
に層間絶縁膜5を形成し、この層間絶縁膜上に上層配線
7a,7bを形成し、上層配線をマスクとして層間絶縁
膜5をエッチングすることにより上層配線の下のみに層
間絶縁膜5を残し、上層配線の上にパッシベーション膜
9を形成すると共に、このパッシベーション膜の下且つ
上層配線の下に空気層6を形成するものである。ダミー
配線3bと下層配線3aの間隔及びダミー配線3bと下
層配線3cの間隔それぞれを0.5μm以下とし、下層
配線の底部から上層配線の上部までの高さと上層配線の
相互の間隔の比が2以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線を有する半導
体装置及びその製造方法に関する。特には、配線間に空
気層を形成することにより配線間の寄生容量を低減した
半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の半導体装置を示す断面図
である。まず、シリコン基板(図示せず)の上方に絶縁
膜101を形成し、この絶縁膜101上にAl合金膜を
スパッタ法により堆積する。次に、このAl合金膜をパ
ターニングすることにより、絶縁膜101上には下層配
線103a〜103cが形成される。
【0003】この後、下層配線103a〜103c及び
絶縁膜101の上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
105をCVD(Chemical Vapor Deposition)法によ
り堆積し、この層間絶縁膜105をCMP(Chemical M
echanical Polishing)研磨により平坦化する。次に、
層間絶縁膜105上にAl合金膜をスパッタ法により堆
積し、このAl合金膜をパターニングすることにより、
層間絶縁膜105上には上層配線107a,107bが
形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子や配
線の微細化により、配線間の寄生容量が増加する傾向に
ある。具体的には、配線の微細化により、図2に示す下
層配線103aと下層配線103bの間の寄生容量、下
層配線103aと上層配線107aの間の寄生容量、下
層配線103bと上層配線107aの間の寄生容量が大
きくなっている。従って、配線間の寄生容量が素子の動
作スピードに影響を与え、素子スピードの向上に対して
配線間の寄生容量が無視出来なくなってきている。
【0005】上記従来の半導体装置ではシリコン酸化膜
からなる層間絶縁膜105を用いているが、シリコン酸
化膜より比誘電率の低い層間絶縁膜を用いれば、配線間
の寄生容量を低減できるはずである。このような寄生容
量を低減する方法として、一般的には低誘電率の酸化膜
材料を開発して配線間容量を小さくすることが考えられ
るが、従来の酸化膜に対して格段に寄生容量を減らすこ
とは困難である。
【0006】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、配線間に空気層を形成す
ることにより配線間の寄生容量を低減した半導体装置及
びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、絶縁膜上に形成された
第1の下層配線と、絶縁膜上に形成され、第1の下層配
線と対向して配置された第2の下層配線と、絶縁膜上に
形成され、第1の下層配線と第2の下層配線との間に配
置されたダミー配線と、第1の下層配線上に層間絶縁膜
を介して形成された第1の上層配線と、第2の下層配線
上に層間絶縁膜を介して形成された第2の上層配線と、
第1及び第2の上層配線の上に形成されたパッシベーシ
ョン膜と、このパッシベーション膜下に形成され、第1
及び第2の上層配線の下に形成された空気層と、を具備
し、ダミー配線と第1の下層配線の間隔は0.5μm以
下であり、ダミー配線と第2の下層配線の間隔は0.5
μm以下であり、第1及び第2の上層配線は、第1の下
層配線の底部から第1の上層配線の上部までの高さと第
1の上層配線と第2の上層配線の間隔の比が2以上とな
るように配置されていることを特徴とする。
【0008】本発明に係る半導体装置の製造方法は、絶
縁膜上に、互いに対向する第1及び第2の配線と第1及
び第2の配線の相互間に位置するダミー配線を形成する
工程と、このダミー配線及び第1、第2の下層配線の上
に層間絶縁膜を形成する工程と、この層間絶縁膜上に第
1及び第2の上層配線を形成する工程と、第1及び第2
の上層配線をマスクとして層間絶縁膜をエッチングする
ことにより、第1及び第2の上層配線の下のみに層間絶
縁膜を残す工程と、第1及び第2の上層配線の上にパッ
シベーション膜を形成すると共に、このパッシベーショ
ン膜の下且つ第1及び第2の上層配線の下に空気層を形
成する工程と、を具備し、ダミー配線と第1の下層配線
の間隔は0.5μm以下であり、ダミー配線と第2の下
層配線の間隔は0.5μm以下であり、第1及び第2の
上層配線は、第1の下層配線の底部から第1の上層配線
の上部までの高さと第1の上層配線と第2の上層配線の
間隔の比が2以上となるように配置されることを特徴と
する。
【0009】上記半導体装置の製造方法によれば、上述
したような位置にダミー配線を配置し、上述したような
位置に第1及び第2の上層配線を配置している。このた
め、パッシベーション膜を堆積した際にその下且つ第
1、第2の上層配線の下に空気層を形成することができ
る。空気層は層間絶縁膜やパッシベーション膜に比べて
比誘電率が非常に低いので、配線間の寄生容量を低減す
ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図1(c)は、本発明の
実施の形態による半導体装置を示す断面図である。
【0011】この半導体装置はシリコン酸化膜等からな
る絶縁膜1を有している。この絶縁膜1上には第1及び
第2の下層配線3a,3cが形成されている。絶縁膜1
上における第1の下層配線3aと第2の下層配線3cと
の間にはダミー配線3bが形成されている。
【0012】このようにダミー配線3bを配置すること
により、第1の下層配線3aとダミー配線3bの間隔d
1が0.5μm以下とされ、第2の下層配線3cとダミ
ー配線3bの間隔d2が0.5μm以下とされる。つま
り、ダミー配線3bは下層配線の相互の間隔が0.5μ
m以下とするために配置するものである。従って、下層
配線の相互の間隔が0.5μm以下であれば、ダミー配
線を配置する必要はない。ダミー配線は必用に応じて配
置すれば良い。
【0013】第1及び第2の下層配線3a,3cの上に
はシリコン酸化膜等からなる層間絶縁膜5が形成されて
おり、この層間絶縁膜5上には第1及び第2の上層配線
7a,7bが形成されている。第1及び第2の上層配線
7a,7bを含む全面上にはシリコン窒化膜からなるパ
ッシベーション膜9が形成されている。このパッシベー
ション膜9内には空気層6が形成されており、空気層6
は上層配線7a,7bと下層配線3a,3cの相互間及
び下層配線の相互間それぞれに位置している。
【0014】第1の上層配線7aと第2の上層配線7b
の間隔をRとし、下層配線3a,3cの底部から上層配
線7a,7bの上部までの高さをAとした場合、A/R
が2以上となるように、第1及び第2の上層配線7a,
7bを配置している。
【0015】次に、上記半導体装置の製造方法について
説明する。図1(a)〜(c)は、本発明の実施の形態
による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0016】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板(図示せず)の上方にシリコン酸化膜等からなる絶
縁膜1を形成し、この絶縁膜1上にAl合金膜をスパッ
タ法により堆積する。次に、このAl合金膜をパターニ
ングすることにより、絶縁膜1上には第1、第2の下層
配線3a,3c及びダミー配線3bが形成される。ダミ
ー配線3bは、第1の下層配線3aと第2の下層配線3
cとの間に配置されている。第1の下層配線3aとダミ
ー配線3bの間隔は0.5μm以下とされ、第2の下層
配線3cとダミー配線3bの間隔は0.5μm以下とさ
れる。ダミー配線3bは、後述する中空配線及びパッシ
ベーション膜9のつきまわりを安定させるものである。
【0017】この後、第1、第2の下層配線3a,3
c、ダミー配線3b及び絶縁膜1の上にシリコン酸化膜
からなる層間絶縁膜5をCVD法により堆積する。次
に、この層間絶縁膜5をCMP研磨により平坦化する。
この後、層間絶縁膜5上にAl合金膜をスパッタ法によ
り堆積し、このAl合金膜をパターニングすることによ
り、層間絶縁膜5上には第1及び第2の上層配線7a,
7bが形成される。第1及び第2の上層配線7a,7b
は、A/Rが2以上となるような位置に配置される。
【0018】次に、図1(b)に示すように、第1及び
第2の上層配線7a,7bをマスクとして層間絶縁膜5
をエッチバックする。これにより、上層配線7a,7b
の下のみに層間絶縁膜5が残される。
【0019】この後、図1(c)に示すように、第1及
び第2の上層配線7a,7bを含む全面上にプラズマC
VD法によりシリコン窒化膜からなるパッシベーション
膜9を堆積する。この際、上述したように位置にダミー
配線3bを配置し、A/Rが2以上となるような位置に
上層配線7a,7bを配置しているため、パッシベーシ
ョン膜9の下は段差が厳しい状態となっており、その結
果、パッシベーション膜9のつきまわりが悪くなり、パ
ッシベーション膜9の下には空気層(ボイド)6が形成
される。つまり、パッシベーション膜9の下における下
層配線の相互間及び上層配線と下層配線の相互間には空
気層6が形成され、中空配線となる。なお、パッシベー
ション膜9の膜厚は空気層6を塞ぐことができる程度の
厚さとする。
【0020】ここで、パッシベーション膜9は被覆性の
悪い窒化膜で形成することが好ましく、この際の堆積条
件は比較的成膜速度の速い条件(つきまわりが悪くなる
条件)とすることが好ましい。それにより、パッシベー
ション膜9に空気層6がより形成され易くなる。比較的
成膜速度の速い条件とは、使用するCVD装置により異
なるが、一般的には、使用ガスの流量を増やし、成膜時
のRFパワーを上昇させ、温度を変化させること(温度
を上げるか下げるかは装置によって異なる)である。
【0021】上記実施の形態によれば、上述したような
位置にダミー配線3bを配置し、上述したような位置に
上層配線7a,7bを配置している。このため、パッシ
ベーション膜9を堆積した際に下層配線の相互間及び上
層配線と下層配線の相互間に空気層6を形成することが
できる。空気層6は層間絶縁膜5やパッシベーション膜
9に比べて比誘電率が非常に低いので、配線間の寄生容
量を激減させることができる。これにより、素子の動作
スピードの低下を抑制することができる。
【0022】つまり、真空中の誘電率をε0とし、配線
間の層間絶縁膜の比誘電率をεとし、配線間の対向して
いる面積をSとし、配線間の距離をdとすると、配線間
の寄生容量Cは下記式(1)により求められる。 C=(ε0×ε×S)/d (1) この式(1)から層間絶縁膜の誘電率を下げることによ
り、配線間の寄生容量を下げることができることが分か
る。配線間に空気層6を形成することにより層間絶縁膜
の比誘電率を従来のそれ(シリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜の比誘電率)に比べて低減することができる。具
体的には、従来の層間絶縁膜として用いたシリコン酸化
膜の比誘電率は4.0以上であるのに対し、本実施の形
態による空気層6を備えた層間絶縁膜5の比誘電率は
1.5以下である。従って、本実施の形態による層間絶
縁膜の比誘電率は従来の層間絶縁膜のそれの半分以下と
することができる。よって、配線間の寄生容量を低減す
ることができる。
【0023】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ダ
ミー配線と第1の下層配線の間隔を0.5μm以下と
し、ダミー配線と第2の下層配線の間隔を0.5μm以
下とし、第1及び第2の上層配線を、第1の下層配線の
底部から第1の上層配線の上部までの高さと第1の上層
配線と第2の上層配線の間隔の比が2以上となるような
位置に形成している。したがって、配線間に空気層を形
成することができ、それにより配線間の寄生容量を低減
した半導体装置及びその製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は、本発明の実施の形態による
半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図2】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1,101 絶縁膜 3a 第1の下層配線 3b ダミー配線 3c 第2の下層配線 5,105 層間絶縁膜 6 空気層 7a 第1の上層配線 7b 第2の上層配線 9 パッシベーション膜 103a〜103c 下層配線 107a,107b 上層配線 d1 第1の下層配線とダミー配線の間隔 d2 第2の下層配線とダミー配線の間隔 A 下層配線の底部から上層配線の上部までの高さ R 第1の上層配線と第2の上層配線の間隔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁膜上に形成された第1の下層配線
    と、 絶縁膜上に形成され、第1の下層配線と対向して配置さ
    れた第2の下層配線と、 絶縁膜上に形成され、第1の下層配線と第2の下層配線
    との間に配置されたダミー配線と、 第1の下層配線上に層間絶縁膜を介して形成された第1
    の上層配線と、 第2の下層配線上に層間絶縁膜を介して形成された第2
    の上層配線と、 第1及び第2の上層配線の上に形成されたパッシベーシ
    ョン膜と、 このパッシベーション膜下に形成され、第1及び第2の
    上層配線の下に形成された空気層と、 を具備し、 ダミー配線と第1の下層配線の間隔は0.5μm以下で
    あり、ダミー配線と第2の下層配線の間隔は0.5μm
    以下であり、 第1及び第2の上層配線は、第1の下層配線の底部から
    第1の上層配線の上部までの高さと第1の上層配線と第
    2の上層配線の間隔の比が2以上となるように配置され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 絶縁膜上に、互いに対向する第1及び第
    2の配線と第1及び第2の配線の相互間に位置するダミ
    ー配線を形成する工程と、 このダミー配線及び第1、第2の下層配線の上に層間絶
    縁膜を形成する工程と、 この層間絶縁膜上に第1及び第2の上層配線を形成する
    工程と、 第1及び第2の上層配線をマスクとして層間絶縁膜をエ
    ッチングすることにより、第1及び第2の上層配線の下
    のみに層間絶縁膜を残す工程と、 第1及び第2の上層配線の上にパッシベーション膜を形
    成すると共に、このパッシベーション膜の下且つ第1及
    び第2の上層配線の下に空気層を形成する工程と、 を具備し、 ダミー配線と第1の下層配線の間隔は0.5μm以下で
    あり、ダミー配線と第2の下層配線の間隔は0.5μm
    以下であり、 第1及び第2の上層配線は、第1の下層配線の底部から
    第1の上層配線の上部までの高さと第1の上層配線と第
    2の上層配線の間隔の比が2以上となるように配置され
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021125526A (ja) * 2020-02-04 2021-08-30 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、および半導体装置の製造方法

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