JP2005217319A - Multilayer wiring structure, semiconductor device and semiconductor packaging equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層配線構造、半導体装置及び半導体実装装置に係り、特に低誘電率膜とCu配線とを組み合わせた埋め込み配線の形成に関する。 The present invention relates to a multilayer wiring structure, a semiconductor device, and a semiconductor mounting device, and more particularly to formation of a buried wiring in which a low dielectric constant film and a Cu wiring are combined.
半導体集積回路(以下「LSI」という。)の高集積化及び高性能化に伴い、新たな微細加工技術が提案されている。その1つとして化学機械研磨(以下「CMP」という。)法があり、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成に利用されている(例えば、特許文献1参照。)。
近年、配線の信号遅延が問題となっており、配線材料を従来のAl合金から低抵抗のCu合金に変更する動きが進んでいる。Cu合金はドライエッチングによる微細加工が困難であるため、絶縁膜内に溝を形成し、該溝内にCu膜を堆積させ、溝以外の不要なCu膜をCMP法を用いて除去することにより埋め込みCu配線を形成する、いわゆるダマシン法が採用されている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、配線間の寄生容量を低減するため、SiO2膜よりも比誘電率が低い低誘電率膜(以下「low−k膜」ともいう。)を層間絶縁膜として用いたLSIが開発されている。すなわち、比誘電率kが約4.2であるSiO2膜に代えて、kが1.5〜3.5である低誘電率膜が用いられている。また、kが2.5以下である低誘電率膜材料の開発も進められている。このkが2.5以下である材料は、空孔(ポア)が導入されたポーラスlow−k膜材料であることが多い。
Along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI”), new microfabrication techniques have been proposed. One of them is a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) method, which is particularly used for flattening an interlayer insulating film, forming a metal plug, and forming a buried wiring in a multilayer wiring forming process (for example, (See Patent Document 1).
In recent years, signal delay of wiring has become a problem, and the movement to change the wiring material from a conventional Al alloy to a low-resistance Cu alloy is progressing. Since Cu alloy is difficult to finely process by dry etching, a groove is formed in the insulating film, a Cu film is deposited in the groove, and unnecessary Cu film other than the groove is removed by CMP. A so-called damascene method for forming a buried Cu wiring is employed (see, for example, Patent Document 2).
Further, in order to reduce the parasitic capacitance between wirings, an LSI using a low dielectric constant film (hereinafter also referred to as “low-k film”) having a relative dielectric constant lower than that of the SiO 2 film has been developed. Yes. That is, a low dielectric constant film having k of 1.5 to 3.5 is used in place of the SiO 2 film having a relative dielectric constant k of about 4.2. Development of a low dielectric constant film material having k of 2.5 or less is also underway. The material of which k is 2.5 or less is often a porous low-k film material into which pores are introduced.
しかし、低誘電率膜はSiO2膜と比較して機械的強度が弱い。このため、低誘電率膜とCu配線とを組み合わせた多層配線構造を形成する際、CMPの研磨荷重によって低誘電率膜に構造的破壊が発生する問題や、低誘電率膜と接するキャップ膜又は下地絶縁膜が剥離する問題があった。特に、ヤング率や硬度が低い低誘電率膜材料や、キャップ膜に対する接着性が低い低誘電率膜材料を用いた場合、上記問題が顕著に発生してしまう。特に低誘電率膜のヤング率が5GPa以下になると剥離が発生しやすい結果が報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。
このようなCu−CMP中に起こる低誘電率膜の剥離は、基板エッジが起点になっていることが多い(例えば、非特許文献2参照。)。また、研磨時間が長くなるにつれて、ウェハの中心方向に向かって剥離面積が拡大する傾向がある。
However, the low dielectric constant film has a lower mechanical strength than the SiO 2 film. For this reason, when forming a multilayer wiring structure in which a low dielectric constant film and a Cu wiring are combined, there is a problem that structural breakdown occurs in the low dielectric constant film due to the polishing load of CMP, or a cap film in contact with the low dielectric constant film or There was a problem that the base insulating film peeled off. In particular, when a low dielectric constant film material having a low Young's modulus and hardness, or a low dielectric constant film material having a low adhesiveness to the cap film is used, the above-described problem occurs remarkably. In particular, it has been reported that peeling occurs easily when the Young's modulus of the low dielectric constant film is 5 GPa or less (for example, see Non-Patent Document 1).
Such peeling of the low dielectric constant film that occurs during Cu-CMP often starts from the substrate edge (see, for example, Non-Patent Document 2). Further, as the polishing time becomes longer, the peeling area tends to increase toward the center of the wafer.
そこで、従来は、CMPの研磨荷重を下げることにより、低誘電率膜の剥離を低減していた。一方、ヤング率や硬度が高い低誘電率膜材料を用いることは、低誘電率膜の剥離抑制に有効である。 Therefore, conventionally, peeling of the low dielectric constant film has been reduced by lowering the polishing load of CMP. On the other hand, the use of a low dielectric constant film material having a high Young's modulus and hardness is effective in suppressing peeling of the low dielectric constant film.
しかしながら、CMPの研磨荷重を下げると、研磨速度が低下し、スループットが下がってしまう問題があった。また、ヤング率や硬度を高くすると、比誘電率kが増加してしまうという問題があった。
Cu−CMP中の低誘電率膜の剥離はCu配線開発において大きな問題となっており、剥離面積は小さくなっても基板エッジでの低誘電率膜の剥離はほとんど解決されていなかった。
However, when the polishing load of CMP is lowered, there is a problem that the polishing rate is lowered and the throughput is lowered. Further, when the Young's modulus and hardness are increased, there is a problem that the relative dielectric constant k increases.
The peeling of the low dielectric constant film during Cu-CMP is a major problem in Cu wiring development, and even if the peeling area is reduced, the peeling of the low dielectric constant film at the substrate edge has hardly been solved.
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、多層配線を形成する際、導電膜の研磨における低誘電率膜の剥離を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to suppress peeling of a low dielectric constant film during polishing of a conductive film when a multilayer wiring is formed.
本発明に係る多層配線構造は、下地上に形成され、該下地のエッジから第1の幅だけ除去された第1の低誘電率膜と、
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記下地のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とするものである。
A multilayer wiring structure according to the present invention includes a first low dielectric constant film formed on a base and having a first width removed from an edge of the base;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the underlying edge by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
And a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
本発明に係る半導体装置は、基板上に形成され、拡散層を有する半導体素子と、
前記半導体素子を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜内に形成され、前記拡散層と接続するコンタクトと、
前記コンタクト及び層間絶縁膜上に形成され、前記基板のエッジから第1の幅だけ除去された第1の低誘電率膜と、
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記基板のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とするものである。
A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element formed on a substrate and having a diffusion layer;
An interlayer insulating film covering the semiconductor element;
A contact formed in the interlayer insulating film and connected to the diffusion layer;
A first low dielectric constant film formed on the contact and the interlayer insulating film and removed from the edge of the substrate by a first width;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the edge of the substrate by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
And a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
本発明に係る半導体装置において、前記第2の低誘電率膜の膜厚が300nm以上600nm未満である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは0.7mm以上異なることが好適である。また、前記第2の低誘電率膜の膜厚が600nm以上である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは1.0mm以上異なることが好適である。 In the semiconductor device according to the present invention, when the thickness of the second low dielectric constant film is 300 nm or more and less than 600 nm, the first width and the second width are preferably different from each other by 0.7 mm or more. is there. In addition, when the thickness of the second low dielectric constant film is 600 nm or more, it is preferable that the first width and the second width are different from each other by 1.0 mm or more.
本発明に係る半導体装置において、前記第2の幅が前記第1の幅よりも大きいことが好適である。 In the semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the second width is larger than the first width.
本発明に係る半導体実装装置は、基板上に半導体素子と上層配線とを有する半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成され、前記半導体チップのエッジから第1の幅だけ除去された第1の低誘電率膜と、
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記基板のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とするものである。
A semiconductor mounting apparatus according to the present invention includes a semiconductor chip having a semiconductor element and an upper layer wiring on a substrate,
A first low dielectric constant film formed on the semiconductor chip and removed from the edge of the semiconductor chip by a first width;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the edge of the substrate by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
And a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
本発明に係る半導体実装装置において、前記第2の低誘電率膜の膜厚が300nm以上600nm未満である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは0.7mm以上異なることが好適である。また、前記第2の低誘電率膜の膜厚が600nm以上である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは1.0mm以上異なることが好適である。 In the semiconductor mounting apparatus according to the present invention, when the film thickness of the second low dielectric constant film is 300 nm or more and less than 600 nm, the first width and the second width are preferably different from each other by 0.7 mm or more. It is. In addition, when the thickness of the second low dielectric constant film is 600 nm or more, it is preferable that the first width and the second width are different from each other by 1.0 mm or more.
本発明に係る半導体実装装置において、前記第2の幅が前記第1の幅よりも大きいことが好適である。 In the semiconductor mounting apparatus according to the present invention, it is preferable that the second width is larger than the first width.
本発明によれば、以上説明したように、導電膜の除去幅と低誘電率膜の除去幅とを1mm以上異ならしめることにより、導電膜を研磨する際の低誘電率膜の剥離を抑制することができる。 According to the present invention, as described above, the removal width of the conductive film and the removal width of the low dielectric constant film are made different by 1 mm or more, thereby suppressing the peeling of the low dielectric constant film when the conductive film is polished. be able to.
本発明者は、先ず、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離の正確な起点を調査した。この調査によれば、low−k膜の剥離起点は、ウェハ外周部においてlow−k膜が成膜されているところ、すなわちlow−k膜のエッジ部分であった。詳細には、low−k膜をスピン塗布した直後に、基板エッジから約2mmの幅でlow−k膜を除去しているため、実際の剥離の起点は基板エッジから2mm内側に入ったところである。このように、low−k膜を基板エッジで除去する理由は、ウェハのノッチやオリフラ周辺において発生するlow−k膜の塗布むらを除去する目的と、基板エッジに成膜されたlow−k膜がウェハケースやウェハキャリアなどに接触した際に剥離してパーティクルを発生することを防ぐ目的の2つがある。従って、low−k膜の基板エッジ除去は必要であるが、そこがCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離の起点となっていた。 The inventor first investigated the precise starting point of the low-k film peeling in Cu-CMP. According to this investigation, the starting point of the low-k film peeling was where the low-k film was formed on the outer periphery of the wafer, that is, at the edge of the low-k film. Specifically, immediately after the low-k film is spin-coated, the low-k film is removed with a width of about 2 mm from the substrate edge, so that the actual peeling start point is 2 mm inside the substrate edge. . As described above, the reason for removing the low-k film at the substrate edge is that the non-uniformity of the low-k film generated around the notch or orientation flat of the wafer is removed, and the low-k film formed on the substrate edge. There are two purposes for preventing particles from being peeled off when coming into contact with a wafer case or wafer carrier. Therefore, it is necessary to remove the substrate edge of the low-k film, but this is the starting point of peeling of the low-k film in Cu-CMP.
Cu−CMP中にはウェハのエッジ部に強いストレスが加わる。例えば、CMP荷重を3psiに設定してCu−CMPを行っても、基板エッジから約5mmの領域においては3.5psi〜7psiの高いCMP荷重が加わっている。これは、基板エッジ部分が研磨パッドに対して強く押し付けられているからである。この基板エッジから約5mmの領域にlow−k膜の高い段差があると、そのlow−k膜を実質的に高い研磨荷重で研磨していることになり、容易にlow−k膜の剥離が発生する。low−k膜のエッジにはlow−k膜の膜厚に相当する段差があるため、研磨荷重が集中することになる。low−k膜の剥離がいったん始まると、剥離面積は研磨時間とともに拡大していき、最終的にはウェハ中心部まで剥がれてしまう。 A strong stress is applied to the edge portion of the wafer during Cu-CMP. For example, even when Cu-CMP is performed with the CMP load set to 3 psi, a high CMP load of 3.5 psi to 7 psi is applied in an area of about 5 mm from the substrate edge. This is because the substrate edge portion is strongly pressed against the polishing pad. If there is a high step in the low-k film in the region about 5 mm from the edge of the substrate, the low-k film is polished with a substantially high polishing load, and the low-k film can be easily peeled off. Occur. Since there is a step corresponding to the film thickness of the low-k film at the edge of the low-k film, the polishing load is concentrated. Once the low-k film is peeled off, the peeled area increases with the polishing time and finally peels off to the center of the wafer.
さらに、low−k膜は各配線層と各ヴィア層における層間絶縁膜としてそれぞれ形成されるため、多層配線を形成するには少なくとも6層、多い場合には10層を超えるlow−k膜が形成される。しかも、上層の配線層になるほどlow−k膜の膜厚が厚くなるため、基板エッジにおけるlow−k膜の段差は上層の配線層になるほど高くなる。このため、上層配線を形成する際のCu−CMPにおいて、下層low−k膜の剥離の問題はより深刻になる。 Further, since the low-k film is formed as an interlayer insulating film in each wiring layer and each via layer, a low-k film having at least 6 layers, or more than 10 layers in many cases is formed to form a multilayer wiring. Is done. In addition, since the film thickness of the low-k film becomes thicker as the upper wiring layer is formed, the level difference of the low-k film at the substrate edge becomes higher as the upper wiring layer is formed. For this reason, the problem of peeling of the lower layer low-k film becomes more serious in Cu-CMP when forming the upper layer wiring.
本発明は、下層のlow−k膜の基板エッジ除去幅と、上層のlow−k膜の基板エッジ除去幅とを離間させて、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制するものである。 The present invention suppresses peeling of the low-k film in Cu-CMP by separating the substrate edge removal width of the lower low-k film from the substrate edge removal width of the upper low-k film. .
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による多層配線構造を説明するための断面図である。
図1に示すように、下地1としての基板上に第1拡散防止膜11が形成され、その上に比誘電率が3以下である第1low−k膜12が形成されている。ここで、第1low−k膜12は、基板エッジ10から幅A(例えば、3mm)だけ除去されている。下地1としては、例えば、シリコン基板のような基板以外に、プリント基板や半導体チップ(後述)等を用いることができる。第1拡散防止膜11としては、例えば、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜を用いることができる(後述する拡散防止膜21,31についても同様。)。第1low−k膜12としては、例えば、MSQ(Methyl Silsesquioxane)膜、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)膜若しくはポリマー(例えば、ダウケミカル社製のSiLK(登録商標))、又はそれらに空孔が導入されたもの、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するlow−k膜22,32についても同様。)。
第1low−k膜12上に、プラズマダメージ防止用の第1キャップ膜13が形成されている。第1キャップ膜13としては、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜若しくはSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するキャップ膜23,33についても同様。)。
第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に開口部14が形成され、該開口部14の内壁にバリアメタル膜15が形成されている。さらに、バリアメタル膜15上に金属膜16が形成されている。すなわち、バリアメタル膜15及び金属膜16からなる導電膜により開口部14が埋め込まれることにより、開口部14内に第1導電層が形成されている。開口部14は、配線溝やヴィアホール等である(後述する開口部24,34についても同様。)。バリアメタル膜15としては、例えば、Ta膜、Ti膜、TaN膜、TiN膜、WN膜若しくはWSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するバリアメタル膜25,35についても同様。)。また、金属膜16としては、Al膜、W膜及びCu膜、並びにそれらの合金膜等を用いることができる(後述する金属膜26,36についても同様。)。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a multilayer wiring structure according to
As shown in FIG. 1, a first
A
An
上記第1導電層及び第1キャップ膜13上に、第2拡散防止膜21が形成され、その上に第2low−k膜22が形成され、さらにその上に第2キャップ膜23が形成されている。ここで、第2low−k膜22は、基板エッジ10から、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上大きい幅B(例えば、4mm)だけ除去されている。すなわち、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bは、第1low−k膜12のエッジ除去幅Aよりも0.4mm以上大きい。これにより、第2low−k膜22エッジと第1low−k膜12エッジとが離間し、後述する金属膜26をCMPする際、第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止できる。詳細は後述するが、LSIチップの取得領域との関係を考慮して、除去幅Bと除去幅Aの差(以下、「エッジ除去幅差」という。)を0.7mm以上、1.0mm以上のように大きくするほど、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離抑制に効果的である。
また、low−k膜の膜厚に応じて、エッジ除去幅差を変えることが最適である。通常、low−k膜の膜厚は、150nm〜2000nmの範囲であり、上層になるほど厚くなるのが一般的である。low−k膜の膜厚が300nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.4mm以上とし、該膜厚が300nm以上600nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.7mm以上とし、該膜厚が600nm以上の場合にはエッジ除去幅差を1.0mm以上とすることが好適である。
そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24が形成され、該開口部24の内壁にバリアメタル膜25が形成され、さらにバリアメタル膜25上に金属膜26が形成されている。すなわち、バリアメタル膜25及び金属膜26からなる導電膜により開口部24が埋め込まれることにより、開口部24内に第2導電層が形成されている。第2導電層は、第1導電層に接続されている。
A second
It is optimal to change the edge removal width difference according to the film thickness of the low-k film. Usually, the film thickness of the low-k film is in the range of 150 nm to 2000 nm, and generally becomes thicker as the upper layer is formed. When the film thickness of the low-k film is less than 300 nm, the edge removal width difference is set to 0.4 mm or more. When the film thickness is 300 nm or more to less than 600 nm, the edge removal width difference is set to 0.7 mm or more. When the thickness is 600 nm or more, the edge removal width difference is preferably 1.0 mm or more.
An
上記第2導電層及び第2キャップ膜23上に、第3拡散防止膜31が形成され、その上に第3low−k膜32が形成され、さらにその上に第3キャップ膜33が形成されている。ここで、第3low−k膜32は、基板エッジ10から、第2low−k膜22の除去幅Bよりも0.4mm以上大きい幅C(例えば、5mm)だけ除去されている。すなわち、第3low−k膜32のエッジ除去幅Cは、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bよりも0.4mm以上大きい。これにより、第3low−k膜32エッジと第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジが離間し、後述する金属膜36をCMPする際、第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止することができる。
そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34が形成され、該開口部34の内壁にバリアメタル膜35が形成され、さらにバリアメタル膜35上に金属膜36が形成されている。すなわち、バリアメタル膜35及び金属膜36からなる導電膜により開口部34が埋め込まれることにより、開口部34内に第3導電層が形成されている。第3導電層は、第2導電層に接続されている。
A third
An
次に、上記多層配線構造の形成方法について説明する。
図2は、本実施の形態1による多層配線形成方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図2(a)に示すように、下地1上にCVD法により第1拡散防止膜11を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。
次に、第1拡散防止膜11上に、スピン塗布法により第1low−k膜12を、例えば、100nm〜1000mmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を幅Aだけ除去する。除去幅A、すなわち基板エッジ10から第1low−k膜12エッジまでの長さは、例えば、3mmである。第1low−k膜12の薬液除去後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
Next, a method for forming the multilayer wiring structure will be described.
FIG. 2 is a process cross-sectional view for explaining the multilayer wiring forming method according to the first embodiment.
First, as shown in FIG. 2A, the first
Next, the first low-
次に、図2(b)に示すように、第1low−k膜12上に、CVD法により第1キャップ膜13を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に開口部14を形成する。次に、開口部14の内壁及び第1キャップ膜13上にスパッタリング法によりバリアメタル膜15を形成し、該バリアメタル膜15上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜16を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部14が、バリアメタル膜15、シードCu膜及びCu膜16からなる導電膜により埋め込まれる。なお、アニール処理は、後述するCu膜16の薬液除去後に行ってもよい。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜16(シードCu膜を含む。以下同様とする。)を除去する。Cu膜16の除去幅、すなわち基板エッジ10からCu膜16エッジまでの長さは、例えば、上述した第1low−k膜12の除去幅Aよりも1mm小さい2mmとする。
Next, as illustrated in FIG. 2B, the
Next, the Cu film 16 (including the seed Cu film; the same shall apply hereinafter) on the outer periphery of the substrate is removed with a chemical solution. The removal width of the
次に、例えば、オービタル方式のCMP装置(図示せず)を用いて、第1キャップ膜13上に形成された不要なCu膜16及びバリアメタル膜15を除去する。すなわち、第1キャップ膜13をストッパ膜として、Cu膜16及びバリアメタル膜15をCMP法により除去する。これにより、第1層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, the
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に、CVD法により第2拡散防止膜21を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第2拡散防止膜21上に、スピン塗布法により第2low−k膜22を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を幅Bだけ除去する。第2low−k膜22の除去幅Bは、例えば、第1low−k膜12の除去幅Aよりも1mm大きい4mmである。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第2low−k膜22の表面改質処理を行う。
Next, the second
次に、図2(c)に示すように、第2low−k膜22上に、CVD法により第2キャップ膜23を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24を形成する。次に、開口部24の内壁及び第2キャップ膜23上にスパッタリング法によりバリアメタル膜25を形成し、該バリアメタル膜25上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜26を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部24が、バリアメタル膜25、シードCu膜及びCu膜26からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜26を除去する。Cu膜26の除去幅は、例えば、第2low−k膜22の除去幅Bよりも2mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第2キャップ膜23上に形成された不要なCu膜26及びバリアメタル膜25を除去する。これにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 2C, the
Next, the
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に、CVD法により第3拡散防止膜31を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第3拡散防止膜31上に、スピン塗布法により第3low−k膜32を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を幅Cだけ除去する。第3low−k膜32の除去幅Cは、例えば、第2low−k膜22の除去幅Bよりも1mm大きい5mmである。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第3low−k膜32の表面改質処理を行う。
Next, the third
次に、図2(d)に示すように、第3low−k膜32上に、CVD法により第3キャップ膜33を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。次に、開口部34の内壁及び第3キャップ膜33上にスパッタリング法によりバリアメタル膜35を形成し、該バリアメタル膜35上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜36を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部34が、バリアメタル膜35、シードCu膜及びCu膜36からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜36を除去する。Cu膜36の除去幅は、第3low−k膜32の除去幅Cよりも3mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第3キャップ膜33上に形成された不要なCu膜36及びバリアメタル膜35を除去する。これにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 2D, the
Next, the
(実施例1)
次に、実施の形態1を更に具体的に説明した実施例1について述べる。本実施例1の説明は、図2を参照して行う。
先ず、図2(a)に示すように、直径300mmのシリコン基板1上に、CVD法によりSiC膜11を50nmの膜厚で形成する。そして、SiC膜11上に、スピン塗布法によりMSQ膜12を250nmの膜厚で形成する。基板回転数は900rpmとする。MSQ膜12の塗布直後に、ウェハ外周にN−メチル−2−ピロリジノン(CH3NC4H6O)を滴下して、基板エッジ部分のMSQ膜12を除去幅Aだけ除去する。MSQ膜12の除去幅Aは3mmとした。その後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気中250℃の温度でベークを行い、同雰囲気中450℃の温度で15分間キュアを行った。
ここで、MSQ膜12のヤング率を2GPaから14GPaまで1GPaずつ変えたサンプルを用意した。ヤング率は、MSQ膜12のポロシティ(空孔率)を変化させることにより変えた。なお、MSQ膜12の化学的組成は全て同一とした。
CVD装置を用いてこれらのMSQ膜12にヘリウムプラズマを照射した。これにより、MSQ膜12の表面改質を行った。該Heプラズマ処理により、MSQ膜12と、次に述べるSiO2膜13との密着性を改善することができる。
(Example 1)
Next, Example 1 that more specifically describes
First, as shown in FIG. 2A, an
Here, a sample was prepared in which the Young's modulus of the
These
次に、図2(b)に示すように、MSQ膜12上に、CVD法によりSiO2膜13を50nmの膜厚で形成する。続いて、リソグラフィ技術及びドライエッチングにより、SiO2膜13、MSQ膜12及びSiC膜11内に、配線溝14を形成する。次に、配線溝14内及びSiO2膜13上に、スパッタリング法によりTaN膜/Ta膜15をそれぞれ10nm/15nmの膜厚で形成し、その上にスパッタリング法によりシードCu膜(図示省略。以下同様とする。)を75nmの膜厚で形成する。そして、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜16を形成する。その後、250℃の温度で30分間アニール処理を行う。
次に、3%HFと30%H2O2とを含む水溶液を用いて、基板エッジ10近傍のCu膜16を除去する。Cu膜16の除去幅は、MSQ膜12の除去幅Aよりも1mm小さい2mmとした。
次に、SiO2膜13上の不要なCu膜16及びTaN膜/Ta膜15をCMP法により除去する。CMP装置は、オービタル方式のもの(例えば、ノベラス社のMomentum300)を用い、研磨パッドは単層の発砲ウレタン(例えば、ロデール社のIC1000)、Cu用CMPスラリは砥粒フリースラリ(例えば、日立化成工業製のHS-C430-TU)、TaN膜/Ta膜用CMPスラリは砥粒スラリ(例えば、日立化成工業製のHS-T605)を用いた。研磨条件は、CMP荷重:1.5psi、オービタル回転数:600rpm、ヘッド回転数:24rpm、スラリ供給速度:300cc/分とした。Cu膜16とTaN膜/Ta膜15のCMPは、スラリを変えて2ステップで行う。以上の工程を経ることにより、第1層目のCu配線層を形成した。
Next, as shown in FIG. 2B, a SiO 2 film 13 having a thickness of 50 nm is formed on the
Next, the
Next, the
次に、CVD法によりSiC膜21を50nmの膜厚で形成し、その上にスピン塗布法によりMSQ膜22を250nmの膜厚で形成する。基板回転数は、MSQ膜12形成時と同様に900rpmとする。MSQ膜22の塗布直後に、ウェハ外周にN−メチル−2−ピロリジノン(CH3NC4H6O)を滴下して、基板エッジ部分のMSQ膜22を除去幅Bだけ除去する。MSQ膜22の除去幅Bは、MSQ膜12の除去幅A(=3mm)よりも1mm大きい4mmとした。その後、MSQ膜12と同様の条件で、ベーク及びキュアを行い、Heプラズマ処理によりMSQ膜22の表面改質を行った。
Next, the
次に、図2(c)に示すように、MSQ膜22上にCVD法によりSiO2膜23を50nmの膜厚で形成し、リソグラフィ技術及びドライエッチングによりSiO2膜23、MSQ膜22及びSiC膜21内に、ヴィアホール24を形成する。次に、ホール24内及びSiO2膜23上に、スパッタリング法によりTaN膜/Ta膜25をそれぞれ10nm/15nmの膜厚で形成し、その上にスパッタリング法によりシードCu膜を75nmの膜厚で形成し、さらにその上に電解メッキ法によりCu膜26を形成する。その後、250℃の温度で30分間アニール処理を行う。
次に、3%HFと30%H2O2とを含む水溶液を用いて、基板エッジ10近傍のCu膜26を除去する。Cu膜26の除去幅は、MSQ膜22の除去幅Bよりも2mm小さい2mmとした。
次に、上述した研磨条件を用いて、SiO2膜23上の不要なCu膜26及びTaN膜/Ta膜25をCMP法により除去する。これにより、第2層目のヴィア層を形成した。
Next, as shown in FIG. 2C, a SiO 2 film 23 is formed with a thickness of 50 nm on the
Next, the
Next, the
次に、CVD法によりSiC膜31を50nmの膜厚で形成し、その上にスピン塗布法によりMSQ膜32を250nmの膜厚で形成する。MSQ膜32の塗布直後に、ウェハ外周にN−メチル−2−ピロリジノン(CH3NC4H6O)を滴下して、基板エッジ部分のMSQ膜32を除去幅Cだけ除去する。MSQ膜32の除去幅Cは、MSQ膜22の除去幅B(=4mm)よりも1mm大きい5mmとした。その後、MSQ膜12,22と同様の条件で、ベーク及びキュアを行い、Heプラズマ処理によりMSQ膜32の表面改質を行った。
Next, the
次に、図2(d)に示すように、MSQ膜32上にCVD法によりSiO2膜33を50nmの膜厚で形成し、リソグラフィ技術及びドライエッチングによりSiO2膜33、MSQ膜32及びSiC膜31内に、ヴィアホール34を形成する。次に、ホール34内及びSiO2膜33上に、スパッタリング法によりTaN膜/Ta膜35をそれぞれ10nm/15nmの膜厚で形成し、その上にスパッタリング法によりシードCu膜を75nmの膜厚で形成し、さらにその上に電解メッキ法によりCu膜36を形成する。その後、250℃の温度で30分間アニール処理を行う。
次に、3%HFと30%H2O2とを含む水溶液を用いて、基板エッジ10近傍のCu膜36を除去する。Cu膜36の除去幅は、MSQ膜32の除去幅Cよりも3mm小さい2mmとした。
次に、上述した研磨条件を用いて、SiO2膜33上の不要なCu膜36及びTaN膜/Ta膜35をCMP法により除去する。これにより、第3層目のCu配線層を形成した。
Next, as shown in FIG. 2D, a SiO 2 film 33 is formed with a thickness of 50 nm on the
Next, the
Next, the
上述のように、各導電層のlow−k膜12,22,32のエッジ除去幅A,B,Cを段階的に広げた基板では、基板エッジ10近傍に急峻なlow−k膜の段差が存在しない。このため、Cu−CMPにおいて、下層のlow−k膜のエッジに局所的にCMP荷重が加わることを回避することができる。
As described above, in the substrate in which the edge removal widths A, B, and C of the low-
下層low−k膜の除去幅よりも上層low−k膜の除去幅を0.4mm以上広くした場合、ヤング率が4GPaである下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。また、下層low−k膜の除去幅よりも上層low−k膜の除去幅を0.7mm以上広くした場合、ヤング率が2GPaである下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。さらに、下層low−k膜の除去幅よりも上層low−k膜の除去幅を1.0mm以上広くした場合、ヤング率が1GPaである下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。
また、low−k膜の比誘電率を変えて、low−k膜の剥離を検討した結果、各層のlow−k膜の基板エッジ除去幅がその直下層のlow−k膜の基板エッジ除去幅より0.4mm以上広くした場合、比誘電率が3.0である下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。また、0.7mm以上広くした場合、比誘電率が2.6である下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。さらに、1.0mm以上広くした場合、比誘電率が2.3である下層low−k膜を有するサンプルでも、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができた。
When the removal width of the upper low-k film is wider than the removal width of the lower low-k film by 0.4 mm or more, even a sample having the lower low-k film having a Young's modulus of 4 GPa is low-k in Cu-CMP. The peeling of the film could be suppressed. Further, when the removal width of the upper low-k film is made 0.7 mm or more larger than the removal width of the lower low-k film, even a sample having the lower low-k film having a Young's modulus of 2 GPa is low in Cu-CMP. -K film peeling could be suppressed. Furthermore, when the removal width of the upper layer low-k film is wider than the removal width of the lower layer low-k film by 1.0 mm or more, even a sample having the lower layer low-k film having a Young's modulus of 1 GPa is low in Cu-CMP. -K film peeling could be suppressed.
Further, as a result of examining the peeling of the low-k film while changing the relative dielectric constant of the low-k film, the substrate edge removal width of the low-k film of each layer is the substrate edge removal width of the low-k film immediately below it. Further, when the width was made 0.4 mm or more, even the sample having the lower low-k film having a relative dielectric constant of 3.0 could suppress the peeling of the low-k film in Cu-CMP. In addition, when the width was increased by 0.7 mm or more, even the sample having the lower low-k film having a relative dielectric constant of 2.6 could suppress the peeling of the low-k film in Cu-CMP. Furthermore, when the width was increased by 1.0 mm or more, even the sample having the lower low-k film having a relative dielectric constant of 2.3 could suppress the peeling of the low-k film in Cu-CMP.
(比較例)
図3は、本実施の形態1の比較例を示す図である。図3に示すように、各層においてlow−k膜の基板エッジ除去幅A,B,Cが同じ幅でそれぞれ2mmにした場合、low−k膜のヤング率が12GPaであっても、第1層目のCu−CMPにおいてlow−k膜12の剥離が発生した。また、各層の基板エッジ除去幅をそれぞれ同じ3mmにした場合、low−k膜のヤング率が12GPaであっても、第2層目のCu−CMPにおいてlow−k膜12の剥離が発生した。また、各層の基板エッジ除去幅をそれぞれ同じ4mmにした場合、low−k膜のヤング率が12GPaであっても、第3層目のCu−CMPにおいてlow−k膜12の剥離が発生した。
(Comparative example)
FIG. 3 is a diagram illustrating a comparative example of the first embodiment. As shown in FIG. 3, when the substrate edge removal widths A, B, and C of the low-k film in each layer are the same width and 2 mm, even if the Young's modulus of the low-k film is 12 GPa, the first layer In the Cu-CMP of the eye, peeling of the low-
以上説明したように、本実施の形態1では、下層low−k膜の除去幅と上層のlow−k膜の除去幅との差(エッジ除去幅差)を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。 As described above, in the first embodiment, the difference (edge removal width difference) between the removal width of the lower low-k film and the removal width of the upper low-k film is set to 0.4 mm or more. The steep low-k film step is not present at the substrate edge. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
なお、詳細は後述するが、デバイスが搭載されたウェハに対して本実験を実施しても同様の結果が得られた。
また、本実施の形態1ではシングルダマシン二層Cu配線構造について説明したが、デュアルダマシン二層Cu配線構造に適用することができ、この場合も実施の形態1と同様の効果が得られる。また、3層以上のCu配線構造に対しても適用することができ、この場合も実施の形態1と同様の効果が得られる。また、本実施の形態1では、単層で塗布したlow−k膜を用いたが、塗布low−k膜とCVD法により形成したlow−k膜との積層膜を層間膜として用いてもよい。
Although details will be described later, similar results were obtained even when this experiment was performed on a wafer on which a device was mounted.
Further, although the single damascene two-layer Cu wiring structure has been described in the first embodiment, it can be applied to a dual damascene two-layer Cu wiring structure, and in this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. The present invention can also be applied to a Cu wiring structure having three or more layers, and in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the first embodiment, a low-k film applied in a single layer is used. However, a laminated film of a coated low-k film and a low-k film formed by a CVD method may be used as an interlayer film. .
実施の形態2.
上記実施の形態1では、上層low−k膜の除去幅を下層low−k膜の除去幅よりも大きくする場合、すなわち下層low−k膜エッジが上層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明した。本実施の形態2では、下層low−k膜の除去幅を上層low−k膜の除去幅よりも大きくする場合、すなわち上層low−k膜エッジが下層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明する。それ以外については実施の形態1と同様であるため、以下、図4及び図5を参照して実施の形態1との相違点を中心に説明する。図4は、本実施の形態2による多層配線構造を説明するための断面図である。図5は、本実施の形態2による配線形成方法を説明するための工程断面図である。
In the first embodiment, when the removal width of the upper layer low-k film is larger than the removal width of the lower layer low-k film, that is, the lower layer low-k film edge is closer to the substrate outer side than the upper layer low-k film edge. Explained the case. In the second embodiment, when the removal width of the lower low-k film is larger than the removal width of the upper low-k film, that is, the upper low-k film edge is closer to the substrate outer side than the lower low-k film edge. A case will be described. Since other than that is the same as that of
図4に示すように、基板エッジ10近傍において第1low−k膜12は除去幅A(例えば、5mm)だけ除去され、第2low−k膜22は除去幅Aよりも0.4mm以上小さい除去幅B(例えば、4mm)だけ除去され、第3low−k膜32は除去幅Bよりもさらに0.4mm以上小さい除去幅C(例えば、3mm)だけ除去されている。これにより、第1low−k膜12エッジよりも第2low−k膜22エッジが基板外周側に位置し、さらに第2low−k膜22エッジよりも第3low−k膜32エッジが基板外周側に位置する。よって、第1low−k膜12エッジは第2low−k膜22より覆われており、第2low−k膜22エッジは第3low−k膜32により覆われている。それ以外については、実施の形態1と同様である。
As shown in FIG. 4, the first low-
次に、多層配線構造の形成方法について説明する。
先ず、図5(a)に示すように、下地1上に第1拡散防止膜11を形成し、その上に第1low−k膜12を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を基板エッジ10から幅Aだけ除去する。除去幅Aは、例えば、5mmである。その後、ベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマによる第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
Next, a method for forming a multilayer wiring structure will be described.
First, as shown in FIG. 5A, a first
次に、図5(b)に示すように、第1low−k膜12上に第1キャップ膜13を形成する。そして、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に開口部14を形成する。該開口部14内にバリアメタル膜15及び金属膜16としてのCu膜を埋め込むことにより、第1層目の導電層としてのCu配線層が形成される。なお、Cu−CMP前に行うCu膜16のエッジ除去の幅は、基板エッジ10から2mmである(後述するCu膜26,36も同様)。
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に第2拡散防止膜21を形成し、その上に第2low−k膜22を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上小さい幅Bだけ除去する。除去幅Bは、例えば、4mmである。これにより、第2low−k膜22エッジが第1low−k膜12エッジよりも0.4mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
Next, a second
次に、図5(c)に示すように、第2low−k膜22上に第2キャップ膜23を形成する。そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24としてのヴィアホールを形成する。該開口部24内にバリアメタル膜25及び金属膜26を埋め込むことにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に第3拡散防止膜31を形成し、その上に第3low−k膜32を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を、第2low−k膜22の除去幅Bよりも0.4mm以上小さい幅Cだけ除去する。除去幅Cは、例えば、3mmである。これにより、第3low−k膜32エッジが第2low−k膜22エッジよりも0.4mm以上、かつ、第1low−k膜12エッジよりも0.8mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, as shown in FIG. 5C, a
Next, the third
次に、図5(d)に示すように、第3low−k膜32上に第3キャップ膜33を形成する。そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。該開口部34内にバリアメタル膜35及び金属膜36としてのCu膜を埋め込むことにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 5D, the
本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、下層low−k膜の除去幅と上層low−k膜の除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
また、本実施の形態2では、Cu膜を薬液除去した時点(Cu−CMP直前)において、下層low−k膜エッジよりも上層low−k膜エッジが外側に位置する。すなわち、Cu−CMPにおいて下層low−k膜エッジが上層low−k膜により覆われている。よって、アンカー効果により、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を実施の形態1よりも更に抑制することができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the difference between the removal width of the lower low-k film and the removal width of the upper low-k film is set to 0.4 mm or more, so that the substrate edge is steep. The step of the low-k film was not allowed to exist. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
In the second embodiment, the upper low-k film edge is located outside the lower low-k film edge when the Cu film is removed with a chemical (immediately before Cu-CMP). That is, the lower low-k film edge is covered with the upper low-k film in Cu-CMP. Therefore, peeling of the lower layer low-k film in Cu-CMP can be further suppressed than in
実施の形態3.
本発明の実施の形態3は、上述した実施の形態1の多層配線構造を、半導体装置における第1層目以上の配線に適用したものである。
図6は、本発明の実施の形態3による半導体装置を説明するための断面図である。
図6に示すように、基板1上にMISトランジスタのような拡散層6を有する半導体素子が形成されている。具体的には、基板1としてのシリコン基板上にゲート絶縁膜2を介してゲート電極3が形成され、該ゲート電極3の側壁にはLDD構造形成用のサイドウォール5が形成されている。ゲート絶縁膜2直下のチャネル領域(図示せず)を挟んで基板1上層に低濃度拡散層(エクステンション領域)4が形成され、該低濃度拡散層4に接続される高濃度拡散層(ソース/ドレイン領域)6が形成されている。
かかる半導体素子を覆うように層間絶縁膜7が形成され、該層間絶縁膜7内に拡散層6と接続するコンタクト8が形成されている。
In the third embodiment of the present invention, the multilayer wiring structure of the first embodiment described above is applied to the wiring of the first layer or higher in the semiconductor device.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, a semiconductor element having a
An interlayer insulating
コンタクト8及び層間絶縁膜7上に、実施の形態1の多層配線構造が適用されている。
具体的には、コンタクト8及び層間絶縁膜7上に第1拡散防止膜11が形成され、その上に、基板エッジ10から幅Aだけ除去された第1low−k膜12が形成されている。第1拡散防止膜11としては、例えば、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜を用いることができる(後述する拡散防止膜21,31についても同様。)。第1low−k膜12としては、例えば、MSQ(Methyl Silsesquioxane)膜、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)膜若しくはポリマー(例えば、ダウケミカル社製のSiLK(登録商標))、又はそれらに空孔が導入されたもの、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するlow−k膜22,32についても同様。)。
第1low−k膜12上に、プラズマダメージ防止用の第1キャップ膜13が形成されている。第1キャップ膜13としては、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜若しくはSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するキャップ膜23,33についても同様。)。
第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、コンタクト8上面に達する開口部14が形成され、該開口部14の内壁にバリアメタル膜15が形成されている。さらに、バリアメタル膜15上に金属膜16が形成されている。すなわち、バリアメタル膜15及び金属膜16からなる導電膜により開口部14が埋め込まれることにより、開口部14内にコンタクト8を介して拡散層6と接続する第1導電層が形成されている。開口部14は、配線溝やヴィアホール等である(後述する開口部24,34についても同様。)。バリアメタル膜15としては、例えば、Ta膜、Ti膜、TaN膜、TiN膜、WN膜若しくはWSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するバリアメタル膜25,35についても同様。)。また、金属膜16としては、Al膜、W膜及びCu膜、並びにそれらの合金膜等を用いることができる(後述する金属膜26,36についても同様。)。
The multilayer wiring structure of the first embodiment is applied on the
Specifically, a first
A
An
上記第1導電層及び第1キャップ膜13上に、第2拡散防止膜21が形成され、その上に第2low−k膜22が形成され、さらにその上に第2キャップ膜23が形成されている。ここで、第2low−k膜22は、基板エッジ10から、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上大きい幅Bだけ除去されている。すなわち、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bは、第1low−k膜12のエッジ除去幅Aよりも0.4mm以上大きい。これにより、第2low−k膜22エッジと第1low−k膜12エッジとが離間し、後述する金属膜26をCMPする際、第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止できる。詳細は後述するが、除去幅Bと除去幅Aの差(以下、「エッジ除去幅差」という。)を0.7mm以上、1.0mm以上のように大きくするほど、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離抑制に効果的である。また、実施の形態1と同様に、low−k膜の膜厚に応じて、エッジ除去幅差を変えることが最適である。low−k膜の膜厚が300nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.4mm以上とし、該膜厚が300nm以上600nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.7mm以上とし、該膜厚が600nm以上の場合にはエッジ除去幅差を1.0mm以上とすることが好適である。
そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に、Cu膜15表面に達する開口部24が形成され、該開口部24の内壁にバリアメタル膜25が形成され、さらにバリアメタル膜25上に金属膜26が形成されている。すなわち、バリアメタル膜25及び金属膜26からなる導電膜により開口部24が埋め込まれることにより、開口部24内に第2導電層が形成されている。よって、第2導電層は、第1導電層に接続されている。
A second
An
上記第2導電層及び第2キャップ膜23上に、第3拡散防止膜31が形成され、その上に第3low−k膜32が形成され、さらにその上に第3キャップ膜33が形成されている。ここで、第3low−k膜32は、基板エッジ10から、第2low−k膜22の除去幅Bよりも0.4mm以上大きい幅Bだけ除去されている。すなわち、第3low−k膜32のエッジ除去幅Cは、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bよりも0.4mm以上大きい。これにより、第3low−k膜32エッジと第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジが離間し、後述する金属膜36をCMPする際、第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止することができる。
そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に、金属膜26に達する開口部34が形成され、該開口部34の内壁にバリアメタル膜35が形成され、さらにバリアメタル膜35上に金属膜36が形成されている。すなわち、バリアメタル膜35及び金属膜36からなる導電膜により開口部34が埋め込まれることにより、開口部34内に第3導電層が形成されている。よって、第3導電層は、第2導電層に接続されている。
A third
An
次に、上記半導体装置の製造方法について説明する。
図7は、本発明の実施の形態3による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図7(a)に示すように、基板1上にMISトランジスタのような拡散層を有する半導体素子を形成する。詳細な説明は省略するが、基板1としてのシリコン基板上にゲート絶縁膜2と導電膜3を形成した後、これらの膜3,2を順次パターニングしてゲート電極3を形成する。ゲート電極3をマスクとして基板1に不純物を注入することにより低濃度拡散層(エクステンション領域)4を形成し、ゲート電極3の側壁にサイドウォール5を形成する。サイドウォール5及びゲート電極3をマスクとして基板1に不純物を注入することにより高濃度拡散層(ソース/ドレイン領域)6を形成する。
そして、このような工程を行うことにより形成されたトランジスタを覆うように、CVD法により層間絶縁膜7としてのSiO2膜を、例えば、500nmの膜厚で形成し、この層間絶縁膜7内に高濃度拡散層6と接続するコンタクト8を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described.
FIG. 7 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 7A, a semiconductor element having a diffusion layer such as a MIS transistor is formed on a
Then, an SiO 2 film as an
次に、層間絶縁膜7及びコンタクト8上に、CVD法により第1拡散防止膜11を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第1拡散防止膜11上に、スピン塗布法により第1low−k膜12としてのMSQ膜を、例えば、100nm〜1000mmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を幅Aだけ除去する。すなわち基板エッジ10から除去幅Aだけ第1low−k膜12を除去する。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
次に、第1low−k膜12上に、CVD法により第1キャップ膜13を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、コンタクト8上面に達する開口部14を形成する。そして、開口部14の内壁及び第1キャップ膜13上にスパッタリング法によりバリアメタル膜15を形成し、該バリアメタル膜15上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜16を形成する。その後、アニール処理を行う。なお、アニール処理は、Cu膜16の薬液除去後に行ってもよい。
Next, the first
Next, the
次に、薬液により基板外周部分のCu膜16を除去する。Cu膜16の除去幅、すなわち基板エッジ10からCu膜エッジまでの長さは、3mmとした。
その後、実施の形態1と同様にオービタル方式のCMP装置を用いて、第1キャップ膜13上に形成された不要なCu膜16及びバリアメタル膜15を除去する。以上の工程を経ることにより、コンタクト8を介して拡散層6と電気的に接続される第1層目のCu配線層が形成される。
Next, the
Thereafter, the
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に、CVD法により第2拡散防止膜21を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第2拡散防止膜21上に、スピン塗布法により第2low−k膜22を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を幅Bだけ除去する。第2low−k膜22の除去幅Bは、第1low−k膜12の除去幅Aよりも1mm大きい4mmとした。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第2low−k膜22の表面改質処理を行う。
Next, the second
次に、図7(b)に示すように、第2low−k膜22上に、CVD法により第2キャップ膜23を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24を形成する。次に、開口部24の内壁及び第2キャップ膜23上にスパッタリング法によりバリアメタル膜25を形成し、該バリアメタル膜25上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜26を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部24が、バリアメタル膜25、シードCu膜及びCu膜26からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜26を除去する。Cu膜26の除去幅は、第2low−k膜22の除去幅Bよりも2mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第2キャップ膜23上に形成された不要なCu膜26及びバリアメタル膜25を除去する。これにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 7B, the
Next, the
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に、CVD法により第3拡散防止膜31を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第3拡散防止膜31上に、スピン塗布法により第3low−k膜32を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を幅Cだけ除去する。第3low−k膜32の除去幅Cは、第2low−k膜22の除去幅Bよりも1mm大きい5mmとした。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第3low−k膜32の表面改質処理を行う。
Next, the third
次に、図7(c)に示すように、第3low−k膜32上に、CVD法により第3キャップ膜33を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。次に、開口部34の内壁及び第3キャップ膜33上にスパッタリング法によりバリアメタル膜35を形成し、該バリアメタル膜35上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜36を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部34が、バリアメタル膜35、シードCu膜及びCu膜36からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜36を除去する。Cu膜36の除去幅は、第3low−k膜32の除去幅Cよりも3mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第3キャップ膜33上に形成された不要なCu膜36及びバリアメタル膜35を除去する。これにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 7C, the
Next, the
以上説明したように、本実施の形態3では、上層low−k膜のエッジ除去幅と下層low−k膜のエッジ除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
よって、歩留まりを向上させることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体装置の配線にlow−k膜を用いたCuダマシン配線を適用することができ、半導体装置の性能を向上させることができる。
As described above, in the third embodiment, the difference between the edge removal width of the upper low-k film and the edge removal width of the lower low-k film is set to 0.4 mm or more, so that the substrate edge is steep. There was no step in the low-k film. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
Therefore, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, Cu damascene wiring using a low-k film can be applied to the wiring of the semiconductor device, and the performance of the semiconductor device can be improved.
実施の形態4.
本発明の実施の形態4は、上述した実施の形態2の多層配線構造を、半導体装置における第1層目以上の配線に適用したものである。
上記実施の形態3では、上層low−k膜の除去幅を下層low−k膜の除去幅よりも大きくする場合、すなわち下層low−k膜エッジが上層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明した。本実施の形態4では、下層low−k膜の除去幅を上層low−k膜の除去幅よりも大きくする場合、すなわち上層low−k膜エッジが下層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明する。それ以外については実施の形態3と同様であるため、以下、図8及び図9を参照して実施の形態3との相違点を中心に説明する。図8は、本実施の形態4による半導体装置を説明するための断面図である。図9は、本実施の形態4による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
In the fourth embodiment of the present invention, the multilayer wiring structure of the above-described second embodiment is applied to the wiring of the first layer or higher in the semiconductor device.
In the third embodiment, when the removal width of the upper layer low-k film is larger than the removal width of the lower layer low-k film, that is, the lower layer low-k film edge is closer to the substrate outer side than the upper layer low-k film edge. Explained the case. In the fourth embodiment, when the removal width of the lower low-k film is made larger than the removal width of the upper low-k film, that is, the upper low-k film edge is closer to the substrate outer side than the lower low-k film edge. A case will be described. Since other than that is the same as that of
図8に示すように、基板1上に拡散層を有する半導体素子としてMISトランジスタが形成されている。さらに、トランジスタを覆うように層間絶縁膜7が形成され、該層間絶縁膜7内に拡散層6と接続するコンタクト8が形成されている。
該コンタクト8及び層間絶縁膜7上に、実施の形態2の多層配線構造が適用されている。具体的には、3層のlow−k膜12,22,32が積層され、各low−k膜内に導電層が形成されている。
図8に示すように、基板エッジ10近傍において第1low−k膜12は除去幅Aだけ除去され、第2low−k膜22は除去幅Aよりも0.4mm以上小さい除去幅Bだけ除去され、第3low−k膜32は除去幅Bよりもさらに0.4mm以上小さい除去幅Cだけ除去されている。これにより、第1low−k膜12エッジよりも第2low−k膜22エッジが基板外周側に位置し、さらに第2low−k膜22エッジよりも第3low−k膜32エッジが基板外周側に位置する。よって、第1low−k膜12エッジは第2low−k膜22より覆われており、第2low−k膜22エッジは第3low−k膜32により覆われている。それ以外については、実施の形態3と同様である。
As shown in FIG. 8, a MIS transistor is formed on a
On the
As shown in FIG. 8, the first low-
次に、上記半導体装置の製造方法について説明する。
先ず、図9(a)に示すように、実施の形態3において説明した方法を用いて、基板1上にMISトランジスタを形成する。さらに、該トランジスタを覆うように層間絶縁膜7を形成し、該層間絶縁膜7内に拡散層6と接続するコンタクト8を形成する。
次に、コンタクト8及び層間絶縁膜7上に第1拡散防止膜11を形成し、その上に第1low−k膜12を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を基板エッジ10から幅Aだけ除去する。その後、ベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマによる第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
次に、第1low−k膜12上に第1キャップ膜13を形成する。そして、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、コンタクト8上面に達する開口部14を形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部14内にバリアメタル膜15及び金属膜16としてのCu膜を埋め込むことにより、第1層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に第2拡散防止膜21を形成し、その上に第2low−k膜22を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上小さい幅Bだけ除去する。これにより、第2low−k膜22エッジが第1low−k膜12エッジよりも0.4mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, as shown in FIG. 9A, a MIS transistor is formed on a
Next, a first
Next, the
Next, a second
次に、図9(b)に示すように、第2low−k膜12上に第2キャップ膜23を形成する。そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24としてのヴィアホールを形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部24内にバリアメタル膜25及び金属膜26を埋め込むことにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に第3拡散防止膜31を形成し、その上に第3low−k膜32を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を、第2low−k膜32の除去幅Bよりも0.4mm以上小さい幅Cだけ除去する。これにより、第3low−k膜32エッジが第2low−k膜22エッジよりも0.4mm以上、かつ、第1low−k膜12エッジよりも0.8mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
Next, the third
次に、図9(c)に示すように、第3low−k膜32上に第3キャップ膜33を形成する。そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部34内にバリアメタル膜35及び金属膜36としてのCu膜を埋め込むことにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as shown in FIG. 9C, a
本実施の形態4においても、実施の形態3と同様に、上層low−k膜のエッジ除去幅と下層low−k膜のエッジ除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
また、本実施の形態4では、Cu膜を薬液除去した時点(Cu−CMP直前)において、下層low−k膜エッジよりも上層low−k膜エッジが外側に位置する。すなわち、Cu−CMPにおいて下層low−k膜エッジが上層low−k膜により覆われている。よって、アンカー効果により、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を実施の形態3よりも更に抑制することができる。
よって、歩留まりを向上させることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体装置の配線にlow−k膜を用いたCuダマシン配線を適用することができ、半導体装置の性能を向上させることができる。
Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, by setting the difference between the edge removal width of the upper low-k film and the edge removal width of the lower low-k film to be 0.4 mm or more, the substrate edge No steep low-k step is present in FIG. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
In the fourth embodiment, the upper low-k film edge is positioned outside the lower low-k film edge at the time when the Cu film is removed with a chemical (immediately before Cu-CMP). That is, the lower low-k film edge is covered with the upper low-k film in Cu-CMP. Therefore, peeling of the lower layer low-k film in Cu-CMP can be further suppressed than in
Therefore, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor device can be improved. In addition, Cu damascene wiring using a low-k film can be applied to the wiring of the semiconductor device, and the performance of the semiconductor device can be improved.
実施の形態5.
本発明の実施の形態5は、上述した実施の形態1の多層配線構造を、半導体実装装置の配線に適用したものである。具体的には、半導体チップをモジュールにパッケージングする際において、半導体チップ上の配線に適用したものである。
図10は、実施の形態5による半導体実装装置を説明するための断面図である。図11は、本実施の形態5による半導体実装装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
In the fifth embodiment of the present invention, the multilayer wiring structure of the first embodiment described above is applied to the wiring of a semiconductor mounting apparatus. Specifically, the semiconductor chip is applied to wiring on the semiconductor chip when the semiconductor chip is packaged in a module.
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor mounting apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 11 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor mounting apparatus according to the fifth embodiment.
図10に示すように、基板41上に、半導体素子(図示せず)と該半導体素子上に形成された多層の配線層43a,43b,43c,43dとそれらを接続するビアコンタクト44a,44b,44cとを絶縁膜内に有する多層配線構造42を備えた半導体チップ(半導体装置)40を形成する。なお、半導体素子は実施の形態3で説明したものである。
多層配線構造42の配線層43a上に第1拡散防止膜11が形成され、その上に、基板エッジ10から幅Aだけ除去された第1low−k膜12が形成されている。第1拡散防止膜11としては、例えば、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜を用いることができる(後述する拡散防止膜21,31についても同様。)。第1low−k膜12としては、例えば、MSQ(Methyl Silsesquioxane)膜、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)膜若しくはポリマー(例えば、ダウケミカル社製のSiLK(登録商標))、又はそれらに空孔が導入されたもの、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するlow−k膜22,32についても同様。)。
第1low−k膜12上に、プラズマダメージ防止用の第1キャップ膜13が形成されている。第1キャップ膜13としては、SiO2膜、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜若しくはSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するキャップ膜23,33についても同様。)。
第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、配線層43a上面に達する開口部14が形成され、該開口部14の内壁にバリアメタル膜15が形成されている。さらに、バリアメタル膜15上に金属膜16が形成されている。すなわち、バリアメタル膜15及び金属膜16からなる導電膜により開口部14が埋め込まれることにより、開口部14内にコンタクト8を介して拡散層6と接続する第1導電層が形成されている。開口部14は、配線溝やヴィアホール等である(後述する開口部24,34についても同様。)。バリアメタル膜15としては、例えば、Ta膜、Ti膜、TaN膜、TiN膜、WN膜若しくはWSiN膜、又はそれらの積層膜を用いることができる(後述するバリアメタル膜25,35についても同様。)。また、金属膜16としては、Al膜、W膜及びCu膜、並びにそれらの合金膜等を用いることができる(後述する金属膜26,36についても同様。)。
As shown in FIG. 10, on a
The first
A
An
上記第1導電層及び第1キャップ膜13上に、第2拡散防止膜21が形成され、その上に第2low−k膜22が形成され、さらにその上に第2キャップ膜23が形成されている。ここで、第2low−k膜22は、基板エッジ10から、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上大きい幅Bだけ除去されている。すなわち、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bは、第1low−k膜12のエッジ除去幅Aよりも0.4mm以上大きい。これにより、第2low−k膜22エッジと第1low−k膜12エッジとが離間し、後述する金属膜26をCMPする際、第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止できる。詳細は後述するが、除去幅Bと除去幅Aの差(以下、「エッジ除去幅差」という。)を0.7mm以上、1.0mm以上のように大きくするほど、Cu−CMPにおけるlow−k膜の剥離抑制に効果的である。また、実施の形態1,3と同様に、low−k膜の膜厚に応じて、エッジ除去幅差を変えることが最適である。low−k膜の膜厚が300nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.4mm以上とし、該膜厚が300nm以上600nm未満の場合にはエッジ除去幅差を0.7mm以上とし、該膜厚が600nm以上の場合にはエッジ除去幅差を1.0mm以上とすることが好適である。
そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に、Cu膜15表面に達する開口部24が形成され、該開口部24の内壁にバリアメタル膜25が形成され、さらにバリアメタル膜25上に金属膜26が形成されている。すなわち、バリアメタル膜25及び金属膜26からなる導電膜により開口部24が埋め込まれることにより、開口部24内に第2導電層が形成されている。よって、第2導電層は、第1導電層に接続されている。
A second
An
上記第2導電層及び第2キャップ膜23上に、第3拡散防止膜31が形成され、その上に第3low−k膜32が形成され、さらにその上に第3キャップ膜33が形成されている。ここで、第3low−k膜32は、基板エッジ10から、第2low−k膜22の除去幅Bよりも0.4mm以上大きい幅Bだけ除去されている。すなわち、第3low−k膜32のエッジ除去幅Cは、第2low−k膜22のエッジ除去幅Bよりも0.4mm以上大きい。これにより、第3low−k膜32エッジと第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジが離間し、後述する金属膜36をCMPする際、第2low−k膜22エッジ及び第1low−k膜12エッジにCMP荷重が極度に集中することを防止することができる。
そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3low−k膜31内に、金属膜26に達する開口部34が形成され、該開口部34の内壁にバリアメタル膜35が形成され、さらにバリアメタル膜35上に金属膜36が形成されている。すなわち、バリアメタル膜35及び金属膜36からなる導電膜により開口部34が埋め込まれることにより、開口部34内に第3導電層が形成されている。よって、第3導電層は、第2導電層に接続されている。
A third
An
次に、上記半導体実装装置の製造方法について説明する。
先ず、図11(a)に示すように、基板41上に多層の配線層43a,43b,43c,43dとそれらを接続するビアコンタクト44a,44b,44cとを絶縁膜内に有する多層配線構造42を備えた半導体チップ(半導体装置)40を形成する。なお、多層配線構造42における半導体素子(例えば、MISトランジスタ)は実施の形態3で説明したものであり、図示並びに説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor mounting apparatus will be described.
First, as shown in FIG. 11A, a
次に、多層配線構造42上に、CVD法により第1拡散防止膜11を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第1拡散防止膜11上に、スピン塗布法により第1low−k膜12としてのMSQ膜を、例えば、100nm〜1000mmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を幅Aだけ除去する。すなわち基板エッジ10から除去幅Aだけ第1low−k膜12を除去する。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
次に、第1low−k膜12上に、CVD法により第1キャップ膜13を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、配線層43a上面に達する開口部14を形成する。そして、開口部14の内壁及び第1キャップ膜13上にスパッタリング法によりバリアメタル膜15を形成し、該バリアメタル膜15上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜16を形成する。その後、アニール処理を行う。なお、アニール処理は、Cu膜16の薬液除去後に行ってもよい。
Next, the first
Next, the
次に、薬液により基板外周部分のCu膜16を除去する。Cu膜16の除去幅、すなわち基板エッジ10からCu膜エッジまでの長さは、3mmとした。
その後、実施の形態1と同様にオービタル方式のCMP装置を用いて、第1キャップ膜13上に形成された不要なCu膜16及びバリアメタル膜15を除去する。以上の工程を経ることにより、配線層43aと接続する第1層目のCu配線層が形成される。
Next, the
Thereafter, the
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に、CVD法により第2拡散防止膜21を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第2拡散防止膜21上に、スピン塗布法により第2low−k膜22を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を幅Bだけ除去する。第2low−k膜22の除去幅Bは、第1low−k膜12の除去幅Aよりも1mm大きい4mmとした。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第2low−k膜22の表面改質処理を行う。
Next, the second
次に、図11(b)に示すように、第2low−k膜22上に、CVD法により第2キャップ膜23を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24を形成する。次に、開口部24の内壁及び第2キャップ膜23上にスパッタリング法によりバリアメタル膜25を形成し、該バリアメタル膜25上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜26を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部24が、バリアメタル膜25、シードCu膜及びCu膜26からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜26を除去する。Cu膜26の除去幅は、第2low−k膜22の除去幅Bよりも2mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第2キャップ膜23上に形成された不要なCu膜26及びバリアメタル膜25を除去する。これにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 11B, the
Next, the
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に、CVD法により第3拡散防止膜31を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、第3拡散防止膜31上に、スピン塗布法により第3low−k膜32を、例えば、100nm〜1000nmの膜厚で形成する。その直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を幅Cだけ除去する。第3low−k膜32の除去幅Cは、第2low−k膜22の除去幅Bよりも1mm大きい5mmとした。その後、不活性ガス雰囲気中でベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマを照射することにより第3low−k膜32の表面改質処理を行う。
Next, the third
次に、図11(c)に示すように、第3low−k膜32上に、CVD法により第3キャップ膜33を、例えば、30nm〜200nmの膜厚で形成する。そして、リソグラフィ技術とドライエッチングにより、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。次に、開口部34の内壁及び第3キャップ膜33上にスパッタリング法によりバリアメタル膜35を形成し、該バリアメタル膜35上にスパッタリング法によりシードCu膜を形成する。さらに、シードCu膜上に電解メッキ法によりCu膜36を形成する。その後、アニール処理を行う。これにより、開口部34が、バリアメタル膜35、シードCu膜及びCu膜36からなる導電膜により埋め込まれる。
次に、薬液により基板外周部分のCu膜36を除去する。Cu膜36の除去幅は、第3low−k膜32の除去幅Cよりも3mm小さい2mmとする。その後、第1層目のCu配線層と同様の条件でCMPを行うことにより、第3キャップ膜33上に形成された不要なCu膜36及びバリアメタル膜35を除去する。これにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as illustrated in FIG. 11C, the
Next, the
以上説明したように、本実施の形態5では、上層low−k膜のエッジ除去幅と下層low−k膜のエッジ除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
よって、歩留まりを向上させることができ、半導体実装装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体チップ上の配線にlow−k膜を用いたCuダマシン配線を適用することができ、半導体実装装置の性能を向上させることができる。
As described above, in the fifth embodiment, the difference between the edge removal width of the upper low-k film and the edge removal width of the lower low-k film is set to 0.4 mm or more, so that the substrate edge is steep. There was no step in the low-k film. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
Therefore, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor mounting apparatus can be improved. Also, Cu damascene wiring using a low-k film can be applied to the wiring on the semiconductor chip, and the performance of the semiconductor mounting apparatus can be improved.
実施の形態6.
本発明の実施の形態6は、上述した実施の形態2の多層配線構造を、半導体実装装置の配線に適用したものである。具体的には、半導体チップをモジュールにパッケージングする際において、半導体チップ上の配線に適用したものである。
上記実施の形態5では、上層low−k膜のエッジ除去幅を下層low−k膜のエッジ除去幅よりも大きくする場合、すなわち下層low−k膜エッジが上層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明した。本実施の形態6では、上層low−k膜のエッジ除去幅を下層low−k膜のエッジ除去幅よりも小さくする場合、すなわち上層low−k膜エッジが下層low−k膜エッジよりも基板外周側になる場合について説明する。それ以外については実施の形態5と同様であるため、以下、図12及び図13を参照して実施の形態5との相違点を中心に説明する。図12は、本実施の形態6による半導体実装装置を説明するための断面図である。図13は、本実施の形態6による半導体実装装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
In the sixth embodiment of the present invention, the multilayer wiring structure of the second embodiment described above is applied to the wiring of a semiconductor mounting apparatus. Specifically, the semiconductor chip is applied to wiring on the semiconductor chip when the semiconductor chip is packaged in a module.
In the fifth embodiment, when the edge removal width of the upper layer low-k film is made larger than the edge removal width of the lower layer low-k film, that is, the lower layer low-k film edge is larger than the upper layer low-k film edge. The case of becoming a side was explained. In the sixth embodiment, when the edge removal width of the upper layer low-k film is made smaller than the edge removal width of the lower layer low-k film, that is, the upper layer low-k film edge is larger than the lower layer low-k film edge. The case where it becomes a side is demonstrated. Since the other points are the same as in the fifth embodiment, the following description will be made with a focus on differences from the fifth embodiment with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor mounting apparatus according to the sixth embodiment. FIG. 13 is a process sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor mounting apparatus according to the sixth embodiment.
図12に示すように、基板41上に半導体素子と、多層の配線層43a,43b,43c,43d及びそれらを接続するビアコンタクト44a,44b,44cを有する配線構造42とを有する半導体チップ40が形成されている。該半導体チップ40上に、実施の形態2の多層配線構造が適用されている。半導体チップ40上に3層のlow−k膜12,22,32が積層され、各low−k膜内に導電層が形成されている。
図12に示すように、基板エッジ10近傍において第1low−k膜12は除去幅Aだけ除去され、第2low−k膜22は除去幅Aよりも0.4mm以上小さい除去幅Bだけ除去され、第3low−k膜32は除去幅Bよりもさらに0.4mm以上小さい除去幅Cだけ除去されている。これにより、第1low−k膜12エッジよりも第2low−k膜22エッジが基板外周側に位置し、さらに第2low−k膜22エッジよりも第3low−k膜32エッジが基板外周側に位置する。よって、第1low−k膜12エッジは第2low−k膜22より覆われており、第2low−k膜22エッジは第3low−k膜32により覆われている。それ以外については、実施の形態5と同様である。
As shown in FIG. 12, a
As shown in FIG. 12, the first low-
次に、上記半導体装置の製造方法について説明する。
先ず、図13(a)に示すように、実施の形態5と同様の方法を用いて、半導体チップ40を形成する。
次に、半導体チップ40上に、第1拡散防止膜11を形成し、その上に第1low−k膜12を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第1low−k膜12を基板エッジ10から幅Aだけ除去する。その後、ベーク処理及びキュアを行い、さらにHeプラズマによる第1low−k膜12の表面改質処理を行う。
次に、第1low−k膜12上に第1キャップ膜13を形成する。そして、第1キャップ膜13、第1low−k膜12及び第1拡散防止膜11内に、コンタクト8上面に達する開口部14を形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部14内にバリアメタル膜15及び金属膜16としてのCu膜を埋め込むことにより、第1層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
次に、第1キャップ膜13及びCu配線上に第2拡散防止膜21を形成し、その上に第2low−k膜22を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第2low−k膜22を、第1low−k膜12の除去幅Aよりも0.4mm以上小さい幅Bだけ除去する。これにより、第2low−k膜22エッジが第1low−k膜12エッジよりも0.4mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, as shown in FIG. 13A, a
Next, the first
Next, the
Next, a second
次に、図13(b)に示すように、第2low−k膜12上に第2キャップ膜23を形成する。そして、第2キャップ膜23、第2low−k膜22及び第2拡散防止膜21内に開口部24としてのヴィアホールを形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部24内にバリアメタル膜25及び金属膜26を埋め込むことにより、第2層目の導電層としてのヴィア層が形成される。
次に、第2キャップ膜23及びヴィア上に第3拡散防止膜31を形成し、その上に第3low−k膜32を塗布する。塗布直後、薬液により基板外周部分の第3low−k膜32を、第2low−k膜22の除去幅Bよりも0.4mm以上小さい幅Cだけ除去する。これにより、第3low−k膜32エッジが第2low−k膜22エッジよりも0.4mm以上、かつ、第1low−k膜12エッジよりも0.8mm以上基板外周側に位置することになる。
Next, as shown in FIG. 13B, the
Next, the third
次に、図13(c)に示すように、第3low−k膜32上に第3キャップ膜33を形成する。そして、第3キャップ膜33、第3low−k膜32及び第3拡散防止膜31内に開口部34を形成する。その後、実施の形態3と同様の方法を用いて該開口部34内にバリアメタル膜35及び金属膜36としてのCu膜を埋め込むことにより、第3層目の導電層としてのCu配線層が形成される。
Next, as shown in FIG. 13C, a
本実施の形態6においても、実施の形態5と同様に、上層low−k膜のエッジ除去幅と下層low−k膜のエッジ除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
また、本実施の形態6では、Cu膜を薬液除去した時点(Cu−CMP直前)において、下層low−k膜エッジよりも上層low−k膜エッジが外側に位置する。すなわち、Cu−CMPにおいて下層low−k膜エッジが上層low−k膜により覆われている。よって、アンカー効果により、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を実施の形態5よりも更に抑制することができる。
よって、歩留まりを向上させることができ、半導体実装装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体チップ上の配線にlow−k膜を用いたCuダマシン配線を適用することができ、半導体実装装置の性能を向上させることができる。
Also in the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, the difference between the edge removal width of the upper low-k film and the edge removal width of the lower low-k film is set to 0.4 mm or more, so that the substrate edge No steep low-k step is present in FIG. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
In the sixth embodiment, the upper low-k film edge is located outside the lower low-k film edge at the time when the Cu film is removed with a chemical (immediately before Cu-CMP). That is, the lower low-k film edge is covered with the upper low-k film in Cu-CMP. Therefore, peeling of the lower layer low-k film in Cu-CMP can be further suppressed than in
Therefore, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor mounting apparatus can be improved. Also, Cu damascene wiring using a low-k film can be applied to the wiring on the semiconductor chip, and the performance of the semiconductor mounting apparatus can be improved.
実施の形態7.
本発明の実施の形態7は、上述した実施の形態1又は2の多層配線構造を、多層基板で構成される半導体実装装置の配線に適用したものである。図14は、本実施の形態7による半導体実装装置を説明するための断面図である。
In the seventh embodiment of the present invention, the multilayer wiring structure of the first or second embodiment described above is applied to the wiring of a semiconductor mounting apparatus formed of a multilayer substrate. FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor mounting apparatus according to the seventh embodiment.
図14に示すように、半導体実装装置は、基板51と多層配線構造52とを有する1層目の半導体チップ(以下「チップ」と略称する。)、基板53と多層配線構造54とを有する2層目のチップ、及び、基板55と多層配線構造56とを有する3層目のチップを積層したものである。具体的には、1層目のチップと2層目のチップとはlow−k膜62を接着層としてFace-to-Face接続し、2層目のチップと3層目のチップとはlow−k膜65を接着層としてFace-to-Back接続されている。また、low−k膜62,65の下層及び上層には、それぞれ拡散防止膜として機能する絶縁層61,63と絶縁層64,66が形成されている。また、絶縁膜64内には配線層72が形成されている。また、該配線層72と接続するブリッジビア71が1層目及び2層目のチップ内に連通して形成され、ブリッジビア73が3層目のチップ内に形成されることにより、3層に積層されたチップが電気的接続される。
3層目のチップ上に、ブリッジビア53と電気的に接続される多層配線構造が形成される。
As shown in FIG. 14, the semiconductor mounting apparatus includes a first-layer semiconductor chip (hereinafter simply referred to as “chip”) having a
A multilayer wiring structure that is electrically connected to the bridge via 53 is formed on the third-layer chip.
本実施の形態7においても、実施の形態5,6と同様に、上層low−k膜のエッジ除去幅と下層low−k膜のエッジ除去幅との差を0.4mm以上とすることにより、基板エッジにおいて急峻なlow−k膜の段差を存在させないようにした。これにより、上層のCu−CMPにおいて下層low−k膜エッジに加わるCMP荷重を大幅に低減することができ、Cu−CMPにおける下層low−k膜の剥離を飛躍的に抑制することができる。また、エッジ除去幅差を0.7mm以上,1.0mm以上のように大きくすることにより、low−k膜の段差を更に緩和することができ、ヤング率が低いlow−k膜や比誘電率が低いlow−k膜を用いた場合でもCu−CMPにおけるlow−k膜の剥離を抑制することができる。
よって、歩留まりを向上させることができ、半導体実装装置の信頼性を向上させることができる。また、半導体チップ上の配線にlow−k膜を用いたCuダマシン配線を適用することができ、半導体実装装置の性能を向上させることができる。
Also in the seventh embodiment, as in the fifth and sixth embodiments, the difference between the edge removal width of the upper low-k film and the edge removal width of the lower low-k film is set to 0.4 mm or more. The steep low-k film step is not present at the substrate edge. Thereby, the CMP load applied to the lower layer low-k film edge in the upper layer Cu-CMP can be significantly reduced, and the lower layer low-k film peeling in the Cu-CMP can be remarkably suppressed. Further, by increasing the edge removal width difference such as 0.7 mm or more and 1.0 mm or more, the step of the low-k film can be further reduced, and the low-k film or the relative dielectric constant having a low Young's modulus can be reduced. Even when a low-k film having a low thickness is used, peeling of the low-k film in Cu-CMP can be suppressed.
Therefore, the yield can be improved and the reliability of the semiconductor mounting apparatus can be improved. Also, Cu damascene wiring using a low-k film can be applied to the wiring on the semiconductor chip, and the performance of the semiconductor mounting apparatus can be improved.
1 下地、基板
2 ゲート絶縁膜
3 ゲート電極
4 低濃度拡散層
5 サイドウォール
6 高濃度拡散層
7 層間絶縁膜
8 コンタクト
10 基板エッジ
11 第1拡散防止膜
12 第1low−k膜(MSQ膜)
13 第1キャップ膜
14,24,34 開口部
15,25,35 バリアメタル膜
16,26,36 金属膜(Cu膜)
21 第2拡散防止膜
22 第2low−k膜(MSQ膜)
23 第2キャップ膜
31 第3拡散防止膜
32 第3low−k膜(MSQ膜)
33 第3キャップ膜
40 半導体装置(半導体チップ)
41 基板
41a 基板エッジ
42 多層配線構造
43a,43b,43c,43d, 配線層
44a,44b,44c ビアコンタクト
51,53,55 基板
52,54,56 多層配線構造
61,63,64,66 絶縁層
62,65 low−k膜
71,73 ブリッジビア
72 配線層
DESCRIPTION OF
13
21 Second
23
33
41
Claims (9)
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記下地のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とする多層配線構造。 A first low dielectric constant film formed on the ground and removed from the edge of the base by a first width;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the underlying edge by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
A multilayer wiring structure comprising: a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
前記半導体素子を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜内に形成され、前記拡散層と接続するコンタクトと、
前記コンタクト及び層間絶縁膜上に形成され、前記基板のエッジから第1の幅だけ除去された第1の低誘電率膜と、
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記基板のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element formed on a substrate and having a diffusion layer;
An interlayer insulating film covering the semiconductor element;
A contact formed in the interlayer insulating film and connected to the diffusion layer;
A first low dielectric constant film formed on the contact and the interlayer insulating film and removed from the edge of the substrate by a first width;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the edge of the substrate by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
A semiconductor device comprising: a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
前記第2の低誘電率膜の膜厚が300nm以上600nm未満である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは0.7mm以上異なることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
When the thickness of the second low dielectric constant film is 300 nm or more and less than 600 nm, the first width and the second width are different from each other by 0.7 mm or more.
前記第2の低誘電率膜の膜厚が600nm以上である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは1.0mm以上異なることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
When the film thickness of the second low dielectric constant film is 600 nm or more, the first width and the second width are different from each other by 1.0 mm or more.
前記第2の幅が前記第1の幅よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 2 to 4,
The semiconductor device, wherein the second width is larger than the first width.
前記半導体チップ上に形成され、前記半導体チップのエッジから第1の幅だけ除去された第1の低誘電率膜と、
前記第1の低誘電率膜内に形成された第1の開口部内に埋め込まれた第1の導電層と、
前記第1の導電層及び第1の低誘電率膜上に形成され、前記基板のエッジから前記第1の幅とは0.4mm以上異なる第2の幅だけ除去された第2の低誘電率膜と、
前記第2の低誘電率膜内に形成された第2の開口部内に埋め込まれた第2の導電層とを備えたことを特徴とする半導体実装装置。 A semiconductor chip having a semiconductor element and an upper layer wiring on the substrate;
A first low dielectric constant film formed on the semiconductor chip and removed from the edge of the semiconductor chip by a first width;
A first conductive layer embedded in a first opening formed in the first low dielectric constant film;
A second low dielectric constant formed on the first conductive layer and the first low dielectric constant film and removed from the edge of the substrate by a second width different from the first width by 0.4 mm or more. A membrane,
A semiconductor mounting device comprising: a second conductive layer embedded in a second opening formed in the second low dielectric constant film.
前記第2の低誘電率膜の膜厚が300nm以上600nm未満である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは0.7mm以上異なることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
When the thickness of the second low dielectric constant film is 300 nm or more and less than 600 nm, the first width and the second width are different from each other by 0.7 mm or more.
前記第2の低誘電率膜の膜厚が600nm以上である場合、前記第1の幅と前記第2の幅とは1.0mm以上異なることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
When the film thickness of the second low dielectric constant film is 600 nm or more, the first width and the second width are different from each other by 1.0 mm or more.
前記第2の幅が前記第1の幅よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 6 to 8,
The semiconductor device, wherein the second width is larger than the first width.
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