JP2005327875A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device.
近年、LSIでは、微細化の進展により、配線部分の遅延(配線抵抗による遅延)が、顕著に表れるようになった。このため、配線の材料として、従来のアルミニウム(Al)に換えて、より配線抵抗が低い銅(Cu)が使用されるようになった。 In recent years, delays in wiring portions (delays due to wiring resistance) have become prominent in LSIs due to progress in miniaturization. For this reason, copper (Cu) having lower wiring resistance has been used as a wiring material instead of conventional aluminum (Al).
さらに、配線容量を低減するために、層間膜として誘電率kが低く、k≦3.0である低誘電率(low-k)膜をシリコン基板上に積層することにより、シリコン基板上に形成された配線間のクロストーク(電気的相互干渉)を低減することが可能になる。 Furthermore, in order to reduce the wiring capacitance, a low dielectric constant (low-k) film having a low dielectric constant k and k ≦ 3.0 is laminated on the silicon substrate as an interlayer film, and is formed on the silicon substrate. It is possible to reduce crosstalk (electrical mutual interference) between the formed wirings.
このような層間膜にlow-k膜を用いたLSIとして、例えば、特許文献1のようなものが知られている。 As such an LSI using a low-k film as an interlayer film, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
特許文献1によれば、少なくともH2O、OH、C、または炭化水素のいずれか一を含む第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜を熱処理することにより、該第1の絶縁膜の中から少なくともH2O、OH、C、または炭化水素のいずれか一を放出して、該第1の絶縁膜を多孔性を有する絶縁膜にし、前記多孔性を有する絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成し、low-k膜を形成するというものである。 According to Patent Document 1, a first insulating film containing at least one of H 2 O, OH, C, or hydrocarbon is formed, and the first insulating film is subjected to a heat treatment to thereby form the first insulating film. At least one of H 2 O, OH, C, or hydrocarbon is released from the first insulating film to form a porous insulating film, and a second insulating film is formed on the porous insulating film. An insulating film is formed and a low-k film is formed.
上記従来の技術によれば、層間膜としてlow-k膜を採用することにより、配線間容量を低減させ、信号遅延時間を減少させることが可能となる。 According to the above conventional technique, by adopting the low-k film as the interlayer film, it is possible to reduce the capacitance between wirings and reduce the signal delay time.
しかし、low-k膜は下層若しくは上層に形成される膜(例えば、拡散防止膜)との密着強度が弱く、low-k膜とlow-k膜の下層若しくは上層の界面において膜剥がれが生じやすい。また、low-k膜自体の密度が低い等の特性によりlow-k膜内においても膜剥がれが生じやすい。この膜剥がれはlow-kでない層間膜、例えばSiO2を層間膜として用いたものにおいても発生するが、層間膜にlow-k膜を用いた場合にはより発生しやすくなる。 However, the low-k film has low adhesion strength with the film formed on the lower layer or the upper layer (for example, a diffusion prevention film), and film peeling is likely to occur at the interface between the low-k film and the lower-layer or upper layer of the low-k film. . Further, due to characteristics such as low density of the low-k film itself, film peeling easily occurs in the low-k film. This film peeling occurs even in a non-low-k interlayer film, for example, a film using SiO 2 as an interlayer film, but is more likely to occur when a low-k film is used as the interlayer film.
そのため、LSIがダメージを受けlow-k膜中若しくはそのlow-k膜の下層若しくは上層との界面に膜剥がれが生ずると、その膜剥がれに伴い、LSIの内部配線が断線するという問題が生じていた。特に、LSIのダイシング工程においては、ダイシングラインに面したLSIの端部がダイシングによるダメージを受け、このダメージを起点として、層間膜等に剥がれが生じるという問題が生じていた。
本発明は、LSIチップの層間膜剥がれを抑制し、層間膜剥がれによるLSIの故障を防ぐことが可能な半導体集積回路装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of suppressing an interlayer film peeling of an LSI chip and preventing an LSI failure due to the interlayer film peeling.
本発明の一態様の半導体集積回路装置は、層間膜を備えた半導体チップと、前記半導体チップ内に設けられた配線より外側に形成され、前記層間膜と該層間膜の上層との界面、前記層間膜と該層間膜の下層との界面若しくは前記層間膜が除去された部分の表面を覆うように形成される絶縁膜とを有することを特徴としている。 A semiconductor integrated circuit device according to an aspect of the present invention is formed outside a semiconductor chip including an interlayer film and a wiring provided in the semiconductor chip, and an interface between the interlayer film and an upper layer of the interlayer film, And an insulating film formed so as to cover an interface between the interlayer film and a lower layer of the interlayer film or a surface of a portion where the interlayer film is removed.
本発明によれば、層間膜の膜剥がれによるLSI故障を防ぐことが可能な半導体集積回路装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit device capable of preventing an LSI failure due to peeling of an interlayer film.
以下、本発明に係る実施例を、図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1の実施例に係るLSI及びその製造方法を、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係るLSIの構成例を示すものであり、図1(a)はLSIの上面図、図1(b)は図1(a)のA−A’方向断面図、図1(c)は図1(a)のB−B’方向断面図である。なお、ここでは層間膜に誘電率kがk≦3.0である低誘電率(low-k)膜を採用する、2層のCuダマシン配線を備えるLSIに適用した場合について説明する。 An LSI according to a first embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a configuration example of an LSI according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a top view of the LSI, and FIG. 1 (b) is an AA view of FIG. 1 (a). 'Cross-directional view, FIG.1 (c) is BB' direction sectional drawing of Fig.1 (a). Here, a case will be described in which the present invention is applied to an LSI having a two-layer Cu damascene wiring that employs a low dielectric constant (low-k) film having a dielectric constant k of k ≦ 3.0 as an interlayer film.
図1(a)において、LSI10は、層間膜剥がれ40の進行を止めるための抑制手段である補強パターン20が、LSI10の外周部に沿ってリング状に配設されている。
In FIG. 1A, the
この補強パターン20は、図1(b)に示すように、少なくとも第1の層間膜12に達する深さを有する開口部20aと、この開口部20a内に埋め込まれた絶縁膜(SiO2)20bとで形成された構造である。
As shown in FIG. 1B, the
図1(b)を参照して、上記補強パターン20を備えるLSI10の製造工程について説明する。まず、シリコン(Si)基板11上に第1の層間膜12を堆積させる。その第1の層間膜12上に、所定のダマシン工程を経て、Cuからなる第1の配線層21aを形成する。その第1の配線層21a及び第1の層間膜12上に拡散防止膜(例えば、SiCN膜)13を堆積させ、次いで、第2の層間膜としてのlow-k膜(例えば、誘電率kがk≦3.0の低誘電率であるSiOC膜)14を堆積させる。この後、第1の配線層21aにつながるビアホールを形成する。そして、所定のダマシン配線工程を経て、ビア21b、第2の配線層21cを形成して、2層のCuダマシン配線21を形成する。この後、拡散防止膜15(例えば、SiCN膜)を堆積させる。続いて、拡散防止膜15上にパッシベーション膜16を堆積させる。
With reference to FIG. 1B, a manufacturing process of the
この後、LSI10の外周部にエッチングやレーザーなどによって、少なくとも第1の層間膜12に達する深さを有する開口部20aを形成する。この開口部20aにより、拡散防止膜13とlow-k膜14との界面、拡散防止膜15とlow-k膜14との界面及びlow-k膜14が部分的に除去され、開口部20aの表面から、low-k膜14、拡散防止膜13とlow-k膜14との界面及び拡散防止膜15とlow-k膜14との界面が露出する。さらに、CVD法などにより開口部20a及び拡散防止膜15の上面の全面にlow-k膜14と材質の異なる絶縁膜、例えばSiO2層20bを堆積させる。この際、少なくとも開口部20aの表面を覆うようにSiO2層20bを堆積させ、開口部20aからlow-k膜14及びその他の層が露出しないようにSiO2層20bを堆積させる。ここでは、SiO2層20bは、開口部20a内をほぼ完全に埋め込むように設ける。
Thereafter, an opening 20a having a depth reaching at least the
また、ここでは、少なくとも第1の層間膜12に達する深さを有する開口部20aを形成したが、この開口部20aは、拡散防止膜13とlow-k膜14の界面、拡散防止膜15とlow-k膜14との界面若しくはlow-k膜14を部分的に除去するようにして形成されれば良い。
Here, the opening 20a having a depth reaching at least the
また、開口部20aの表面を覆う絶縁膜20bとしてSiO220bを堆積させたが、SiO220bに限らず、low-k膜14に比べて吸湿性の低い絶縁膜であれば良く、例えばSiN、ポリイミドなどでもよい。また、この絶縁膜20bは、開口部20aの表面との密着強度がlow-k膜14に比べて強い絶縁膜であっても良い。
In addition, although SiO 220b is deposited as the
以上のように構成することにより、たとえLSI10の端部(特に、コーナー部)から層間膜剥がれ40が発生したとしても、図1(d)に示すように、開口部20aによって層間膜剥がれ40が開口部20aの内側に進行するのをくい止めることが可能となる。したがって、アセンブリ時のみでなく、組立工程以降においても、層間膜剥がれ40の進行に伴って、LSI10の2層のCuダマシン配線21が断線されるなどのLSI故障を、未然に防ぐことができるものである。
With the configuration as described above, even if the
開口部20aが、拡散防止膜13とlow-k膜14の界面を除去するように形成されていれば、low-k膜14と拡散防止膜13の界面での膜剥がれを抑制することが可能であり、開口部20aが、拡散防止膜15とlow-k膜14との界面を部分的に除去するように形成されていれば、low-k膜14と拡散防止膜15との界面での膜剥がれを抑制することが可能であり、開口部20aが、low-k膜14の一部を除去するようにして形成されていれば、low-k膜14内での膜剥がれを抑制することが可能である。なお、図1(b)に示す開口部20aは、拡散防止膜13とlow-k膜14の界面での膜剥がれ、low-k膜14と拡散防止膜15の界面での膜剥がれを抑制することが可能である。
If the opening 20a is formed so as to remove the interface between the
さらに、開口部20aの表面をSiO2層20bで覆うことによって、開口部20aから露出したlow-k膜14に水分が入り、2層のCuダマシン配線21の腐食等による断線等の故障を防ぐことが可能となる。
Further, by covering the surface of the
また、LSI10の外周部に補強パターン20として、開口部20aに例えばk≦3.0であるlow-k膜14よりは、誘電率kは高いが、k=4.2の絶縁物であるSiO2層20bが埋め込まれていることによって、LSIの層間絶縁膜としての性能を失うものではない。
Further, as a reinforcing
(実施例1の変形例)
上記第1の実施例の変形例に係るLSIの製造方法を図2を用いて説明する。図2は、図1(a)のA−A’断面図である。
(Modification of Example 1)
An LSI manufacturing method according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
まず、第1の実施例と同様に、Si基板11上に第1の層間膜12を堆積させ、所定のダマシン配線工程を経て、Cuからなる第1の配線層21aを形成し、第1の層間膜12及び第1の配線層21a上に拡散防止膜(例えば、SiCN膜)13を堆積させる。
First, as in the first embodiment, a
続いて、LSI10の外周部にエッチングやレーザーなどによって、第1の層間膜12に達する深さを有する第1の開口部20aaを形成し、この第1の開口部20aa及び拡散防止膜13上の全面にCVD法によりSiO2を堆積させる。この後、CMP法で、拡散防止膜13が露出するまで研磨し平坦化する。これにより、補強パターン20の一部となる第1の開口部20aa及び第1のSiO2層20baを形成する。
Subsequently, a first opening 20aa having a depth reaching the
さらに、上記第1の実施例と同様に、拡散防止膜13及び第1のSiO2層20ba上に第2の層間膜としてのlow-k膜14を堆積させ、ビア21b及び第2の配線層21cを形成して2層のCuダマシン配線21を完成させた後、拡散防止膜15を堆積させる。
Further, as in the first embodiment, a low-
次に、第1のSiO2層20baの上部に、第1のSiO2層20baにつながる第2の開口部20abを形成し、この第2の開口部20ab及び拡散防止膜15上の全面に少なくとも第2の開口部20abの表面を覆うように、SiO2を堆積させ、さらに、拡散防止膜15が露出するまで、CMP法で研磨し、第2のSiO2層20bbを形成する。このようにして、第1の開口部20aaと第1のSiO2層20ba及び、第2の開口部20abと第2のSiO2層20bbからなる補強パターン20を完成する。
Next, a second opening 20ab connected to the first SiO2 layer 20ba is formed on the first SiO2 layer 20ba. At least a second opening 20ab is formed on the entire surface of the second opening 20ab and the
この後、拡散防止膜15及びSiO2層20bbの全面にパッシベーション膜16を形成する。
Thereafter, a
上記変形例の製造工程により作成されるLSI10は、外周部の補強パターン20によって、上述の実施例と同様の効果を期待できる。
The
しかも、上記変形例による製造方法では、補強パターン20を配置することのできる面積が小さく、補強パターン20の幅が小さいときにさらに有効である。
Moreover, the manufacturing method according to the modified example is more effective when the area where the reinforcing
すなわち、補強パターン20の幅が微細になったときには、前記第1の実施例に記載した方法で補強パターン20を形成すると、アスペクト比の高い開口部20aから露出したlow-k膜14等の少なくとも表面を覆うように、開口部20aにSiO2層20bを堆積させるのが困難となってくる。これに対して変形例の方法では、層間膜ごとに開口部を形成し、その開口部にSiO2を堆積させるため、実施例の方法に比べて補強パターン20の形成が容易である。
That is, when the width of the reinforcing
以下、本発明の第2の実施例に係るLSIを図3及び図4を用いて説明する。図3は、本発明の第2の実施例に係るLSIの構成例を示すものであり、図3(a)はLSIの上面図、図3(b)は図3(a)のA−A’方向断面図、図3(c)は図3(a)のB−B’方向断面図、図3(d)は層間膜剥がれがコーナー部から発生したときのLSIの上面図である。なお、ここでは層間膜にlow-k膜を採用する、2層のCuダマシン配線を備えるLSIに適用した場合について説明する。また、各図において、上記第1の実施例と同様の構成部分には同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。 An LSI according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 3 shows an example of the structure of an LSI according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a top view of the LSI, and FIG. 3 (b) is an AA view of FIG. 3 (a). FIG. 3C is a cross-sectional view in the direction of BB ′ in FIG. 3A, and FIG. 3D is a top view of the LSI when the interlayer film is peeled off from the corner portion. Here, a case will be described in which the present invention is applied to an LSI having a two-layer Cu damascene wiring that employs a low-k film as an interlayer film. In the drawings, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図3(a)において、LSI10は、その外周部に層間膜剥がれ40の進行を止めるための、抑制手段としてのリング状構造のダミー配線パターン80が配設されている。このダミー配線パターン80は、LSI10の内部配線である2層のCuダマシン配線21と同一のCu等の金属からなるが、LSI10の内部配線である2層のCuダマシン配線21とは電気的に接続されていない。
In FIG. 3A, the
このダミー配線パターン80は、図3(b)に示すように、第1の層間膜12に設けられた第1のダミー配線層80aと、low-k膜14に設けられた第2のダミー配線層80cと、この第2のダミー配線層80cから第1の拡散防止膜13を貫通して第1のダミー配線層80aに達するビア80bからなる構造を有している。
As shown in FIG. 3B, the
なお、図3(c)には、図3(a)のB−B’方向断面図を示している。図3(c)に示すように、ダミー配線パターン80は、ダミー配線パターン80に沿ってダミー配線パターン80上で切断したときの断面において、low-k膜14がダミー配線パターン80に覆われるような形状になるように形成される。
FIG. 3C shows a cross-sectional view in the B-B ′ direction of FIG. As shown in FIG. 3C, the
このようなダミー配線パターン80がLSI10の4辺に形成されることによって、ダミー配線パターン80によって、ダミー配線パターン80よりも内側に形成されるlow-k膜4は、ダミー配線パターン80によって囲い込まれる形状となる。
By forming the
これにより、ダミー配線パターン80の内側のlow-k膜14と、ダミー配線パターン80の外側のlow-k膜14が接触しないようにダミー配線パターンを形成されるので、ダミー配線パターン80の内側に形成されるlow-k膜14に水分が入り、LSI10の配線に腐食、断線する等の問題を防ぐことが可能となる。
Thereby, the dummy wiring pattern is formed so that the low-
図4は、ダミー配線パターン80の一例を示す図である。図4(a)〜(d)は、図3(a)において破線の丸印で囲んだLSI10の外周部の一部のダミー配線パターン80を複数種類拡大して示したものである。図4(a)に示すダミー配線パターン80は、LSI10の外周部において、外側に矩形状に蛇行した配線パターンを配し、その内側に直線状の配線パターンを配したものである。図4(b)に示すダミー配線パターン80は、三角状に蛇行した配線パターンを複数本並列に配したものである。図4(c)に示すダミー配線パターン80は、矩形状に蛇行した配線パターンを複数本並列に配したものである。図4(d)に示すダミー配線パターン80は、直線状の配線パターンを複数本並列に配したものである。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
これらの図4(a)〜(c)の蛇行した配線パターンを有するダミー配線パターン80は、図4(d)に示すような直線状のダミー配線パターン80と比べて、ダミー配線パターン80とダイシング時のダメージ30との接触する部分の面積を増大させるようにしたものである。
The
ここで、図3(b)を参照して、上記ダミー配線パターン80を備えるLSI10の製造工程について説明する。
Here, with reference to FIG. 3B, a manufacturing process of the
まず、Si基板11上に第1の層間膜12を堆積させる。その上に、所定のダマシン配線工程を経て、Cuからなる第1の配線層21a及び第1のダミー配線層80aを形成する。その上に、拡散防止膜13を堆積させ、次いで、第2の層間膜としてのlow-k膜14を堆積させる。この後、第1の配線層21aにつながるコンタクト用のビアホール及び、第1のダミー配線層80aにつながるコンタクト用のビアホールをそれぞれ形成する。そして、所定のダマシン配線工程を経て、ビア21b、第2の配線層21c、ビア80b及び第2のダミー配線層80cを形成する。これにより、2層のCuダマシン配線21及び、2層のCuダマシン配線21とほぼ同一のパターンであるダミー配線パターン80を同時に完成させる。
First, the
その後、拡散防止膜15、パッシベーション膜16を順に堆積させる。このようにして、本実施例に係るLSIを形成することができる。
Thereafter, a
上述した製造工程により作成されるLSI10は、外周部のリング状構造のダミー配線パターン80が、low-k膜14と拡散防止膜13との界面を覆うように形成され、low-k膜14の密度が低いことによる拡散防止膜13との密着強度の弱さやダイシングにより与えられるダメージ30に起因する層間膜剥がれ40に対し、非常に強固となる。
In the
これにより、たとえLSI10の端部(特にコーナー部)から層間膜剥がれ40が発生したとしても、図3(d)に示すように、複数本のダミー配線パターン80によって層間膜剥がれ40が進行するのをくい止めることが可能となる。したがって、アセンブリ時のみでなく、組立工程以降おいても、層間膜剥がれ40の進行に伴って、LSI10の内部の2層のCuダマシン配線21が断線されるなどのLSI故障を未然に防止することが可能となる。
As a result, even if the interlayer film peeling 40 occurs from the end portion (particularly corner portion) of the
さらに、図4(a)〜(c)に示すような蛇行した配線パターンを有するダミー配線パターン80を用いることによって、ダイシング時のダメージ30との接触する部分の面積が大きくなり、図4(d)に示すようなダミー配線パターン80に比べ、より強固に層間膜剥がれ40を抑制することができる。
Furthermore, by using a
また、ダミー配線パターン80はLSI10の外周に沿って、ダミー配線パターン80よりも内側のlow-k膜14をリング状に覆うように配設することによって、吸湿性の高いlow-k膜14に水分等が吸収されるのを防ぐことができる。そのため、2層のCuダマシン配線21等の金属の腐食反応による配線のショートや断線等の故障を防止することができる。
Further, the
以下、本発明の第3の実施例に係るLSIを図5を用いて説明する。図5は、本発明の第3の実施例に係るLSIの構成例を示すものであり、図5(a)はLSI10の上面図、図5(b)〜(e)は、コーナー部周辺のコーナーガード100と、コーナー部周辺のダミー配線パターン80との組み合わせの一例を複数種類示したコーナー部拡大図、図5(f)は、コーナーガード100の形状を示すコーナー部拡大図、図5(g)は図5(a)のA−A’方向断面図である。なお、ここでは層間膜にlow-k膜を採用する、2層のCuダマシン配線を備えるLSIに適用した場合について説明する。本実施例は、第2の実施例に示したLSIのコーナー部にコーナーガード100を設けたものである。各図において、上記第1及び第2の実施例と同様の構成部分には同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。
An LSI according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 shows an example of the structure of an LSI according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5A is a top view of the
図5(a)において、LSI10は、その外周部に層間膜剥がれ40の進行を止めるための、抑制手段としてのリング状構造のダミー配線パターン80が配設され、LSI10の各コーナー部にはコーナーガード100が配設されている。
In FIG. 5A, the
このダミー配線パターン80は、図5(g)に示すように、第1の層間膜12に設けられた第1のダミー配線層80aと、low-k膜14に設けられた第2のダミー配線層80cと、この第2のダミー配線層80cから第1の拡散防止膜13を貫通して第1のダミー配線層80aに達するビア80bからなる2層のダマシン配線80を有している。
As shown in FIG. 5G, the
コーナーガード100は、図5(f)に示すように、LSI10のコーナー部に配線を集中的に配したもの、つまり、LSI10のコーナー部にダミー配線パターン80を多く敷き詰めた形状のものを用いる。図5(b)〜(e)に示すように、コーナーガード100とコーナー部周辺のダミー配線パターン80を配置することが可能である。
As shown in FIG. 5 (f), the
なお、図4(a)〜(d)に示したダミー配線パターン80と図5(b)〜(e)に示したコーナーガード100とを組み合わせてもよい。つまり、ダミー配線パターン80として、図4(c)に示したようなダミー配線パターン80を配置し、コーナーガード100として、図5(d)に示したようなコーナーガード100を配置し、LSI10を形成してもよい。
Note that the
ここで、図5(g)を参照して、上記ダミー配線パターン80及びコーナーガード100を備えるLSI10の製造工程について説明する。
Here, a manufacturing process of the
まず、Si基板11上に第1の層間膜12を堆積させる。その上に、所定のダマシン配線工程を経て、Cuからなる第1の配線層21a、第1のダミー配線層80a及び第1のコーナーガード層100aを形成する。その上に、拡散防止膜(例えば、SiCN膜)13を堆積させ、次いで、第2の層間膜としてのlow-k膜(例えば、誘電率kがk≦3.0の低誘電率であるSiOC膜)14を堆積させる。この後、第1の配線層21aにつながるコンタクト用のビアホール、第1のダミー配線層80aにつながるコンタクト用のビアホール及び第1のコーナーガード層100aにつながるコンタクト用のビアホールを、それぞれ形成する。そして、所定のダマシン配線工程を経て、ビア21b、第2の配線層21c、ビア80b、第2のダミー配線層80c、ビア100b及び第2のコーナーガード層100cを形成する。これにより、2層のCuダマシン配線21及び、2層のCuダマシン配線21とほぼ同一のパターンであるダミー配線パターン80及びコーナーガード100を同時に完成させる。
First, the
その後、拡散防止膜15(例えば、SiCN膜)、パッシベーション膜16を順に堆積させる。このようにして、本実施例に係るLSIを形成することができる。
Thereafter, a diffusion prevention film 15 (for example, a SiCN film) and a
上述した製造工程により作成されるLSI10は、外周部のリング状構造のダミー配線パターン80が、low-k膜14と拡散防止膜13との界面を覆うように形成され、low-k膜14の密度が低いことによる拡散防止膜13との密着強度の弱さやダイシングにより与えられるダメージ30に起因する層間膜剥がれ40に対し、非常に強固となる。
In the
これにより、たとえLSI10の端部(特にコーナー部)から層間膜剥がれ40が発生したとしても、ダミー配線パターン80によって層間膜剥がれ40が進行するのをくい止めることが可能となる。したがって、アセンブリ時のみでなく、組立工程以降おいても、層間膜剥がれ40の進行に伴って、LSI10内部の2層のCuダマシン配線21が断線されるなどのLSI故障を未然に防止することが可能となる。
As a result, even if the interlayer film peeling 40 occurs from the end portion (particularly corner portion) of the
さらに、ダイシングにより与えられるダメージ30を受けやすく、層間膜剥がれ40が発生しやすいLSI10のコーナー部には、ダミー配線パターン80を複数本配したコーナーガード100を配置している。これによりコーナー部から発生する層間膜剥がれ40の発生をさらに抑えることが可能となる。
Further, a
また、ダミー配線パターン80はLSI10の外周に沿ってリング状にlow-k膜14を囲うように配設することによって、吸湿性の高いlow-k膜14に水分等が吸収されるのを防ぐことができる。そのため、2層のCuダマシン配線21等の金属の腐食反応による配線のショートや断線等の故障を防止することができる。
The
なお、本実施例においては、コーナーガード100として、ダミー配線パターン80としてLSI10のコーナー部にダミー配線パターン80を多く敷き詰めた形状のものを用いたが、これに限られるものではなく、LSI10のコーナー部において、low-k膜14の膜剥がれを抑制することのできるものや、コーナーガード100の内側に水分が入り込まないようにすることができるものであればよい。例えば、LSI10のコーナー部に、実施例1に示したような開口部20a若しくは補強パターン20を設けてコーナーガードとしてもよい。
In this embodiment, as the
以下、本発明の第4の実施例に係るLSIを図6を用いて説明する。図6は、本発明の第4の実施例に係るLSIの一例を示す構成図であり、図6(a)はLSIの上面図、図6(b)は図6(a)のA−A’断面図である。本実施例は、第2の実施例に示したLSIに、第1の実施例に示したような補強パターン20を、半導体チップの外周部に沿ってリング状に配設したものである。各図において、上記第1、第2及び第3の実施例と同一構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略する。
Hereinafter, an LSI according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing an example of an LSI according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a top view of the LSI, and FIG. 6 (b) is an AA view of FIG. 6 (a). 'Cross section. In this embodiment, the reinforcing
本実施例では、図6(a)に示すように、LSI10の外周に沿ってlow-k膜14を覆うように形成されたリング状構造のダミー配線パターン80をLSI10の外周部に配設する。さらに、ダミー配線パターン80の外側で、LSI10の外周部にリング状に補強パターン20を配設したものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 6A, a ring-shaped
ここで、図6(b)を参照して、上記補強パターン20及びダミー配線パターン80を備えるLSI10の製造工程について説明する。
Here, with reference to FIG. 6B, a manufacturing process of the
まず、上記第2の実施例に示した製造方法により、LSI10の外側にダミー配線パターン80を備えるLSI10を形成する。
First, the
この後、LSI10の外周部であって、ダミー配線パターン80よりも外周部にエッチングやレーザー等により、実施例1に示したように開口部20aを形成し、その開口部20aにSiO2層20bを堆積させ補強パターン20を形成する。以上により、本実施例に係るLSIを製造することができる。
Thereafter, an
勿論、ダミー配線パターン80としては、図4(a)〜(d)に示したように配設することが可能である。
Of course, the
上記第4の実施例によれば、たとえLSI10の端部(特に、コーナー部)から層間膜剥がれ40が発生したとしても、開口部20aによって層間膜剥がれ40が開口部20aの内側に進行するのをくい止めることが可能となる。したがって、アセンブリ時のみでなく、組立工程以降においても、層間膜剥がれ40の進行に伴って、LSI10の2層のCuダマシン配線21が断線されるなどのLSI故障を、未然に防ぐことができるものである。
According to the fourth embodiment, even if the interlayer film peeling 40 occurs from the end portion (particularly, the corner portion) of the
さらに、開口部20aの表面をSiO2層20bで覆うことによって、開口部20aから露出したlow-k膜14に水分が入り、2層のCuダマシン配線21の腐食による断線等の故障を防ぐことが可能となる。
Further, by covering the surface of the
また、外周部のリング状構造の複数本のダミー配線パターン80が、low-k膜14及び拡散防止膜13の界面を覆うように形成され、low-k膜14の密度が低いことによる拡散防止膜13との密着強度の弱さやダイシングにより与えられるダメージ30に起因する層間膜剥がれ40に対し、非常に強固となる。
Further, a plurality of
また、ダミー配線パターン80はLSI10の外周に沿ってリング状にlow-k膜14を覆うように配設することによって、外部から吸湿性の高いlow-k膜14に水分等が吸収されるのを防ぐことができる。そのため、2層のCuダマシン配線21等の金属の腐食反応による配線のショートや断線等の故障を防止することができる。
Further, by arranging the
したがって、本実施例により、補強パターン20及びダミー配線パターン80をともに用いることにより、層間膜剥がれ40の進行を抑制する抑制手段となる。
Therefore, according to the present embodiment, by using both the reinforcing
(実施例4の変形例)
上記第4の実施例の変形例に係るLSIの製造方法を図7を用いて説明する。図7は、のA−A’断面図である。
(Modification of Example 4)
An LSI manufacturing method according to a modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′.
まず、第2の実施例と同様に、Si基板11上に第1の層間膜12を堆積させ、所定のダマシン配線工程を経て、Cuからなる第1の配線層21a及び第1のダミー配線層80a、を形成し、第1の層間膜12及び第1の配線層21a上に拡散防止膜(例えば、SiCN膜)13を堆積させる。
First, as in the second embodiment, the
続いて、LSI10の外周部にエッチングやレーザーなどによって、第1の層間膜12に達する深さを有する第1の開口部20aaを形成し、この第1の開口部20aa及び拡散防止膜13上の全面にCVD法によりSiO2を堆積させる。この後、CMP法で、拡散防止膜13が露出するまで研磨し平坦化する。これにより、補強パターン20の一部となる第1の開口部20aa及び第1のSiO2層20baを形成する。
Subsequently, a first opening 20aa having a depth reaching the
さらに、上記第2の実施例と同様に、拡散防止膜13及び第1のSiO2層20ba上に第2の層間膜としてのlow-k膜14を堆積させ、第1の配線層21aにつながるコンタクト用のビア21b、第2の配線層21c、第1のダミー配線層80aにつながるコンタクト用のビア80b及び第2のダミー配線層80cを形成して2層のCuダマシン配線21及びこの2層のCuダマシン配線21とほぼ同一のダミー配線80を同時に完成させた後、拡散防止膜15を堆積させる。
Further, as in the second embodiment, a low-
次に、第1のSiO2層20baの上部に、第1のSiO2層20baにつながる第2の開口部20abを形成し、この第2の開口部20ab及び拡散防止膜15上の全面に少なくとも第2の開口部20abの表面を覆うように、SiO2を堆積させ、さらに、拡散防止膜15が露出するまで、CMP法で研磨し、第2のSiO2層20bbを形成する。このようにして、第1の開口部20aaと第1のSiO2層20ba及び、第2の開口部20abと第2のSiO2層20bbからなる補強パターン20を完成する。
Next, a second opening 20ab connected to the first SiO2 layer 20ba is formed on the first SiO2 layer 20ba. At least a second opening 20ab is formed on the entire surface of the second opening 20ab and the
この後、拡散防止膜15及びSiO2層20bの全面にパッシベーション膜16を形成する。
Thereafter, a
上記変形例の製造工程により作成されるLSI10は、外周部の補強パターン20によって、上述の実施例と同様の効果を期待できる。
The
上記変形例による製造方法では、補強パターン20を配置することのできる面積が小さく、補強パターン20の幅が小さいときにさらに有効である。すなわち、補強パターン20の幅が微細になったときには、前記第4の実施例に記載した方法で補強パターン20を形成すると、アスペクト比の高い開口部20aから露出したlow-k膜14等の少なくとも表面を覆うように、開口部20aにSiO2層20bを堆積させるのが困難となってくる。これに対して変形例の方法では、層間膜ごとに開口部を形成し、その開口部にSiO2を堆積させるため、実施例の方法に比べて補強パターン20の形成が容易である。
The manufacturing method according to the modified example is more effective when the area where the reinforcing
以下、本発明の第5の実施例に係るLSIを図8を用いて説明する。図8は、本発明の第5の実施例に係るLSIの一例を示す構成図であり、図8(a)は、LSIの上面図、図8(b)は図8(a)のA−A’断面図である。本実施例は、第3の実施例に示したLSIに、第1の実施例に示したような補強パターン20を、半導体チップの外周部に沿ってリング状に配設したものである。各図において、上記第1乃至第4の実施例と同一構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略する。
The LSI according to the fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing an example of an LSI according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 8A is a top view of the LSI, and FIG. 8B is an A-line in FIG. It is A 'sectional drawing. In this embodiment, the reinforcing
本実施例では、図8(a)に示すように、LSI10の外周部にダミー配線パターン80を配設し、LSI10のコーナー部には、コーナーガード100を形成する。さらに、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100の外側で、LSI10の外周部にリング状に補強パターン20を配設したものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, a
ここで、図8(b)を参照して、上記補強パターン20、ダミー配線パターン80及び、コーナーガード100を備えるLSI10の製造工程について説明する。
Here, with reference to FIG. 8B, a manufacturing process of the
まず、上記第3の実施例に示した製造方法により、LSI10の外周部にダミー配線パターン80を備え、LSI10のコーナー部にコーナーガード100を備える半導体集積回路装置を形成する。
First, according to the manufacturing method shown in the third embodiment, a semiconductor integrated circuit device including the
この後、LSI10の外周部であって、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100よりも外周部にエッチングやレーザー等により、第1の実施例に示したように開口部20aを形成し、その開口部20aにSiO2層20bを堆積させる。以上により、本実施例に係るLSIを製造することができる。
Thereafter, an
勿論、ダミー配線パターン80としては、図4(a)〜(d)に示したように配設することが可能であるし、コーナーガード100としては、図5(b)〜(e)に示したように配設することが可能である。
Of course, the
上記第5の実施例によれば、たとえLSI10の端部(特に、コーナー部)から層間膜剥がれ40が発生したとしても、開口部20aによって層間膜剥がれ40が開口部20aの内側に進行するのをくい止めることが可能となる。したがって、アセンブリ時のみでなく、組立工程以降においても、層間膜剥がれ40の進行に伴って、LSI10の2層のCuダマシン配線21が断線されるなどのLSI故障を、未然に防ぐことができるものである。
According to the fifth embodiment, even if the interlayer film peeling 40 occurs from the end part (particularly, the corner part) of the
さらに、開口部20aの表面をSiO2層20bで覆うことによって、開口部20aから露出したlow-k膜14に水分が入り、2層のCuダマシン配線21の腐食による断線等の故障を防ぐことが可能となる。
Further, by covering the surface of the
また、外周部のリング状構造のダミー配線パターン80が、low-k膜14と拡散防止膜13との界面を覆うように形成され、low-k膜14の密度が低いことによる拡散防止膜13との密着強度の弱さやダイシングにより与えられるダメージ30に起因する層間膜剥がれ40に対し、非常に強固となる。
Further, a
また、ダミー配線パターン80はLSI10の外周に沿ってリング状にlow-k膜14を覆うように配設することによって、吸湿性の高いlow-k膜14に水分等が吸収されるのを防ぐことができる。そのため、2層のCuダマシン配線21等の金属の腐食反応による配線のショートや断線等の故障を防止することができる。
Further, the
さらに、ダイシングにより与えられるダメージ30を受けやすく、層間膜剥がれ40が発生しやすいLSI10のコーナー部には、ダミー配線パターン80を複数本配したコーナーガード100を配置している。これによりコーナー部から発生する層間膜剥がれ40の発生をさらに抑えることが可能となる。
Further, a
したがって、本実施例により、補強パターン20、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100をともに用いることにより、ダイシング時のダメージによる層間膜剥がれ40を抑えることができる。
Therefore, according to the present embodiment, by using the reinforcing
(実施例5の変形例)
本発明の第5の実施例の変形例に係るLSIの製造方法を図9を用いて説明する。図9は図8(a)のA−A’断面図である。補強パターン20、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100を備えたLSI10は以下のようにしても形成することもできる。
(Modification of Example 5)
An LSI manufacturing method according to a modification of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. The
図9を参照して、上記補強パターン20、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100を備えるLSI10の製造工程について説明する。
With reference to FIG. 9, a manufacturing process of the
まず、Si基板11上に第1の層間膜12を堆積させる。その上に、所定のダマシン配線工程を経て、Cuからなる第1の配線層21a、第1のダミー配線層80a及び第1のコーナーガード層100aを形成する。この後、第1の配線層21a、第1のダミー配線層80a及び第1のコーナーガード層100a上の全面に拡散防止膜(例えば、SiCN膜)13を堆積させる。
First, the
その後、LSI10の外周部にエッチングやレーザーなどによって、少なくとも拡散防止膜13とlow-k膜14との界面を部分的になくすようにして形成された第1の開口部20aaを形成し、この第1の開口部20aa及び拡散防止膜13上の全面にCVD法によりSiO2を堆積させる。この後、CMP法で、拡散防止膜13が露出するまで研磨し平坦化する。これにより、これにより、補強パターン20の一部となる第1の開口部20aa及び第1のSiO2層20baを形成する。
Thereafter, a first opening 20aa formed so as to at least partially eliminate the interface between the
続いて、第2の層間膜としてのlow-k膜(例えば、誘電率kがk≦3.0の低誘電率であるSiOC膜)14を堆積させる。この後、第1の配線層21aにつながるコンタクト用のビアホール、第1のダミー配線層80aにつながるコンタクト用のビアホール及び第1のコーナーガード層100aにつながるコンタクト用のビアホールを形成する。そして、所定のダマシン配線工程を経て、ビア21b、第2の配線層21c、ビア80b、第2のダミー配線層80c、ビア100b及び第2のコーナーガード層100cを形成する。これにより、2層のCuダマシン配線(2層のCuダマシン配線)21及び2層のCuダマシン配線21とほぼ同一のパターンであるダミー配線パターン80及びコーナーガード100を同時に完成させる。この後、拡散防止膜15を堆積させる。
Subsequently, a low-k film (for example, a SiOC film having a low dielectric constant with a dielectric constant k of k ≦ 3.0) 14 is deposited as a second interlayer film. Thereafter, a contact via hole connected to the
さらに、第1のSiO2層20baの上部に、第1のSiO2層20baにつながる第2の開口部20abを形成し、この第2の開口部20ab及び拡散防止膜15の全面に、少なくとも第2の開口部20abの表面をSiO2が覆うように、SiO2を堆積させ、さらに、拡散防止膜15が露出するまで、CMP法で研磨し、第2のSiO2層20bbを形成する。このようにして、第1の開口部20aaと第1のSiO2層20ba及び、第2の開口部20abと第2のSiO2層20bbからなる補強パターン20を完成する。その後、パッシベーション膜16を堆積させる。
Further, a second opening 20ab connected to the first SiO2 layer 20ba is formed on the first SiO2 layer 20ba, and at least the second opening 20ab and the entire surface of the
このようにして、補強パターン20、ダミー配線パターン80及びコーナーガード100を有するLSIを形成することができる。
In this way, an LSI having the reinforcing
上記第5の実施例の変形例に係るLSIの製造方法は、補強パターン20を配置することのできる面積が小さく、補強パターン20の幅が小さいときに有効となる。すなわち、補強パターン20の幅が微細になったときには、第5の実施例に記載した方法で補強パターン20を形成すると、アスペクト比の高い開口部20aにCVD法で、SiO220bを堆積させるのが困難となってくる。このときに、層間膜ごとに開口部を形成し、その開口部にSiO2を堆積させるため、実施例の方法に比べて補強パターン20形成が容易である。
The LSI manufacturing method according to the modified example of the fifth embodiment is effective when the area where the reinforcing
10 LSI
11 Si基板
12 第1の層間膜
13、15 拡散防止膜
14 low-k膜(第2の層間膜)
16 パッシベーション膜
20 補強パターン
20a 開口部
20b SiO2層(絶縁膜)
20aa 第1の開口部
20ab 第2の開口部
20ba 第1のSiO2層
20bb 第2のSiO2層
21 2層のCuダマシン配線
21a 第1の配線層
21b ビア
21c 第2の配線層
30 ダメージ
40 層間膜剥がれ
80 ダミー配線パターン
80a 第1のダミー配線層
80b ビア
80c 第2のダミー配線層
100 コーナーガード
100a 第1のコーナーガード層
100b ビア
100c 第2のコーナーガード層
10 LSI
11
16
20aa 1st opening 20ab 2nd opening 20ba 1st SiO2 layer 20bb
Claims (6)
前記半導体チップ内に設けられた配線より外側に形成され、前記層間膜と該層間膜の上層との界面、前記層間膜と該層間膜の下層との界面若しくは前記層間膜が除去された部分の表面を覆うように形成される絶縁膜と
を有することを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor chip with an interlayer film;
Formed outside the wiring provided in the semiconductor chip, the interface between the interlayer film and the upper layer of the interlayer film, the interface between the interlayer film and the lower layer of the interlayer film, or the portion where the interlayer film is removed A semiconductor integrated circuit device comprising: an insulating film formed to cover the surface.
該ダミー配線パターンは、該ダミー配線パターンの内側の前記層間膜と、該ダミー配線パターンの外側の前記層間膜とが接触しないように形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。 Further comprising a dummy wiring pattern formed outside the wiring provided in the semiconductor chip,
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the dummy wiring pattern is formed so that the interlayer film inside the dummy wiring pattern does not contact the interlayer film outside the dummy wiring pattern. Circuit device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
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JP2007012894A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
-
2004
- 2004-05-13 JP JP2004144029A patent/JP2005327875A/en active Pending
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