JP2006114723A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁膜に低誘電率膜を用いた半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device using a low dielectric constant film as an insulating film and a method for manufacturing the same.
近年、半導体集積回路の高集積化とチップサイズの縮小化に伴い、配線の微細化及び多層配線化が進められている。これにより、配線間隔が狭小化し、配線の抵抗及び容量の増加による配線遅延が無視できない状況になってきている。このため、半導体集積回路の微細化を進める上で、配線間に生じる電気寄生容量を低減することが必要とされている。配線間の電気寄生容量を低減させるためには、層間絶縁膜の比誘電率または配線材の比抵抗を低減させることが必要である。 In recent years, with the high integration of semiconductor integrated circuits and the reduction in chip size, miniaturization of wiring and multilayer wiring have been promoted. As a result, the wiring interval is narrowed, and the wiring delay due to the increase in wiring resistance and capacitance cannot be ignored. For this reason, it is necessary to reduce the electric parasitic capacitance generated between the wirings in order to miniaturize the semiconductor integrated circuit. In order to reduce the electric parasitic capacitance between the wirings, it is necessary to reduce the relative dielectric constant of the interlayer insulating film or the specific resistance of the wiring material.
層間絶縁膜の比誘電率を低減させるために、シリコン酸化膜(比誘電率:4.2)からフッ素含有のシリコン酸化膜(比誘電率:3.7)への変更がなされてきている。特に、90nmデバイス以降では、フッ素含有シリコン酸化膜よりも更に比誘電率の小さい絶縁膜(以下、低誘電率膜という)が必要であり、低誘電率膜として、炭素含有のシリコン酸化膜や塗布系有機ポリマー等が使用されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
In order to reduce the relative permittivity of the interlayer insulating film, a change from a silicon oxide film (relative permittivity: 4.2) to a fluorine-containing silicon oxide film (relative permittivity: 3.7) has been made. In particular, after 90 nm devices, an insulating film having a smaller relative dielectric constant than the fluorine-containing silicon oxide film (hereinafter referred to as a low dielectric constant film) is required. As the low dielectric constant film, a carbon-containing silicon oxide film or a coating film is used. An organic polymer or the like is used (see, for example,
図11は、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置を示す断面図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device using a low dielectric constant film.
図11に示すように、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置は、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板1の上に形成された絶縁膜2と、絶縁膜2に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1のバリアメタル4及び第1の金属膜5からなる第1の配線6とから構成される第1の配線層51を有している。また、第1の配線6を含む絶縁膜2の上に形成された第2の絶縁膜7と、第2の絶縁膜7の上に形成された第3の絶縁膜8と、第3の絶縁膜8の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜9と、第4の絶縁膜9の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜10と、第1の配線6の上部の第5の絶縁膜10及び第4の絶縁膜9に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第2のバリアメタル15及び第2の金属膜16からなる第2の配線17と、第1の配線6と第2の配線17とを電気的に接続するように第2の配線17の底部に一体化形成された第1の接続プラグ18とから構成される第2の配線層52を有している。また、第2の配線17を含む第5の絶縁膜10上に形成された第6の絶縁膜19と、第6の絶縁膜19上に形成された第7の絶縁膜20と、第7の絶縁膜20上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜21と、第8の絶縁膜21上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜22と、第2の配線17の上部の第9の絶縁膜22及び第8の絶縁膜21に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第3のバリアメタル27及び第3の金属膜28からなる第3の配線29と、第2の配線17と第3の配線29とを電気的に接続するように第3の配線29の底部に一体化形成された第2の接続プラグ30とから構成される第3の配線層53を有している。
As shown in FIG. 11, a conventional semiconductor device using a low dielectric constant film includes an
以下、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する。 A conventional method for manufacturing a semiconductor device using a low dielectric constant film will be described below with reference to the drawings.
図12(a)〜図13(c)は、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置の製造工程を示す断面図である。 FIG. 12A to FIG. 13C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device using a conventional low dielectric constant film.
まず、図12(a)に示すように、トランジスタ等の半導体素子を形成した半導体基板1上に形成された第1の絶縁膜2に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、第1の配線溝3を形成する。
First, as shown in FIG. 12A, a first wiring groove is formed on a first
次に、図12(b)に示すように、スパッタ法により、第1の絶縁膜2上に第1の配線溝3を埋めるように、銅拡散防止の第1のバリアメタル4となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第1の金属膜5となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP(Chemical Mechanical Polishig:化学的機械研磨)法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1の配線溝3の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1の配線溝3以外の部分に第1の絶縁膜2を露出させて、第1のバリアメタル4及び第1の金属膜5からなる第1の配線6を形成する。
Next, as shown in FIG. 12B, tantalum nitride which becomes the
次に、図12(c)に示すように、CVD法により、第1の配線6を含む第1の絶縁膜2の上に第2の絶縁膜7及び第3の絶縁膜8を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 12C, the second
次に、図12(d)に示すように、CVD法により、第3の絶縁膜8の上に第4の絶縁膜9を堆積する。ここで、第4の絶縁膜9としては低誘電率膜を用いる。その後、CMP法により、第4の絶縁膜9を研磨して平坦化する。
Next, as shown in FIG. 12D, a fourth
次に、図12(e)に示すように、CVD法により、平坦化した第4の絶縁膜9上に第5の絶縁膜10を堆積する。ここで、第5の絶縁膜10としては低誘電率膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 12E, a fifth
次に、図13(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜10の上に、第1の配線6の上部に開口を持つフォトレジスト11を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト11をマスクとして、第1の配線6の上部の第5の絶縁膜10、第4の絶縁膜9、第3の絶縁膜8及び第2の絶縁膜7を除去し、スルーホール12を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト11を除去する。
Next, as shown in FIG. 13A, a
次に、図13(b)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜10の上に、第1の配線6の上部にスルーホール12より大きい開口を持つフォトレジスト13を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト13をマスクとして、第1の配線6の上部の第5の絶縁膜10及び第4の絶縁膜9の途中までを除去し、第2の配線溝14を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト13を除去する。
Next, as shown in FIG. 13B, a
次に、図13(c)に示すように、スパッタ法により、スルーホール12及び第2の配線溝14を埋めるように、銅拡散防止の第2のバリアメタル15となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第2の金属膜16となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、スルーホール12及び第2の配線溝14の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、スルーホール12及び第2の配線溝14以外の部分に第5の絶縁膜10を露出させて、第2のバリアメタル15及び第2の金属膜16からなる第2の配線17及び第1の接続プラグ18を形成する。このとき、第1の配線6と、第2の配線17とは第1の接続プラグ18により電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 13C, tantalum nitride / tantalum serving as a
以上の、図12(c)〜図13(c)の工程を繰り返すことにより、図11に示すような低誘電率膜を用いた半導体装置が形成される。
しかしながら、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置では、以下のような課題が発生する。低誘電率膜は、膜中に1〜10nmの空孔を有する多孔質膜であり、機械強度が従来のTEOS膜に比べて10分の1以下と低くなっている。そのため、従来の低誘電率膜を用いた半導体装置では、低誘電率膜である層間絶縁膜の間にキャップ膜となる第2の絶縁膜7やライナー膜となる第3の絶縁膜8を設けて絶縁膜の加工制御性を上げる構造が用いられている。ここで、ダマシン法により形成された半導体装置は、これらのライナー膜、層間絶縁膜及びキャップ膜が何層にも堆積されているものであって、絶縁膜−絶縁膜間の界面が多数存在している。そして、低誘電率膜は疎水性膜であり、ライナー膜は親水性膜であるため、低誘電率膜とライナー膜との界面は密着性が弱いものとなっている。さらに、低誘電率膜とライナー膜との界面の延長線上には、さらに密着性の弱い金属膜とライナー膜との界面が存在する。したがって、CMP法により多層配線の上層を研磨する際、半導体装置の組立工程においてダイシングを行う際、測定試験においてプロービングを行う際に、図14に示すように、スクライブライン形成領域若しくは配線形成領域において、配線縦方向及び横方向に負荷が加わり、垂直応力とせん断応力が発生し、低誘電率膜である第5の絶縁膜10と第6の絶縁膜19との界面や第2の配線17と第6の絶縁膜19との界面で膜剥がれが生じたり、第2の配線17にクラックが生じたりする。この膜剥がれに金属膜が埋め込まれた場合には、配線間ショート等の配線接続不良が引き起こされることになり、クラックが生じた場合には非電通不良等が発生することになる。
However, the following problems occur in a conventional semiconductor device using a low dielectric constant film. The low dielectric constant film is a porous film having pores of 1 to 10 nm in the film, and the mechanical strength is as low as 1/10 or less than that of a conventional TEOS film. Therefore, in a conventional semiconductor device using a low dielectric constant film, a second
本発明の目的は、絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面における膜剥がれやクラック等による不良が生じない低誘電率膜を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device using a low dielectric constant film that does not cause defects due to film peeling or cracks at the interface between the insulating film and the insulating film and at the interface between the wiring and the insulating film, and a method for manufacturing the same. It is.
本発明における半導体装置は、半導体基板の上に形成された第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜に形成された第1の配線溝に埋め込まれた第1の配線と、第1の絶縁膜の上に形成された第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜に形成された第2の配線溝に埋め込まれた第2の配線とを有する半導体装置において、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜を貫通して設けられた第1の支柱を有する。 The semiconductor device according to the present invention includes a first insulating film formed on a semiconductor substrate, a first wiring embedded in a first wiring groove formed in the first insulating film, and a first insulation. In a semiconductor device having a second insulating film formed on a film and a second wiring embedded in a second wiring groove formed in the second insulating film, the second insulating film and the second insulating film The first support column is provided to penetrate through one insulating film.
また、上記半導体装置は、第2の絶縁膜の上に形成された第3の絶縁膜と、第3の絶縁膜に形成された第3の配線溝に埋め込まれた第3の配線と、第3の絶縁膜及び第2の絶縁膜を貫通して設けられた第2の支柱とを有し、第2の支柱は、少なくとも側面の一部が第1の支柱に接している。 The semiconductor device includes a third insulating film formed on the second insulating film, a third wiring embedded in a third wiring groove formed in the third insulating film, 3 and the second support column provided through the second insulating film, and at least a part of the side surface of the second support column is in contact with the first support column.
また、上記半導体装置は、第2の絶縁膜の上に形成された第3の絶縁膜と、第3の絶縁膜に形成された第3の配線溝に埋め込まれた第3の配線と、第3の絶縁膜の上に形成された第4の絶縁膜と、第4の絶縁膜に形成された第4の配線溝に埋め込まれた第4の配線と、第4の絶縁膜及び第3の絶縁膜を貫通して設けられた第3の支柱とを有し、第3の支柱は、少なくとも底面の一部が第1の支柱に接している。 The semiconductor device includes a third insulating film formed on the second insulating film, a third wiring embedded in a third wiring groove formed in the third insulating film, A fourth insulating film formed on the third insulating film, a fourth wiring embedded in a fourth wiring groove formed in the fourth insulating film, a fourth insulating film, and a third insulating film And a third column provided through the insulating film, and at least a part of the bottom surface of the third column is in contact with the first column.
本発明にかかる半導体装置によれば、多層配線のうち少なくとも2つの配線が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱を形成することができるため、絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, it is possible to form the support pillars penetrating through the insulating film in which at least two wirings of the multilayer wiring are formed. Film peeling and cracks at the interface between the wiring and the insulating film can be prevented.
また、上記半導体装置は、第2の配線の底部には、第2の配線と一体化形成された第1の接続プラグを有し、第1の接続プラグは、第1の配線に接続されている。 The semiconductor device has a first connection plug integrally formed with the second wiring at the bottom of the second wiring, and the first connection plug is connected to the first wiring. Yes.
また、上記半導体装置は、第2の絶縁膜は、比誘電率が3.7よりも小さい低誘電率膜を有する。 In the semiconductor device, the second insulating film has a low dielectric constant film whose relative dielectric constant is smaller than 3.7.
また、上記半導体装置は、低誘電率膜は、炭素含有シリコン酸化膜である。 In the semiconductor device, the low dielectric constant film is a carbon-containing silicon oxide film.
また、上記半導体装置は、第1の支柱は、バリアメタルと金属膜とからなる。 In the semiconductor device, the first support column is composed of a barrier metal and a metal film.
また、上記半導体装置は、第1の支柱は、第1の配線及び第2の配線のうち少なくとも一方に接続されている。 In the semiconductor device, the first support column is connected to at least one of the first wiring and the second wiring.
また、上記半導体装置は、第1の支柱は、低誘電率膜よりも比誘電率が高い絶縁膜からなる。 In the semiconductor device, the first support column is made of an insulating film having a relative dielectric constant higher than that of the low dielectric constant film.
また、本発明における半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に形成された第1の絶縁膜に第1の配線溝を形成する工程(a)と、第1の配線溝に第1の配線を埋め込む工程(b)と、工程(b)の後に、第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、第2の絶縁膜に第2の配線溝を形成する工程(d)と、第2の配線溝に第2の配線を埋め込む工程(e)と、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜を貫通する支柱を形成する工程(f)とを有する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step (a) of forming a first wiring groove in a first insulating film formed on a semiconductor substrate; and a first wiring in the first wiring groove. A step (b) of embedding, a step (c) of forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b), and forming a second wiring trench in the second insulating film A step (d), a step (e) of embedding the second wiring in the second wiring trench, and a step (f) of forming a second insulating film and a support penetrating the first insulating film. .
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、多層配線のうち少なくとも2つの配線が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱を形成することができるため、絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to form a pillar provided through an insulating film in which at least two wirings of multilayer wiring are formed. It is possible to prevent film peeling and cracks at the interface and between the wiring and the insulating film.
また、上記半導体装置の製造方法は、第2の絶縁膜は、比誘電率が3.7よりも小さい低誘電率膜を有する。 In the method for manufacturing a semiconductor device, the second insulating film has a low dielectric constant film having a relative dielectric constant smaller than 3.7.
また、上記半導体装置の製造方法は、低誘電率膜は、炭素含有シリコン酸化膜である。 In the method for manufacturing a semiconductor device, the low dielectric constant film is a carbon-containing silicon oxide film.
また、上記半導体装置の製造方法は、工程(f)は、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜を突き抜けるスルーホールを形成する工程(f1)と、スルーホールに金属膜からなる支柱を埋め込む工程(f2)とを有する。 In the method for manufacturing a semiconductor device, the step (f) includes a step (f1) of forming a through hole penetrating the second insulating film and the first insulating film, and a column made of a metal film is embedded in the through hole. Step (f2).
また、上記半導体装置の製造方法は、工程(d)の後であって工程(e)の前に、スルーホールの形成を行い、工程(e)における第2の配線の形成と工程(f2)における支柱の形成は、同一工程で同時に形成する。 Further, in the method of manufacturing the semiconductor device, after the step (d) and before the step (e), the through hole is formed, and the second wiring in the step (e) and the step (f2) are formed. The columns are formed at the same time in the same process.
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に接続している配線と多層配線内に多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜からなる支柱とを同時に形成することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the wiring connected to the semiconductor substrate and the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layers are formed in the multilayer wiring are provided. A support made of a metal film can be formed at the same time.
また、上記半導体装置の製造方法は、工程(f)は、第2の絶縁膜及び第1の絶縁膜を突き抜けるスルーホールを形成する工程(f1)と、スルーホールに低誘電率膜よりも比誘電率が高い絶縁膜を埋め込んで支柱を形成する工程(f2)とを有する。 Further, in the method for manufacturing the semiconductor device, the step (f) includes a step (f1) of forming a through hole penetrating the second insulating film and the first insulating film, and the ratio of the through hole to the through hole is lower than that of the low dielectric constant film. And a step (f2) of forming a support by embedding an insulating film having a high dielectric constant.
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱に絶縁膜が用いられているため、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱に金属膜を用いる場合に比べて低誘電率化を図ることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the insulating film is used for the support provided through the insulating film in which at least two of the multilayer wiring layers are formed, the multilayer wiring The dielectric constant can be reduced as compared with the case where a metal film is used for the support provided through the insulating film in which at least two wiring layers of the layers are formed.
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜又は絶縁膜からなる支柱を形成することができるため、絶縁膜−絶縁膜間の界面及び絶縁膜−金属膜間の界面の膜剥がれやクラック発生を防止することが可能となり、配線間ショートや非電通不良等の配線接続不良の発生を抑制することができる。 According to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to form a support made of a metal film or an insulating film provided through an insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layer are formed. Therefore, it is possible to prevent film peeling and cracking at the interface between the insulating film and the insulating film and between the insulating film and the metal film, and to suppress the occurrence of wiring connection defects such as short circuit between wirings and non-conducting defects. can do.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
第1の実施形態として、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱として金属膜を用いた場合について説明する。図1は、本実施形態における半導体装置を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(First embodiment)
As a first embodiment, a case will be described in which a metal film is used as a support provided through an insulating film in which at least two wiring layers of a multilayer wiring layer are formed. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to this embodiment. In the drawing, the right side shows a wiring formation region Rlogic, and the left side shows a scribe line region Scribe.
配線形成領域Rlogicには、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1のバリアメタル104及び第1の金属膜105からなる第1の配線106とから構成される第1の配線層501を有している。また、第1の配線106を含む第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110及び第4の絶縁膜109に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第2のバリアメタル115及び第2の金属膜116からなる第2の配線117と、第1の配線106と第2の配線117とを電気的に接続するように第2の配線117の底部に一体化形成された第1の接続プラグ118とから構成される第2の配線層502を有している。また、第2の配線117を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第2の配線117上の上部の第9の絶縁膜127及び第8の絶縁膜126に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第4のバリアメタル128及び第4の金属膜129からなる第3の配線130と、第2の配線117と第3の配線130とを電気的に接続するように第3の配線130の底部に一体化形成された第2の接続プラグ131とから構成される第3の配線層503を有している。
In the wiring formation region Rlogic, a first
スクライブライン領域Scribeには、半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108、第2の絶縁膜107及び第1の絶縁膜102、すなわち、第2の配線層502及び第1の配線層501の絶縁膜を突き抜けるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第3のバリアメタル121及び第3の金属膜122からなる第1の支柱123と、第1の支柱123を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第9の絶縁膜127、第8の絶縁膜126、第7の絶縁膜125、第6の絶縁膜124、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108及び第2の絶縁膜107、すなわち、第3の配線層503及び第2の配線層502の絶縁膜を突き抜けるスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第5のバリアメタル132及び第5の金属膜133からなる第2の支柱134とを有している。
In the scribe line region Scribe, a first
なお、本実施形態は、第1の支柱123及び第2の支柱134は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第1の支柱123及び第2の支柱134は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱123及び第2の支柱134を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。さらに、本実施形態においては、第1の支柱123及び第2の支柱134は、第1の配線106、第2の配線117及び第3の配線130のいずれにも電気的に接続されていないが、各配線間を接続する接続配線として用いてもよい。例えば、第1の支柱123の下部と第1の配線106を接続し、第1の支柱123の上部と第2の配線117とを接続することにより、第1の接続プラグ118を形成しなくても第1の配線106と第2の配線117とを電気的に配線することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜からなる支柱を有するため、脆弱な低誘電率膜を含む絶縁膜の積層を有する半導体装置を補強することができ、上層のCMPの際に発生する垂直応力・せん断応力による下層の絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することが可能となる。したがって、配線間ショート等の配線接続不良を抑制することができる。 According to the present embodiment, the insulating film including the fragile low dielectric constant film has the support column made of the metal film provided through the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layers are formed. The semiconductor device having a multilayer structure can be reinforced, and film peeling or cracking at the interface between the lower insulating film and the insulating film and at the interface between the wiring and the insulating film due to vertical stress / shear stress generated during CMP of the upper layer Can be prevented. Accordingly, it is possible to suppress wiring connection failures such as a short circuit between wirings.
(第1の実施形態に係る第1の半導体装置の製造方法)
本発明の第1の実施形態に係る第1の半導体装置の製造方法について説明する。図2(a)〜図3(e)は、本発明の第1の実施形態に係る第1の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(Method for Manufacturing First Semiconductor Device According to First Embodiment)
A method for manufacturing the first semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2A to FIG. 3E are cross-sectional views showing manufacturing steps of the first semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the right side shows a wiring formation region Rlogic, and the left side shows a scribe line region Scribe.
まず、図2(a)に示すように、配線形成領域Rlogicにおいて、トランジスタ等の半導体素子を形成した半導体基板101上に形成された第1の絶縁膜102に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、第1の配線溝103を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, in the wiring formation region Rlogic, a first
次に、図2(b)に示すように、スパッタ法により、第1の絶縁膜102上に第1の配線溝103を埋めるように、銅拡散防止の第1のバリアメタル104となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第1の金属膜105となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1の配線溝103の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1の配線溝103以外の部分に第1の絶縁膜102を露出させて、第1のバリアメタル104及び第1の金属膜105からなる第1の配線106を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, tantalum nitride which becomes the
次に、図2(c)に示すように、CVD法により、第1の配線106を含む第1の絶縁膜102の上に、例えば、厚さ30nmの第2の絶縁膜107及び厚さ30nmの第3の絶縁膜108を順次堆積する。ここで、例えば、第2の絶縁膜107としては、シリコン窒化炭化膜を用いて、第3の絶縁膜108としては、シリコン酸化炭化膜を用いる。
Next, as illustrated in FIG. 2C, for example, a second
次に、図2(d)に示すように、CVD法により、第3の絶縁膜108の上に、例えば、厚さ600nmの第4の絶縁膜109を堆積する。ここで、例えば、第4の絶縁膜109としては、低誘電率膜である炭素含有シリコン酸化膜を用いる。その後、CMP法により、第4の絶縁膜109を厚さ100nm程研磨して平坦化する。
Next, as shown in FIG. 2D, a fourth
次に、図2(e)に示すように、CVD法により、平坦化した第4の絶縁膜109上に、例えば、厚さ50nmの第5の絶縁膜110を堆積する。ここで、例えば、第5の絶縁膜110としては、低誘電率膜であるシリコン酸化膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 2E, a fifth
次に、図3(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜110の上に、第1の配線106の上部に開口を持つフォトレジスト111を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト111をマスクとして、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108及び第2の絶縁膜107を除去し、第1のスルーホール112を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト111を除去する。
Next, as illustrated in FIG. 3A, a
次に、図3(b)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜110の上に、第1の配線106の上部に第1のスルーホール112より幅の大きい開口を持つフォトレジスト113を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト113をマスクとして、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110及び第4の絶縁膜109の厚さ250nm程を除去し、第2の配線溝114を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト113を除去する。
Next, as shown in FIG. 3B, a photo having an opening larger in width than the first through
次に、図3(c)に示すように、スパッタ法により、第1のスルーホール112及び第2の配線溝114を埋めるように、銅拡散防止の第2のバリアメタル115となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第2の金属膜116となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1のスルーホール112及び第2の配線溝114の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1のスルーホール112及び第2の配線溝114以外の部分に第5の絶縁膜110を露出させて、第2のバリアメタル115及び第2の金属膜116からなる第2の配線117及び第1の接続プラグ118を形成する。このとき、第1の配線106と、第2の配線117とは第1の接続プラグ118により電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 3C, tantalum nitride that becomes the
次に、図3(d)に示すように、スクライブライン領域Scribeにおいて、フォトリソグラフィ法により、第2の配線117を含む第5の絶縁膜110の上に、第1のスルーホール112と同じかそれ以上の幅の開口を持つフォトレジスト119を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト119をマスクとして、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108、第2の絶縁膜107及び第1の絶縁膜102を除去し、第2のスルーホール120を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト119を除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, in the scribe line region Scribe, is the same as the first through
次に、図3(e)に示すように、スパッタ法により、第2のスルーホール120を埋めるように、銅拡散防止の第3のバリアメタル121となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第3の金属膜122となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第2のスルーホール120の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第2のスルーホール120以外の部分に第5の絶縁膜110を露出させて、第3のバリアメタル121及び第3の金属膜122からなる第1の支柱123を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (e), a tantalum nitride / tantalum laminated film (FIG. 3) to be the
以上の、図2(c)〜図3(e)の工程を繰り返すことにより、図1に示すような低誘電率膜を用いた半導体装置が形成される。なお、第2のスルーホール120及び第1の支柱123は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第2のスルーホール120及び第1の支柱123は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱123を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。
By repeating the steps shown in FIGS. 2C to 3E, a semiconductor device using a low dielectric constant film as shown in FIG. 1 is formed. Note that the second through-
本実施形態の第1の半導体装置の製造方法によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜からなる支柱を形成することができるため、脆弱な低誘電率膜を含む絶縁膜の積層を有する半導体装置を補強することができ、上層のCMPの際に発生する垂直応力・せん断応力による下層の絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することが可能となる。そのため、配線間ショート等の配線接続不良を抑制することができる。 According to the first method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, it is possible to form the support column made of the metal film provided through the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layer are formed. Therefore, it is possible to reinforce a semiconductor device having a stack of insulating films including a fragile low dielectric constant film, and an interface between a lower insulating film and an insulating film due to a normal stress / shear stress generated in the upper CMP process. In addition, film peeling and cracks at the interface between the wiring and the insulating film can be prevented. Therefore, it is possible to suppress wiring connection failures such as a short circuit between wirings.
(第1の実施形態に係る第2の半導体装置の製造方法)
本発明の第1の実施形態に係る第2の半導体装置の製造方法について説明する。図4(a)〜図5(d)は、本発明の第1の実施形態に係る第2の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(Method for Manufacturing Second Semiconductor Device According to First Embodiment)
A method for manufacturing the second semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4A to FIG. 5D are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the second semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In the drawing, the right side shows a wiring formation region Rlogic, and the left side shows a scribe line region Scribe.
まず、図4(a)に示すように、配線形成領域Rlogicにおいて、トランジスタ等の半導体素子を形成した半導体基板101上に形成された第1の絶縁膜102に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、第1の配線溝103を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, in the wiring formation region Rlogic, a first
次に、図4(b)に示すように、スパッタ法により、第1の絶縁膜102上に第1の配線溝103を埋めるように、銅拡散防止の第1のバリアメタル104となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第1の金属膜105となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1の配線溝103の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1の配線溝103以外の部分に第1の絶縁膜102を露出させて、第1のバリアメタル104及び第1の金属膜105からなる第1の配線106を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, tantalum nitride which becomes the
次に、図4(c)に示すように、CVD法により、第1の配線106を含む第1の絶縁膜102の上に、例えば、厚さ30nmの第2の絶縁膜107及び厚さ30nmの第3の絶縁膜108を順次堆積する。ここで、例えば、第2の絶縁膜107としては、シリコン窒化炭化膜を用いて、第3の絶縁膜108としては、シリコン酸化炭化膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 4C, for example, a second
次に、図4(d)に示すように、CVD法により、第3の絶縁膜108の上に、例えば、厚さ600nmの第4の絶縁膜109を堆積する。ここで、例えば、第4の絶縁膜109としては、低誘電率膜である炭素含有シリコン酸化膜を用いる。その後、CMP法により、第4の絶縁膜109を厚さ100nm程研磨して平坦化する。
Next, as shown in FIG. 4D, a fourth
次に、図4(e)に示すように、CVD法により、平坦化した第4の絶縁膜109上に、例えば、厚さ50nmの第5の絶縁膜110を堆積する。ここで、例えば、第5の絶縁膜110としては、低誘電率膜であるシリコン酸化膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 4E, a fifth
次に、図5(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜110の上に、第1の配線106の上部に開口を持つフォトレジスト111を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト111をマスクとして、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108及び第2の絶縁膜107を除去し、第1のスルーホール112を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト111を除去する。
Next, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜110の上に、第1の配線106の上部に第1のスルーホール112より幅の大きい開口を持つフォトレジスト113を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト113をマスクとして、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110及び第4の絶縁膜109の厚さ250nm程を除去し、第2の配線溝114を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト113を除去する。
Next, as shown in FIG. 5B, a photo having an opening larger in width than the first through
次に、図5(c)に示すように、スクライブライン領域Scribeにおいて、フォトリソグラフィ法により、第2の配線溝114を含む第5の絶縁膜110の上に、第1のスルーホール112と同じかそれ以上の幅の開口を持つフォトレジスト119を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト119をマスクとして、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108、第2の絶縁膜107及び第1の絶縁膜102を除去し、第2のスルーホール120を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト119を除去する。
Next, as shown in FIG. 5C, in the scribe line region Scribe, the same as the first through
次に、図5(d)に示すように、スパッタ法により、第1のスルーホール112、第2の配線溝114及び第2のスルーホール120を埋めるように、銅拡散防止の第2のバリアメタル115、第3のバリアメタル121となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第2の金属膜116及び第3の金属膜122となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1のスルーホール112、第2の配線溝114及び第2のスルーホール120の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1のスルーホール112、第2の配線溝114及び第2のスルーホール120以外の部分に第5の絶縁膜110を露出させて、第2のバリアメタル115及び第2の金属膜116からなる第2の配線117及び第1の接続プラグ118と、第3のバリアメタル121及び第3の金属膜122からなる第1の支柱123を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, a second barrier for preventing copper diffusion so as to fill the first through
以上の、図4(c)〜図5(d)の工程を繰り返すことにより、図3に示すような低誘電率膜を用いた半導体装置が形成される。なお、第2のスルーホール120及び第1の支柱123は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第2のスルーホール120及び第1の支柱123は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱123を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。また、図5(b)に示された第2の配線溝114を形成する工程と図5(c)に示された第2のスルーホール120を形成する工程は順序が入れ替わっても構わない。
By repeating the steps shown in FIGS. 4C to 5D, a semiconductor device using a low dielectric constant film as shown in FIG. 3 is formed. Note that the second through-
本実施形態の第2の半導体装置の製造方法によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜からなる支柱を形成することができるため、脆弱な低誘電率膜を含む絶縁膜の積層を有する半導体装置を補強することができ、上層のCMPの際に発生する垂直応力・せん断応力による下層の絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することが可能となる。そのため、配線間ショート等の配線接続不良を抑制することができる。また、本実施形態の第2の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に接続している配線と多層配線内に多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた金属膜からなる支柱とを同時に形成することができるため、本実施形態の第1の製造方法に比べて工程数が削減できる。 According to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, it is possible to form the support column made of the metal film provided through the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layer are formed. Therefore, it is possible to reinforce a semiconductor device having a stack of insulating films including a fragile low dielectric constant film, and an interface between a lower insulating film and an insulating film due to a normal stress / shear stress generated in the upper CMP process. In addition, film peeling and cracks at the interface between the wiring and the insulating film can be prevented. Therefore, it is possible to suppress wiring connection failures such as a short circuit between wirings. Further, according to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the wiring connected to the semiconductor substrate and the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layers are formed in the multilayer wiring are penetrated. Thus, the number of steps can be reduced as compared with the first manufacturing method of the present embodiment.
(第1の実施形態の変形例1)
第1の実施形態の変形例1として、配線溝を2つ以上貫く複数の支柱が配線層に対して垂直方向で接する場合について説明する。図6は、本実施形態の変形例1における半導体装置を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(
As a first modification of the first embodiment, a case will be described in which a plurality of pillars penetrating two or more wiring grooves are in contact with the wiring layer in the vertical direction. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor device in
配線形成領域Rlogicには、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1のバリアメタル104及び第1の金属膜105からなる第1の配線106とから構成される第1の配線層501を有している。また、第1の配線106を含む第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110及び第4の絶縁膜109に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第2のバリアメタル115及び第2の金属膜116からなる第2の配線117と、第1の配線106と第2の配線117とを電気的に接続するように第2の配線117の底部に一体化形成された第1の接続プラグ118とから構成される第2の配線層502を有している。また、第2の配線117を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第2の配線117上の上部の第9の絶縁膜127及び第8の絶縁膜126に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第4のバリアメタル128及び第4の金属膜129からなる第3の配線130と、第2の配線117と第3の配線130とを電気的に接続するように第3の配線130の底部に一体化形成された第2の接続プラグ131とから構成される第3の配線層503を有している。
In the wiring formation region Rlogic, a first
スクライブライン領域Scribeには、半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108、第2の絶縁膜107及び第1の絶縁膜102、すなわち、第2の配線層502及び第1の配線層501が形成されている絶縁膜を突き抜けるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第3のバリアメタル121及び第3の金属膜122からなる第1の支柱123と、第1の支柱123を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第9の絶縁膜127、第8の絶縁膜126、第7の絶縁膜125、第6の絶縁膜124、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108及び第2の絶縁膜107、すなわち、第3の配線層503及び第2の配線層502が形成されている絶縁膜を突き抜け、第1の支柱123と隣り合うように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第5のバリアメタル132及び第5の金属膜133からなる第2の支柱134とを有している。
In the scribe line region Scribe, a first
ここで、本実施形態の変形例1の半導体装置は、第1の支柱123と第2の支柱134とが配線層に対して垂直方向で接しているところ、すなわち、第2の配線層502において、第2の支柱134の少なくとも側面の一部が第1の支柱123に接しているところに特徴を有する。これにより、ダイシングの前後で発生する水分や汚染物質がチップ内部に侵入することを防ぐことができるため、シールリングとしての効果ももたすことができる。
Here, in the semiconductor device of
なお、本実施形態の変形例1の製造方法は、基本的に本実施形態の図2(a)〜図3(e)もしくは図4(a)〜図5(d)に示す製造方法と同じであるため、説明を省略する。また、本実施形態は、第1の支柱123及び第2の支柱134は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第1の支柱123及び第2の支柱134は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、本実施形態の変形例1は、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱123及び第2の支柱134を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。
In addition, the manufacturing method of the
(第1の実施形態の変形例2)
第1の実施形態の変形例2として、配線溝を2つ以上貫く複数の支柱が配線層に対して水平方向で接する場合について説明する。図7は、本実施形態の変形例2における半導体装置を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(
As a second modification of the first embodiment, a case will be described in which a plurality of pillars penetrating two or more wiring grooves are in contact with the wiring layer in the horizontal direction. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to
配線形成領域Rlogicには、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1のバリアメタル104及び第1の金属膜105からなる第1の配線106とから構成される第1の配線層501を有している。また、第1の配線106を含む第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第1の配線106の上部の第5の絶縁膜110及び第4の絶縁膜109に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第2のバリアメタル115及び第2の金属膜116からなる第2の配線117と、第1の配線106と第2の配線117とを電気的に接続するように第2の配線117の底部に一体化形成された第1の接続プラグ118とから構成される第2の配線層502を有している。また、第2の配線117を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第2の配線117上の上部の第9の絶縁膜127及び第8の絶縁膜126に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第4のバリアメタル128及び第4の金属膜129からなる第3の配線130と、第2の配線117と第3の配線130とを電気的に接続するように第3の配線130の底部に一体化形成された第2の接続プラグ131から構成される第3の配線層503を有している。また、第3の配線130を含む第9の絶縁膜127の上に形成された第10の絶縁膜135と、第10の絶縁膜135の上に形成された第11の絶縁膜136と、第11の絶縁膜136の上に形成された低誘電率膜である第12の絶縁膜137と、第12の絶縁膜137の上に形成された低誘電率膜である第13の絶縁膜138と、第3の配線130の上部の第13の絶縁膜138及び第12の絶縁膜137に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第6のバリアメタル139及び第6の金属膜140からなる第4の配線141と、第3の配線130と第4の配線141とを電気的に接続するように第4の配線141の底部に一体化形成された第3の接続プラグ142とから構成される第4の配線層504を有している。
In the wiring formation region Rlogic, a first
スクライブライン領域Scribeには、半導体基板101の上に形成された第1の絶縁膜102と、第1の絶縁膜102の上に形成された第2の絶縁膜107と、第2の絶縁膜107の上に形成された第3の絶縁膜108と、第3の絶縁膜108の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜109と、第4の絶縁膜109の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜110と、第5の絶縁膜110、第4の絶縁膜109、第3の絶縁膜108、第2の絶縁膜107及び第1の絶縁膜102、すなわち、第2の配線層502及び第1の配線層501が形成されている絶縁膜を突き抜けるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第3のバリアメタル121及び第3の金属膜122からなる第1の支柱123と、第1の支柱123を含む第5の絶縁膜110の上に形成された第6の絶縁膜124と、第6の絶縁膜124の上に形成された第7の絶縁膜125と、第7の絶縁膜125の上に形成された低誘電率膜である第8の絶縁膜126と、第8の絶縁膜126の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜127と、第9の絶縁膜127の上に形成された第10の絶縁膜135と、第10の絶縁膜135の上に形成された第11の絶縁膜136と、第11の絶縁膜136の上に形成された低誘電率膜である第12の絶縁膜137と、第12の絶縁膜137の上に形成された低誘電率膜である第13の絶縁膜138と、第13の絶縁膜138、第12の絶縁膜137、第11の絶縁膜136、第10の絶縁膜135、第9の絶縁膜127、第8の絶縁膜126、第7の絶縁膜125及び第6の絶縁膜124、すなわち、第4の配線層504及び第3の配線層503が形成されている絶縁膜を突き抜け、第1の支柱123に連なるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた第7のバリアメタル143及び第7の金属膜144からなる第3の支柱145とを有している。
In the scribe line region Scribe, a first
ここで、本実施形態の変形例2の半導体装置は、第1の支柱123と第3の支柱145とが配線層に対して水平方向で接しているところ、すなわち、第3の支柱145の少なくとも底面の一部が第1の支柱123に接しているところに特徴を有する。これにより、ダイシングの前後で発生する水分や汚染物質がチップ内部に侵入することを防ぐことができるため、シールリングとしての効果ももたすことができる。
Here, in the semiconductor device of
なお、本実施形態の変形例2の製造方法は、基本的に本実施形態の図2(a)〜図3(e)もしくは図4(a)〜図5(d)に示す製造方法と同じであるため、説明を省略する。また、第1の支柱123及び第3の支柱145は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第1の支柱123及び第3の支柱145は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、本実施形態の変形例2は、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱123及び第3の支柱145を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。
Note that the manufacturing method of
(第2の実施形態)
第2の実施形態として、配線溝を2つ以上貫く支柱として絶縁膜を用いた場合について説明する。図8は、本実施形態における半導体装置を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(Second Embodiment)
As a second embodiment, a case where an insulating film is used as a support that penetrates two or more wiring grooves will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the semiconductor device in the present embodiment. In the drawing, the right side shows a wiring formation region Rlogic, and the left side shows a scribe line region Scribe.
配線形成領域Rlogicには、トランジスタ等の素子が形成された半導体基板201の上に形成された第1の絶縁膜202と、第1の絶縁膜202に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1のバリアメタル204及び第1の金属膜205からなる第1の配線206とから構成される第1の配線層501を有している。また、第1の配線206を含む第1の絶縁膜202の上に形成された第2の絶縁膜207と、第2の絶縁膜207の上に形成された第3の絶縁膜208と、第3の絶縁膜208の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜209と、第4の絶縁膜209の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜210と、第1の配線206の上部の第5の絶縁膜210及び第4の絶縁膜209に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第2のバリアメタル215及び第2の金属膜216からなる第2の配線217と、第1の配線206と第2の配線217とを電気的に接続するように第2の配線217の底部に一体化形成された第1の接続プラグ218とから構成される第2の配線層502を有している。また、第2の配線217を含む第5の絶縁膜210の上に形成された第7の絶縁膜223と、第7の絶縁膜223の上に形成された第8の絶縁膜224と、第8の絶縁膜224の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜225と、第9の絶縁膜225の上に形成された低誘電率膜である第10の絶縁膜226と、第2の配線217上の上部の第10の絶縁膜226及び第9の絶縁膜225に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第3のバリアメタル227及び第3の金属膜228からなる第3の配線229と、第2の配線217と第3の配線229とを電気的に接続するように第3の配線229の底部に一体化形成された第2の接続プラグ230とから構成される第3の配線層503を有している。
In the wiring formation region Rlogic, a first
スクライブライン領域Scribeには、半導体基板201の上に形成された第1の絶縁膜202と、第1の絶縁膜202の上に形成された第2の絶縁膜207と、第2の絶縁膜207の上に形成された第3の絶縁膜208と、第3の絶縁膜208の上に形成された低誘電率膜である第4の絶縁膜209と、第4の絶縁膜209の上に形成された低誘電率膜である第5の絶縁膜210と、第5の絶縁膜210、第4の絶縁膜209、第3の絶縁膜208、第2の絶縁膜207及び第1の絶縁膜202、すなわち、第2の配線層502及び第1の配線層501が形成されている絶縁膜を突き抜けるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた、第4の絶縁膜209よりも比誘電率が高い第6の絶縁膜221からなる第1の支柱222と、第1の支柱222を含む第5の絶縁膜210の上に形成された第7の絶縁膜223と、第7の絶縁膜223の上に形成された第8の絶縁膜224と、第8の絶縁膜224の上に形成された低誘電率膜である第9の絶縁膜225と、第9の絶縁膜225の上に形成された低誘電率膜である第10の絶縁膜226と、第10の絶縁膜226、第9の絶縁膜225、第8の絶縁膜224、第7の絶縁膜223、第5の絶縁膜210、第4の絶縁膜209、第3の絶縁膜208及び第2の絶縁膜207、すなわち、第3の配線層503及び第2の配線層502が形成されている絶縁膜を突き抜けるように形成されたスルーホール(図示せず)に埋め込まれた、第4の絶縁膜209及び第9の絶縁膜225よりも比誘電率が高い第11の絶縁膜231からなる第2の支柱232とを有している。
In the scribe line region Scribe, a first
ここで、本実施形態の半導体装置は、第6の絶縁膜221の比誘電率が低誘電率膜である第4の絶縁膜209及び第5の絶縁膜210の比誘電率よりも高く、第11の絶縁膜231の比誘電率が低誘電率膜である第4の絶縁膜209、第5の絶縁膜210、第9の絶縁膜225及び第10の絶縁膜226の比誘電率よりも高いところに特徴を有する。これにより、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた絶縁膜からなる支柱を有するため、脆弱な低誘電率膜を含む絶縁膜の積層を有する半導体装置を補強することができ、上層のCMPの際に発生する垂直応力・せん断応力による下層の絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することが可能となる。したがって、配線間ショート等の配線接続不良を抑制することができる。
Here, in the semiconductor device of this embodiment, the relative dielectric constant of the sixth
なお、本実施形態は、第1の支柱222及び第2の支柱232は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第1の支柱222及び第2の支柱232は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱222及び第2の支柱232を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。
In the present embodiment, the
(第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法)
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図9(a)〜図10(e)は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の第1の製造工程を示す断面図である。図中において、右側は配線形成領域Rlogicを示し、左側はスクライブライン領域Scribeを示している。
(Method for Manufacturing Semiconductor Device According to Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9A to FIG. 10E are cross-sectional views showing a first manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the drawing, the right side shows a wiring formation region Rlogic, and the left side shows a scribe line region Scribe.
まず、図9(a)に示すように、配線形成領域Rlogicにおいて、トランジスタ等の半導体素子を形成した半導体基板201上に形成された第1の絶縁膜202に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法により、第1の配線溝203を形成する。
First, as shown in FIG. 9A, in the wiring formation region Rlogic, a first
次に、図9(b)に示すように、スパッタ法により、第1の絶縁膜202上に第1の配線溝203を埋めるように、銅拡散防止の第1のバリアメタル204となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第1の金属膜205となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1の配線溝203の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1の配線溝203以外の部分に第1の絶縁膜202を露出させて、第1のバリアメタル204及び第1の金属膜205からなる第1の配線206を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, tantalum nitride which becomes the
次に、図9(c)に示すように、CVD法により、第1の配線206を含む第1の絶縁膜202の上に、例えば、厚さ30nmの第2の絶縁膜207及び厚さ30nmの第3の絶縁膜208を順次堆積する。ここで、例えば、第2の絶縁膜207としては、シリコン窒化炭化膜を用いて、第3の絶縁膜208としては、シリコン酸化炭化膜を用いる。
Next, as shown in FIG. 9C, for example, a second
次に、図9(d)に示すように、CVD法により、第3の絶縁膜208の上に、例えば、厚さ600nmの第4の絶縁膜209を堆積する。ここで、例えば、第4の絶縁膜209としては、低誘電率膜である炭素含有シリコン酸化膜を用いる。その後、CMP法により、第4の絶縁膜209を厚さ100nm程研磨して平坦化する。
Next, as shown in FIG. 9D, a fourth
次に、図9(e)に示すように、CVD法により、平坦化した第4の絶縁膜209上に、例えば、厚さ50nmの第5の絶縁膜210を堆積する。ここで、例えば、第5の絶縁膜210としては、低誘電率膜であるシリコン酸化膜を用いる。
Next, as illustrated in FIG. 9E, for example, a fifth
次に、図10(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜210の上に、第1の配線206の上部に開口を持つフォトレジスト211を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト211をマスクとして、第1の配線206の上部の第5の絶縁膜210、第4の絶縁膜209、第3の絶縁膜208及び第2の絶縁膜207を除去し、第1のスルーホール212を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト211を除去する。
Next, as illustrated in FIG. 10A, a
次に、図10(b)に示すように、フォトリソグラフィ法により、第5の絶縁膜210の上に、第1の配線206の上部に第1のスルーホール212より幅の大きい開口を持つフォトレジスト213を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト213をマスクとして、第1の配線206の上部の第5の絶縁膜210及び第4の絶縁膜209の厚さ250nm程を除去し、第2の配線溝214を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト213を除去する。
Next, as shown in FIG. 10B, a photo having an opening wider than the first through-
次に、図10(c)に示すように、スパッタ法により、第1のスルーホール212及び第2の配線溝214を埋めるように、銅拡散防止の第2のバリアメタル215となるタンタルナイトライド/タンタルの積層膜(図示せず)及び第2の金属膜216となる銅(図示せず)を順次堆積する。その後、CMP法により、銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を研磨し、第1のスルーホール212及び第2の配線溝214の中に銅及びタンタルナイトライド/タンタルの積層膜を残し、第1のスルーホール212及び第2の配線溝214以外の部分に第5の絶縁膜210を露出させて、第2のバリアメタル215及び第2の金属膜216からなる第2の配線217及び第1の接続プラグ218を形成する。このとき、第1の配線206と、第2の配線217とは第1の接続プラグ218により電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 10C, tantalum nitride serving as a
次に、図10(d)に示すように、スクライブライン領域Scribeにおいて、フォトリソグラフィ法により、第2の配線217を含む第5の絶縁膜210の上に、第1のスルーホール212と同じかそれ以上の幅の開口を持つフォトレジスト219を形成する。次に、ドライエッチング法により、このフォトレジスト219をマスクとして、第5の絶縁膜210、第4の絶縁膜209、第3の絶縁膜208、第2の絶縁膜207及び第1の絶縁膜202を除去し、第2のスルーホール220を形成する。その後、アッシングにより、フォトレジスト219を除去する。
Next, as shown in FIG. 10D, in the scribe line region Scribe, is the same as the first through
次に、図10(e)に示すように、CVD法により、第2のスルーホール220を埋めるように、第6の絶縁膜221を堆積する。ここで、第6の絶縁膜221としては、低誘電率膜である第4の絶縁膜209や第5の絶縁膜210よりも比誘電率の高いシリコン酸化膜系の絶縁膜、例えば、TEOS膜(比誘電率:4.2)やFSG膜(比誘電率:3.7)を用いる。その後、CMP法により、第6の絶縁膜221を研磨し、第2のスルーホール220の中に第6の絶縁膜221を残し、第2のスルーホール220以外の部分に第5の絶縁膜210を露出させて、第6の絶縁膜221からなる支柱222を形成する。
Next, as shown in FIG. 10E, a sixth
以上の、図9(c)〜図10(e)の工程を繰り返すことにより、第3の配線層503を形成し、図8に示すような低誘電率膜を用いた半導体装置が形成される。なお、第2のスルーホール220及び第1の支柱222は、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫いていればそれ以上の深さを貫いていてもよい。また、第2のスルーホール220及び支柱222は、各配線層に少なくとも一つ貫いていればよい。また、スクライブライン領域Scribeからの膜剥がれを防止するために、スクライブライン領域Scribeに第1の支柱222を設けたが、スクライブライン領域Scribe以外の箇所からの膜剥がれ、すなわち、配線形成領域Rlogic内の配線間隔の広い領域等からの膜剥がれを防止するために、配線形成領域Rlogicに支柱を設けてもよい。さらに、本実施形態においても、第1の実施形態の変形例1及び第1の実施形態の変形例2と同様の構造を有する半導体装置を提供することができる。
By repeating the steps shown in FIGS. 9C to 10E, the
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、多層配線内に多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた絶縁膜からなる支柱を形成することができるため、脆弱な低誘電率膜を含む絶縁膜の積層を有する半導体装置を補強することができ、上層のCMPの際に発生する垂直応力・せん断応力による下層の絶縁膜−絶縁膜間の界面及び配線−絶縁膜間の界面の膜剥がれやクラックを防止することが可能となる。そのため、配線間ショート等の配線接続不良を抑制することができる。また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱に絶縁膜が用いられているため、多層配線層のうち少なくとも2つの配線層が形成されている絶縁膜を貫通して設けられた支柱に金属膜を用いる第1の実施形態に比べて低誘電率化を図ることができ、配線容量を下げることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, a support post made of an insulating film provided through an insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layers are formed in the multilayer wiring is formed. Therefore, it is possible to reinforce a semiconductor device having a stack of insulating films including a fragile low dielectric constant film, and between the lower insulating film and the insulating film due to normal stress / shear stress generated in the upper CMP process. It is possible to prevent film peeling and cracks at the interface and the interface between the wiring and the insulating film. Therefore, it is possible to suppress wiring connection failures such as a short circuit between wirings. In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, since the insulating film is used for the support column provided through the insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layer are formed, Compared to the first embodiment in which a metal film is used for a support provided penetrating through an insulating film in which at least two wiring layers of the multilayer wiring layer are formed, the dielectric constant can be reduced. Can be lowered.
本発明の半導体装置は、低誘電率膜を用いた半導体装置及びその製造方法に利用することができる。 The semiconductor device of the present invention can be used in a semiconductor device using a low dielectric constant film and a manufacturing method thereof.
101 半導体基板
102 第1の絶縁膜
103 第1の配線溝
104 第1のバリアメタル
105 第1の金属膜
106 第1の配線
107 第2の絶縁膜
108 第3の絶縁膜
109 第4の絶縁膜
110 第5の絶縁膜
111 フォトレジスト
112 第1のスルーホール
113 フォトレジスト
114 第2の配線溝
115 第2のバリアメタル
116 第2の金属膜
117 第2の配線
118 第1の接続プラグ
119 フォトレジスト
120 第2のスルーホール
121 第3のバリアメタル
122 第3の金属膜
123 第1の支柱
124 第6の絶縁膜
125 第7の絶縁膜
126 第8の絶縁膜
127 第9の絶縁膜
128 第4のバリアメタル
129 第4の金属膜
130 第3の配線
131 第2の接続プラグ
132 第5のバリアメタル
133 第5の金属膜
134 第2の支柱
135 第10の絶縁膜
136 第11の絶縁膜
137 第12の絶縁膜
138 第13の絶縁膜
139 第6のバリアメタル
140 第6の金属膜
141 第4の配線
142 第3の接続プラグ
143 第7のバリアメタル
144 第7の金属膜
145 第3の支柱
201 半導体基板
202 第1の絶縁膜
203 第1の配線溝
204 第1のバリアメタル
205 第1の金属膜
206 第1の配線
207 第2の絶縁膜
208 第3の絶縁膜
209 第4の絶縁膜
210 第5の絶縁膜
211 フォトレジスト
212 第1のスルーホール
213 フォトレジスト
214 第2の配線溝
215 第2のバリアメタル
216 第2の金属膜
217 第2の配線
218 第1の接続プラグ
219 フォトレジスト
220 第2のスルーホール
221 第6の絶縁膜
222 第1の支柱
223 第7の絶縁膜
224 第8の絶縁膜
225 第9の絶縁膜
226 第10の絶縁膜
227 第3のバリアメタル
228 第3の金属膜
229 第3の配線
230 第2の接続プラグ
231 第11の絶縁膜
232 第2の支柱
501 第1の配線層
502 第2の配線層
503 第3の配線層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Semiconductor substrate 102 1st insulating film 103 1st wiring groove 104 1st barrier metal 105 1st metal film 106 1st wiring 107 2nd insulating film 108 3rd insulating film 109 4th insulating film 110 fifth insulating film 111 photoresist 112 first through hole 113 photoresist 114 second wiring groove 115 second barrier metal 116 second metal film 117 second wiring 118 first connection plug 119 photoresist 120 2nd through hole 121 3rd barrier metal 122 3rd metal film 123 1st support | pillar 124 6th insulating film 125 7th insulating film 126 8th insulating film 127 9th insulating film 128 4th Barrier metal 129 Fourth metal film 130 Third wiring 131 Second connection plug 132 Fifth barrier metal 1 33 5th metal film 134 2nd support | pillar 135 10th insulating film 136 11th insulating film 137 12th insulating film 138 13th insulating film 139 6th barrier metal 140 6th metal film 141 4th Wiring 142 Third connection plug 143 Seventh barrier metal 144 Seventh metal film 145 Third pillar 201 Semiconductor substrate 202 First insulating film 203 First wiring groove 204 First barrier metal 205 First Metal film 206 First wiring 207 Second insulating film 208 Third insulating film 209 Fourth insulating film 210 Fifth insulating film 211 Photoresist 212 First through hole 213 Photoresist 214 Second wiring groove 215 Second barrier metal 216 Second metal film 217 Second wiring 218 First connection plug 219 Photoresist 220 Second Through-hole 221 6th insulating film 222 1st support 223 7th insulating film 224 8th insulating film 225 9th insulating film 226 10th insulating film 227 3rd barrier metal 228 3rd metal film 229 3rd wiring 230 2nd connection plug 231 11th insulating film 232 2nd support | pillar 501 1st wiring layer 502 2nd wiring layer 503 3rd wiring layer
Claims (15)
前記第2の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を貫通して設けられた第1の支柱を有することを特徴とする半導体装置。 Formed on the first insulating film formed on the semiconductor substrate, the first wiring buried in the first wiring groove formed in the first insulating film, and the first insulating film In the semiconductor device having the second insulating film formed and the second wiring embedded in the second wiring groove formed in the second insulating film,
A semiconductor device comprising: the second insulating film; and a first support column provided through the first insulating film.
前記第2の絶縁膜の上に形成された第3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜に形成された第3の配線溝に埋め込まれた第3の配線と、前記第3の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を貫通して設けられた第2の支柱とを有し、
前記第2の支柱は、少なくとも側面の一部が前記第1の支柱に接していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A third insulating film formed on the second insulating film; a third wiring embedded in a third wiring groove formed on the third insulating film; and the third insulating film. And a second column provided through the second insulating film,
The semiconductor device, wherein at least a part of a side surface of the second support column is in contact with the first support column.
前記第2の絶縁膜の上に形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜に形成された第3の配線溝に埋め込まれた第3の配線と、
前記第3の絶縁膜の上に形成された第4の絶縁膜と、
前記第4の絶縁膜に形成された第4の配線溝に埋め込まれた第4の配線と、
前記第4の絶縁膜及び前記第3の絶縁膜を貫通して設けられた第3の支柱とを有し、
前記第3の支柱は、少なくとも底面の一部が前記第1の支柱に接していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A third insulating film formed on the second insulating film;
A third wiring embedded in a third wiring groove formed in the third insulating film;
A fourth insulating film formed on the third insulating film;
A fourth wiring embedded in a fourth wiring groove formed in the fourth insulating film;
A third support column provided through the fourth insulating film and the third insulating film;
The semiconductor device according to claim 3, wherein at least a part of the bottom surface of the third support column is in contact with the first support column.
前記第2の配線の底部には、前記第2の配線と一体化形成された第1の接続プラグを有し、
前記第1の接続プラグは、前記第1の配線に接続されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The bottom of the second wiring has a first connection plug integrally formed with the second wiring,
The semiconductor device, wherein the first connection plug is connected to the first wiring.
前記第2の絶縁膜は、比誘電率が3.7よりも小さい低誘電率膜を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device of any one of Claims 1-4 WHEREIN:
The semiconductor device, wherein the second insulating film has a low dielectric constant film having a relative dielectric constant smaller than 3.7.
前記低誘電率膜は、炭素含有シリコン酸化膜であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
The semiconductor device, wherein the low dielectric constant film is a carbon-containing silicon oxide film.
前記第1の支柱は、バリアメタルと金属膜とからなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first support column is made of a barrier metal and a metal film.
前記第1の支柱は、前記第1の配線及び前記第2の配線のうち少なくとも一方に接続されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first support column is connected to at least one of the first wiring and the second wiring.
前記第1の支柱は、前記低誘電率膜よりも比誘電率が高い絶縁膜からなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5 or 6,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first support column is made of an insulating film having a relative dielectric constant higher than that of the low dielectric constant film.
前記第1の配線溝に第1の配線を埋め込む工程(b)と、
前記工程(b)の後に、前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記第2の絶縁膜に第2の配線溝を形成する工程(d)と、
前記第2の配線溝に第2の配線を埋め込む工程(e)と、
前記第2の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を貫通する支柱を形成する工程(f)とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step (a) of forming a first wiring groove in a first insulating film formed on a semiconductor substrate;
A step (b) of embedding a first wiring in the first wiring groove;
(C) forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b);
Forming a second wiring trench in the second insulating film (d);
Embedding a second wiring in the second wiring trench (e);
And (f) forming a pillar penetrating the second insulating film and the first insulating film.
前記第2の絶縁膜は、比誘電率が3.7よりも小さい低誘電率膜を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second insulating film has a low dielectric constant film having a relative dielectric constant smaller than 3.7.
前記低誘電率膜は、炭素含有シリコン酸化膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 11,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the low dielectric constant film is a carbon-containing silicon oxide film.
前記工程(f)は、前記第2の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を突き抜けるスルーホールを形成する工程(f1)と、
前記スルーホールに金属膜からなる支柱を埋め込む工程(f2)とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 10 to 12,
The step (f) includes a step (f1) of forming a through hole penetrating the second insulating film and the first insulating film;
And a step (f2) of embedding a pillar made of a metal film in the through hole.
前記工程(d)の後であって前記工程(e)の前に、前記スルーホールの形成を行い、
前記工程(e)における前記第2の配線の形成と前記工程(f2)における支柱の形成は、同一工程で同時に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 13,
After the step (d) and before the step (e), the through hole is formed,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the formation of the second wiring in the step (e) and the formation of the support in the step (f2) are simultaneously performed in the same step.
前記工程(f)は、前記第2の絶縁膜及び前記第1の絶縁膜を突き抜けるスルーホールを形成する工程(f1)と、
前記スルーホールに前記低誘電率膜よりも比誘電率が高い絶縁膜を埋め込んで前記支柱を形成する工程(f2)とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 11 or 12,
The step (f) includes a step (f1) of forming a through hole penetrating the second insulating film and the first insulating film;
And a step (f2) of forming the support by burying an insulating film having a higher dielectric constant than the low dielectric constant film in the through hole.
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2004
- 2004-10-15 JP JP2004301170A patent/JP2006114723A/en active Pending
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