JP2006165291A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the generation of obstacles such as the generation of void near a wiring, disconnection or the like without applying any big change on a conventional process, in reference to the multi-layer interconnection of a detailed/highly integrated semiconductor device. <P>SOLUTION: In reference to the arrangement structure of an upper layer wiring and a lower layer wiring which are neighbored up-and-down to the multi-layer wiring and via connecting them electrically, when the width of the lower layer wiring is specified so as to be same as the sectional diameter of the via when it is seen from the orthogonal direction to the surface of a semiconductor substrate, the center line of sectional diameter of the via is deviated from the center line of the wiring width of the lower layer wiring with each other. Further, the via is contacted with the side wall of the lower layer wiring at that time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に高集積半導体デバイスにおいて、より信頼性の高い多層配線構造を有する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 and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a highly reliable multilayer wiring structure in a highly integrated semiconductor device and a manufacturing method thereof.

半導体デバイスの高集積化とチップサイズの縮小化に伴い、半導体素子内部の配線の微細化及び多層化が加速度的に進められている。現在、市場への出荷が始まっている最新の90nmノード(世代)のSi半導体デバイスでは、前記配線の最小線幅は約120〜140nmであるが、2005年にもサンプル出荷が始まろうとしている65nmノード(世代)のデバイスでは、その値が約100nm以下になると見られている。このような微細な配線で形成された半導体デバイスの中には、総延長が最長で数kmにも及ぶ配線が1チップの中に集積されている。   Along with the high integration of semiconductor devices and the reduction in chip size, the miniaturization and multilayering of wiring inside semiconductor elements are being accelerated. In the latest 90 nm node (generation) Si semiconductor devices that are currently on the market, the minimum line width of the wiring is about 120-140 nm, but sample shipment is about to begin in 2005. In a node (generation) device, the value is expected to be about 100 nm or less. In a semiconductor device formed with such fine wiring, wiring having a total length of up to several kilometers is integrated in one chip.

こうした半導体デバイスの配線は、世代が進むにつれて複雑化・高集積化されているが、それに伴い配線の信頼性の確保がますます重要になってきている。配線の信頼性劣化で最も深刻なのが、ストレスマイグレーション現象とエレクトロマイグレーション現象である。   The wiring of such semiconductor devices is becoming more complex and highly integrated as the generation progresses, and as a result, ensuring the reliability of the wiring has become increasingly important. The most serious deterioration of wiring reliability is the stress migration phenomenon and the electromigration phenomenon.

前者のストレスマイグレーション現象とは、配線金属と絶縁膜の熱膨張係数の差で発生する残留応力を駆動力として金属原子が拡散し、最後には配線の断線に至る現象である。この現象は、Al配線、Cu配線のいずれでも起こることが知られており、例えば、Al配線では、J.Klemaらの論文(非特許文献1参照)などに、またCu配線では、E.T.Ogawaらの論文(非特許文献2参照)などに述べられている。以下の議論では、主として現在の代表的な配線構造であるダマシンCu配線を念頭においたもので行うが、ダマシン配線の主要構成金属がCu以外であっても全く同様な議論が成り立つ。前記のE.T.Ogawaらによると、ストレスマイグレーション現象は、金属中にもともと含まれている多量の空孔(vacancy)が応力的に特異な箇所となっているビア近傍に拡散し集合する結果、ビア近傍にボイドを形成し、そのボイドが成長することによって最終的に断線に至る、という過程をとるものとされている。
J. Klema et al, International Reliability of Physics Symposium 1984 Proceedings, PP1 E. T. Ogawa et al, International Reliability of Physics Symposium 2002 Proceedings, PP312 一方、エレクトロマイグレーション現象は、デバイスに電流が流れることで生じる高密度の電子流によって引き起こされる電子風力によって、配線を構成している金属電子が移動する現象である。この現象により、配線中にボイドやヒロックを生じ、それらが断線や隣接配線間の短絡をもたらす可能性があり、その結果半導体デバイスの信頼性を低下させる。この場合も、金属電子の流れがバリアメタルによって遮断される陰極側のビア近傍にボイドが形成され易く、これが原因となって断線に至ることが知られている。
The former stress migration phenomenon is a phenomenon in which metal atoms diffuse using the residual stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the wiring metal and the insulating film as a driving force, and finally the wiring is disconnected. This phenomenon is known to occur in both Al wiring and Cu wiring. Klema et al. (See Non-Patent Document 1), etc. T. T. et al. Ogawa et al. (See Non-Patent Document 2) and the like. In the following discussion, the damascene Cu wiring, which is the current typical wiring structure, is mainly taken into consideration, but the same discussion holds even if the main constituent metal of the damascene wiring is other than Cu. E. T. T. et al. According to Ogawa et al., The stress migration phenomenon is caused by the fact that a large amount of vacancy originally contained in the metal diffuses and gathers in the vicinity of the via which is a stress-specific part, resulting in voids in the vicinity of the via. It is supposed to take a process of forming and eventually breaking the wire as the void grows.
J. Klema et al, International Reliability of Physics Symposium 1984 Proceedings, PP1 ET Ogawa et al, International Reliability of Physics Symposium 2002 Proceedings, PP312 On the other hand, the electromigration phenomenon is caused by the fact that the metal electrons that make up the wiring are caused by the electron wind caused by the high-density electron flow caused by the current flowing through the device It is a moving phenomenon. This phenomenon can cause voids and hillocks in the wiring, which can cause disconnection and short-circuiting between adjacent wirings, thereby reducing the reliability of the semiconductor device. Also in this case, it is known that a void is easily formed in the vicinity of the via on the cathode side where the flow of metal electrons is blocked by the barrier metal, and this leads to disconnection.

以上の信頼性を低下させる2つの現象に対する対策として、例えば、ビアを複数個配置することにより、そのうちの一つのビアにボイドが発生しても電気的な断線に至らないようにすることが有効であり、広く使われている方法である。   As a countermeasure against the two phenomena that reduce the reliability described above, for example, it is effective to arrange a plurality of vias so that even if a void occurs in one of the vias, an electrical disconnection does not occur. It is a widely used method.

しかしこの方法は、複数のビアを配置できるほどに配線幅や長さに余裕がある配線配置の回路にしか適用することができない。また全てのビアを複数化することは、回路・チップ面積の増大をもたらし、コスト上昇につながる。   However, this method can be applied only to a circuit having a wiring arrangement that has a sufficient wiring width and length so that a plurality of vias can be arranged. Further, making all the vias plural increases the circuit / chip area and leads to an increase in cost.

本発明の課題は、高集積半導体デバイスに適したより信頼性の高い多層配線構造を持つ半導体装置及びその製造方法を提供することにあり、特に、従来より一般的に用いられる例えば、ダマシン法などの配線形成プロセスを変更することなく、配線幅とビア断面径とが略同一寸法とするような細線多層配線において、ストレスマイグレーション現象・エレクトロマイグレーション現象によりビア近傍に生じるボイドの発生、そして断線にいたる問題を低減できる、新たな、配線―ビア間の配置構造をもつ半導体装置及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a more reliable multilayer wiring structure suitable for highly integrated semiconductor devices and a method for manufacturing the same, and in particular, for example, a damascene method that is generally used conventionally. In thin multi-layered wiring where the wiring width and via cross-sectional diameter are approximately the same without changing the wiring formation process, there are problems in the formation of voids near the via due to stress migration phenomenon and electromigration phenomenon, and disconnection It is an object of the present invention to provide a new semiconductor device having a wiring-via arrangement structure and a method for manufacturing the same.

本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された2層以上の配線層と、前記2層以上の配線層における異なる配線層に形成された上層配線と下層配線とを電気的に接続するビアとを備え、前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、前記ビアの断面径が前記下層配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記下層配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されていることを特徴とする。   A semiconductor device according to the present invention includes two or more wiring layers formed on a semiconductor substrate, and vias that electrically connect upper and lower wirings formed in different wiring layers in the two or more wiring layers. The cross-sectional diameter of the via is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the lower layer wiring and the wiring width in the longitudinal direction diameter of the lower layer wiring when viewed from the vertical direction of the semiconductor substrate surface It is the same or longer than that, and the center line of the cross-sectional diameter of the via and the center line of the wiring width of the lower layer wiring are formed to be shifted from each other.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の第一の配線層に第一の配線を形成する工程と、前記第一の配線上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に開口部を形成して、前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、断面径が前記第一の配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記第一の配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記断面径の中心線と前記第一の配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されている前記第一の配線と電気的に接続されたビアを形成する工程と、前記ビアの上の第二の配線層に前記ビアと電気的に接続された第二の配線を形成する工程とを有することを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a first wiring on a first wiring layer on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer on the first wiring, and the insulating layer. When the opening is formed in a direction perpendicular to the semiconductor substrate surface, the cross-sectional diameter is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the first wiring, and the diameter in the longitudinal direction of the first wiring is And electrically connected to the first wiring in which the center line of the cross-sectional diameter and the center line of the wiring width of the first wiring are shifted from each other. Forming a via and forming a second wiring electrically connected to the via in a second wiring layer on the via.

本発明の半導体装置は、半導体基板上の多層配線層の上下配線間を接続するビアが、下層の配線幅とほぼ同じ径に形成され、かつビア中心線と下層配線幅の中心線とがずれて形成されるため、下層配線と接続されるビア端の一方が下層配線コーナの外部に、ビア端の他方が下層配線幅内に配置されるようになり、そのため、下層配線に接続するビア直下の応力特異領域が下層配線のコーナ部に生じるのを少なくとも半減するように形成されている。ビア直下の配線層コーナに生じる応力特異領域にはボイドが生じやすく、断線障害等に結びつくので、本発明の半導体装置によりビアでの断線障害等を大幅に減少するという効果を得ることができる。   In the semiconductor device of the present invention, the via connecting the upper and lower wirings of the multilayer wiring layer on the semiconductor substrate is formed to have substantially the same diameter as the lower wiring width, and the via center line and the lower wiring width center line are misaligned. Therefore, one end of the via connected to the lower layer wiring is placed outside the lower layer wiring corner, and the other end of the via end is placed within the lower layer wiring width. The stress-specific region is formed so as to at least halve the occurrence of the stress-specific region at the corner portion of the lower layer wiring. Since a void is easily generated in the stress singularity region generated in the wiring layer corner immediately under the via, which leads to a disconnection failure or the like, the semiconductor device of the present invention can achieve an effect of greatly reducing the disconnection failure or the like in the via.

以下に、本発明の最良の実施例について、図面とともに説明する。
(1)発明を実施するための予備的な信頼性試験解析
先ず、従来から一般的に行われている方法によってビアを有する多層配線膜が搭載された半導体集積回路の信頼性試験による解析を行った。
The best embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) Preliminary reliability test analysis for carrying out the invention First, an analysis by a reliability test is performed on a semiconductor integrated circuit on which a multilayer wiring film having vias is mounted by a conventionally performed method. It was.

図1は、信頼性試験実施後の多層配線膜部の断面をTEM(Transmission Electron Microscope :透過型電子顕微鏡)によって観察した画像を模式的に示した図(配線長手方向に垂直な断面図)である。   FIG. 1 is a diagram (cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the wiring) schematically showing an image obtained by observing a cross-section of the multilayer wiring film portion after the reliability test with a TEM (Transmission Electron Microscope). is there.

試験に用いられた集積回路の多層配線膜の形成方法は、後にのべる本発明の半導体装置の形成方法と同様である。即ち、図1に示すように、半導体基板(図示せず)上に形成された層間絶縁膜1(SiOC、400nm)上にハードマスク膜2(SiC、50nm)を形成後、これと層間絶縁膜1を開口して内壁にバリアメタル3(Ta/TaN、10nm)を形成し、Cuダマシン法により下層配線4(Cu,幅140nm、高さ200nm)と隣接下層配線5を形成する。次いでキャップ膜6(SiC、50nm)を形成後、層間絶縁膜7(SiOC、400nm)、次いでハードマスク膜8(SiC、50nm)を形成し、ハードマスク膜8、層間絶縁膜7、キャップ膜6を開口して内壁にバリアメタル9(Ta/TaN、10nm)を形成する。そしてCuデュアルダマシン法により、下層配線4とほぼ同じ径を有するビア10(Cu、140nm、高さ300nm)と上層配線11(Cu,高さ200nm)を形成し、その上にキャップ膜12(SiC、50nm)を形成して信頼度試験用サンプルを得ている。その際、図1に示されているごとく、通常行われているように互いに同じサイズのビア10と下層配線4は、その接続中心位置をずらす事無く、コーナ(エッジ)を合致させて形成されている。   The formation method of the multilayer wiring film of the integrated circuit used for the test is the same as the formation method of the semiconductor device of the present invention described later. That is, as shown in FIG. 1, after forming a hard mask film 2 (SiC, 50 nm) on an interlayer insulating film 1 (SiOC, 400 nm) formed on a semiconductor substrate (not shown), this and the interlayer insulating film 1 is opened, barrier metal 3 (Ta / TaN, 10 nm) is formed on the inner wall, and lower layer wiring 4 (Cu, width 140 nm, height 200 nm) and adjacent lower layer wiring 5 are formed by Cu damascene method. Next, after forming a cap film 6 (SiC, 50 nm), an interlayer insulating film 7 (SiOC, 400 nm) and then a hard mask film 8 (SiC, 50 nm) are formed, and the hard mask film 8, the interlayer insulating film 7, and the cap film 6 are formed. And a barrier metal 9 (Ta / TaN, 10 nm) is formed on the inner wall. Then, a via 10 (Cu, 140 nm, height 300 nm) and an upper layer wiring 11 (Cu, height 200 nm) having substantially the same diameter as the lower layer wiring 4 are formed by a Cu dual damascene method, and a cap film 12 (SiC) is formed thereon. , 50 nm) to obtain a sample for reliability test. At that time, as shown in FIG. 1, the via 10 and the lower layer wiring 4 having the same size as each other are formed by matching the corners (edges) without shifting the connection center position. ing.

信頼性試験は、温度250℃で行い、配線中に電気信号を流してのエレクトロマイグレーション試験、及び高温放置によるストレスマイグレーション試験を行った。その結果、断線には至らなかったものの、図1にあるように陰極側のビア近傍部分のVで示す下層配線箇所にボイドが観察された。   The reliability test was performed at a temperature of 250 ° C., and an electromigration test in which an electric signal was passed through the wiring and a stress migration test by being left at a high temperature were performed. As a result, although disconnection did not occur, voids were observed in the lower layer wiring portion indicated by V in the vicinity of the via on the cathode side as shown in FIG.

このボイドの観察は、信頼性試験後に、OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change :光ビーム誘起抵抗変化)法を用いて行った。この方法は、集積回路チップに赤外レーザを照射し、その際の抵抗変化に伴う電流変化を検出するもので、電流経路にボイドや欠陥があるとその箇所の温度上昇・抵抗上昇が発生することから異常発生部を高感度に抽出することができる。このOBIRCH法で集積回路の中の局所的に抵抗の高い箇所を探し出し、その箇所をFIB(Focused Ion Beam :集束イオンビーム)で切断して断面を表出し、そこをTEM法を用いて断面観察した。   This void was observed using an OBIRCH (Optical Beam Induced Resistance Change) method after the reliability test. This method irradiates an integrated circuit chip with an infrared laser and detects a current change accompanying a resistance change at that time. If there is a void or a defect in the current path, the temperature rises and the resistance rises at that point. Therefore, the abnormality occurrence part can be extracted with high sensitivity. This OBIRCH method finds a locally highly resistive part in an integrated circuit, cuts that part with a FIB (Focused Ion Beam), reveals the cross section, and observes the cross section using the TEM method. did.

この結果、上記のように、陰極側のビア10近傍の下層配線箇所にボイドVが観察された。またこの現象は、下層配線4の配線長が、100μmを超えるもので観察され、50μm以下では観察誤差範囲内で発生を見出せなかった。これはボイドを形成するための空孔(vacancy)を実質的に多く含有することになる長い配線で起きることを意味している。   As a result, as described above, the void V was observed in the lower layer wiring portion in the vicinity of the via 10 on the cathode side. This phenomenon was observed when the wiring length of the lower layer wiring 4 exceeded 100 μm, and when it was 50 μm or less, the occurrence could not be found within the observation error range. This means that this occurs with long wires that will contain substantially more vacancy to form voids.

一方、このように観察されたボイドVは、ビア10に接した配線4上端のコーナ部に発生していた。この現象は、ビアV近傍では配線構造が大きく変化するため、ここに特異的な応力分布を持つ領域(応力特異領域)が発生することにより、先に述べたように、ストレスマイグレーション現象が生じ、配線中の空孔がこの領域に引き付けられ、ボイド化したものと考えられる。   On the other hand, the void V observed in this way was generated at a corner portion at the upper end of the wiring 4 in contact with the via 10. This phenomenon is caused by the fact that the wiring structure changes greatly in the vicinity of the via V. Therefore, as described above, the stress migration phenomenon occurs as a region having a specific stress distribution (stress singular region) occurs. It is considered that vacancies in the wiring are attracted to this region and voided.

また、エレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーションいずれの現象の場合でも、ボイドを形成する空孔は、Cu/バリアメタル界面よりも、Cu/キャップ絶縁膜界面を通って拡散する確率が高いとされている。これはCu/キャップ絶縁膜界面における方が、界面の結合力が弱く、従って拡散係数が大きいためである。ここでの欠陥(ボイド)は、特に配線上端のコーナ部で優先的に発生したことから、配線コーナ部を拡散経路とする一次元的な拡散が主たる拡散経路であると考えられる。なぜならこの場合、コーナ部では、Cu/キャップ絶縁膜/バリアメタルの3つの界面が交差していて、Cu/キャップ絶縁膜界面よりもさらに結合力が弱く、空孔の拡散係数が大きいと考えられるためである。逆に言うと、ここで問題にしている欠陥(ボイド)は、この3つの界面とビアが交差しうるような、ビア径と配線幅がほぼ等しい場合にのみ起こる欠陥であると考えられる。   In both cases of electromigration and stress migration, voids forming voids have a higher probability of diffusing through the Cu / cap insulating film interface than at the Cu / barrier metal interface. This is because the bonding force at the interface is weaker at the Cu / cap insulating film interface, and thus the diffusion coefficient is larger. Since defects (voids) are preferentially generated at the corner portion at the upper end of the wiring, it is considered that the one-dimensional diffusion using the wiring corner portion as a diffusion path is a main diffusion path. In this case, in the corner portion, the three interfaces of Cu / cap insulating film / barrier metal intersect with each other, the bonding force is weaker than that of the Cu / cap insulating film interface, and the diffusion coefficient of holes is large. Because. In other words, the defect (void) in question here is considered to be a defect that occurs only when the via diameter and the wiring width are substantially equal so that the three interfaces and the via can intersect.

このような細幅の配線は、半導体デバイスを形成する上で、最も使用頻度が高く、そのために細幅配線の異常や劣化はたとえわずかな確率であっても、デバイス全体の信頼性を大きく低下させる懸念があるため、上記のような欠陥の発生確率の低い半導体装置が要請される。
(2)本発明の実施構成例
本発明の多層配線構造の代表的な実施構成例の模式図を、図2に示す。図中に付されている各番号の各構成要素は、図1に付された番号と同一の構成要素を示す。図2は、ビア10の中心軸を通り、配線(下層配線4、隣接下層配線5及び上層配線11)の長手方向に垂直な断面図である。ここで、下層配線4の、ビア10と向かい合う側の上部に関し、一方(図で左側)のコーナをコーナ部Aとし、他方(図で右側)のコーナをコーナ部Bとする。
Such narrow wiring is the most frequently used for forming semiconductor devices, and therefore the reliability and overall degradation of the entire device are greatly reduced, even if there is a slight probability of abnormalities or deterioration of the narrow wiring. Therefore, there is a demand for a semiconductor device having a low probability of occurrence of defects as described above.
(2) Implementation Configuration Example of the Present Invention A schematic diagram of a typical implementation configuration example of the multilayer wiring structure of the present invention is shown in FIG. Each component of each number given in the figure indicates the same component as the number given in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view passing through the central axis of the via 10 and perpendicular to the longitudinal direction of the wiring (the lower layer wiring 4, the adjacent lower layer wiring 5, and the upper layer wiring 11). Here, regarding the upper portion of the lower layer wiring 4 on the side facing the via 10, one corner (left side in the drawing) is a corner portion A and the other corner (right side in the drawing) is a corner portion B.

この図において、下層配線4とビア10の底部の位置関係に関して、ビア10の断面中心線と下層配線4の幅の中心線とをずらして配置することで、下層配線4の一方のコーナ部Aはビア10に接しない様にしている。下層配線4の他方のコーナ部Bはビア10に接するようにする。   In this figure, with respect to the positional relationship between the lower layer wiring 4 and the bottom of the via 10, one corner portion A of the lower layer wiring 4 is arranged by shifting the sectional center line of the via 10 and the center line of the width of the lower layer wiring 4. Is not in contact with the via 10. The other corner B of the lower wiring 4 is in contact with the via 10.

このように、ビア10と下層配線4をずらして配置することで、コーナ部Aではビアによる応力の影響が少なくなるので、空孔が集まる可能性が大幅に減少しボイドが形成されにくい。他方、コーナ部Bではビア10の影響が残るため、こちらではボイドが形成される可能性は残っている。しかし、この配置でボイドの形成確率は約半分になるため、本発明の半導体装置の断線寿命は大きく延ばすことができる。   In this manner, by disposing the via 10 and the lower layer wiring 4 in a shifted manner, the influence of the stress due to the via is reduced in the corner portion A. Therefore, the possibility that holes are gathered is greatly reduced, and voids are not easily formed. On the other hand, since the influence of the via 10 remains in the corner portion B, the possibility that a void is formed remains here. However, since the void formation probability is approximately halved in this arrangement, the disconnection life of the semiconductor device of the present invention can be greatly extended.

この図2の場合の例は、互いにずらして配置し、かつビア10の底部を下層配線4の上端部よりも下まで下げた構造としている。こうすることで、このコーナ部Bにおける断線障害の確率をより低下させるための効果が期待できる。先ず、ビア10のバリアメタル9と下層配線4の側壁のバリアメタル3が接する構造になっている事に着目し、たとえ拡散してきた空孔がコーナ部Bに集まり、そこにボイドが成長しても下層配線4の側壁とビア10が接するところでのバリアメタルを通して電流が流れることが可能なため断線障害の可能性はさらに低下する。またビア10が下層配線4の側壁に沿って延伸した構造となっていることから相互の接触面積が拡大し、コーナ部Bにボイドが形成されても、その拡大した接触側壁を介しての電流の流れが確保され断線に至るまでの寿命が長くなる可能性が高い。このとき、ビアと下層配線のずれを大きくした場合にそれに合わせてビアの深さを深くして、下層配線4とビア10との接触面積を増やすことも有効である。   In the example of FIG. 2, the vias 10 are arranged so as to be shifted from each other, and the bottom of the via 10 is lowered below the upper end of the lower layer wiring 4. By carrying out like this, the effect for reducing the probability of the disconnection failure in the corner part B can be expected. First, paying attention to the structure in which the barrier metal 9 of the via 10 and the barrier metal 3 on the side wall of the lower layer wiring 4 are in contact with each other, even if the diffused holes gather in the corner portion B, voids grow there. However, since a current can flow through the barrier metal where the side wall of the lower layer wiring 4 and the via 10 are in contact with each other, the possibility of disconnection failure is further reduced. Further, since the via 10 has a structure extending along the side wall of the lower layer wiring 4, the mutual contact area is enlarged, and even if a void is formed in the corner portion B, the current through the enlarged contact side wall is increased. There is a high possibility that the service life will be secured and the life until disconnection will be prolonged. At this time, it is also effective to increase the contact area between the lower layer wiring 4 and the via 10 by increasing the depth of the via correspondingly when the deviation between the via and the lower layer wiring is increased.

さらに、通常、隣接配線との間のリーク電流は積層されたハードマスク膜とキャップ膜の境界面を流れる場合が多い。図2の本発明の構造によれば、下層配線4と隣接下層配線5との間のハードマスク膜2とキャップ膜6は、下まで延伸したビア10の強固なバリアメタル9によって遮断されており、リーク電流の減少という別の効果も生まれることが期待できる。   Further, in general, a leakage current between adjacent wirings often flows on the boundary surface between the laminated hard mask film and the cap film. According to the structure of the present invention of FIG. 2, the hard mask film 2 and the cap film 6 between the lower layer wiring 4 and the adjacent lower layer wiring 5 are blocked by the strong barrier metal 9 of the via 10 extending downward. Another effect of reducing leakage current can be expected.

このような多層配線構造を有する半導体装置を作成するには、配線とビアの配置関係について新たな規定をするのみで、ほぼ従来の配線工程をそのまま使うことができる。図2の構造の場合、ビア10の中心位置をずらした設計レイアウトの変更と、ビア10用の層間絶縁膜7の開口工程でエッチング時間を長めに制御して深い開口部を形成する変更が必要である。しかし、バリアメタル(およびCuシード層)の、例えばPVD(Physical Vapor Deposition)法による成膜、さらにそれに続く、例えば、電解めっき法によるCu埋め込み(ダマシン法)などはこれまでの工程と同じで良い。よってそのための製造コストの増加はほとんど無いことになる。
(3)本発明の実施構成例の解析(その1:従来例との比較)
本発明の効果を応力解析によって明らかにした。図3に示すものは、図1で示したような従来構造例と図2で示したような本発明構造例との応力解析の結果(上下配線及びビアの部分を抽出)を表示・対比したものである。
In order to create a semiconductor device having such a multilayer wiring structure, it is possible to use almost the conventional wiring process as it is by simply making a new regulation regarding the layout relationship between the wiring and the via. In the case of the structure of FIG. 2, it is necessary to change the design layout by shifting the center position of the via 10 and to change the etching time in the opening process of the interlayer insulating film 7 for the via 10 to form a deep opening. It is. However, film formation of the barrier metal (and Cu seed layer) by, for example, the PVD (Physical Vapor Deposition) method, followed by Cu embedding (damascene method) by, for example, electrolytic plating may be the same as the previous steps. . Therefore, there is almost no increase in manufacturing cost.
(3) Analysis of the configuration example of the present invention (Part 1: Comparison with the conventional example)
The effect of the present invention was clarified by stress analysis. 3 shows and compares the stress analysis results (extracting the upper and lower wirings and vias) of the conventional structure example as shown in FIG. 1 and the structure example of the present invention as shown in FIG. Is.

ここでの応力解析は、市販の有限要素解析ソフト(ANSYS 7.1)を用いて行った。解析条件は、温度200℃ないし250℃で無応力状態を仮定し、そこから室温まで温度を下げた際に生じる熱ひずみによって発生する応力状態を算出した。この方法は、配線やビアに残留する応力を求めるのに用いられる一般的な近似手法である。この有限要素解析ソフト(ANSYS 7.1)では、応力状態を色の変化によって表示するものであり、結果表示図の各図中の下部にあるバーに各色での応力状態を把握できる。従って、色の大きく変化している箇所で応力分布が大きく変わっていることが示される。但し、図3においては、計算結果のカラーコピーをモノクローム印刷して示している。   The stress analysis here was performed using commercially available finite element analysis software (ANSYS 7.1). As analysis conditions, a stress-free state was calculated at a temperature of 200 ° C. to 250 ° C., and a stress state generated by thermal strain generated when the temperature was lowered to room temperature was calculated. This method is a general approximation method used for obtaining the stress remaining in the wiring or via. In this finite element analysis software (ANSYS 7.1), the stress state is displayed by color change, and the stress state in each color can be grasped in the bar at the bottom of each diagram of the result display diagram. Therefore, it is shown that the stress distribution is greatly changed at the portion where the color is greatly changed. However, in FIG. 3, the color copy of the calculation result is shown by monochrome printing.

図3の左側、図(1−A)と図(1−B)は、従来構造例における算出結果の表示例である。図(1−A)において、下側の四角柱形状のものが下層配線の構造、上側の四角柱形状のものが上層配線の構造、夫々を接続するように配置された円柱形状のものがビアの構造を表す。この場合、ビア断面径と下層配線幅とは同一であり、ビアの断面中心線と下層配線の幅方向の中心線とが一致するようにしている。図(1−B)は、着目する下層配線のコーナ部への影響を解りやすくするため、このときの下層配線のみを抽出して表示したものである。   The left side of FIG. 3, FIGS. 1-A and 1-B are display examples of calculation results in the conventional structure example. In FIG. 1 (A), the lower quadrangular column shape is the lower layer wiring structure, the upper quadrangular column shape is the upper layer wiring structure, and the cylindrical shape arranged so as to connect the vias is the via. Represents the structure of In this case, the via cross-sectional diameter and the lower layer wiring width are the same, and the cross-sectional center line of the via and the center line in the width direction of the lower layer wiring are made to coincide. FIG. 1 (B) shows only the lower layer wiring extracted and displayed at this time in order to easily understand the influence of the lower layer wiring of interest on the corner portion.

図3の右側、図(2−A)と図(2−B)は、本発明構造例における算出結果の表示例である。図(2−A)において、図(1−A)と同様に、下側の四角柱形状のものが下層配線の構造、上側の四角柱形状のものが上層配線の構造、夫々を接続するように配置された円柱形状のものがビアの構造を表す。図(2−B)は、同様にこのときの下層配線のみを抽出して表示したものである。図(2−A)では、ビア断面径と下層配線幅とは同一であり、140nm径のビアに対して、その断面中心線を下層配線の幅中心線に対して40nmずらし、ビアの下端面は下層配線の上端面から20nm下がった構造の例である。   The right side of FIG. 3, FIGS. 2-A and 2-B are display examples of calculation results in the structural example of the present invention. In FIG. (2-A), as in FIG. (1-A), the lower quadrangular column shape connects the lower layer wiring structure, and the upper quadrangular column shape connects the upper layer wiring structure. A cylindrical shape arranged in FIG. 3 represents the via structure. Similarly, FIG. 2-B shows only the lower layer wiring extracted at this time. In FIG. 2A, the via cross-sectional diameter and the lower layer wiring width are the same. For the 140 nm diameter via, the cross-sectional center line is shifted by 40 nm with respect to the width center line of the lower layer wiring, and the lower end surface of the via Is an example of a structure 20 nm lower than the upper end surface of the lower layer wiring.

なお、いずれの構造例も配線幅が上層・下層共に140nm、配線の高さが200nm、ビアは140nm径の完全な円柱形で高さ(配線間長)は200nmで、材料はCuを用いる。また応力計算においては、層間にある絶縁膜(SiOC・SiCなど)、基板(Si・SiO2など)などを考慮しているが、ここでは見やすくするために表示していない。また現実にはCuの周りにバリアメタル(Ta/TaN)が存在するが、この厚さは10nmとCuの体積に比較すると非常に薄いので応力に対する寄与は大きくなく、この計算モデルにおいては考慮していない。   In each of the structural examples, the wiring width is 140 nm for both the upper layer and the lower layer, the wiring height is 200 nm, the via is a complete cylindrical shape with a diameter of 140 nm, the height (inter-wiring length) is 200 nm, and the material is Cu. In the stress calculation, an insulating film (such as SiOC / SiC) and a substrate (such as Si / SiO2) between layers are considered, but are not shown here for the sake of easy understanding. In reality, there is a barrier metal (Ta / TaN) around Cu, but this thickness is very small compared to the volume of 10 nm and Cu, so the contribution to stress is not large. Not.

従来構造である、図3の(1−B)を見ると、下層配線の上端領域において、ビア直下にあたる部分に応力分布が特異に変化している領域(応力特異領域)がある事が見出され、この応力特異領域が両端2箇所の配線のコーナ部Cに及んでいる。図1の実験結果のボイド形成箇所と見比べるとこの応力特異領域に相当しており、このような応力特異領域にボイドが形成しやすいことがわかる。   Looking at (1-B) of FIG. 3, which is a conventional structure, it is found that there is a region (stress singular region) in which the stress distribution is changed specifically in the portion directly below the via in the upper end region of the lower layer wiring. This stress singularity region extends to the corner C of the wiring at the two ends. Compared with the void formation location in the experimental results of FIG. 1, it corresponds to this stress singularity region, and it can be seen that voids are easily formed in such a stress singularity region.

本発明の構造例である、図3の(2−B)を見ると、応力特異領域は一方の下層配線上端のコーナ部Bに見出されるが、ビアの断面中心から遠い方の上端のコーナ部Aにはそれはほとんど見出されない。つまりこのコーナ部Aに限っては、その応力分布はビアの無い配線部の応力分布と変わりは無いため、この箇所に局所的に空孔が引き寄せられて集合する(ボイドになる)駆動力が存在しないことになる。従って、本発明の半導体装置のボイド発生確率は、従来構造のそれに比べ、約半分となることが容易に類推できよう。
(4)本発明の実施構成例の解析(その2:ずれ量による効果の解析)
まず、図2におけるように、ビアの中心線を下層配線の幅中心線からずらし、ビアの下端部を下層配線の上端部より深く形成した構造について、ビアの中心線のずれ量を変えたときの応力分布の変化について解析した。応力分布の計算手法や構成上の前提条件などは、前項(3)で述べたものと同一である。計算結果から、図3の(2−B)図におけるA部、即ちビア中心線からから遠い側にある下層配線のコーナ部、における応力分布を抽出して、図4に示した。
Looking at (2-B) in FIG. 3, which is an example of the structure of the present invention, the stress singularity region is found in the corner portion B at the upper end of one of the lower layer wirings, but the upper corner portion far from the cross-sectional center of the via. It is rarely found in A. In other words, the stress distribution in the corner portion A is not different from the stress distribution in the wiring portion without vias, so that the driving force that the voids are attracted locally and gathered (becomes a void) is generated at this location. It will not exist. Therefore, it can be easily analogized that the void occurrence probability of the semiconductor device of the present invention is about half that of the conventional structure.
(4) Analysis of an exemplary embodiment of the present invention (Part 2: Analysis of effect by deviation amount)
First, in the structure in which the via center line is shifted from the width center line of the lower layer wiring and the lower end portion of the via is formed deeper than the upper end portion of the lower layer wiring as shown in FIG. The change of stress distribution was analyzed. The stress distribution calculation method and the preconditions for the configuration are the same as those described in the previous section (3). From the calculation results, the stress distribution in part A in FIG. 3 (2-B), that is, the corner part of the lower layer wiring on the far side from the via center line, is extracted and shown in FIG.

図4において、横軸は下層配線の長手方向距離で、0μmはビアの断面中心線の位置を配線A部側コーナにシフトした位置となる。縦軸は応力値であり、パラメータはずれなし(従来型)の場合と、5〜40nm(5段階)のケースである。   In FIG. 4, the horizontal axis is the distance in the longitudinal direction of the lower layer wiring, and 0 μm is the position where the position of the cross-sectional center line of the via is shifted to the wiring A section side corner. The vertical axis represents the stress value, and there are a case where the parameter is not deviated (conventional type) and a case of 5 to 40 nm (5 steps).

この図によると従来型の場合はビアの位置において応力が急激に減少している。この様な応力の変化・集中がボイドの形成の駆動力になっていることを指し示している。一方、ずれ量が大きくなるに従ってビア近傍の応力の変化・集中が目立たなくなってくる。この図からずれ量がおよそ14nmを超えるとほぼ平坦な応力分布になると言えよう。ここでの計算は、計算モデルのスケールに依存しないため、例えば全体のサイズが半分になって、そしてずれ量を半分に規定しても、計算結果の応力分布は同一となる。従って、この結果から、本発明による効果が大きいずれ量として、概ねビア径のおよそ1/10以上と決めるのが合理的であると言えよう。
(5)本発明の実施例と信頼度試験結果
本発明の構成による多層配線構造を有する半導体デバイスと、従来型の多層配線構造の半導体デバイスと作成し信頼性試験を行って比較した。
According to this figure, in the case of the conventional type, the stress is drastically reduced at the position of the via. This indicates that such stress change / concentration is the driving force for void formation. On the other hand, as the amount of deviation increases, the stress change / concentration near the via becomes less noticeable. From this figure, it can be said that when the amount of deviation exceeds about 14 nm, the stress distribution becomes almost flat. Since the calculation here does not depend on the scale of the calculation model, for example, even if the overall size is halved and the deviation amount is halved, the stress distribution of the calculation result is the same. Therefore, from this result, it can be said that it is reasonable to determine that the effect of the present invention is large and is approximately 1/10 or more of the via diameter.
(5) Example of the present invention and reliability test result A semiconductor device having a multilayer wiring structure according to the configuration of the present invention and a semiconductor device having a conventional multilayer wiring structure were prepared and subjected to a reliability test and compared.

まず、上記の計算モデル(図2参照)と同じくビアがずれた構造を有するもので、かつビア10の下端の一部が下層配線4の上端よりも下側に延伸し、下層配線4の一方の側面に接した構造(ビアシフト/延伸構造:「実施例1」と称する)をデバイス作成した。下層配線4の幅とビア9の径を共に140nm、下層配線4の高さは200nmとし、ビア9の下層配線4とのずれ量は14nmとして、ビア9の径の1/10とした。配線用の金属はCu、バリアメタル3、9はTa/TaNであり、厚さは10nmである。層間絶縁膜1、7はCVDで成膜したSiOCであり、厚さ400nm、ハードマスク膜2、8及び配線上部のキャップ膜6、12は厚さ50nmのSiC膜である。下層配線4の長さは、5、10、20、50、100、200μmの配線長のものが直列につながった配線を用いた。   First, as in the above calculation model (see FIG. 2), the via has a structure shifted, and a part of the lower end of the via 10 extends below the upper end of the lower layer wiring 4, A device in contact with the side surface (via shift / stretched structure: referred to as “Example 1”) was prepared. The width of the lower layer wiring 4 and the diameter of the via 9 are both 140 nm, the height of the lower layer wiring 4 is 200 nm, the amount of deviation of the via 9 from the lower layer wiring 4 is 14 nm, and is 1/10 of the diameter of the via 9. The wiring metal is Cu, the barrier metals 3 and 9 are Ta / TaN, and the thickness is 10 nm. The interlayer insulating films 1 and 7 are SiOC films formed by CVD. The hard mask films 2 and 8 and the cap films 6 and 12 above the wiring are SiC films having a thickness of 50 nm. As the length of the lower layer wiring 4, a wiring in which wiring lengths of 5, 10, 20, 50, 100, and 200 μm were connected in series was used.

また、図5(配線長手方向に垂直な断面図)に示すようにビア10の断面中心線が下層配線4の幅中心線からずれているが、ビア10の下端と下層配線4の上端が一致し、ビア10を下に延伸しない構造(ビアシフト/非延伸構造:「実施例2」と称する)のデバイスを作成した。なお、図5における図中に付されている各番号の各構成要素は、図1に付された番号と同一の構成要素を示す。この実施例の利点はビア形状を作成する際のエッチング工程において、従来の工程と全く同じ条件で行えることにある。一方、欠点としてはビア10と下層配線4の接触面積が小さくなるため、両者の接触部の抵抗がわずかに高くなる(〜10%)可能性があることである。本実施例2でのビアのずらし量や配線構造など、その他の条件は実施例1と全く同じである。   Further, as shown in FIG. 5 (cross-sectional view perpendicular to the wiring longitudinal direction), the cross-sectional center line of the via 10 is shifted from the width center line of the lower layer wiring 4, but the lower end of the via 10 and the upper end of the lower layer wiring 4 are one. Then, a device having a structure in which the via 10 does not extend downward (via shift / non-stretched structure: referred to as “Example 2”) was produced. In addition, each component of each number attached | subjected in the figure in FIG. 5 shows the same component as the number attached | subjected in FIG. The advantage of this embodiment is that the etching process when creating the via shape can be performed under exactly the same conditions as in the conventional process. On the other hand, since the contact area between the via 10 and the lower layer wiring 4 is reduced, the resistance at the contact portion between them may be slightly increased (−10%). Other conditions such as the via shift amount and the wiring structure in the second embodiment are exactly the same as those in the first embodiment.

上記の実施例2(図5参照)では、ビア10の断面中心線を下層配線4の幅中心線からずらしただけであるので、ビア形状の作成やビア埋め込み工程は従来と変わらないが、下層配線4とビア10の接触面積が狭くなるため、ずらし量が大きくなるほどビア1個あたりの抵抗は増加してしまう。この課題に対しては、ビアの断面形状を楕円、または楕円に類似の形状にして、ビア断面の長軸を下層配線長手方向に平行にして、接触面積を拡大する方法が考えられる。   In the second embodiment (see FIG. 5), since the cross-sectional center line of the via 10 is merely shifted from the width center line of the lower layer wiring 4, the via shape creation and via embedding processes are not different from the conventional ones. Since the contact area between the wiring 4 and the via 10 is narrowed, the resistance per via increases as the shift amount increases. To solve this problem, a method of enlarging the contact area by making the cross-sectional shape of the via an ellipse or a shape similar to the ellipse and making the long axis of the via cross-section parallel to the longitudinal direction of the lower layer wiring is conceivable.

一方、実施例1(図2参照)では、ビア10の一方の下部を下層配線4の上部より深くしているため、下層配線4の側壁とも接触してビアとの接続における抵抗増加を抑制できる構造となっている。しかし、ビア10を深くすると(更に、ずれ量が少ないほど)、形状によってはビア金属の埋め込みがやや困難になる懸念が生じる。この課題に対しては、ビア10と下層配線4が接触する配線側の箇所で、配線幅を他の通常箇所の配線幅よりも狭くし、このことで、ビア10の深めにするべき領域の面積を拡げることによって、ビア10への金属の埋め込みが容易になる、といった方法が考えられる。   On the other hand, in Example 1 (see FIG. 2), one lower portion of the via 10 is made deeper than the upper portion of the lower layer wiring 4, so that an increase in resistance in connection with the via can be suppressed by contacting the side wall of the lower layer wiring 4. It has a structure. However, when the via 10 is deepened (further, the smaller the shift amount), there is a concern that the via metal filling is somewhat difficult depending on the shape. To solve this problem, the wiring width is made narrower than the wiring width at the other normal locations at the wiring side where the via 10 and the lower layer wiring 4 are in contact with each other. A method is conceivable in which the metal can be easily embedded in the via 10 by expanding the area.

図6に上記の2つの対策を同時に施した例を示す。図中に付されている各番号の各構成要素は、図1に付された番号と同一の構成要素を示す。図6(a)は、その時の配線長手方向に垂直な断面図である。ビア10に繋がっている下層配線4の断面の幅は、隣接下層配線5の断面の幅よりも狭くなっている。図中のC−Dのラインでの断面を、基板面の垂直方向から見た図が、図6(b)である。ビア10の断面形状は楕円形状であり、この中心線は通常配線幅の中心線から、約10〜15%ずらしてある。ビア10の下層配線幅方向の径(楕円の短軸の長さ)は140nmであるが、ビア10の下層配線長手方向の径(楕円の長軸の長さ)は200nmとしてある。またビア10と接する下層配線4の幅は、標準的な(ビア10と接していない)箇所の幅である140nmより狭く、100nmとした。この様な構造(楕円ビアシフト/延伸/配線狭隘化構造:「実施例3」と称する)のデバイスを作成した。本デバイスの基本的な形成プロセスは、上記の実施例1・実施例2と同様である。   FIG. 6 shows an example in which the above two measures are taken simultaneously. Each component of each number given in the figure indicates the same component as the number given in FIG. FIG. 6A is a cross-sectional view perpendicular to the wiring longitudinal direction at that time. The width of the cross section of the lower layer wiring 4 connected to the via 10 is narrower than the width of the cross section of the adjacent lower layer wiring 5. FIG. 6B shows a cross-sectional view taken along line CD in the figure as viewed from the direction perpendicular to the substrate surface. The cross-sectional shape of the via 10 is an elliptical shape, and the center line is shifted by about 10 to 15% from the center line of the normal wiring width. The diameter of the via 10 in the lower-layer wiring width direction (length of the minor axis of the ellipse) is 140 nm, but the diameter of the via 10 in the longitudinal direction of the lower-layer wiring (length of the major axis of the ellipse) is 200 nm. Further, the width of the lower layer wiring 4 in contact with the via 10 is set to 100 nm, which is narrower than 140 nm which is the standard width (not in contact with the via 10). A device having such a structure (elliptical via shift / stretching / wiring narrowing structure: referred to as “Example 3”) was produced. The basic formation process of this device is the same as in the first and second embodiments.

本構造を採用することにより、ビア1個あたりの接続抵抗は、実施例1よりも約20%、実施例1よりも約50%減少することができた。このことは、LSIチップの性能向上に寄与し、またこの場合、比較的容易にビアの埋め込み条件を見出すことが可能でコスト削減にも寄与することが期待できる。実施例3では、ビアを楕円にして配線からずらす手法と、ビアとの接続箇所の配線幅を狭くする手法の2つを同時に用いたが、図7(a)の配線模式図の様に、単にビア10の断面を楕円形状にして下層配線4にずらして接続することや、図7(b)の様に、単に、円形断面のビア10を幅が狭なった配線4の箇所でずらして接続することも勿論可能であるし、効果がある。   By adopting this structure, the connection resistance per via can be reduced by about 20% compared to Example 1 and by about 50% compared to Example 1. This contributes to improving the performance of the LSI chip, and in this case, it can be expected that the via filling conditions can be found relatively easily and contribute to cost reduction. In the third embodiment, the two methods of using the ellipse via and shifting from the wiring and the method of narrowing the wiring width of the connection portion with the via were used at the same time. As shown in the schematic wiring diagram of FIG. Simply connect the via 10 to the lower layer wiring 4 by making the section of the ellipse elliptical, or simply shift the via 10 having a circular section at the position of the wiring 4 having a narrow width, as shown in FIG. Of course, it is possible and effective to connect.

そして、従来例の構造をもつデバイスも、同じプロセスで同じ配線長をもつものを作成し、実施例1、実施例2及び従来例のデバイスに対して信頼性試験を行い、各例での異常部検出率を比較した。信頼性試験は、温度250℃で行い、配線中に電気を流してエレクトロマイグレーション試験を行うか、高温にて放置しストレスマイグレーション試験を行った後、OBIRCH法で局所的に抵抗が高い箇所を計測し、その高抵抗箇所の数から異常部検出率を求めた。   A device having the structure of the conventional example is also created with the same wiring length in the same process, and a reliability test is performed on the devices of the first example, the second example, and the conventional example. The part detection rates were compared. The reliability test is performed at a temperature of 250 ° C., and an electromigration test is performed by flowing electricity in the wiring, or a stress migration test is performed by leaving it at a high temperature, and then a locally high resistance portion is measured by the OBIRCH method. And the abnormal part detection rate was calculated | required from the number of the high resistance location.

図8に、従来例、実施例1、実施例2それぞれの信頼性試験結果を示した。なお実施例3の場合は、実施例1とほぼ同等であり、これと有意な差が無かったため図示はしていない。なお横軸は配線長、縦軸は異常部検出率(任意単位)である。図8から、本発明による配線構造(実施例1及び実施例2)は、明らかに従来例に比べ信頼性向上に有効であることがわかる。ただし、従来例の構造であっても配線長が100μm以下ではほとんど異常が見られないことから、本発明で課題としているような欠陥は、この場合、主に100μmを超えるような配線長の長いもの、従って、対ビア径・配線幅(140nm)比で考えると、100μmは714倍に相当することから、本発明が対象とする欠陥は、配線長がビア径のおよそ700倍以上の配線に対して生じる欠陥であり、本発明の配線構造は、そういった長い配線の場合に効果を示すものと理解できる。   FIG. 8 shows the reliability test results of the conventional example, Example 1, and Example 2. Note that Example 3 is not shown because it is almost the same as Example 1 and there was no significant difference. The horizontal axis represents the wiring length, and the vertical axis represents the abnormal part detection rate (arbitrary unit). FIG. 8 clearly shows that the wiring structure according to the present invention (Example 1 and Example 2) is more effective in improving the reliability than the conventional example. However, even with the structure of the conventional example, since there is almost no abnormality when the wiring length is 100 μm or less, the defect as a problem in the present invention is a long wiring length mainly exceeding 100 μm in this case. Therefore, when considering the ratio to the via diameter / wiring width (140 nm), 100 μm is equivalent to 714 times. Therefore, the defect targeted by the present invention is a wiring whose wiring length is about 700 times or more of the via diameter. Therefore, it can be understood that the wiring structure of the present invention is effective in the case of such a long wiring.

また、実施例2は従来例に比較すると検出率は低いものの、実施例1と比べると効果は低い。これは、図5における、A部におけるボイドは抑制できるものの、B部のボイド発生は避けられず、この場合は下部配線4とビア10の接触面積が狭いために、この箇所でのボイド発生が急激な抵抗上昇につながり易いためと考えられる。   In addition, although the detection rate of Example 2 is lower than that of the conventional example, the effect is lower than that of Example 1. In FIG. 5, although the void in the A portion can be suppressed, the occurrence of the void in the B portion is unavoidable. In this case, since the contact area between the lower wiring 4 and the via 10 is narrow, the void is generated at this location. This is thought to be due to a rapid increase in resistance.

なお、図8で示した異常部検出率は、OBIRCH法で異常部を検出した割合であり、全ての異常部についてボイドをTEMで観察したわけではない。しかし、典型的な場所を観察した結果では、すべて図1に示すようなボイドや、ビア下を十分覆うほど成長したボイドが見られた。そして「異常部」とは、完全に断線しているものとは限らず、その大多数は抵抗が通常より高い部分を指している。また図8において、従来例の配線長50μmの場合にわずかに異常部が検出されているが、この異常部は配線途中に発生していて、製造初期段階から存在していた高抵抗箇所であったものと思われ、本発明に関する劣化による異常発生箇所とは別の原因によるものと考えている。
(6)配線とは異なる材料のビアを用いた本発明の実施構成例の解析
実施例1と同じ構成例(図2参照)を用いて、配線(Cu)の材料とはビアの材料が異なる場合について、更に解析を加えた。先に示したような方法での応力分布計算に用いたモデルは、ビア断面中心線と下層配線幅中心線とのずれ量を14nmとしたとき、ビア近傍の応力集中がほぼ無くなる臨界的な構造(材料)について検討した。ビア材料として比較したのは、Cu(弾性定数:128GPa)と、Al(弾性定数:70GPa)、W(弾性定数:362GPa)である。それ以外の構成要素は実施例1と同一である。
In addition, the abnormal part detection rate shown in FIG. 8 is the ratio which detected the abnormal part by the OBIRCH method, and the void was not observed by TEM about all the abnormal parts. However, as a result of observing typical locations, all of the voids as shown in FIG. 1 and voids that grew sufficiently to cover the bottom of the via were found. The “abnormal part” is not necessarily a complete disconnection, and the majority indicates a part having a higher resistance than usual. In FIG. 8, a slight abnormal portion is detected when the wiring length of the conventional example is 50 μm, but this abnormal portion is generated in the middle of the wiring and is a high resistance portion that has existed from the initial stage of manufacturing. This is considered to be caused by a cause different from the location where an abnormality has occurred due to deterioration related to the present invention.
(6) Analysis of Embodiment Configuration Example of the Present Invention Using Vias Made of Materials Different from Wiring Using the same configuration example (see FIG. 2) as Example 1, the material of vias is different from the material of wiring (Cu). The case was further analyzed. The model used for the stress distribution calculation by the method as described above is a critical structure in which the stress concentration in the vicinity of the via is almost eliminated when the deviation between the via section center line and the lower layer wiring width center line is 14 nm. (Materials) were examined. As the via material, Cu (elastic constant: 128 GPa), Al (elastic constant: 70 GPa), and W (elastic constant: 362 GPa) are compared. Other components are the same as those in the first embodiment.

AlやWは半導体デバイスの配線・ビア材料として従来より使われてきた材料であり、Cu配線を主体とするデバイスでも一部使用されている。これらは、例えばスパッタ法などで成膜、埋め込むことが可能であり、実用上プロセス工程に導入することはそれほど困難なことではない。勿論例えばCuに何らかの添加元素を加えたCu合金である場合には、弾性定数は大きく変化するので、こういった場合についても考慮した上での本検討である。   Al and W are materials conventionally used as wiring and via materials for semiconductor devices, and are partially used in devices mainly composed of Cu wiring. These can be formed and embedded by sputtering, for example, and it is not so difficult to introduce into the process step practically. Of course, for example, in the case of a Cu alloy in which some additive element is added to Cu, the elastic constant changes greatly. Therefore, this study is performed in consideration of such a case.

これらの材料の応力解析の結果を図9に示す。この図の縦軸、横軸表示は図4と同じであり、また解析箇所も同じ箇所、すなわちずらしたビアから遠い側にある配線コーナ部(図3の図(2−B)のA部)である。配線の材料としてはいずれもCuを使用している。図4で示したように、従来例(図4における「ずれなし」のケース)の場合、ビア中心線近傍で顕著な応力減少の変化が見られ、これがボイド形成の要因であった。図7のグラフを見ると、Cuビアに比べてAlビアを用いた場合の方が、ビア中心線近傍での応力の減少が大きく、このケースではボイドがより形成しやすいことがわかる。このことは、Cuと同じ程度にボイド形成を防ぐにはCuよりずらし量を大きくする必要があることを意味している。   The results of stress analysis of these materials are shown in FIG. The vertical and horizontal axes in this figure are the same as those in FIG. 4, and the analysis part is also the same, that is, the wiring corner part on the side far from the shifted via (part A in FIG. 2B). It is. Cu is used as the material for the wiring. As shown in FIG. 4, in the case of the conventional example (in the case of “no deviation” in FIG. 4), a significant change in stress reduction was observed in the vicinity of the via center line, which was a cause of void formation. From the graph of FIG. 7, it can be seen that when Al vias are used compared to Cu vias, the stress decrease near the via center line is large, and in this case, voids are more easily formed. This means that in order to prevent void formation to the same extent as Cu, it is necessary to make the amount of shift larger than Cu.

一方、最も弾性定数の大きいWを用いたとき、この場合はビア近傍ではむしろ応力が大きくなる傾向があり、この材料の中では最もボイド抑制に有効な材料であると考えられる。   On the other hand, when W having the largest elastic constant is used, in this case, the stress tends to be rather large in the vicinity of the via, and it is considered that this material is the most effective material for suppressing voids.

以上の考察から、一般的に、配線材料よりもビア材料の方に弾性定数の大きな材料を用いることが、本発明にとって有利に働くと考察することが可能である。例えば、Al、Cuあるいはこれらの金属の合金材料を配線材料としたとき、これらより弾性定数が大きなWをビア材料として用いることが有効である。いずれにせよ、配線部と異なるビア部の材料を用いることによって、本発明をより効果的に実施することが可能である。
(7)本発明の半導体装置の形成実施例
図2に示した本発明の構成例に関して形成実施例を、図10以下の各形成工程での多層配線部を主体とした図(配線長手方向に垂直な断面図)を用いて説明する。
From the above considerations, it can be considered that it is generally advantageous for the present invention to use a material having a larger elastic constant for the via material than for the wiring material. For example, when Al, Cu or an alloy material of these metals is used as a wiring material, it is effective to use W having a larger elastic constant as the via material. In any case, the present invention can be more effectively implemented by using a material of a via portion different from the wiring portion.
(7) Forming Example of Semiconductor Device of the Present Invention A forming example related to the structure example of the present invention shown in FIG. 2 is a diagram mainly showing a multilayer wiring portion in each forming step shown in FIG. This will be described with reference to a vertical sectional view.

図10(1)は、配線工程の最初の段階で、下層配線層形成のためのLow-k層間絶縁膜103とハードマスク膜(SiC膜)104を成膜した断面図である。配線工程の前にはトランジスタ、および配線につながるコンタクトの工程があるが、これらはそれぞれSi基板101、SiO2層102の中に含まれており、図中には表示しない。ここでの実施例では、層間絶縁膜103にLow-k膜であるSiOC膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて400℃の基板温度で成膜している。キャップ膜となるSiC膜104はプラズマCVDによって、基板温度400℃で成膜している。成膜後のSiOC膜の厚さは約200nm、SiC膜の厚さは約50nmである。   FIG. 10A is a cross-sectional view in which a low-k interlayer insulating film 103 and a hard mask film (SiC film) 104 for forming a lower wiring layer are formed in the first stage of the wiring process. Before the wiring process, there are a transistor and a contact process connected to the wiring, which are included in the Si substrate 101 and the SiO 2 layer 102, respectively, and are not shown in the drawing. In this embodiment, an SiOC film, which is a low-k film, is formed on the interlayer insulating film 103 at a substrate temperature of 400 ° C. using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The SiC film 104 serving as a cap film is formed at a substrate temperature of 400 ° C. by plasma CVD. The thickness of the SiOC film after film formation is about 200 nm, and the thickness of the SiC film is about 50 nm.

その後、図10(2)に示すように、フィトリソグラフィーとエッチング工程を経て、幅140nmの下層配線用溝105を形成する。そして図10(3)に示すように、バリアメタル106とシードCu膜を成膜した後、電解メッキ法によりCu埋め込み層107を成膜して配線溝にCuを埋め込んだ。ここで用いたバリアメタル106はTaあるいはTaNからなる厚さ約10nmの膜である。次いで、図10(4)に示すように、SiC膜104より上部に余った埋め込み層Cu107とバリアメタル106は、CMP(Chemical Mechanical Polishing)工程で除去された状態(108)とし、下層配線109が形成される。CMP工程の際、SiC膜104はハードマスク膜として用いられている。   Thereafter, as shown in FIG. 10B, a lower wiring trench 105 having a width of 140 nm is formed through photolithography and an etching process. Then, as shown in FIG. 10 (3), after forming a barrier metal 106 and a seed Cu film, a Cu buried layer 107 was formed by electrolytic plating to bury Cu in the wiring trench. The barrier metal 106 used here is a film made of Ta or TaN and having a thickness of about 10 nm. Next, as shown in FIG. 10D, the buried layer Cu 107 and the barrier metal 106 remaining above the SiC film 104 are removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process (108), and the lower layer wiring 109 is formed. It is formed. During the CMP process, the SiC film 104 is used as a hard mask film.

このようにして、下層配線109が形成された後、ビアおよび上層配線の工程に移る。まず図11(5)に示すように、Cuの拡散防止膜となるキャップ層としてSiC膜110を成膜し、次いでLow-k層間絶縁膜111とCu拡散防止膜のSiC膜112を成膜する。SiC膜110の厚さは約50nm、層間絶縁膜111の厚さは約550nm、その上のSiC112膜の厚さは約50nmである。   After the lower layer wiring 109 is formed in this way, the process proceeds to the via and upper layer wiring processes. First, as shown in FIG. 11 (5), an SiC film 110 is formed as a cap layer to be a Cu diffusion prevention film, and then a low-k interlayer insulating film 111 and an SiC film 112 as a Cu diffusion prevention film are formed. . The thickness of the SiC film 110 is about 50 nm, the thickness of the interlayer insulating film 111 is about 550 nm, and the thickness of the SiC 112 film thereon is about 50 nm.

そして、図11(6)に示すように、再びフォトリソグラフィーとエッチング工程を経て、ビア及び上層配線用溝113を形成する。この際、ビアの断面中心を下層配線の幅中心線からわずかずらして溝113の形成を行う。ビア用の溝の径は140nmで、深さは約330nmとし、図示されているようにビア用の溝の一部は下層配線109の一方の側面の一部が露出するように形成される。また上層配線用の溝の幅は140nmである。   Then, as shown in FIG. 11 (6), vias and an upper layer wiring trench 113 are formed again through photolithography and etching processes. At this time, the groove 113 is formed by slightly shifting the cross-sectional center of the via from the width center line of the lower layer wiring. The via groove has a diameter of 140 nm and a depth of about 330 nm. As shown in the drawing, a part of the via groove is formed so that a part of one side surface of the lower layer wiring 109 is exposed. Further, the width of the groove for the upper layer wiring is 140 nm.

以降、バリアメタルとCuの成膜工程である図11(7)は、先の図10(3)と同様に、バリアメタル114とシードCu膜を成膜後、Cu埋め込み層115をビア及び上層配線用溝113に埋め込む。また、図11(8)で示す、CMPによって余計なCuとSiC膜112を除去(116)し、ビア117と上層配線118を形成する工程は、先の図10(4)の工程と同じプロセスである。   Thereafter, FIG. 11 (7), which is a film forming process of the barrier metal and Cu, is similar to the previous FIG. 10 (3), and after depositing the barrier metal 114 and the seed Cu film, the Cu buried layer 115 is replaced with the via and the upper layer. It is embedded in the wiring groove 113. Further, the process of removing the extra Cu and SiC film 112 by CMP (116) and forming the via 117 and the upper wiring 118 shown in FIG. 11 (8) is the same as the process of FIG. 10 (4). It is.

そして、図12(9)に示す様に、キャップ膜であるSiC膜119を成膜後、Low-k層間絶縁膜120を成膜して、ビア117の断面中心線が下層配線109の幅中心線からずれた構造を有する、本発明の半導体装置を形成した。   Then, as shown in FIG. 12 (9), after forming the SiC film 119 as a cap film, the low-k interlayer insulating film 120 is formed, and the cross-sectional center line of the via 117 is the width center of the lower layer wiring 109. A semiconductor device of the present invention having a structure deviated from the line was formed.

以上のように、本発明の製造工程は、従来の製造工程とほとんど同じである。違う点は、図11(6)の工程でビア用の溝の箇所をずらしていることと、それに伴ってエッチング時間を少し増やすことにより下層配線109の上端部よりも深く溝を作成された点である。そのため、従来の多層配線工程を大きく変更することなく、信頼性の高い半導体装置を作成することができる。   As described above, the manufacturing process of the present invention is almost the same as the conventional manufacturing process. The difference is that the location of the via groove is shifted in the step of FIG. 11 (6), and the etching time is slightly increased accordingly, so that the groove is formed deeper than the upper end of the lower layer wiring 109. It is. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be created without greatly changing the conventional multilayer wiring process.

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)半導体基板上に形成された2層以上の配線層と、
前記2層以上の配線層における異なる配線層に形成された上層配線と下層配線とを電気的に接続するビアとを備え、
前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、前記ビアの断面径が前記下層配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記下層配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されていることを特徴とする半導体装置。
(付記2)前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線との互いのずれ量は、前記ビアの断面径の約10%以上であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)前記下層配線の長さは、前期ビアの断面径の約700倍以上であることを特徴とする付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)前記ビアが前記下層配線の矩形断面における一方の側面に接触面を有していることを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)前記ビアと前記下層配線とが接する箇所における前記下層配線の配線幅が、前記下層配線の主たる配線幅よりも狭くなっていることを特徴とする付記4記載の半導体装置。
(付記6)前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線とのずれ量が大きくなる割合と同等、またはそれより大きい割合で、前記接触面の接触面積が大きくなっていることを特徴とする付記4ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)前記ビアに用いるビア金属材料の弾性定数は、前記下層配線に用いる下層配線金属材料の弾性定数と同等またはより大きいことを特徴とする付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)前記下層配線金属材料は、AlまたはAlを主体とする合金材料またはCuまたはCuを主体とする合金材料であり、前記ビア金属材料は、Alを主体とする合金材料またはCuまたはCuを主体とする合金材料またはWであることを特徴とする付記7に記載の半導体装置。
(付記9)半導体基板上の第一の配線層に第一の配線を形成する工程と、
前記第一の配線上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に開口部を形成して、前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、断面径が前記第一の配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記第一の配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記断面径の中心線と前記第一の配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されている前記第一の配線と電気的に接続されたビアを形成する工程と、
前記ビアの上の第二の配線層に前記ビアと電気的に接続された第二の配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(Appendix 1) Two or more wiring layers formed on a semiconductor substrate;
A via for electrically connecting an upper layer wiring and a lower layer wiring formed in different wiring layers in the two or more wiring layers;
When viewed from the vertical direction of the semiconductor substrate surface, the cross-sectional diameter of the via is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the lower layer wiring and the same as the wiring width in the longitudinal direction diameter of the lower layer wiring. A semiconductor device characterized in that it is long and the center line of the cross-sectional diameter of the via and the center line of the wiring width of the lower layer wiring are shifted from each other.
(Supplementary note 2) The supplementary note 1 is characterized in that the deviation amount between the center line of the cross-sectional diameter of the via and the center line of the wiring width of the lower layer wiring is about 10% or more of the cross-sectional diameter of the via. The semiconductor device described.
(Additional remark 3) The length of the said lower layer wiring is about 700 times or more of the cross-sectional diameter of a previous period via | veer, The semiconductor device of Additional remark 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 4) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein the via has a contact surface on one side surface in a rectangular cross section of the lower layer wiring.
(Supplementary note 5) The semiconductor device according to supplementary note 4, wherein a wiring width of the lower layer wiring at a position where the via contacts the lower layer wiring is narrower than a main wiring width of the lower layer wiring.
(Appendix 6) The contact area of the contact surface is increased at a rate equal to or greater than the rate of deviation between the center line of the cross-sectional diameter of the via and the center line of the wiring width of the lower layer wiring. 6. The semiconductor device according to any one of appendices 4 to 5, wherein the semiconductor device is provided.
(Supplementary note 7) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein an elastic constant of a via metal material used for the via is equal to or greater than an elastic constant of a lower layer metal material used for the lower layer wiring. .
(Appendix 8) The lower wiring metal material is Al or an alloy material mainly composed of Al or an alloy material mainly composed of Cu or Cu, and the via metal material is an alloy material mainly composed of Al or Cu or Cu. 8. The semiconductor device according to appendix 7, wherein the semiconductor device is an alloy material mainly composed of or W.
(Additional remark 9) The process of forming a 1st wiring in the 1st wiring layer on a semiconductor substrate,
Forming an insulating layer on the first wiring;
When the opening is formed in the insulating layer and viewed from the direction perpendicular to the semiconductor substrate surface, the cross-sectional diameter is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the first wiring, and the length of the first wiring The first wiring and the electrical power having the same or longer than the wiring width in the direction diameter, and the center line of the cross-sectional diameter and the center line of the wiring width of the first wiring are shifted from each other Forming electrically connected vias;
Forming a second wiring electrically connected to the via in a second wiring layer on the via.

異常箇所のTEM像の模式図Schematic diagram of TEM image of abnormal part 本発明の実施構成例の断面模式図Schematic cross-sectional view of an embodiment of the invention 応力解析の結果を示す図Figure showing the results of stress analysis ビアのずれ量を変えたときの応力分布の変化を示す図Diagram showing changes in stress distribution when via displacement is changed 実施例2で用いた配線・ビア構造の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of the wiring and via structure used in Example 2 実施例3で用いた配線・ビア構造の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of wiring / via structure used in Example 3 配線形状とビア形状の組合せ例を示す図Diagram showing examples of combinations of wiring shape and via shape 信頼性試験の結果を示す図Figure showing reliability test results ビア金属材料を変えたときの応力分布の変化を示す図Diagram showing changes in stress distribution when via metal material is changed 本発明の製造工程を示す断面模式図(1)Cross-sectional schematic diagram showing the production process of the present invention (1) 本発明の製造工程を示す断面模式図(2)Cross-sectional schematic diagram showing the production process of the present invention (2) 本発明の製造工程を示す断面模式図(3)Cross-sectional schematic diagram showing the production process of the present invention (3)

符号の説明Explanation of symbols

1、7 層間絶縁膜
2、8 ハードマスク膜
3、9 バリアメタル
4 下層配線
5 隣接下層配線
6、12 キャップ膜
10 ビア
11 上層配線
101 Si基板
102 SiO2層
103 層間絶縁膜
104 SiC膜
105 下層配線用溝
106 バリアメタル
107 Cu埋め込み層
108 CMP処理後の状態
109 下層配線
110 SiC膜
111 層間絶縁膜
112 SiC膜
113 ビア及び上層配線用溝
114 バリアメタル
115 Cu埋め込み層
116 CMP処理後の状態
117 ビア
118 上層配線
119 SiC膜
120 層間絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 7 Interlayer insulating film 2, 8 Hard mask film 3, 9 Barrier metal 4 Lower layer wiring 5 Adjacent lower layer wiring 6, 12 Cap film 10 Via 11 Upper layer wiring 101 Si substrate 102 SiO2 layer 103 Interlayer insulating film 104 SiC film 105 Lower layer wiring Groove 106 Barrier metal 107 Cu buried layer 108 State after CMP process 109 Lower layer wiring 110 SiC film 111 Interlayer insulating film 112 SiC film 113 Via and upper layer wiring groove 114 Barrier metal 115 Cu buried layer 116 State after CMP process 117 Via 118 Upper layer wiring 119 SiC film 120 Interlayer insulating film

Claims (5)

半導体基板上に形成された2層以上の配線層と、
前記2層以上の配線層における異なる配線層に形成された上層配線と下層配線とを電気的に接続するビアとを備え、
前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、前記ビアの断面径が前記下層配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記下層配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されていることを特徴とする半導体装置。
Two or more wiring layers formed on a semiconductor substrate;
A via for electrically connecting an upper layer wiring and a lower layer wiring formed in different wiring layers in the two or more wiring layers;
When viewed from the vertical direction of the semiconductor substrate surface, the cross-sectional diameter of the via is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the lower layer wiring and the same as the wiring width in the longitudinal direction diameter of the lower layer wiring. A semiconductor device characterized in that it is long and the center line of the cross-sectional diameter of the via and the center line of the wiring width of the lower layer wiring are shifted from each other.
前記ビアの断面径の中心線と前記下層配線の配線幅の中心線との互いのずれ量は、前記ビアの断面径の約10%以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein a deviation amount between a center line of a cross-sectional diameter of the via and a center line of a wiring width of the lower layer wiring is about 10% or more of a cross-sectional diameter of the via. apparatus. 前記ビアが前記下層配線の矩形断面における一方の側面に接触面を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the via has a contact surface on one side surface in a rectangular cross section of the lower layer wiring. 前記ビアに用いるビア金属材料の弾性定数は、前記下層配線に用いる下層配線金属材料の弾性定数と同等またはより大きいことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein an elastic constant of a via metal material used for the via is equal to or greater than an elastic constant of a lower layer metal material used for the lower layer wiring. 半導体基板上の第一の配線層に第一の配線を形成する工程と、
前記第一の配線上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に開口部を形成して、前記半導体基板面の垂直方向からみたとき、断面径が前記第一の配線の配線幅方向の径において前記配線幅と同じで前記第一の配線の長手方向の径において前記配線幅と同じないしそれより長く、かつ、前記断面径の中心線と前記第一の配線の配線幅の中心線とが互いにずれて形成されている前記第一の配線と電気的に接続されたビアを形成する工程と、
前記ビアの上の第二の配線層に前記ビアと電気的に接続された第二の配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first wiring in a first wiring layer on a semiconductor substrate;
Forming an insulating layer on the first wiring;
When the opening is formed in the insulating layer and viewed from the direction perpendicular to the semiconductor substrate surface, the cross-sectional diameter is the same as the wiring width in the wiring width direction diameter of the first wiring, and the length of the first wiring The first wiring and the electrical power having the same or longer than the wiring width in the direction diameter, and the center line of the cross-sectional diameter and the center line of the wiring width of the first wiring are shifted from each other Forming electrically connected vias;
Forming a second wiring electrically connected to the via in a second wiring layer on the via.
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