JP2009111134A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、TDDB(酸化膜経時破壊)特性に優れた半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having excellent TDDB (oxide film aging breakdown) characteristics and a method for manufacturing the same.
一般に半導体装置は、半導体基板上に多層配線を備えている。従来の半導体装置の多層配線(例えば2層配線の場合)では、図10の様に、半導体基板109上に第1絶縁層100が形成され、その第1絶縁層100内に例えば銅からなる第1配線101が形成され、それら第1絶縁層100と第1配線101との間にバリアメタル膜102が形成され、その上から第1絶縁層100の上面全体を被覆する様に第1ライナー膜103が形成されている。そして第1ライナー膜103上に第2絶縁層104が形成され、その第2絶縁層104内に第2配線105a,105bが形成され、それら第2配線105aと第1配線101とを接続する様に例えば銅からなるビア配線106が形成され、それら第2絶縁層104と第2配線105a,105bおよびビア配線106との間にバリアメタル膜107が形成され、その上から第2絶縁層104の上面全体を被覆する様に第2ライナー膜108が形成されている。
In general, a semiconductor device includes a multilayer wiring on a semiconductor substrate. In a multilayer wiring (for example, in the case of a two-layer wiring) of a conventional semiconductor device, a first
近年、ビア配線106・第2配線105b間のTDDB(酸化膜経時破壊)が世代を追って厳しくなってきている。このTDDBは、ビア配線106・第2配線105b間の界面上の距離L1に大きく依存している。つまり、ビア配線106・第2配線106b間の距離L1が小さくなるに連れてビア配線106・第2配線105b間の電界が大きくなり、この電界により、第2配線105a,105bまたはビア配線106からの金属イオンがバリアメタル膜108・第2ライナー層107間から染み出してビア配線106・第2配線105b間に拡散し、上記のTDDBを引き起こしている。
In recent years, TDDB (oxide film aging breakdown) between the
従来の半導体装置では、ビア配線106の上面と第2配線105aの上面とが同一界面に配置しているので、ビア配線106の配置が界面方向にずれた場合(即ち、ビア配線106の上面が第2配線105aの上面よりも側方に張り出す様にずれて配置した場合)、ビア配線106と隣りの第2配線105bとの間の距離L1が小さくなり、ビア配線106・第2配線105b間でTDDBや短絡が生じる場合がある。
In the conventional semiconductor device, since the upper surface of the
そこで、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ビア配線の配置が界面方向にずれた場合でも、隣り合う配線間でTDDBや短絡が生じる事を防止できる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent TDDB and a short circuit from occurring between adjacent wirings even when the via wirings are displaced in the interface direction. A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided.
上記課題を解決する為に、本発明の第1の形態は、半導体基板上に形成された絶縁層内に、第1配線と、前記第1配線の上方に配置された第2配線と、前記第1配線と前記第2配線とを接続するビア配線とを備え、前記ビア配線の上面が前記第2配線の上面よりも低く配置されるものである。 In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention includes a first wiring, a second wiring disposed above the first wiring, and an insulating layer formed on a semiconductor substrate. A via wiring that connects the first wiring and the second wiring is provided, and an upper surface of the via wiring is disposed lower than an upper surface of the second wiring.
本発明の第1の形態によれば、ビア配線の上面が第2配線の上面よりも低く配置されるので、ビア配線の配置が界面方向にずれた場合(即ち、ビア配線の上面が第2配線の上面よりも側方に張り出す様にずれて配置した場合)でも、そのビア配線に接続する前記第2配線と、前記第2配線の隣りに配置する別の第2配線との間の界面上の距離を十分に確保でき、これにより隣り合う当該配線間でTDDBや短絡が生じる事を防止できる。 According to the first aspect of the present invention, since the upper surface of the via wiring is arranged lower than the upper surface of the second wiring, the arrangement of the via wiring is shifted in the interface direction (that is, the upper surface of the via wiring is second. Even when the wiring is arranged so as to protrude laterally from the upper surface of the wiring), between the second wiring connected to the via wiring and another second wiring arranged adjacent to the second wiring. A sufficient distance on the interface can be secured, thereby preventing a TDDB or short circuit between adjacent wirings.
この実施の形態に係る半導体装置は、図1の様に、半導体基板1上に多層配線(図1では例えば2層配線)3を備えている。この多層配線3では、半導体基板1上に例えばSiOCからなる第1絶縁層5が形成され、その第1絶縁層5内に例えば銅からなる第1配線7が形成され、それら第1絶縁層5と第1配線7との間にバリアメタル膜9が形成され、その上から第1絶縁層5の上面全体を被覆する様に例えばSiCNからなる第1ライナー膜11が形成されている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to this embodiment includes a multilayer wiring (for example, two-layer wiring in FIG. 1) 3 on a
そして第1ライナー膜11上に第2絶縁層13が形成され、その第2絶縁層13内に例えば銅からなる第2配線15a,15bが形成され、それら第2配線15aと第1配線7とを接続する様に例えば銅からなるビア配線17が形成され、それら第2絶縁層13と第2配線15aおよびビア配線17との間にバリアメタル膜19aが形成され、それら第2絶縁層13と第2配線15bとの間にバリアメタル膜19bが形成され、その上から第2絶縁層13の上面全体を被覆する様に例えばSiCNからなる第2ライナー膜21が形成されている。
Then, a second insulating
各配線7,15a,15bはそれぞれ、一例として断面逆台形状(即ち横幅が上面から下面に行くほどテーパ状に細くなる形状(以下同様))に形成されている。またビア配線17も、一例として断面逆台形状に形成されている。
Each of the
第2配線15aは、第1配線7の真上上方に配置されている。
The
ビア配線17は、その上部において第2配線15aと一体的に接続されており、その下部においてバリアメタル膜19aを介して第1配線17の上面に接続されている。
The
またビア配線17は、その上面S1が第2配線15aの上面S2よりも低く配置されており、ここでは更に、その上面S1が第2配線15aの上面S2よりも側方に張り出す様にずれて配置されている。
The
第2絶縁層13は、製造便宜上、ビア配線17の上面S1より上方で第2配線15aの上面S2より下方に位置する第2絶縁層上部層(キャップ層)13aと、ビア配線17の上面S1より下方に位置する第2絶縁層本体層13bとから構成されている。ここでは、第2絶縁層本体層13bは、例えばSiOCにより形成されており、第2絶縁層上部層13aは、第2絶縁層本体層13bと同じ材料またはそれよりもエッチング耐性の強い材料(例えばTEOS(テオス))により形成されている。
For convenience of manufacturing, the second
尚、各配線7,15a,15bおよびビア配線17の各個数は、上記の様に限定されるものではない。
The numbers of the
尚、この実施の形態では、第1絶縁層13、第2絶縁層5,第1おライナー膜11および第2ライナー膜21により絶縁層が形成されている。
In this embodiment, the first
次にこの半導体装置の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing this semiconductor device will be described.
まず図2の様に、半導体基板1上に例えばSiOCからなる第1絶縁層5を形成する。そして第1絶縁層5の上面に第1配線用の溝19を形成し、その内面にバリアメタル膜9を形成し、その上から第1配線用溝19内に例えば銅からなる第1配線7を形成する。この状態で第1絶縁層5の上面と第1配線7の上面とは平坦になっている。
First, as shown in FIG. 2, a first
そして図3の様に、第1絶縁層5の上面全体を被覆する様に、例えばSiCNからなる第1ライナー膜11を例えばCVD法により数十nmの厚さに形成する。そしてその上に例えばSiOCからなる第2絶縁層本体層13bを例えば数百nmの厚さに形成する。
Then, as shown in FIG. 3, a
そして図4の様に、第2絶縁層本体層13bの上面にビア配線用の穴23を形成する。即ち、第2絶縁層本体層13bの上面に、フィソグラフィによりビア配線用穴23用のレジスト膜をパターニングし、第1ライナー膜11をストッパとして第2絶縁層本体層13bを部分的にエッチング除去してビア配線用穴23を形成し、前記レジスト膜を除去する。図4では、ビア配線用穴23は、第1配線7の真上から横方向にずれて配置されている。
Then, as shown in FIG. 4, a
そして図5の様に、ビア配線用穴23内に埋め込み材25を埋め込み、エッチバック等により埋め込み材23の上面と第2絶縁層本体層13bの上面とを平坦にする。尚、埋め込み材23としては、第2絶縁層本体層13bおよび後述の第2絶縁層上部層13aよりもエッチングレートの速い材料を用いる。その様な材料として、ここでは塗布系の酸化膜系の無機材料(例えばSOG(Spin on Glass))を用いる。
Then, as shown in FIG. 5, the filling
そして第2絶縁層本体層13bの上面全面に、例えばCVD法により、例えばSiOCまたはTEOSからなる第2絶縁層上部層(キャップ層)13aを形成する。
Then, a second insulating layer upper layer (cap layer) 13a made of, for example, SiOC or TEOS is formed on the entire upper surface of the second insulating layer
そして図6の様に、第2絶縁層本体層13bおよび第2絶縁層上部層13aからなる第2絶縁層13の上面に、第1配線用の溝27a,27bを形成する。即ち、第2絶縁層13の上面に、フィソグラフィにより第2配線用溝27a,27b用のレジスト膜をパターニングし、第2絶縁層13および埋め込み材25を部分的にエッチング除去して第2配線用溝27a,27bを形成し、前記レジスト膜を除去する。図6では、第1配線用溝27aは、ビア配線用穴23の上部に連通する様に第1配線7の真上上方に配置されている。即ち、ビア配線用穴25の上面S1は、第1配線用溝27aの上面S2よりも側方に張り出す様にずれて配置されている。
Then, as shown in FIG. 6,
そして図7の様に、第1配線用溝27aを通じて、ビア配線用穴23内の埋め込み材25をウエット処理(例えばHF洗浄処理)により除去する。
Then, as shown in FIG. 7, the
そして図8の様に、例えばマスク無しでエッチング(例えばドライエッチング)することでビア配線用穴23の底部をエッチング除去して、ビア配線用穴23の底部を第1配線9の上面まで到達させる。
Then, as shown in FIG. 8, for example, the bottom of the
そして図9の様に、第2配線用溝27a,27bの内面およびビア配線用穴23の内面に、例えばCVD法によりバリアメタル膜19a,19bを形成する。そして、それらバリアメタル膜19a,19b上に、例えばCVD法により例えば銅からなるメッキシード膜(図示省略)を形成し、そのメッキシード膜に電極を接続して電気メッキを行い、第2配線用溝27aおよびビア配線用穴23の内部に例えば銅からなる第2配線15aおよびビア配線17を一体的に形成すると共に、第2配線用溝27b内に例えば銅からなる第2配線15bを形成する。
As shown in FIG. 9,
そして図1の様に、第2絶縁層上部層13aの上面全体に例えばSiCNからなる第2ライナー膜21を形成する。この様にして上記の半導体装置を形成する。
Then, as shown in FIG. 1, a
以上の様に構成された半導体装置によれば、ビア配線17の上面S1が第2配線15aの上面S2よりも低く配置されるので、ビア配線17の配置が界面方向にずれた場合(即ち、ビア配線17の上面S1が第2配線15aの上面S2よりも側方に張り出す様にずれて配置した場合)でも、そのビア配線17に接続する第2配線15aと、第2配線15aの隣りに配置する別の第2配線15bとの間の界面上の距離L1を十分に確保でき、これにより隣り合う当該配線間15a,15bでTDDBや短絡が生じる事を防止できる。
According to the semiconductor device configured as described above, since the upper surface S1 of the
第2絶縁層13は、ビア配線17の上面S1より下方に位置する絶縁層本体層13bと、ビア配線17の上面S1より上方で第2配線15aの上面S2より下方に位置する絶縁層上部層13aとを備えるので、製造の際、ビア配線17の上面S1を第2配線15aの上面S2よりも低く配置させ易い。
The second insulating
第2配線15a,15bおよびビア配線17と第2絶縁層13との間にバリアメタル膜19a,19bを形成するので、ビア配線17が界面方向にずれて隣りの別の第2配線15bに接近し、それら配線17,15b間の電界が強くなっても、当該バリアメタル膜19a,19bにより、それら配線17,15bからの金属イオンが第2絶縁層13内に染み出る事を防止でき、これによりTDDBを防止できる。
Since the
第2絶縁層本体層13b内にビア配線用穴23を形成し、ビア配線用穴23内に埋め込み材25を埋め込み、第2絶縁層本体層13b上に、埋め込み材25を被覆する様に第2絶縁層上部層13aを形成し、第2絶縁層本体層13bおよび第2絶縁層上部層13aからなる第2絶縁層13内に、ビア配線用穴23に連通する様に第2配線用溝27aを形成し、第2配線用溝27aを通じて、ビア配線用穴23に埋め込まれた埋め込み材25を除去し、ビア配線用穴23および第2配線用溝27a内にビア配線17および第2配線15aを一体的に形成するので、ビア配線用穴23の配置が界面方向にずれた場合(即ち、ビア配線用穴23の上面S1が第2配線用溝27aの上面S2よりも側方に張り出す様にずれて配置した場合)でも、ビア配線17に接続する第2配線15aと、第2配線15aの隣りに配置する別の第2配線15bとの間の界面上の距離L1を十分に確保でき、これにより隣り合う当該配線15a,15b間でTDDBや短絡が生じる事を防止できる。
The via
埋め込み材25は、第2絶縁層本体層13bおよび第2絶縁層上部層13aよりもエッチングレートの速い材料(例えばSOG)であるので、ビア配線用穴23の配置が界面方向にずれて、第2配線用溝27aとビア配線用穴23との接続部分に庇構造H(図7参照)が生じても、ビア配線用穴23内の埋め込み材25を、第2配線用溝27aおよびビア配線用穴23を損なうこと無く速やかに除去できる。
Since the filling
埋め込み材25をウエット処理で除去するので、速やかに埋め込み材25を除去できる。
Since the embedding
またCVD法によりバリアメタル膜19a,19bを形成するので、ビア配線用穴23の配置が界面方向にずれて、第2配線用溝27aとビア配線用穴23との接続部分に庇構造H(図7参照)が生じても、その庇構造部分に適切にバリアメタル膜19aを形成を形成できる。
Further, since the
CVD法により前記メッキシード膜(図示省略)を形成するので、ビア配線用穴23の配置が界面方向にずれて、第2配線用溝27aとビア配線用穴23との接続部分に庇構造H(図7参照)が生じても、その庇構造部分に適切に前記メッキシード膜を形成を形成できる。
Since the plating seed film (not shown) is formed by the CVD method, the arrangement of the via
尚、この実施の形態では、ビア配線17が第1配線7の真上から界面方向にずれて配置する場合(即ちビア配線17の上面S1が第2配線15aの上面S2よりも側方に張り出す様にずれて配置する場合)で説明したが、その様に限定するものではない。例えばビア配線17が第1配線7の真上に配置しても構わない。
In this embodiment, when the via
1 半導体基板、3 多層配線、5 第1絶縁層、7 第1配線、9 バリアメタル膜、11 第1ライナー膜、13 第2絶縁層、13a 第2絶縁層上部層、13b 第2絶縁層本体層、15a,15b 第2配線、17 ビア配線、19 第1配線用溝、21 第1ライナー膜、23 ビア配線用穴、25 埋め込み材、27a,27b 第2配線用溝、L1 配線間の界面上の距離、H 庇構造。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ビア配線の上面が前記第2配線の上面よりも低く配置されることを特徴とする半導体装置。 In an insulating layer formed on the semiconductor substrate, a first wiring, a second wiring disposed above the first wiring, and a via wiring that connects the first wiring and the second wiring are provided. ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an upper surface of the via wiring is disposed lower than an upper surface of the second wiring.
前記第1絶縁層上に第2絶縁層本体層を形成する第2工程と、
前記第2絶縁層本体層内にビア配線用穴を形成する第3工程と、
前記ビア配線用穴内に埋め込み材を埋め込む第4工程と、
前記第2絶縁層本体層上に、前記埋め込み材を被覆する様に第2絶縁層上部層を形成する第5工程と、
前記第2絶縁層本体層および前記第2絶縁層上部層からなる第2絶縁層に、前記ビア配線用穴に連通する様に第2配線用溝を形成する第6工程と、
前記第2配線用溝を通じて、前記ビア配線用穴に埋め込まれた前記埋め込み材を除去する第7工程と、
前記ビア配線用穴および前記第2配線用溝内にビア配線および第2配線を一体的に形成する第8工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first step of forming a first wiring in a first insulating layer formed on a semiconductor substrate;
A second step of forming a second insulating layer body layer on the first insulating layer;
A third step of forming a via wiring hole in the second insulating layer body layer;
A fourth step of embedding a filling material in the via wiring hole;
A fifth step of forming a second insulating layer upper layer on the second insulating layer body layer so as to cover the filling material;
A sixth step of forming a second wiring groove in the second insulating layer comprising the second insulating layer main body layer and the second insulating layer upper layer so as to communicate with the via wiring hole;
A seventh step of removing the filling material embedded in the via wiring hole through the second wiring groove;
An eighth step of integrally forming the via wiring and the second wiring in the via wiring hole and the second wiring groove;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015082507A (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
US11139246B2 (en) | 2019-03-18 | 2021-10-05 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor device with aligned vias |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242147A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device, manufacture thereof, semiconductor memory and manufacture thereof |
JP2000188330A (en) * | 1998-12-21 | 2000-07-04 | Nec Corp | Formation of dual-damascene wire |
JP2005327898A (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
-
2007
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10242147A (en) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | Semiconductor device, manufacture thereof, semiconductor memory and manufacture thereof |
JP2000188330A (en) * | 1998-12-21 | 2000-07-04 | Nec Corp | Formation of dual-damascene wire |
JP2005327898A (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015082507A (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
CN104576606A (en) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 瑞萨电子株式会社 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US11139246B2 (en) | 2019-03-18 | 2021-10-05 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor device with aligned vias |
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