JP2009111134A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Masakazu Okada
昌和 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of preventing TDDB or a short-circuit between adjacent wiring even when the arrangement of via wiring is shifted in an interface direction. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes, inside an insulating layer (part composed of 5, 11, 13 and 21) formed on a semiconductor substrate 1, first wiring 7, second wiring 15a disposed above the first wiring 7 and the via wiring 17 connecting the first wiring 7 and the second wiring 15a, and the upper surface S1 of the via wiring 17 is disposed lower than the upper surface S2 of the second wiring 15a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

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 insulating layer 100 is formed on a semiconductor substrate 109 as shown in FIG. 10, and a first insulating layer 100 made of, for example, copper is formed in the first insulating layer 100. One wiring 101 is formed, a barrier metal film 102 is formed between the first insulating layer 100 and the first wiring 101, and a first liner film is formed so as to cover the entire upper surface of the first insulating layer 100 from above. 103 is formed. Then, the second insulating layer 104 is formed on the first liner film 103, the second wirings 105a and 105b are formed in the second insulating layer 104, and the second wiring 105a and the first wiring 101 are connected. A via wiring 106 made of, for example, copper is formed, and a barrier metal film 107 is formed between the second insulating layer 104, the second wiring 105a, 105b, and the via wiring 106, and the second insulating layer 104 is formed thereon. A second liner film 108 is formed so as to cover the entire upper surface.

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 via wiring 106 and the second wiring 105b has become severer over time. This TDDB greatly depends on the distance L1 on the interface between the via wiring 106 and the second wiring 105b. That is, as the distance L1 between the via wiring 106 and the second wiring 106b decreases, the electric field between the via wiring 106 and the second wiring 105b increases, and this electric field causes the second wiring 105a, 105b or the via wiring 106 to Metal ions ooze out from between the barrier metal film 108 and the second liner layer 107 and diffuse between the via wiring 106 and the second wiring 105b, causing the TDDB.

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 via wiring 106 and the upper surface of the second wiring 105a are arranged on the same interface, the arrangement of the via wiring 106 is shifted in the interface direction (that is, the upper surface of the via wiring 106 is When the second wiring 105a is arranged so as to protrude laterally from the upper surface), the distance L1 between the via wiring 106 and the adjacent second wiring 105b is reduced, and the via wiring 106 and the second wiring 105b are reduced. TDDB and short circuit may occur between the two.

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 semiconductor substrate 1. In the multilayer wiring 3, a first insulating layer 5 made of, for example, SiOC is formed on the semiconductor substrate 1, and a first wiring 7 made of, for example, copper is formed in the first insulating layer 5, and these first insulating layers 5 are formed. A barrier metal film 9 is formed between the first wiring 7 and a first liner film 11 made of, for example, SiCN so as to cover the entire upper surface of the first insulating layer 5.

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 layer 13 is formed on the first liner film 11, and second wirings 15a and 15b made of, for example, copper are formed in the second insulating layer 13, and the second wiring 15a and the first wiring 7 are formed. Via wiring 17 made of copper, for example, is formed, and a barrier metal film 19a is formed between the second insulating layer 13, the second wiring 15a, and the via wiring 17, and the second insulating layer 13 A barrier metal film 19b is formed between the second wiring 15b and a second liner film 21 made of, for example, SiCN is formed so as to cover the entire upper surface of the second insulating layer 13 from above.

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 wirings 7, 15a, and 15b has, for example, an inverted cross-sectional shape (that is, a shape in which the lateral width becomes tapered from the upper surface to the lower surface (hereinafter the same)). The via wiring 17 is also formed as an inverted trapezoidal cross section as an example.

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 second wiring 15 a is disposed directly above the first wiring 7.

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 via wiring 17 is integrally connected to the second wiring 15a at the upper portion thereof, and is connected to the upper surface of the first wiring 17 through the barrier metal film 19a at the lower portion thereof.

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 via wiring 17 is arranged such that the upper surface S1 thereof is lower than the upper surface S2 of the second wiring 15a. Here, the via wiring 17 is further shifted so that the upper surface S1 projects laterally from the upper surface S2 of the second wiring 15a. Are arranged.

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 insulating layer 13 includes a second insulating layer upper layer (cap layer) 13a positioned above the upper surface S1 of the via wiring 17 and below the upper surface S2 of the second wiring 15a, and an upper surface S1 of the via wiring 17. It is comprised from the 2nd insulating layer main body layer 13b located below. Here, the second insulating layer body layer 13b is made of, for example, SiOC, and the second insulating layer upper layer 13a is made of the same material as the second insulating layer body layer 13b or a material having higher etching resistance (for example, TEOS).

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 wirings 7, 15a, 15b and the via wirings 17 are not limited as described above.

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 insulating layer 13, the second insulating layer 5, the first liner film 11 and the second liner film 21 form an insulating layer.

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 insulating layer 5 made of, for example, SiOC is formed on the semiconductor substrate 1. Then, a first wiring groove 19 is formed on the upper surface of the first insulating layer 5, a barrier metal film 9 is formed on the inner surface of the first insulating layer 5, and the first wiring 7 made of, for example, copper is formed in the first wiring groove 19 from above. Form. In this state, the upper surface of the first insulating layer 5 and the upper surface of the first wiring 7 are flat.

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 first liner film 11 made of, for example, SiCN is formed to a thickness of several tens of nanometers by, for example, a CVD method so as to cover the entire upper surface of the first insulating layer 5. Then, a second insulating layer main body layer 13b made of, for example, SiOC is formed thereon with a thickness of, for example, several hundred nm.

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 via wiring hole 23 is formed on the upper surface of the second insulating layer body layer 13b. That is, a resist film for the via wiring hole 23 is patterned on the upper surface of the second insulating layer body layer 13b by physography, and the second insulating layer body layer 13b is partially etched away using the first liner film 11 as a stopper. Then, a via wiring hole 23 is formed, and the resist film is removed. In FIG. 4, the via wiring holes 23 are arranged so as to be shifted laterally from directly above the first wiring 7.

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 material 25 is buried in the via wiring hole 23, and the upper surface of the filling material 23 and the upper surface of the second insulating layer main body layer 13b are flattened by etch back or the like. As the filling material 23, a material having a faster etching rate than the second insulating layer main body layer 13b and the second insulating layer upper layer 13a described later is used. As such a material, here, a coating-type oxide film-based inorganic material (for example, SOG (Spin on Glass)) is used.

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 main body layer 13b by, eg, CVD.

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, grooves 27a and 27b for the first wiring are formed on the upper surface of the second insulating layer 13 including the second insulating layer main body layer 13b and the second insulating layer upper layer 13a. That is, a resist film for the second wiring grooves 27a and 27b is patterned on the upper surface of the second insulating layer 13 by physography, and the second insulating layer 13 and the filling material 25 are partially etched away to be used for the second wiring. Grooves 27a and 27b are formed, and the resist film is removed. In FIG. 6, the first wiring groove 27 a is disposed directly above the first wiring 7 so as to communicate with the upper portion of the via wiring hole 23. That is, the upper surface S1 of the via wiring hole 25 is arranged so as to be shifted from the upper surface S2 of the first wiring groove 27a so as to protrude laterally.

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 filling material 25 in the via wiring hole 23 is removed through the first wiring groove 27a by wet processing (for example, HF cleaning processing).

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 via wiring hole 23 is removed by etching without a mask (for example, dry etching), so that the bottom of the via wiring hole 23 reaches the upper surface of the first wiring 9. .

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, barrier metal films 19a and 19b are formed on the inner surfaces of the second wiring grooves 27a and 27b and the inner surfaces of the via wiring holes 23 by, eg, CVD. Then, a plating seed film (not shown) made of, for example, copper is formed on the barrier metal films 19a and 19b by, for example, a CVD method, an electrode is connected to the plating seed film, and electroplating is performed. The second wiring 15a made of, for example, copper and the via wiring 17 are integrally formed inside the groove 27a and the via wiring hole 23, and the second wiring 15b made of, for example, copper is formed in the second wiring groove 27b. .

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 second liner film 21 made of, for example, SiCN is formed on the entire upper surface of the second insulating layer upper layer 13a. In this way, the semiconductor device is formed.

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 via wiring 17 is disposed lower than the upper surface S2 of the second wiring 15a, the arrangement of the via wiring 17 is shifted in the interface direction (that is, Even when the upper surface S1 of the via wiring 17 is shifted so as to protrude laterally from the upper surface S2 of the second wiring 15a), the second wiring 15a connected to the via wiring 17 and the second wiring 15a are adjacent to each other. A sufficient distance L1 on the interface between the second wiring 15b and the second wiring 15b can be secured, thereby preventing a TDDB or short circuit between the adjacent wirings 15a and 15b.

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 layer 13 includes an insulating layer main body layer 13b positioned below the upper surface S1 of the via wiring 17, and an insulating layer upper layer positioned above the upper surface S1 of the via wiring 17 and below the upper surface S2 of the second wiring 15a. 13a, the upper surface S1 of the via wiring 17 can be easily placed lower than the upper surface S2 of the second wiring 15a during manufacturing.

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 barrier metal films 19a and 19b are formed between the second wiring 15a and 15b and the via wiring 17 and the second insulating layer 13, the via wiring 17 is displaced in the interface direction and approaches another adjacent second wiring 15b. Even if the electric field between the wirings 17 and 15b becomes strong, the barrier metal films 19a and 19b can prevent the metal ions from the wirings 17 and 15b from leaking into the second insulating layer 13, and this. Therefore, TDDB can be prevented.

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 wiring hole 23 is formed in the second insulating layer main body layer 13b, the embedding material 25 is embedded in the via wiring hole 23, and the second insulating layer main body layer 13b is covered with the embedding material 25. The second wiring layer upper layer 13a is formed, and the second wiring groove is formed in the second insulating layer 13 including the second insulating layer main body layer 13b and the second insulating layer upper layer 13a so as to communicate with the via wiring hole 23. 27a is formed, the filling material 25 embedded in the via wiring hole 23 is removed through the second wiring groove 27a, and the via wiring 17 and the second wiring are placed in the via wiring hole 23 and the second wiring groove 27a. 15a is integrally formed, so that the arrangement of the via wiring hole 23 is shifted in the interface direction (that is, the upper surface S1 of the via wiring hole 23 is stretched to the side of the upper surface S2 of the second wiring groove 27a). Even if they are shifted so that they come out) A sufficient distance L1 on the interface between the second wiring 15a connected to the line 17 and another second wiring 15b disposed adjacent to the second wiring 15a can be ensured, whereby the adjacent wirings 15a and 15b are adjacent to each other. TDDB and a short circuit can be prevented from occurring between them.

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 material 25 is a material (for example, SOG) having a faster etching rate than the second insulating layer main body layer 13b and the second insulating layer upper layer 13a, the arrangement of the via wiring holes 23 is shifted in the interface direction, Even if the eaves structure H (see FIG. 7) occurs in the connection portion between the two wiring grooves 27a and the via wiring holes 23, the filling material 25 in the via wiring holes 23 is replaced with the second wiring grooves 27a and the via wirings. It can be quickly removed without damaging the service hole 23.

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 material 25 is removed by the wet process, the embedding material 25 can be quickly removed.

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 barrier metal films 19a and 19b are formed by the CVD method, the arrangement of the via wiring holes 23 is shifted in the interface direction, and the eaves structure H (in the connecting portion between the second wiring grooves 27a and the via wiring holes 23 is provided. Even if this occurs, the barrier metal film 19a can be appropriately formed on the ridge structure portion.

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 wiring hole 23 is shifted in the interface direction, and the eaves structure H is formed at the connection portion between the second wiring groove 27a and the via wiring hole 23. Even if (see FIG. 7) occurs, the plating seed film can be appropriately formed on the ridge structure portion.

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 wiring 17 is arranged so as to be shifted in the interface direction from right above the first wiring 7 (that is, the upper surface S1 of the via wiring 17 is stretched to the side of the upper surface S2 of the second wiring 15a). However, the present invention is not limited to such a case. For example, the via wiring 17 may be disposed immediately above the first wiring 7.

実施の形態1に係る半導体装置の断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. 第1絶縁層5内に第1配線7およびバリアメタル膜9を形成した状態を示す図である。2 is a view showing a state in which a first wiring 7 and a barrier metal film 9 are formed in the first insulating layer 5. FIG. 第1絶縁層5上に第1ライナー11および第2絶縁層本体層13bを形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which formed the 1st liner 11 and the 2nd insulating layer main body layer 13b on the 1st insulating layer 5. FIG. 第2絶縁層本体層13b内にビア配線用穴23を形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which formed the hole 23 for via wiring in the 2nd insulating layer main body layer 13b. 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上に第2絶縁層上部層13aを形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which embedded the embedding material 25 in the via | veer wiring hole 23, and formed the 2nd insulating layer upper layer 13a on the 2nd insulating layer main body layer 13b. 第2絶縁層13内に第2配線用溝27a,17bを形成した状態を示す図である。FIG. 6 is a view showing a state in which second wiring grooves 27a and 17b are formed in the second insulating layer 13. ビア配線用穴23内の埋め込み材25を除去した状態を示す図である。FIG. 6 is a view showing a state where a filling material 25 in a via wiring hole 23 is removed. エッチングによりビア配線用穴23の底部を第1配線の上面まで到達させた示す図である。It is a figure showing the bottom of via wiring hole 23 reaching the upper surface of the first wiring by etching. 第2配線用溝27a,27bおよびビア配線用穴23内に第2配線15a,15bおよびビア配線17を形成した状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state in which second wirings 15a, 15b and via wirings 17 are formed in second wiring grooves 27a, 27b and via wiring holes 23; 従来の半導体装置の断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 3 Multilayer wiring, 5 1st insulating layer, 7 1st wiring, 9 Barrier metal film, 11 1st liner film, 13 2nd insulating layer, 13a 2nd insulating layer upper layer, 13b 2nd insulating layer main body Layer, 15a, 15b second wiring, 17 via wiring, 19 first wiring groove, 21 first liner film, 23 via wiring hole, 25 filling material, 27a, 27b second wiring groove, interface between L1 wiring Distance above, H 庇 structure.

Claims (9)

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.
前記絶縁層は、前記ビア配線の上面より下方に位置する絶縁層本体層と、前記ビア配線の上面より上方で前記第2配線の上面より下方に位置する絶縁層上部層とを備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The insulating layer includes an insulating layer body layer positioned below the upper surface of the via wiring and an insulating layer upper layer positioned above the upper surface of the via wiring and below the upper surface of the second wiring. The semiconductor device according to claim 1. 前記第2配線および前記ビア配線と前記絶縁層との間にバリアメタル膜が形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a barrier metal film is formed between the second wiring and the via wiring and the insulating layer. 半導体基板上に形成された第1絶縁層内に第1配線を形成する第1工程と、
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:
前記埋め込み材は、前記第2絶縁層本体層および前記第2絶縁層上部層よりもエッチングレートの速い材料であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the filling material is a material having an etching rate faster than that of the second insulating layer main body layer and the second insulating layer upper layer. 前記埋め込み材は、SOG(Spin on Glass)であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the filling material is SOG (Spin on Glass). 前記第7工程での除去は、ウエット処理による除去であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the removal in the seventh step is removal by wet processing. 前記第8工程では、前記ビア配線用穴および前記第2配線用溝の内面にCVD法によりバリアメタル膜を形成した後、前記ビア配線および前記第2配線を形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   9. The eighth step of forming the via wiring and the second wiring after forming a barrier metal film on the inner surface of the via wiring hole and the second wiring groove by a CVD method. 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to 4. 前記第8工程では、前記バリアメタル膜上にCVD法によりメッキシード膜を形成し、そのメッキシード膜に電極を接続して電気メッキにより前記ビア配線および前記第2配線を形成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   In the eighth step, a plating seed film is formed on the barrier metal film by a CVD method, an electrode is connected to the plating seed film, and the via wiring and the second wiring are formed by electroplating. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
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