JP2009218526A - Clock wiring structure, semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring structure and a semiconductor device for effectively suppressing the variation of wiring shape. <P>SOLUTION: A wiring structure is provided with: clock wiring 11; a pair of first shield wirings 12 formed at the both sides of the clock wiring 11 along the clock wiring 11 in the same layer as that of the clock wiring 11; second shield wiring 13 formed so that the faced region of the clock wiring 11 and the pair of first shield wirings 12 can be covered in a layer different from that of the clock wiring 11 through the insulating layer; and an MIM capacity 30 in which a pair of electrodes (upper electrode 17 and lower electrode 18) is arranged so as to be faced through the insulating layer. At least one of the pair of electrodes of the MIM capacity 30 is formed in the same layer as that of the second shield wiring 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路のクロック配線構造、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a clock wiring structure of a semiconductor integrated circuit, a semiconductor device, and a method for manufacturing the semiconductor device.

大規模、高性能のLSIでは、クロックのスキューやジッタを小さく抑えるために、等長配線によるツリー構造やメッシュ構造などの特殊なクロック分配手法が用いられている。このクロック配線に隣接して、その上下層や同層に配線がランダムに配置されていると、寄生容量や寄生インダクタンスを精度良く見積もることが困難になる。そして、波形なまりやクロストークの正確な見積もりが困難になる。この問題を解決するために、クロック配線の上下左右にシールド配線を設ける手法が考案されている(例えば、特許文献1、2)。   In large-scale and high-performance LSIs, a special clock distribution method such as a tree structure or a mesh structure with equal-length wiring is used to suppress clock skew and jitter. If wiring is randomly arranged in the upper and lower layers or the same layer adjacent to the clock wiring, it is difficult to accurately estimate the parasitic capacitance and the parasitic inductance. And it becomes difficult to accurately estimate waveform rounding and crosstalk. In order to solve this problem, a technique has been devised in which shield wiring is provided on the top, bottom, left and right of the clock wiring (for example, Patent Documents 1 and 2).

図6は、特許文献2に開示された従来のクロック配線構造を示す部分斜視図である。図6において、クロック配線101の両側には、一対の第1シールド配線102が平行に配置されている。一対の第1シールド配線102はクロック配線101と同層に形成されている。そして、クロック配線101及び第1シールド配線102の下には、太幅配線の第2シールド配線103が配置されている。この第2シールド配線103は、少なくともクロック配線101及び一対の第1シールド配線102に対応する部分を覆う、幅の広い一本の配線からなる。第2シールド配線103は、クロック配線101より下層の配線層で形成されている。また、第2シールド配線103は、他の配線層の信号配線104より上層の配線層で形成されている。   FIG. 6 is a partial perspective view showing a conventional clock wiring structure disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. In FIG. 6, a pair of first shield wirings 102 are arranged in parallel on both sides of the clock wiring 101. The pair of first shield wirings 102 is formed in the same layer as the clock wiring 101. Under the clock wiring 101 and the first shield wiring 102, a second shield wiring 103 of a thick wiring is arranged. The second shield wiring 103 is a single wide wiring that covers at least portions corresponding to the clock wiring 101 and the pair of first shield wirings 102. The second shield wiring 103 is formed by a wiring layer below the clock wiring 101. The second shield wiring 103 is formed of a wiring layer that is higher than the signal wiring 104 of the other wiring layer.

一対の第1シールド配線102と太幅線幅の第2シールド配線103は、配線層間をつなぐVia配線(不図示)を介して電気的に接続されている。第1シールド配線102及び第2シールド配線103は、ともにグランド(接地)電位に接続されている。このように、太幅線幅の第2シールド配線103を、信号配線104とクロック配線101との間の配線層に形成することで、信号配線104とのクロストークに起因するクロックスキューを低減することができる。   The pair of first shield wirings 102 and the second shield wirings 103 having a wide line width are electrically connected via via wirings (not shown) connecting the wiring layers. Both the first shield wiring 102 and the second shield wiring 103 are connected to the ground (ground) potential. In this way, by forming the second shield wiring 103 having a wide line width in the wiring layer between the signal wiring 104 and the clock wiring 101, clock skew caused by crosstalk with the signal wiring 104 is reduced. be able to.

下層の第2シールド配線103は、クロック配線101と同程度の線幅を持つ配線として形成することも可能であるが、図6に示すようなプレート状の太幅配線とすることで、擬似的なマイクロストリップ構造が形成される。これにより、スキュー低減の効果を高めることができる。この場合、第2シールド配線103は、少なくとも対象となるクロック配線101及びその両側のシールド配線102に対向する領域を覆っている必要がある。
特開平8−274167号公報 特開2003−158186号公報
The lower second shield wiring 103 can be formed as a wiring having a line width comparable to that of the clock wiring 101. However, by forming a plate-like thick wiring as shown in FIG. A microstrip structure is formed. Thereby, the effect of skew reduction can be enhanced. In this case, the second shield wiring 103 needs to cover at least a region facing the target clock wiring 101 and the shield wirings 102 on both sides thereof.
JP-A-8-274167 JP 2003-158186 A

図6に示す特許文献2のクロック配線構造では、太幅線幅の第2シールド配線103は、対象となるクロック配線101に対向する所定の領域に配設されている。従って、第2シールド配線103を通常配線として用いられるCu(銅)にて形成する場合、第2シールド配線103と同層に他の通常配線を設けることができる。すなわち、第2シールド配線103の形成された配線層の他の領域は、クロック配線101以外の通常の信号や電源の配線層として用いられている。   In the clock wiring structure disclosed in Patent Document 2 shown in FIG. 6, the second shield wiring 103 having a thick line width is disposed in a predetermined region facing the target clock wiring 101. Therefore, when the second shield wiring 103 is formed of Cu (copper) used as a normal wiring, another normal wiring can be provided in the same layer as the second shield wiring 103. That is, the other region of the wiring layer in which the second shield wiring 103 is formed is used as a wiring layer for normal signals and power supplies other than the clock wiring 101.

しかしながら、通常の配線を、太幅線幅の第2シールド配線103と同じ層に精度良く形成することは困難である。すなわち、線幅が太くパターン面積の大きい第2シールド配線103と、線幅が細くパターン面積の小さい通常配線との両方を、同じCuによって同層に精度良く形成することは難しい。このようなパターンの粗密差に起因して、リソグラフィ時の近接効果やエッチング時のマイクロローディング効果、CMP工程のディッシング(配線へこみ)などが発生し、配線形状にばらつきが発生してしまう。上記を回避するために、通常配線とは別に、太幅線幅の第2シールド配線103の専用配線層を設けて、これをCuとは異なる金属、例えばTiNやTaN等のスパッタリングにて形成すれば、リソグラフィやエッチング時に他の通常配線へ影響を与えることなく、大面積の太幅シールド配線を形成することができるが、このような専用配線層の導入は製造コストの増大を招いてしまう。すなわち、従来のクロック配線構造では、高性能化と同時に、低コスト化を実現することが困難であった。   However, it is difficult to accurately form a normal wiring in the same layer as the second shield wiring 103 having a thick line width. That is, it is difficult to form both the second shield wiring 103 having a large line width and a large pattern area and the normal wiring having a small line width and a small pattern area in the same layer with the same Cu. Due to the difference in density between the patterns, a proximity effect at the time of lithography, a microloading effect at the time of etching, dishing (wiring dent) in the CMP process, and the like occur, and the wiring shape varies. In order to avoid the above, a dedicated wiring layer for the second shield wiring 103 having a thick line width is provided separately from the normal wiring, and this is formed by sputtering a metal different from Cu, for example, TiN or TaN. For example, a thick shield wiring having a large area can be formed without affecting other normal wiring during lithography or etching, but the introduction of such a dedicated wiring layer causes an increase in manufacturing cost. In other words, with the conventional clock wiring structure, it has been difficult to achieve high performance and low cost.

本発明にかかる配線構造は、クロック配線と、前記クロック配線と同層において、前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の第1シールド配線と、前記クロック配線と絶縁層を介した異なる層において、前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の対向する領域を覆うように設けられた第2シールド配線と、一対の電極が絶縁層を介して対向配置されたMIM容量と、を備え、前記MIM容量の前記一対の電極のうち少なくとも一方が、前記第2シールド配線と同層に設けられているものである。このような構成にすることにより、太幅配線の第2シールド配線は、通常配線とは異なる配線層に形成することができる。従って、リソグラフィやエッチング時に他の通常配線へ影響を与えることなく、パターン面積の大きい第2シールド配線を形成することができる。さらに、デカップリング容量として形成されるMIM容量の電極と配線層を共有することで、製造コストの増大を抑えることができる。   The wiring structure according to the present invention includes a clock wiring, a pair of first shield wirings provided on both sides along the clock wiring in the same layer as the clock wiring, and different through the clock wiring and an insulating layer. A second shield wiring provided so as to cover the clock wiring and the pair of first shield wirings facing each other, and a MIM capacitor in which a pair of electrodes are arranged to face each other with an insulating layer interposed therebetween. At least one of the pair of electrodes of the MIM capacitor is provided in the same layer as the second shield wiring. With such a configuration, the second shield wiring of the thick wiring can be formed in a wiring layer different from the normal wiring. Therefore, the second shield wiring having a large pattern area can be formed without affecting other normal wiring during lithography or etching. Furthermore, by sharing the wiring layer with the electrode of the MIM capacitor formed as a decoupling capacitor, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

また、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、クロック配線と、MIM容量とを有する半導体装置の製造方法であって、基板上に、前記クロック配線と、前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の第1シールド配線とを形成し、前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の形成前又は形成後に、前記MIM容量の一対の電極と、前記一対の電極のうち少なくとも一方と同層に設けられ、前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の対向する領域を覆う第2シールド配線とを、前記クロック配線と絶縁層を介した異なる層に形成するものである。これにより、太幅配線の第2シールド配線は、通常配線とは異なる配線層に形成することができる。従って、リソグラフィやエッチング時に他の通常配線へ影響を与えることなく、パターン面積の大きい第2シールド配線を形成することができる。さらに、デカップリング容量として形成されるMIM容量の電極と配線層を共有することで、製造コストの増大を抑えることができる。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a clock wiring and an MIM capacitor, and is provided on a substrate along the clock wiring and both sides of the clock wiring. And a pair of electrodes of the MIM capacitor and at least one of the pair of electrodes before or after forming the clock line and the pair of first shield lines. A second shield wiring provided in a layer and covering a region where the clock wiring and the pair of first shield wirings are opposed to each other is formed in a different layer via the clock wiring and an insulating layer. Thereby, the second shield wiring of the thick wiring can be formed in a wiring layer different from the normal wiring. Therefore, the second shield wiring having a large pattern area can be formed without affecting other normal wiring during lithography or etching. Furthermore, by sharing the wiring layer with the electrode of the MIM capacitor formed as a decoupling capacitor, an increase in manufacturing cost can be suppressed.

本発明によれば、配線形状のばらつきを効果的に抑制することのできる配線構造、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を低コストで提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wiring structure which can suppress the dispersion | variation in wiring shape effectively, a semiconductor device, and the manufacturing method of a semiconductor device can be provided at low cost.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。   The preferred embodiments of the present invention will be described below. The following description explains the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. For the sake of clarification, duplicate explanation is omitted as necessary. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each figure has shown the same element, and description is abbreviate | omitted suitably.

実施の形態1.
初めに、本実施の形態1に係る半導体装置について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。図2は、実施の形態1に係るクロック配線構造を示す上面図である。なお、図1では、各構成要素の一部分のみを切断して記載している。
Embodiment 1 FIG.
First, the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to the first embodiment. FIG. 2 is a top view showing the clock wiring structure according to the first embodiment. In FIG. 1, only a part of each component is cut and described.

図1及び図2において、本実施の形態に係る半導体装置1は、クロック配線11と、MIM容量30と、信号配線14とを備える配線構造が設けられた図示しない配線基板を有している。   1 and 2, the semiconductor device 1 according to the present embodiment includes a wiring substrate (not shown) provided with a wiring structure including a clock wiring 11, an MIM capacitor 30, and a signal wiring 14.

クロック配線11の両側には、一対の第1シールド配線12が平行に配置されている。一対の第1シールド配線12はクロック配線11と同層に形成されている。それぞれの第1シールド配線12は、クロック配線11に沿って設けられている。一方の第1シールド配線12と他方の第1シールド配線12との間に、クロック配線11が配設される。クロック配線11は、それぞれの第1シールド配線12と離間して設けられている。   A pair of first shield wires 12 are arranged in parallel on both sides of the clock wire 11. The pair of first shield lines 12 are formed in the same layer as the clock line 11. Each first shield wiring 12 is provided along the clock wiring 11. A clock wiring 11 is disposed between one first shield wiring 12 and the other first shield wiring 12. The clock wiring 11 is provided apart from each first shield wiring 12.

これらクロック配線11及び第1シールド配線12の下には、太幅配線の第2シールド配線13が配置されている。この第2シールド配線13は、少なくともクロック配線11及び一対の第1シールド配線12の対向する領域を覆うように、幅の広い一本の配線からなる。第2シールド配線13は、クロック配線11より下層の配線層で形成されている。すなわち、第2シールド配線13が、図示しない絶縁層を介してクロック配線11及び一対の第1シールド配線12の対面に配設されている。また、第2シールド配線13は、信号配線14の設けられた配線層より上の配線層で形成されている。従って、信号配線14とクロック配線11の間の配線層に、第2シールド配線13が形成されている。第2シールド配線13と信号配線14とは、これらの間に設けられた図示しない絶縁層により、互いに絶縁されている。   Under the clock wiring 11 and the first shield wiring 12, a second shield wiring 13 of a thick wiring is arranged. The second shield wiring 13 is a single wiring having a large width so as to cover at least the area where the clock wiring 11 and the pair of first shield wirings 12 face each other. The second shield wiring 13 is formed by a wiring layer below the clock wiring 11. In other words, the second shield wiring 13 is disposed on the clock wiring 11 and the pair of first shield wirings 12 through an insulating layer (not shown). The second shield wiring 13 is formed by a wiring layer above the wiring layer provided with the signal wiring 14. Accordingly, the second shield wiring 13 is formed in the wiring layer between the signal wiring 14 and the clock wiring 11. The second shield wiring 13 and the signal wiring 14 are insulated from each other by an insulating layer (not shown) provided therebetween.

一対の第1シールド配線12は、図2に示すように、配線層間をつなぐVia配線19を介して太幅線幅の第2シールド配線13と電気的に接続されている。Via配線19は、シールド配線12とシールド配線13の間の図示しない絶縁層に形成されたスルーホールに埋め込まれた導電層である。そして、これら第1シールド配線12及び第2シールド配線13は、グランド(接地)電位に接続される。   As shown in FIG. 2, the pair of first shield wirings 12 is electrically connected to the second shield wiring 13 having a wide line width via a via wiring 19 connecting the wiring layers. The via wiring 19 is a conductive layer embedded in a through hole formed in an insulating layer (not shown) between the shield wiring 12 and the shield wiring 13. The first shield wiring 12 and the second shield wiring 13 are connected to a ground (ground) potential.

このように構成されたクロック配線構造では、第1シールド配線12及び第2シールド配線13を、クロック配線11のノイズシールドとして機能させることができる。すなわち、第2シールド配線13は、信号配線14等、第2シールド配線13より下層に設けられた他の配線とのクロストークに起因するクロックスキューを低減できる。また、第1シールド配線12は、後述する電源配線15やグランド配線16等、クロック配線11と同層に形成された他の配線とのクロストークに起因するクロックスキューを低減する。   In the clock wiring structure configured as described above, the first shield wiring 12 and the second shield wiring 13 can function as a noise shield of the clock wiring 11. That is, the second shield wiring 13 can reduce clock skew caused by crosstalk with other wirings provided below the second shield wiring 13 such as the signal wiring 14. In addition, the first shield wiring 12 reduces clock skew caused by crosstalk with other wirings formed in the same layer as the clock wiring 11 such as a power wiring 15 and a ground wiring 16 described later.

また、本実施の形態にかかる半導体装置1は、電源ノイズ低減のためのデカップリング容量として、MIM(Metal−Insulator−Metal)容量30が設けられている。このMIM容量30は、図示しない絶縁層を介して対向配置された2つの平板状電極(上部電極17、下部電極18)を有している。2つの電極のうち、上側に形成された上部電極17は、図2に示すように、Via配線20を介して電源配線15と接続されている。また、下側に形成された下部電極18は、Via配線21を介してグランド配線16と接続されている。   Further, the semiconductor device 1 according to the present embodiment is provided with an MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor 30 as a decoupling capacitor for reducing power supply noise. The MIM capacitor 30 has two plate-like electrodes (upper electrode 17 and lower electrode 18) arranged to face each other via an insulating layer (not shown). Of the two electrodes, the upper electrode 17 formed on the upper side is connected to the power supply wiring 15 via the Via wiring 20, as shown in FIG. The lower electrode 18 formed on the lower side is connected to the ground wiring 16 via the Via wiring 21.

ここで、本実施の形態では、図1に示すように、クロック配線11の第2シールド配線13とMIM容量30の下部電極18とが同層に設けられている。すなわち、太幅配線の第2シールド配線13が、MIM容量30の下部電極18と同一の配線層によって形成されている。MIM容量30の平板状電極については、TaN等の通常配線とは異なる金属にて薄膜として形成されることが"Application of on-chip MIM decoupling capacitor for 90nm SOI microprocessor", D. Roberts et al., IEDM 2005, Pages 72 - 75に開示されている。従って、本実施の形態では、第2シールド配線13を下部電極18と同じ通常配線とは異なる金属によって形成している。ここでは、クロック配線11、シールド配線12、信号配線14、電源配線15、及びグランド配線16は、通常配線に用いられる金属として、例えばCuによって形成されている。一方、第2シールド配線13、上部電極17、及び下部電極18は、通常配線と異なる金属として、例えばTiNによって形成される。   Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the second shield wiring 13 of the clock wiring 11 and the lower electrode 18 of the MIM capacitor 30 are provided in the same layer. That is, the second shield wiring 13 having a thick wiring is formed by the same wiring layer as the lower electrode 18 of the MIM capacitor 30. The plate-like electrode of the MIM capacitor 30 may be formed as a thin film using a metal different from normal wiring such as TaN, as “Application of on-chip MIM decoupling capacitor for 90 nm SOI microprocessor”, D. Roberts et al., IEDM 2005, Pages 72-75. Therefore, in the present embodiment, the second shield wiring 13 is formed of a metal different from the same normal wiring as the lower electrode 18. Here, the clock wiring 11, the shield wiring 12, the signal wiring 14, the power supply wiring 15, and the ground wiring 16 are made of, for example, Cu as a metal used for the normal wiring. On the other hand, the second shield wiring 13, the upper electrode 17, and the lower electrode 18 are formed of, for example, TiN as a metal different from the normal wiring.

続いて、本実施の形態にかかる半導体装置1の製造方法について説明する。まず始めに、ウェハー等の配線基板上に、信号配線14を形成する。溝エッチング工程、めっき工程、及びCMP工程などの工程を経て、信号配線14としてCu配線を形成する。   Then, the manufacturing method of the semiconductor device 1 concerning this Embodiment is demonstrated. First, the signal wiring 14 is formed on a wiring substrate such as a wafer. Cu wiring is formed as the signal wiring 14 through processes such as a groove etching process, a plating process, and a CMP process.

次に、この信号配線14の上に絶縁層を形成した後、スパッタリングによって第2シールド配線13及び下部電極18となる材料を配線基板上全面に成膜する。本実施の形態では、第2シールド配線13及び下部電極18となる材料として、通常配線とは異なる金属を用いる。例えば、ここでは、第2シールド配線13及び下部電極18となる材料としてTiNを成膜する。そして、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、レジスト除去工程などの工程を経て、成膜された材料を所定の形状にパターニングして、第2シールド配線13及び下部電極18を形成する。   Next, after forming an insulating layer on the signal wiring 14, a material to be the second shield wiring 13 and the lower electrode 18 is formed on the entire surface of the wiring substrate by sputtering. In the present embodiment, a metal different from the normal wiring is used as a material for the second shield wiring 13 and the lower electrode 18. For example, here, TiN is deposited as a material for the second shield wiring 13 and the lower electrode 18. Then, through processes such as a photolithography process, an etching process, and a resist removal process, the formed material is patterned into a predetermined shape to form the second shield wiring 13 and the lower electrode 18.

さらに、これらを覆う絶縁層を形成した後、再度スパッタリングによって上部電極17となる材料を配線基板上全面に成膜する。ここでは、上部電極17となる材料として、同様に、通常配線とは異なる金属であるTiNを成膜する。そして、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、レジスト除去工程などの工程を経て、成膜された材料をパターニングして、上部電極17を形成する。   Further, after forming an insulating layer covering these, a material to be the upper electrode 17 is formed again on the entire surface of the wiring substrate by sputtering. Here, as the material for the upper electrode 17, similarly, TiN which is a metal different from the normal wiring is formed. Then, the upper electrode 17 is formed by patterning the deposited material through processes such as a photolithography process, an etching process, and a resist removal process.

次に、上部電極17を覆う絶縁層を形成した後、第2シールド配線13、上部電極17、及び下部電極18上の絶縁膜にスルーホールを開口する。これにより、第2シールド配線13、上部電極17、及び下部電極18に到達するスルーホールが形成され、第2シールド配線13、上部電極17、及び下部電極18の表面が露出する。そして、このスルーホールにVia配線19、20、21を形成する。   Next, after forming an insulating layer covering the upper electrode 17, a through hole is opened in the insulating film on the second shield wiring 13, the upper electrode 17, and the lower electrode 18. As a result, through holes reaching the second shield wiring 13, the upper electrode 17, and the lower electrode 18 are formed, and the surfaces of the second shield wiring 13, the upper electrode 17, and the lower electrode 18 are exposed. Then, via wirings 19, 20, and 21 are formed in the through holes.

その後、溝エッチング工程、めっき工程、及びCMP工程などの工程を経て、クロック配線11、第1シールド配線12、電源配線15、及びグランド配線16としてCu配線を形成する。これにより、Via配線19を介して第2シールド配線と電気的に接続する第1シールド配線12が形成される。また、Via配線20を介して上部電極17と電気的に接続する電源配線15が形成される。さらに、Via配線21を介して下部電極18と電気的に接続するグランド配線16が形成される。以上の工程を経て、本実施の形態の半導体装置1が完成する。   Thereafter, Cu wiring is formed as the clock wiring 11, the first shield wiring 12, the power supply wiring 15, and the ground wiring 16 through processes such as a groove etching process, a plating process, and a CMP process. Thus, the first shield wiring 12 that is electrically connected to the second shield wiring via the via wiring 19 is formed. Further, the power supply wiring 15 that is electrically connected to the upper electrode 17 through the Via wiring 20 is formed. Further, a ground wiring 16 that is electrically connected to the lower electrode 18 via the Via wiring 21 is formed. Through the above steps, the semiconductor device 1 according to the present embodiment is completed.

なお、上記説明では、第2シールド配線13をMIM容量30の下部電極18と同一の配線層にて形成したが、MIM容量30の上部電極17と同一の配線層で形成してもよい。また、第2シールド配線13は1つの配線層によって構成される単層構造に限らず、第2シールド配線13を、上部電極17と同一の配線層と、下部電極18と同一の配線層との両方によって形成して、二重構造にしてもよい。   In the above description, the second shield wiring 13 is formed in the same wiring layer as the lower electrode 18 of the MIM capacitor 30, but may be formed in the same wiring layer as the upper electrode 17 of the MIM capacitor 30. In addition, the second shield wiring 13 is not limited to a single layer structure constituted by one wiring layer, and the second shield wiring 13 is formed of a wiring layer that is the same as the upper electrode 17 and a wiring layer that is the same as the lower electrode 18. Both may be formed into a double structure.

このように、本実施の形態では、太幅配線の第2シールド配線13を、MIM容量30の電極の少なくとも一方と同層に形成する。すなわち、線幅が太くパターン面積の大きい第2シールド配線13を、同様にパターン面積の大きい上部電極17や下部電極18と同層に形成することで、パターンの粗密差を低減できる。これにより、第2シールド配線13及びMIM容量30の形成において、パターンの粗密差に起因した、リソグラフィ時の近接効果やエッチング時のマイクロローディング効果の発生を抑制できる。また、第2シールド配線13を、デカップリング容量として形成されるMIM容量30の電極と配線層を共有することで、製造コストの増大を抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, the second shield wiring 13 of the wide wiring is formed in the same layer as at least one of the electrodes of the MIM capacitor 30. That is, by forming the second shield wiring 13 having a large line width and a large pattern area in the same layer as the upper electrode 17 and the lower electrode 18 having the same pattern area, the difference in pattern density can be reduced. Thereby, in the formation of the second shield wiring 13 and the MIM capacitor 30, it is possible to suppress the occurrence of the proximity effect during lithography and the microloading effect during etching due to the difference in density between the patterns. Further, by sharing the wiring layer with the electrode of the MIM capacitor 30 formed as the decoupling capacitor, the second shield wiring 13 can suppress an increase in manufacturing cost.

さらに、第2シールド配線13が、通常配線とは異なる専用の配線層で形成される。これにより、通常配線と第2シールド配線13の両方を、それぞれ最適なプロセス条件で形成することができる。従って、通常配線へ影響を与えることなく、パターン面積の大きい第2シールド配線13を形成することができる。さらに、第2シールド配線13となる材料はスパッタリングを用いて成膜される。これにより、均一な膜厚を有する第2シールド配線13を、CMP工程を経ることなく形成できるため、ディッシングの発生がない。以上のことから、本実施の形態によれば、配線形状のばらつきを効果的に抑制することのできる配線構造、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を低コストで提供することができる。   Further, the second shield wiring 13 is formed of a dedicated wiring layer different from the normal wiring. Thereby, both the normal wiring and the second shield wiring 13 can be formed under optimum process conditions. Therefore, the second shield wiring 13 having a large pattern area can be formed without affecting the normal wiring. Further, the material to be the second shield wiring 13 is formed by sputtering. As a result, the second shield wiring 13 having a uniform film thickness can be formed without going through the CMP process, so that dishing does not occur. From the above, according to the present embodiment, it is possible to provide a wiring structure, a semiconductor device, and a manufacturing method of the semiconductor device that can effectively suppress variations in the wiring shape at a low cost.

なお、本実施の形態では、第2シールド配線13をMIM容量30と離間して形成する場合について例示的に説明をしたが、第2シールド配線13をMIM容量30から延在して形成することも可能である。図3は、実施の形態1の別の実施例に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。図3に示すように、第2シールド配線13を下部電極18から延在して形成してもよい。すなわち、図1及び図2のように、第2シールド配線13と下部電極18とをそれぞれ別々のパターンとして離間して形成してもよいし、図3のように、第2シールド配線13と下部電極18とを1つのパターンとして一体的に形成してもよい。また、図4は、実施の形態1のさらに別の実施例に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。図4に示すように、第2シールド配線13を上部電極17、下部電極18の両方から延在して形成してもよい。   In the present embodiment, the case where the second shield wiring 13 is formed apart from the MIM capacitor 30 has been exemplarily described. However, the second shield wiring 13 is formed extending from the MIM capacitor 30. Is also possible. FIG. 3 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to another example of the first embodiment. As shown in FIG. 3, the second shield wiring 13 may be formed extending from the lower electrode 18. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the second shield wiring 13 and the lower electrode 18 may be formed separately as separate patterns, or as shown in FIG. The electrode 18 may be integrally formed as one pattern. FIG. 4 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to still another example of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the second shield wiring 13 may be formed extending from both the upper electrode 17 and the lower electrode 18.

その他の実施の形態.
クロック配線は、上記配線構造のみに限られるものではない。図5は、その他の実施の形態に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。なお、図5にはMIM容量30は不図示であるが、図1に示す半導体装置1と同様、第2シールド配線13はMIM容量30の下部電極18と同層に形成されている。図5に示す半導体装置2には、2つのクロック配線11により差動クロックペア配線が形成されている。これら2つのクロック配線11の外側に、一対の第1シールド配線12が配置される。そして、クロック配線11と信号配線14との間の配線層には、太幅配線の第2シールド配線13がクロック配線11及び第1シールド配線12の対向する部分を覆うように形成されている。図5には図示していないが、第2シールド配線13は、MIM容量の下部電極18と同一の配線層に設けられている。従って、第2シールド配線13は、クロック配線11、第1シールド配線12、信号配線14などの通常配線とは異なる金属によって形成されている。
Other embodiments.
The clock wiring is not limited to the above wiring structure. FIG. 5 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to another embodiment. Although the MIM capacitor 30 is not shown in FIG. 5, the second shield wiring 13 is formed in the same layer as the lower electrode 18 of the MIM capacitor 30 as in the semiconductor device 1 shown in FIG. In the semiconductor device 2 shown in FIG. 5, a differential clock pair wiring is formed by two clock wirings 11. A pair of first shield wirings 12 are arranged outside these two clock wirings 11. In the wiring layer between the clock wiring 11 and the signal wiring 14, a second shield wiring 13 having a thick wiring is formed so as to cover the opposing portions of the clock wiring 11 and the first shield wiring 12. Although not shown in FIG. 5, the second shield wiring 13 is provided in the same wiring layer as the lower electrode 18 of the MIM capacitor. Therefore, the second shield wiring 13 is formed of a metal different from normal wiring such as the clock wiring 11, the first shield wiring 12, and the signal wiring 14.

なお、実施の形態1と同様、差動クロックペア配線の第2シールド配線13は、下部電極18と同一の配線層に限らず、MIM容量30の上部電極17と同一の配線層であってもよい。また、第2シールド配線13が、上部電極17と同一の配線層と、下部電極18と同一の配線層との両方によって形成された、二重構造であってもよい。さらに、第2シールド配線は、上部電極17、下部電極18、又はこれら両方から延在されていてもよい。このように、差動クロックペア配線の第2シールド配線13が、MIM容量30の電極の少なくとも一方と同層、且つ、通常配線とは異なる配線層に形成された配線構造であれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。これにより、通常配線に影響を与えることなく、パターン面積の大きい第2シールド配線13を形成することができる。従って、実施の形態1と同様、配線形状のばらつきを効果的に抑制することのできる配線構造、半導体装置、及び半導体装置の製造方法を低コストで提供することがすることができる。   As in the first embodiment, the second shield wiring 13 of the differential clock pair wiring is not limited to the same wiring layer as the lower electrode 18, but may be the same wiring layer as the upper electrode 17 of the MIM capacitor 30. Good. The second shield wiring 13 may have a double structure formed by both the same wiring layer as the upper electrode 17 and the same wiring layer as the lower electrode 18. Further, the second shield wiring may be extended from the upper electrode 17, the lower electrode 18, or both of them. Thus, if the second shield wiring 13 of the differential clock pair wiring is a wiring structure formed in the same layer as at least one of the electrodes of the MIM capacitor 30 and in a wiring layer different from the normal wiring, The same effects as in the first mode can be obtained. Thus, the second shield wiring 13 having a large pattern area can be formed without affecting the normal wiring. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to provide a wiring structure, a semiconductor device, and a method for manufacturing the semiconductor device that can effectively suppress variations in the wiring shape at a low cost.

また、第2シールド配線13がクロック配線11の下層に設けられる上記配線構造に限られるものではない。クロック配線11及び第1シールド配線12に沿って、クロック配線11の上層、又は上層と下層の両方に、第2シールド配線13を設けてもよいことは言うまでもない。   The second shield wiring 13 is not limited to the above wiring structure provided in the lower layer of the clock wiring 11. It goes without saying that the second shield wiring 13 may be provided in the upper layer of the clock wiring 11 or both the upper layer and the lower layer along the clock wiring 11 and the first shield wiring 12.

なお、図1、図3、及び図4では、クロック配線11、第1シールド配線12、電源配線15、及びグランド配線16より下側には、第2シールド配線13、信号配線14、上部電極17、及び下部電極18の部分を除いて絶縁層で充たされているが、図では絶縁層を省略して示している。また、図2には、図1に示す信号配線14は省略して記載している。図5では、同様に、クロック配線11及び第1シールド配線12より下側には、第2シールド配線13及び信号配線14の部分を除いて絶縁層で充たされているが、図では絶縁層を省略して示している。   1, 3, and 4, the second shield wiring 13, the signal wiring 14, and the upper electrode 17 are provided below the clock wiring 11, the first shield wiring 12, the power supply wiring 15, and the ground wiring 16. , And the lower electrode 18 are filled with an insulating layer, but the insulating layer is omitted in the figure. In FIG. 2, the signal wiring 14 shown in FIG. 1 is omitted. In FIG. 5, similarly, an insulating layer is filled below the clock wiring 11 and the first shield wiring 12 except for the second shield wiring 13 and the signal wiring 14. Is omitted.

また、図1〜図5では、各構成要素の一部分のみを切断して記載している。一般には、クロック配線11は、長く延在し、途中に屈曲部、分岐部を含む場合も多いが、第1シールド配線12もクロック配線11が屈曲すればこれに従って屈曲し、クロック配線11が分岐すればこれに従って分岐し、クロック配線11に沿って配設されている。第2シールド配線13も同様にクロック配線11及び第1シールド配線12に沿って配設される。   Moreover, in FIGS. 1-5, only a part of each component is cut | disconnected and described. In general, the clock wiring 11 extends long and often includes a bent portion and a branched portion in the middle. However, if the clock wiring 11 is bent, the first shield wiring 12 is bent accordingly, and the clock wiring 11 is branched. If so, it branches in accordance with this and is arranged along the clock wiring 11. Similarly, the second shield wiring 13 is disposed along the clock wiring 11 and the first shield wiring 12.

以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。   The above description describes the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment. Moreover, those skilled in the art can easily change, add, and convert each element of the above embodiment within the scope of the present invention.

実施の形態1に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。3 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1に係るクロック配線構造を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing a clock wiring structure according to the first embodiment. 実施の形態1の別の実施例に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。FIG. 10 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to another example of the first embodiment. 実施の形態1のさらに別の実施例に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。FIG. 10 is a partial perspective view showing a clock wiring structure according to still another example of the first embodiment. その他の実施の形態に係るクロック配線構造を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the clock wiring structure which concerns on other embodiment. 従来のクロック配線構造を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the conventional clock wiring structure.

符号の説明Explanation of symbols

1、2 半導体装置、11 クロック配線、
12 第1シールド配線、13 第2シールド配線、
14 信号配線、15 電源配線、16 グランド配線、
17 上部電極、18 下部電極、30 MIM容量、
101 クロック配線、102 第1シールド配線、
103 第2シールド配線、104 信号配線
1, 2 semiconductor device, 11 clock wiring,
12 1st shield wiring, 13 2nd shield wiring,
14 signal wiring, 15 power wiring, 16 ground wiring,
17 upper electrode, 18 lower electrode, 30 MIM capacity,
101 clock wiring, 102 first shield wiring,
103 Second shield wiring, 104 Signal wiring

Claims (8)

クロック配線と、
前記クロック配線と同層において、前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の第1シールド配線と、
前記クロック配線と絶縁層を介した異なる層において、前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の対向する領域を覆うように設けられた第2シールド配線と、
一対の電極が絶縁層を介して対向配置されたMIM容量と、を備え、
前記MIM容量の前記一対の電極のうち少なくとも一方が、前記第2シールド配線と同層に設けられている配線構造。
Clock wiring,
A pair of first shield wirings provided on both sides of the clock wiring in the same layer as the clock wiring;
A second shield wiring provided so as to cover a region where the clock wiring and the pair of first shield wirings are opposed to each other in different layers through the clock wiring and an insulating layer;
A pair of electrodes and an MIM capacitor disposed opposite to each other with an insulating layer interposed therebetween,
A wiring structure in which at least one of the pair of electrodes of the MIM capacitor is provided in the same layer as the second shield wiring.
前記第2シールド配線は、前記クロック配線及び前記第1シールド配線と異なる金属によって形成されている請求項1に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the second shield wiring is formed of a metal different from the clock wiring and the first shield wiring. 前記第2シールド配線は、前記MIM容量の前記一対の電極の両方と同層に設けられた二重構造を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the second shield wiring has a double structure provided in the same layer as both of the pair of electrodes of the MIM capacitor. 前記第2シールド配線は、前記MIM容量の前記電極から延在して形成されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the second shield wiring is formed to extend from the electrode of the MIM capacitor. 請求項1乃至4のいずれかに記載の配線構造が設けられた半導体装置。   A semiconductor device provided with the wiring structure according to claim 1. クロック配線と、MIM容量とを有する半導体装置の製造方法であって、
基板上に、前記クロック配線と、前記クロック配線に沿ってその両側に設けられた一対の第1シールド配線とを形成し、
前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の形成前又は形成後に、前記MIM容量の一対の電極と、前記一対の電極のうち少なくとも一方と同層に設けられ、前記クロック配線及び前記一対の第1シールド配線の対向する領域を覆う第2シールド配線とを、前記クロック配線と絶縁層を介した異なる層に形成する半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a clock wiring and an MIM capacitor,
Forming a clock wiring and a pair of first shield wirings provided on both sides of the clock wiring on the substrate;
Before or after the clock wiring and the pair of first shield wirings are formed, the pair of electrodes of the MIM capacitor and at least one of the pair of electrodes are provided in the same layer, and the clock wiring and the pair of first shield wirings A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a second shield wiring that covers a region where one shield wiring is opposed is formed in a different layer through the clock wiring and an insulating layer.
前記MIM容量の前記一対の電極のうち少なくとも一方と、前記第2シールド配線とは、
前記クロック配線及び前記第1シールド配線と異なる金属をスパッタリングによって成膜し、
前記成膜された金属をエッチングによりパターニングして形成する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
At least one of the pair of electrodes of the MIM capacitor and the second shield wiring are
A metal different from the clock wiring and the first shield wiring is formed by sputtering,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the formed metal is patterned by etching.
クロック配線と、
前記クロック配線と同一レイヤであって前記クロック配線の延在方向に隣接する第1シールド配線と、
前記クロック配線と異なるレイヤであって少なくとも前記クロック配線の下に配置される第2シールド配線と、
前記第2シールド配線がその上部電極または下部電極となるMIM容量と、を備える半導体装置。
Clock wiring,
A first shield wiring that is in the same layer as the clock wiring and is adjacent to the extending direction of the clock wiring;
A second shield wiring disposed in a layer different from the clock wiring and at least under the clock wiring;
A semiconductor device comprising: an MIM capacitor in which the second shield wiring is an upper electrode or a lower electrode.
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