JP2012146725A - Wiring layer formation method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性材料からなる配線パターンと絶縁性材料からなる層間膜とを有する配線層の形成方法、及び、半導体基板上に配線層を備えた半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a wiring layer having a wiring pattern made of a conductive material and an interlayer film made of an insulating material, and a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring layer on a semiconductor substrate.
近年、半導体集積回路を備えた半導体基板上に複数の配線層を積層させた多層配線構造を持つ半導体装置が、広く使用されている。多層配線構造では、下側の配線層の上面の平坦度が低い場合、上側の配線層の配線パターンに異常(例えば、配線パターンの傾斜)が発生したり、上側の配線層のビア(via)に開口不良(例えば、不十分な開口又は未開口)が発生したりし易くなる。 In recent years, semiconductor devices having a multilayer wiring structure in which a plurality of wiring layers are stacked on a semiconductor substrate provided with a semiconductor integrated circuit have been widely used. In the multilayer wiring structure, when the flatness of the upper surface of the lower wiring layer is low, an abnormality (for example, inclination of the wiring pattern) occurs in the upper wiring layer, or a via (via) of the upper wiring layer is generated. Opening defects (for example, insufficient opening or non-opening) are likely to occur.
例えば、図1(a)の縦断面図に示されるように、半導体基板601上に狭い間隔609で配線602が形成される場合には、配線602を覆うように形成された絶縁材料層603の表面604も概ね平坦であり、その結果、図1(b)の縦断面図に示されるように、絶縁材料層603のCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって形成された層間膜603aの表面604aの平坦度は高い。しかし、図2(a)の縦断面図に示されるように、半導体基板701上に形成された配線702の間隔709が広い場合には、配線702を覆うように形成された絶縁材料層703の表面704の起伏が大きくなり、その結果、図2(b)の縦断面図に示されるように、絶縁材料層703のCMPによって形成された層間膜703aの表面704aにはディッシングによる凹み(傾斜部又は段差)705が発生し、層間膜703aの表面704aの平坦度は低い。
For example, as shown in the vertical cross-sectional view of FIG. 1A, when the
また、図3の平面図及び図4の縦断面図に示されるように、半導体基板801上に多層配線構造802を形成し、その上に磁性体からなるインダクタ861を形成した半導体装置800も、広く使用されている。多層配線構造802は、例えば、5層の配線層810,820,830,840,850を含み、それぞれの配線層は、導電性材料からなる配線812,822,832,842,852と絶縁性材料からなる層間膜813,823,833,843,853とを有している。多層配線構造802に、50μm×50μm(=2500μm2)程度のインダクタ形成領域809がある場合には、1層の配線層毎に、60nm(=600オングストローム)ずつディッシングによる凹みが深くなる。その結果、各配線層の凹み815,825,835,845,855の深さは、配線層が1層重なるごとに60nm(=600オングストローム)程度増え、その結果、配線層850の凹み855の深さは、60nmの5倍の0.3μm(=300nm)程度になる。このため、配線層850上にフォトリソグラフィ技術を用いてメタルパターン(例えば、インダクタ861)を形成する場合、又は、配線層850にビアを形成する場合に、フォトリソグラフィにおけるデフォーカス発生などによって、配線パターン異常(例えば、配線パターンの傾斜)やビアの開口不良(例えば、不十分な開口又は未開口)の発生が生じ易い。
Further, as shown in the plan view of FIG. 3 and the longitudinal sectional view of FIG. 4, a
この対策として、図5(a)に示されるように、基板901上の配線902の間隔の広い領域909に、金属製のダミー配線907を形成することによって、配線902及びダミー配線907を覆う絶縁材料層903の表面904の平坦度を高め、その結果、図5(b)に示されるように、絶縁材料層903のCMPによって形成される層間膜903aの表面904aの平坦度を高めようとする提案がある(例えば、特許文献1及び2参照)。
As a countermeasure against this, as shown in FIG. 5A, insulation is formed so as to cover the
しかしながら、特許文献1及び2が提案するように、ダミー配線を設けた配線層の上部又は近傍に、RF(Radio Frequency)製品等に用いられる誘導性回路素子、例えば、インダクタを形成した場合には、ダミー配線が磁界を変動させるので、誘導性回路素子が所望の性能を発揮できないという問題がある。 However, as proposed in Patent Documents 1 and 2, when an inductive circuit element used for an RF (Radio Frequency) product or the like, for example, an inductor is formed on or near a wiring layer provided with a dummy wiring. Since the dummy wiring changes the magnetic field, there is a problem that the inductive circuit element cannot exhibit desired performance.
また、特許文献1及び2が提案するように、ダミー配線の位置をインダクタの真下からずらす、又は、ダミー配線の配列密度を下げるなどの対策を講じた場合であっても、誘導性回路素子の特性変動を十分に低減できず、依然として、誘導性回路素子が所望の性能を発揮できない場合がある。 Further, as proposed in Patent Documents 1 and 2, even if measures such as shifting the position of the dummy wiring from right under the inductor or reducing the arrangement density of the dummy wiring are taken, In some cases, the characteristic variation cannot be sufficiently reduced, and the inductive circuit element still cannot exhibit the desired performance.
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、配線間隔が広い領域が存在する場合であっても配線層の表面の平坦度を高めることができ、且つ、配線間隔が広い領域において磁界を変動させ易い構成を無くした配線層の形成方法、及びこの配線層の形成方法を利用した半導体装置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 of the prior art, and its purpose is to increase the flatness of the surface of the wiring layer even when there is a region where the wiring interval is wide. An object of the present invention is to provide a method for forming a wiring layer that does not have a configuration in which a magnetic field can be easily changed in a region where the wiring interval is wide, and a method for manufacturing a semiconductor device using the method for forming a wiring layer.
本発明に係る配線層の形成方法は、導電性材料からなる配線パターンと絶縁性材料からなる層間膜とを有する配線層の形成方法であって、下側部材の表面上に、前記配線パターンを形成する工程と、前記下側部材の前記表面上及び前記配線パターンの表面上に、絶縁材料層を形成する工程と、前記配線パターンの間に形成された前記絶縁材料層の一部を、絶縁膜ブロックとして残すと共に、前記絶縁膜ブロックの高さを前記絶縁膜ブロック以外の前記絶縁材料層の高さよりも高くするように、前記絶縁材料層をエッチング処理する工程と、前記絶縁膜ブロックを含む前記絶縁材料層を研磨して、表面が平坦化された前記層間膜を形成する工程とを有することを特徴としている。 A method for forming a wiring layer according to the present invention is a method for forming a wiring layer having a wiring pattern made of a conductive material and an interlayer film made of an insulating material, wherein the wiring pattern is formed on a surface of a lower member. A step of forming, an insulating material layer formed on the surface of the lower member and the surface of the wiring pattern, and a part of the insulating material layer formed between the wiring patterns is insulated. A step of etching the insulating material layer so as to leave as a film block and to make the height of the insulating film block higher than the height of the insulating material layer other than the insulating film block; and the insulating film block And polishing the insulating material layer to form the interlayer film having a planarized surface.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、配線層を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記配線層を形成する工程は、前記配線層の形成方法を用いて実行されることを特徴としている。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming a wiring layer on a semiconductor substrate, and the step of forming the wiring layer uses the method of forming the wiring layer. It is characterized by being executed.
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、複数の配線層を順に積層させることによって多層配線構造を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記複数の配線層の内の少なくとも1つの配線層を形成する工程は、前記配線層の形成方法を用いて実行されることを特徴としている。 Another semiconductor device manufacturing method according to the present invention is a semiconductor device manufacturing method including a step of forming a multilayer wiring structure by sequentially stacking a plurality of wiring layers on a semiconductor substrate, wherein the plurality of wirings are formed. The step of forming at least one wiring layer among the layers is performed using the method for forming a wiring layer.
本発明によれば、配線間隔が広い領域が存在する場合であっても配線層の表面の平坦度を高めることができ、且つ、配線間隔が広い領域において磁界を変動させ易い構成を無くすることができるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to increase the flatness of the surface of the wiring layer even when there is a region where the wiring interval is wide, and to eliminate the configuration in which the magnetic field is easily changed in the region where the wiring interval is wide. There is an effect that can be.
《1》第1の実施形態
《1−1》第1の実施形態の方法
図6は、第1の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法において形成される配線パターン及び絶縁膜ブロックの形状及び配置の一例を概略的に示す平面図である。また、図7から図11までは、第1の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法における第1工程から第5工程までをそれぞれ示す概略的な縦断面図である。なお、図10は、図6の構成をX−X線で切った面を示している。
<< 1 >> First Embodiment << 1-1 >> Method of First Embodiment FIG. 6 illustrates a wiring pattern and insulation formed in a wiring layer forming method and a semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. It is a top view which shows roughly an example of the shape and arrangement | positioning of a membrane block. 7 to 11 are schematic longitudinal sectional views showing the first to fifth steps in the wiring layer forming method and the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, respectively. FIG. 10 shows a plane obtained by cutting the configuration of FIG. 6 along the line XX.
図6から図11までに示されるように、第1の実施形態に係る配線層の形成方法は、導電性材料(例えば、金属)からなる配線パターン102と絶縁性材料(例えば、SiO2)からなる層間膜103aとを有する配線層110の形成方法である。
As shown in FIGS. 6 to 11, the wiring layer forming method according to the first embodiment is based on a
また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板101上に、配線層を形成する工程を有し、この配線層を形成する工程は、図6から図11までに示される配線層の形成方法を用いて実行される。また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、配線層110上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタ(図3に示すインダクタ861など)を形成する工程をさらに有してもよい。
In addition, the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment includes a step of forming a wiring layer on the
また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板101上に、複数の配線層を順に積層させることによって多層配線構造を形成する工程を有してもよい(第3、第4、第5の実施形態でも説明する)。この場合には、複数の配線層の内の少なくとも1つの配線層を形成する工程を、図6から図11までに示される配線層の形成方法を用いて実行する。また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、多層配線構造の最も上の配線層上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタ(図3に示すインダクタ861など)を形成する工程をさらに有してもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment may include a step of forming a multilayer wiring structure by sequentially stacking a plurality of wiring layers on the semiconductor substrate 101 (third, third 4. Also described in the fifth embodiment). In this case, the step of forming at least one wiring layer among the plurality of wiring layers is executed using the wiring layer forming method shown in FIGS. The method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment includes a step of forming an inductive circuit element, for example, an inductor (such as the
次に、配線層110の形成方法を詳細に説明する。第1の実施形態に係る配線層の形成方法においては、先ず、図7に示されるように、下側部材としての半導体基板101の表面上に、フォトリソグラフィ技術などを用いて、配線パターン102を形成する。配線パターン102の形状及び配置の一例を図6の平面図及び図7の縦断面図に示すが、第1の実施形態に係る配線層の形成方法は、他の配線パターンにも適用可能である。第1の実施形態に係る配線層の形成方法は、特に、配線間隔の広い領域(例えば、領域109)、例えば、500μm×500μm程度の空き領域(配線パターンの存在しない領域)を有する配線層に適用することによって、平坦度の向上及び磁界へ影響の低減の効果を得ることができる。
Next, a method for forming the
次に、図8に示されるように、半導体基板101の表面上及び配線パターン102の表面上に、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、SiO2などの絶縁材料層(層間膜103aを形成するための材料層)103を形成する。図8の例では、配線間隔の広い領域109が存在するので、図8に示されるように、絶縁材料層103の表面104には、凹み105が発生する。
Next, as shown in FIG. 8, an insulating material layer (interlayer film) such as SiO 2 is formed on the surface of the
次に、図9に示されるように、絶縁材料層103の表面104上に、例えば、CVD法などを用いて、SiO2などの絶縁性材料からなる絶縁材料層106を形成する。配線間隔の広い領域109内に絶縁材料層103の凹み105が存在するので、図9に示されるように、絶縁材料層106の表面107には、深い凹み108が発生する。絶縁材料層103の膜厚と絶縁材料層106の膜厚とは、ほぼ同じ厚さとすればよい。
Next, as shown in FIG. 9, an insulating
図8の工程と図9の工程とは、同じ装置を用いた一連の工程とすることができ、この場合には、図11に示す平坦化する工程において、絶縁材料層103の研磨レートと絶縁材料層106の研磨レート(CMP工程における研磨され易さの度合い)とがほぼ等しくなる。しかし、絶縁材料層103と絶縁材料層106とを異なる装置又は異なる製造条件(例えば、材料成分、形成速度など)で形成してもよい。この場合には、絶縁材料層106の研磨レート(研磨され易さの度合い)が絶縁材料層103の研磨レート(研磨され易さの度合い)よりも低く(すなわち、研磨され難く)することが望ましい。絶縁材料層106としては、例えば、BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)などを用いることができる。
8 and 9 can be a series of steps using the same apparatus. In this case, in the planarization step shown in FIG. 11, the polishing rate and insulation of the insulating
研磨され難い絶縁材料層106としては、HDP(High Density Plasma―CVD法によって形成されたSiO2層があり、研磨され易い絶縁材料層103としては、TEOS(テトラエチルオルトシリケート)−CVD法においてオゾンを添加して形成されたSiO2層がある。ただし、これらは例示であって、研磨され易さの違いは、製造条件の違い、材料の違いなどによって得ることもできる。
As the insulating
次に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、絶縁材料層103及び106にエッチング処理を施す。この工程では、絶縁材料層106及び103にエッチング処理を施すことによって、図10に示されるように、配線パターン102の間に形成された絶縁材料層106の一部を、膜厚の厚い絶縁膜ブロック111として残すと共に、絶縁膜ブロック111の高さ(頂部の位置)を絶縁膜ブロック111以外の絶縁材料層103a又は106の高さ(頂部の位置)より高くなる(高さの差ΔHだけ)ようにする。ΔHは、例えば、1000オングストローム(=100nm)以上とすることが望ましい。なお、エッチングでは、ストッパー膜を形成しないため、エッチング前の層間膜厚をデータベースで管理し、仕上がりの層間膜厚に応じたエッチング条件及びエッチング時間によって、エッチングを行うことにより、所望のサイズの絶縁膜ブロック111を形成することができる。
Next, a resist pattern is formed using a photolithography technique, and the insulating material layers 103 and 106 are etched. In this step, by etching the insulating material layers 106 and 103, as shown in FIG. 10, a part of the insulating
次に、CMP法を用いて、絶縁膜ブロック111の表面及び絶縁材料層103aの表面を研磨することによって、図11に示されるような、表面107が平坦化された層間膜103bを有する配線層110を形成する。以上の工程により、半導体基板101上に、表面の平坦度の高い配線層110が形成される。
Next, by polishing the surface of the insulating
以上のように形成された配線層110上に、他の配線層を形成する工程、又は、配線層110上に誘導性回路素子、例えば、インダクタなどを形成する工程をさらに有してもよい。
You may further have the process of forming another wiring layer on the
《1−2》第1の実施形態の効果
以上に説明したように、第1の実施形態に係る配線層の形成方法又は半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロック111のブロック効果により、CMPによるディッシングを抑制しているので、配線間隔が広い領域109が存在する場合であっても配線層110の表面の平坦度を高めることができる。
<< 1-2 >> Effects of the First Embodiment As described above, according to the wiring layer forming method or the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, due to the blocking effect of the insulating
また、第1の実施形態に係る配線層の形成方法又は半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロック111を用いることによって、配線層110の表面の平坦度を高めているので、配線間隔が広い領域において磁界を変動させ易い磁性体を無くすることができる。このため、配線層110上の領域109上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタなどを形成する場合であっても、誘導性回路素子が所望の性能を発揮することができる。
In addition, according to the method for forming a wiring layer or the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, since the flatness of the surface of the
《1−3》第1の実施形態の変形例
図12は、第1の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法において形成されるメタル配線パターン及び絶縁膜ブロックの形状及び配置の変形例を概略的に示す平面図である。図13は、図12の構成をXIII−XIII線で切った面を示す概略的な縦断面図である。図6及び図10では、絶縁膜ブロック111が2列×3行、すなわち、6個配列された場合を説明したが、ディッシングの影響をより少なくするために、図13に示されるように、絶縁膜ブロック112を1個(例えば、幅W=500μm)としてもよい。また、絶縁膜ブロックの個数、間隔は上記例に限定されず、例えば、1列×3行、すなわち、3個配列などのような、他の個数及び配列であってもよい。さらに、絶縁膜ブロックの平面形状は、四角形に限定されず、円形、楕円形、又は四角形以外の多角形などの他の形状であってもよい。
<< 1-3 >> Modification of First Embodiment FIG. 12 shows the shape and arrangement of metal wiring patterns and insulating film blocks formed in the wiring layer forming method and semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. It is a top view which shows roughly the modification of this. FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view showing a surface obtained by cutting the configuration of FIG. 12 along line XIII-XIII. 6 and 10, the case where the insulating film blocks 111 are arranged in 2 columns × 3 rows, that is, 6 is described. However, in order to reduce the influence of dishing, as shown in FIG. One membrane block 112 (for example, width W = 500 μm) may be used. In addition, the number and interval of the insulating film blocks are not limited to the above example, and may be other numbers and arrangements such as 1 column × 3 rows, that is, an arrangement of 3 pieces. Furthermore, the planar shape of the insulating film block is not limited to a quadrangle, and may be other shapes such as a circle, an ellipse, or a polygon other than a rectangle.
《2》第2の実施形態
図14及び図15は、第2の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法における第3工程及び第4工程を示す概略的な縦断面図である。第2の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法は、第1の実施形態における2層の絶縁材料層103及び106を、1層の絶縁材料層203とした点が、第1の実施形態に係る配線層の形成方法及び半導体装置の製造方法と相違する。
<< 2 >> Second Embodiment FIGS. 14 and 15 are schematic longitudinal sectional views showing a third step and a fourth step in a method of forming a wiring layer and a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment. is there. The wiring layer forming method and the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment are different in that the two insulating material layers 103 and 106 in the first embodiment are changed to one insulating
第2の実施形態に係る配線層の形成方法は、導電性材料(例えば、金属)からなる配線パターン202と絶縁性材料(例えば、SiO2)からなる層間膜とを有する配線層の形成方法である。
The method for forming a wiring layer according to the second embodiment is a method for forming a wiring layer having a
また、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板201上に、配線層を形成する工程を有し、この配線層を形成する工程は、第2の実施形態に係る配線層の形成方法を用いて実行される。また、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、配線層110上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタ(図3に示すインダクタ861など)を形成する工程をさらに有してもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment includes a step of forming a wiring layer on the
また、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板201上に、複数の配線層を順に積層させることによって多層配線構造を形成する工程を有してもよい(第3、第4、第5の実施形態でも説明する)。この場合には、複数の配線層の内の少なくとも1つの配線層を形成する工程を、第2の実施形態に係る配線層の形成方法を用いて実行する。また、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、多層配線構造の最も上の配線層上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタ(図3に示すインダクタ861など)を形成する工程をさらに有してもよい。
In addition, the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment may include a step of forming a multilayer wiring structure by sequentially stacking a plurality of wiring layers on the semiconductor substrate 201 (third, third 4. Also described in the fifth embodiment). In this case, the step of forming at least one wiring layer of the plurality of wiring layers is executed using the wiring layer forming method according to the second embodiment. The method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment includes a step of forming an inductive circuit element, for example, an inductor (such as the
第2の実施形態に係る配線層の形成方法においては、先ず、下側部材としての半導体基板201の表面上に、配線パターン202を形成し、次に、図14に示されるように、半導体基板201の表面上及び配線パターン202の表面上にSiO2などの絶縁材料層203を形成する。図14の例では、配線間隔の広い領域209が存在するので、図14に示されるように、絶縁材料層203の表面204には、凹み205が発生する。
In the method for forming a wiring layer according to the second embodiment, first, a
次に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンを形成し、絶縁材料層203にエッチング処理を施す。この工程では、絶縁材料層203にエッチング処理を施すことによって、図15に示されるように、配線パターン202の間に形成された絶縁材料層203の一部を、膜厚の厚い絶縁膜ブロック211として残すと共に、絶縁膜ブロック211の高さ(頂部の位置)を絶縁膜ブロック211以外の絶縁材料層203aの高さ(頂部の位置)より高くなるようにする。なお、エッチングでは、ストッパー膜を形成しないため、エッチング前の層間膜厚をデータベースで管理し、仕上がりの層間膜厚に応じたエッチング条件及びエッチング時間によって、エッチングを行うことにより、所望のサイズの絶縁膜ブロック211を形成することができる。
Next, a resist pattern is formed using a photolithography technique, and the insulating
次に、CMP法を用いて、絶縁膜ブロック211の表面及び絶縁材料層203aの表面を研磨することによって、表面が平坦化された層間膜を有する配線層を形成する。以上の工程により、半導体基板201上に、表面の平坦度の高い配線層が形成される。また、以上のように形成された配線層上に、他の配線層を形成する工程、又は、配線層110上に誘導性回路素子、例えば、インダクタなどを形成する工程をさらに有してもよい。
Next, the surface of the insulating
以上に説明したように、第2の実施形態に係る配線層の形成方法又は半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロック211のブロック効果により、CMPによるディッシングを抑制しているので、配線間隔が広い領域209が存在する場合であっても配線層の表面の平坦度を高めることができる。
As described above, according to the wiring layer forming method or the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment, dishing by CMP is suppressed by the blocking effect of the insulating
また、第2の実施形態に係る配線層の形成方法又は半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロック211を用いることによって、配線層の表面の平坦度を高めているので、配線間隔が広い領域において磁界を変動させ易い磁性体を無くすることができる。このため、配線層上の領域209上に、誘導性回路素子、例えば、インダクタなどを形成する場合であっても、誘導性回路素子が所望の性能を発揮することができる。
In addition, according to the method for forming a wiring layer or the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, since the flatness of the surface of the wiring layer is increased by using the insulating
さらに、第2の実施形態に係る配線層の形成方法又は半導体装置の製造方法によれば、絶縁材料層203の形成を1回のプロセスで行うことができるので、処理工程の数を減らすことができる。
Furthermore, according to the method for forming a wiring layer or the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the insulating
《3》第3の実施形態
図16は、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された多層配線構造302を持つ半導体装置300の概略的な縦断面図である。図16に示されるように、多層配線構造302は、例えば、5層の配線層310,320,330,340,350を含み、それぞれの配線層は、導電性材料からなる配線312,322,332,342,352と絶縁性材料からなる層間膜313,323,333,343,353とを有している。なお、配線層の数は、5層に限定されない。多層配線構造302に、500μm×500μm程度のインダクタ形成領域309がある。第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、5層の配線層310,320,330,340,350のそれぞれについて、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用している。このため、配線層310,320,330,340,350のそれぞれの表面314,324,334,344,354は平坦になる。
<< 3 >> Third Embodiment FIG. 16 is a schematic longitudinal sectional view of a
以上に説明したように、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロックのブロック効果により、すべての配線層についてCMPによるディッシングを抑制しているので、配線間隔が広い領域309が存在する場合であっても最上層である配線層350の表面の平坦度を高めることができる。
As described above, according to the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment, dishing by CMP is suppressed for all wiring layers due to the blocking effect of the insulating film block, so that the wiring interval is wide. Even when the
また、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、配線間隔が広い領域309において磁界を変動させ易い磁性体を無くしているので、配線層350上の領域309上に配置される、誘導性回路素子、例えば、インダクタは所望の性能を発揮することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, since the magnetic material that easily changes the magnetic field is eliminated in the
《4》第4の実施形態
図17は、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された多層配線構造402を持つ半導体装置400の概略的な縦断面図である。図17に示されるように、多層配線構造402は、例えば、5層の配線層410,420,430,440,450を含み、それぞれの配線層は、導電性材料からなる配線412,422,432,442,452と絶縁性材料からなる層間膜413,423,433,443,453とを有している。なお、配線層の数は、5層に限定されない。多層配線構造402に、500μm×500μm程度のインダクタ形成領域409がある。第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、5層の配線層410,420,430,440,450の内の所定番目(例えば、偶数番目)の層で、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用している。このため、配線層420,440のそれぞれの表面424,444は平坦になるが、配線層410,430,450のそれぞれの表面414,434,454には、ディッシングによる凹み415,435,455(深さΔD=600オングストローム程度)が発生する。ただし、偶数番目の配線層について、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用しているので、凹み415,435,455の深さは浅い。
<< 4 >> Fourth Embodiment FIG. 17 is a schematic vertical cross-sectional view of a
以上に説明したように、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロックのブロック効果により、所定番目の配線層についてCMPによるディッシングを抑制しているので、配線間隔が広い領域409が存在する場合であっても最上層である配線層450の表面の平坦度を高めることができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, dishing by CMP is suppressed for the predetermined wiring layer due to the blocking effect of the insulating film block. Even when the
また、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、配線間隔が広い領域409において磁界を変動させ易い磁性体を無くしているので、配線層450上の領域409上に配置される、誘導性回路素子、例えば、インダクタは所望の性能を発揮することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, since the magnetic material that easily changes the magnetic field is eliminated in the
さらに、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用して形成される配線層の数を減らしているので、製造コストの削減を図ることができる。 Furthermore, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the number of wiring layers formed by using the wiring layer forming method described in the first embodiment or the second embodiment is reduced. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
《5》第5の実施形態
図18は、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された多層配線構造502を持つ半導体装置500の概略的な縦断面図である。図18に示されるように、多層配線構造502は、例えば、5層の配線層510,520,530,540,550を含み、それぞれの配線層は、導電性材料からなる配線512,522,532,542,552と絶縁性材料からなる層間膜513,523,533,543,553とを有している。なお、配線層の数は、5層に限定されない。多層配線構造502に、500μm×500μm程度のインダクタ形成領域509がある。第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、5層の配線層510,520,530,540,550の内の所定番目(例えば、3層ごと)の層と最上層の配線層について、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用している。このため、配線層510,520,540のそれぞれの表面514,524,544には、ディッシングによる凹み515,525,545(深さΔD=600オングストローム程度、又は、深さ2×ΔD=1200オングストローム程度)が発生するが、配線層530,550のそれぞれの表面534,554は平坦になる。
<< 5 >> Fifth Embodiment FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view of a
以上に説明したように、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜ブロックのブロック効果により、所定番目の配線層についてCMPによるディッシングを抑制しているので、配線間隔が広い領域509が存在する場合であっても最上層である配線層550の表面の平坦度を高めることができる。
As described above, according to the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the dishing by CMP is suppressed for the predetermined wiring layer due to the blocking effect of the insulating film block. Even when the
また、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、配線間隔が広い領域509において磁界を変動させ易い磁性体を無くしているので、配線層550上の領域509上に配置される、誘導性回路素子、例えば、インダクタは所望の性能を発揮することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment, the magnetic material that easily varies the magnetic field is eliminated in the
さらに、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1の実施形態又は第2の実施形態で説明した配線層の形成方法を使用して形成される配線層の数を減らしているので、製造コストの削減を図ることができる。 Furthermore, according to the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment, the number of wiring layers formed by using the wiring layer forming method described in the first embodiment or the second embodiment is reduced. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
300,400,500 半導体装置、
101,201,301,401,501 半導体基板、
102,202,312,322,332,342,352,412,422,432,442,452,512,522,532,542,552 配線パターン(配線)、
103,103a,106,203 絶縁材料層、
103b 層間膜、
313,323,333,343,353,413,423,433,443,453,513,523,533,543,553 層間膜、
104,107,204,314,324,334,344,354,414,424,434,444,454,514,524,534,544,554 層間膜又は絶縁材料層の表面、
105,108,208 絶縁材料層の凹み、
109,209,309,409,509 配線間隔の広い領域、
110,310,320,330,340,350,410,420,430,440,450,510,520,530,540,550 配線層、
111,211 絶縁膜ブロック。
300, 400, 500 semiconductor device,
101, 201, 301, 401, 501 semiconductor substrate,
102, 202, 312, 322, 332, 342, 352, 412, 422, 432, 442, 452, 512, 522, 532, 542, 552 wiring pattern (wiring),
103, 103a, 106, 203 insulating material layer,
103b interlayer film,
313,323,333,343,353,413,423,433,443,453,513,523,533,543,553 interlayer film,
104, 107, 204, 314, 324, 334, 344, 354, 414, 424, 434, 444, 454, 514, 524, 534, 544, 554, the surface of the interlayer film or insulating material layer,
105, 108, 208 Indentation of the insulating material layer,
109, 209, 309, 409, 509 Wide area of wiring interval,
110, 310, 320, 330, 340, 350, 410, 420, 430, 440, 450, 510, 520, 530, 540, 550 wiring layer,
111, 211 Insulating film block.
Claims (14)
下側部材の表面上に、前記配線パターンを形成する工程と、
前記下側部材の前記表面上及び前記配線パターンの表面上に、絶縁材料層を形成する工程と、
前記配線パターンの間に形成された前記絶縁材料層の一部を、絶縁膜ブロックとして残すと共に、前記絶縁膜ブロックの高さを前記絶縁膜ブロック以外の前記絶縁材料層の高さよりも高くするように、前記絶縁材料層をエッチング処理する工程と、
前記絶縁膜ブロックを含む前記絶縁材料層を研磨して、表面が平坦化された前記層間膜を形成する工程と
を有することを特徴とする配線層の形成方法。 A method of forming a wiring layer having a wiring pattern made of a conductive material and an interlayer film made of an insulating material,
Forming the wiring pattern on the surface of the lower member;
Forming an insulating material layer on the surface of the lower member and on the surface of the wiring pattern;
A part of the insulating material layer formed between the wiring patterns is left as an insulating film block, and the height of the insulating film block is set higher than the height of the insulating material layer other than the insulating film block. And a step of etching the insulating material layer,
Polishing the insulating material layer including the insulating film block to form the interlayer film having a planarized surface. A method for forming a wiring layer, comprising:
前記下側部材の前記表面上及び前記配線パターンの表面上に、第1の絶縁材料層を形成する工程と、
前記第1の絶縁材料層上に、第2の絶縁材料層を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の配線層の形成方法。 The step of forming the insulating material layer includes
Forming a first insulating material layer on the surface of the lower member and on the surface of the wiring pattern;
The method for forming a wiring layer according to claim 1, further comprising: forming a second insulating material layer on the first insulating material layer.
前記平坦化する工程において前記第2の絶縁材料層の研磨レートと前記第1の絶縁材料層の研磨レートとが等しくなるように、前記第1の絶縁材料層と前記第2の絶縁材料層を形成した
ことを特徴とする請求項2に記載の配線層の形成方法。 The step of forming the first insulating material layer and the step of forming the second insulating material layer are a series of steps executed in the same processing apparatus,
In the planarization step, the first insulating material layer and the second insulating material layer are formed so that the polishing rate of the second insulating material layer is equal to the polishing rate of the first insulating material layer. The wiring layer forming method according to claim 2, wherein the wiring layer is formed.
前記平坦化する工程において前記第2の絶縁材料層の研磨レートを前記第1の絶縁材料層の研磨レートよりも低くするように、前記第1の絶縁材料層と前記第2の絶縁材料層を形成した
ことを特徴とする請求項2に記載の配線層の形成方法。 The step of forming the first insulating material layer and the step of forming the second insulating material layer are separate steps,
In the planarization step, the first insulating material layer and the second insulating material layer are formed so that the polishing rate of the second insulating material layer is lower than the polishing rate of the first insulating material layer. The wiring layer forming method according to claim 2, wherein the wiring layer is formed.
前記配線層を形成する工程は、請求項1から7までのいずれか1項に記載の配線層の形成方法を用いて実行される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a wiring layer on a semiconductor substrate,
The method for forming a wiring layer is performed using the method for forming a wiring layer according to any one of claims 1 to 7.
前記複数の配線層の内の少なくとも1つの配線層を形成する工程は、請求項1から8までのいずれか1項に記載の配線層の形成方法を用いて実行される
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a multilayer wiring structure by sequentially laminating a plurality of wiring layers on a semiconductor substrate,
The step of forming at least one wiring layer of the plurality of wiring layers is executed using the method for forming a wiring layer according to claim 1. Device manufacturing method.
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 Each of the process of forming these wiring layers is performed using the formation method of the wiring layer of any one of Claim 1-8. The semiconductor of Claim 11 characterized by the above-mentioned. Device manufacturing method.
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the uppermost wiring layer among the plurality of wiring layers is performed using the method for forming a wiring layer according to any one of claims 1 to 7. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
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