JP2012164704A - Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents

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Shinya Hirano
真也 平野
Shinroku Maejima
伸六 前島
Moriaki Akazawa
守昭 赤澤
Hiroyuki Chibahara
宏幸 千葉原
Katsuichi Fukui
勝一 福井
Yasushi Morimoto
康史 森本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device and the semiconductor device capable of suppressing deposition of a copper compound on an isolated pattern.SOLUTION: In a semiconductor device, alignment marks AM and superposition inspection marks KM, which are formed to respective openings of a low dielectric constant film LOW1 of an element and substrate layer ESL, an ultra low dielectric constant film ELK1 and the like of a fine layer FL, and a low dielectric constant film LOW2 and the like of a semiglobal layer SGL, are electrically connected to a predetermined conductivity type impurity region IR formed on a semiconductor substrate SUB. The alignment marks AM and the superposition inspection marks KM are fixed to the ground potential.

Description

本発明は半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に、銅配線と低誘電率膜を適用した半導体装置の製造方法と、そのような半導体装置とに関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device to which a copper wiring and a low dielectric constant film are applied, and such a semiconductor device.

半導体装置では、半導体装置の微細化と高速化に対応するために、配線として比抵抗の低い銅膜が適用され、配線間材料として誘電率が比較的低い低誘電率膜(Low−k)が適用されている。   In a semiconductor device, a copper film having a low specific resistance is applied as wiring in order to cope with miniaturization and high speed of the semiconductor device, and a low dielectric constant film (Low-k) having a relatively low dielectric constant is used as an inter-wiring material. Has been applied.

この種の半導体装置では、銅配線等は、いわゆるダマシン法によって形成される。ダマシン法には、シングルダマシン法とデュアルダマシン法の2つの手法がある。シングルダマシン法は、銅配線単体を形成する場合、あるいは、ヴィア等単体を形成する場合に用いられる手法である。この手法では、まず、配線溝(ヴィアホール等)が低誘電率膜に形成され、その配線溝(ヴィアホール等)を充填するように、低誘電率膜の表面に銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施して低誘電率膜の表面上に位置する銅膜の部分を除去することにより、配線溝内(ヴィアホール等内)に残された銅膜の部分が配線(ヴィア等)として形成されることになる。   In this type of semiconductor device, the copper wiring and the like are formed by a so-called damascene method. There are two damascene methods, a single damascene method and a dual damascene method. The single damascene method is a method used when forming a copper wiring alone or when forming a via or the like alone. In this method, first, a wiring groove (via hole or the like) is formed in a low dielectric constant film, and a copper film is formed on the surface of the low dielectric constant film so as to fill the wiring groove (via hole or the like). Next, the part of the copper film that is left in the wiring trench (via hole, etc.) is removed by performing chemical mechanical polishing to remove the part of the copper film located on the surface of the low dielectric constant film. (Via etc.) will be formed.

一方、デュアルダマシン法は、銅配線とヴィア等を同時に形成する場合に用いられる手法である。この手法では、まず、配線溝とヴィアホールとが低誘電率膜に形成され、その配線溝とヴィアホールを充填するように、低誘電率膜の表面に銅膜が形成される。次に、化学的機械研磨処理を施して低誘電率膜の表面上に位置する銅膜の部分を除去することにより、配線溝内に残された銅膜の部分が配線として形成され、また、ヴィアホール内に残された銅膜の部分が配線間を接続するヴィア等として形成されることになる。半導体装置では、このような配線とヴィア等を形成する工程を繰り返すことによって、多層配線構造が形成される。   On the other hand, the dual damascene method is a method used when copper wiring and vias are formed simultaneously. In this method, first, a wiring groove and a via hole are formed in a low dielectric constant film, and a copper film is formed on the surface of the low dielectric constant film so as to fill the wiring groove and the via hole. Next, by performing a chemical mechanical polishing process to remove the portion of the copper film located on the surface of the low dielectric constant film, the portion of the copper film remaining in the wiring trench is formed as a wiring, The portion of the copper film left in the via hole is formed as a via or the like for connecting the wirings. In a semiconductor device, a multilayer wiring structure is formed by repeating the process of forming such wiring and vias.

ところで、低誘電率膜に配線溝(ヴィアホール等)を形成する工程では、低誘電率膜の表面に塗布されたレジストに、マスクパターンを転写する写真製版処理が行われ、次に、そのパターニングされたレジストをマスクとして、低誘電率膜にエッチングが施される。この写真製版処理の際には、ウェハの下地パターンに対するマスクパターンの位置合わせが、アライメントマークによって行われる。また、現像後のパターニングされたレジストパターンと下地パターンとの位置ずれが、重ね合わせ検査マークによって検査される。一般に、アライメントマークと重ね合わせ検査マークは、ダイシングライン領域に形成される。   By the way, in the process of forming a wiring groove (via hole or the like) in the low dielectric constant film, a photoengraving process for transferring the mask pattern to the resist applied on the surface of the low dielectric constant film is performed, and then the patterning is performed. The low dielectric constant film is etched using the resist thus formed as a mask. In the photoengraving process, the alignment of the mask pattern with respect to the underlying pattern of the wafer is performed by the alignment mark. Further, the positional deviation between the patterned resist pattern after development and the base pattern is inspected by the overlay inspection mark. In general, the alignment mark and the overlay inspection mark are formed in a dicing line region.

アライメント精度を確保するため、アライメントマークの周囲に位置する一定の領域には、ダミーパターン等の他のパターンを形成してはならないパターン禁止領域が設けられるとともに、アライメントマークの直下の領域にも、他のアライメントマーク等の他のパターンを形成させないことが求められる。また、重ね合わせ検査精度を確保するために、重ね合わせ検査マークの周囲に位置する一定の領域には、ダミーパターン等の他のパターンを形成してはならないパターン禁止領域が設けられるとともに、重ね合わせ検査マークの直下の領域にも、他の重ね合わせ検査マーク等の他のパターンを形成させないことが求められる。   In order to ensure alignment accuracy, a certain area located around the alignment mark is provided with a pattern prohibited area in which other patterns such as dummy patterns should not be formed, and also in an area immediately below the alignment mark, It is required not to form other patterns such as other alignment marks. In addition, in order to ensure overlay inspection accuracy, a certain area located around the overlay inspection mark is provided with a pattern prohibited area in which other patterns such as dummy patterns should not be formed, and overlay It is required not to form other patterns such as other overlay inspection marks in the region immediately below the inspection marks.

すなわち、アライメントマークおよび重ね合わせ検査マークのそれぞれは、他のパターンとは隔てられた孤立パターンとして、対応する写真製版処理ごとに、ダイシングライン領域における異なる領域に形成される。特に、配線溝やヴィアホール等をパターニングするためのアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークのそれぞれは、多層配線構造となる配線あるいはヴィア等の形成に併せて、ダイシングライン領域における所定の領域に銅膜等によって形成されることになる。   That is, each of the alignment mark and the overlay inspection mark is formed in a different area in the dicing line area for each corresponding photoengraving process as an isolated pattern separated from other patterns. In particular, alignment marks and overlay inspection marks for patterning wiring grooves, via holes, etc. are formed in a predetermined area in the dicing line area in conjunction with the formation of wirings or vias having a multilayer wiring structure. Will be formed.

半導体装置の製造においては、この多層配線構造を含め、所定の膜を形成する工程とその所定の膜をパターニングする工程とを繰り返すことで、たとえば、磁気記憶素子等を有する半導体装置が形成されることになる。なお、低誘電率膜に銅配線を形成する技術を開示した文献の一例として、特許文献1がある。   In the manufacture of a semiconductor device, for example, a semiconductor device having a magnetic memory element or the like is formed by repeating a step of forming a predetermined film and a step of patterning the predetermined film including the multilayer wiring structure. It will be. Patent Document 1 is an example of a document disclosing a technique for forming a copper wiring in a low dielectric constant film.

特開2009−4408号公報JP 2009-4408 A

上述したように、アライメントマークおよび重ね合わせ検査マークは、配線あるいはヴィア等を形成する工程と同時に、化学的機械研磨処理により、低誘電率膜等の開口部に位置する銅膜の部分を残して、低誘電率膜の上面上に位置する銅膜の部分を除去することによって形成される。   As described above, the alignment mark and the overlay inspection mark are formed by leaving a portion of the copper film located in the opening of the low dielectric constant film or the like by the chemical mechanical polishing process simultaneously with the process of forming the wiring or the via. , By removing a portion of the copper film located on the upper surface of the low dielectric constant film.

ところが、その化学的機械研磨処理後に、銅膜の表面に銅の化合物が析出する欠陥が発生することが判明した。発明者らが確認したところ、化学的機械研磨処理を施してからの経過時間に比例して銅の化合物が成長することがわかった。また、銅の化合物は、周囲にパターン禁止領域が設けられて、孤立パターンとして形成されるアライメントマークや重ね合わせ検査マークの端において、特に顕著に成長することがわかった。さらに、発明者らが確認したところ、孤立パターンとして、シングルダマシン法によって形成されるヴィア等の表面においても、化学的機械研磨処理後に銅の化合物が析出する欠陥が発生することがわかった。   However, it has been found that after the chemical mechanical polishing treatment, a defect occurs in which a copper compound is deposited on the surface of the copper film. As a result of confirmation by the inventors, it has been found that a copper compound grows in proportion to the elapsed time after the chemical mechanical polishing treatment. Further, it was found that the copper compound grows particularly remarkably at the edge of the alignment mark or overlay inspection mark formed as an isolated pattern with a pattern prohibition region provided around the copper compound. Furthermore, as a result of confirmation by the inventors, it has been found that, as an isolated pattern, a defect in which a copper compound is deposited after the chemical mechanical polishing treatment occurs on the surface of a via or the like formed by a single damascene method.

アライメントマークや重ね合わせ検査マークの端において銅が析出すると、アライメントマークや重ね合わせ検査マークと低誘電率膜との境界が明確ではなくなり、アライメント精度や重ね合わせ検査精度に悪影響を与えるおそれがある。また、ヴィア等の表面に銅が析出すると、TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown:経時的絶縁膜破壊)に代表される配線の信頼性評価に悪影響を与えるおそれがある。   If copper is deposited at the edge of the alignment mark or overlay inspection mark, the boundary between the alignment mark or overlay inspection mark and the low dielectric constant film becomes unclear, which may adversely affect alignment accuracy and overlay inspection accuracy. Further, when copper is deposited on the surface of a via or the like, there is a possibility of adversely affecting the reliability evaluation of the wiring represented by TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown).

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、アライメントマーク、重ね合わせ検査マーク、あるいは、シングルダマシン法によるヴィア等のように、銅膜の孤立パターンに特有の問題を解決する半導体装置の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのような銅膜の孤立パターンに特有の問題を解決する半導体装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is specific to an isolated pattern of a copper film, such as an alignment mark, an overlay inspection mark, or a via by a single damascene method. Another object is to provide a semiconductor device that solves the problems peculiar to the isolated pattern of the copper film.

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する絶縁膜を形成する。絶縁膜の表面における所定の領域に、位置合わせマークを形成するための凹部を形成する。凹部を充填する態様で、絶縁膜を覆うように銅膜を形成する。化学的機械研磨処理によって、絶縁膜の上面上に位置する銅膜の部分を除去することにより、凹部内に残される銅膜の部分を位置合わせマークとして形成する。位置合わせマークを形成する工程は、位置合わせマークを接地電位に電気的に接続する工程を備えている。   A manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes the following steps. An insulating film having a predetermined dielectric constant is formed on the main surface of the semiconductor substrate. A recess for forming an alignment mark is formed in a predetermined region on the surface of the insulating film. A copper film is formed so as to cover the insulating film so as to fill the recess. By removing the portion of the copper film located on the upper surface of the insulating film by chemical mechanical polishing, the portion of the copper film remaining in the recess is formed as an alignment mark. The step of forming the alignment mark includes a step of electrically connecting the alignment mark to the ground potential.

本発明の他の実施の形態に係る半導体装置は、所定の誘電率を有する絶縁膜と銅膜を含む位置合わせパターンとを備えている。所定の誘電率を有する絶縁膜は、半導体基板の主表面上に形成されている。銅膜を含む位置合わせマークは、絶縁膜の表面における所定の凹部に形成されている。その位置合わせマークは接地電位に電気的に接続されている。   A semiconductor device according to another embodiment of the present invention includes an insulating film having a predetermined dielectric constant and an alignment pattern including a copper film. An insulating film having a predetermined dielectric constant is formed on the main surface of the semiconductor substrate. The alignment mark including the copper film is formed in a predetermined recess on the surface of the insulating film. The alignment mark is electrically connected to the ground potential.

本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する絶縁膜を形成する。単位面積に対する開口部の占有面積の割合を開口占有率とすると、絶縁膜の表面における所定の第1領域に、第1開口占有率をもって、絶縁膜を貫通する複数の第1開口部を形成するとともに、第1領域に隣接する第2領域に、第1開口占有率よりも高い第2開口占有率をもって、絶縁膜を貫通する複数の第2開口部を形成する。複数の第1開口部および複数の第2開口部を充填する態様で、絶縁膜を覆うように銅膜を形成する。単位面積に対するヴィアの占有面積の割合をヴィア占有率とすると、化学的機械研磨処理によって、第1開口部内に位置する銅膜の部分および第2開口部内に位置する銅膜の部分を残して、絶縁膜の上面上に位置する銅膜の部分を除去することにより、第1領域には、第1開口占有率に対応する第1ヴィア占有率をもってヴィアを形成するとともに、第2領域には、第2開口占有率に対応する第2ヴィア占有率をもってダミーヴィアを形成する。   A method for manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention includes the following steps. An insulating film having a predetermined dielectric constant is formed on the main surface of the semiconductor substrate. When the ratio of the area occupied by the opening to the unit area is defined as the opening occupation ratio, a plurality of first openings penetrating the insulating film are formed in a predetermined first region on the surface of the insulating film with the first opening occupation ratio. At the same time, a plurality of second openings penetrating the insulating film are formed in the second region adjacent to the first region with a second opening occupancy ratio higher than the first opening occupancy ratio. A copper film is formed so as to cover the insulating film in such a manner as to fill the plurality of first openings and the plurality of second openings. When the ratio of the occupied area of the via to the unit area is defined as the via occupation ratio, the portion of the copper film located in the first opening and the portion of the copper film located in the second opening are left by the chemical mechanical polishing process. By removing a portion of the copper film located on the upper surface of the insulating film, vias are formed in the first region with a first via occupancy corresponding to the first opening occupancy, and in the second region, A dummy via is formed with a second via occupation ratio corresponding to the second opening occupation ratio.

本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置は、所定の誘電率を有する絶縁膜と、銅膜を含む複数のヴィアと、銅膜を含む複数のダミーヴィアとを備えている。所定の誘電率を有する絶縁膜は、半導体基板の主表面上に形成されている。銅膜を含む複数のヴィアは、単位面積あたりのヴィアの占有面積をヴィア占有率とすると、絶縁膜の表面における所定の第1領域に、第1ヴィア占有率をもって前記絶縁膜を貫通するように形成されている。銅膜を含む複数のダミーヴィアは、第1領域に隣接する第2領域に、第1ヴィア占有率よりも高い第2ヴィア占有率をもって絶縁膜を貫通するように形成されている。   A semiconductor device according to still another embodiment of the present invention includes an insulating film having a predetermined dielectric constant, a plurality of vias including a copper film, and a plurality of dummy vias including a copper film. An insulating film having a predetermined dielectric constant is formed on the main surface of the semiconductor substrate. The plurality of vias including the copper film penetrate the insulating film with a first via occupation ratio in a predetermined first region on the surface of the insulating film, where the via occupation area per unit area is a via occupation ratio. Is formed. The plurality of dummy vias including the copper film are formed in the second region adjacent to the first region so as to penetrate the insulating film with a second via occupation ratio higher than the first via occupation ratio.

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法および他の実施の形態に係る半導体装置では、位置合わせマークが接地電位に電気的に接続されることで、化学的機械研磨処理の際に、位置合わせマークの表面に銅の化合物が析出するのを抑制することができる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention and the semiconductor device according to another embodiment, the alignment mark is electrically connected to the ground potential, so that the chemical mechanical polishing process is performed. It is possible to suppress the copper compound from being deposited on the surface of the alignment mark.

本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置の製造方法およびさらに他の実施の形態に係る半導体装置では、第1ヴィア占有率をもって複数のヴィアが形成される第1領域に対して、第1ヴィア占有率よりも高い第2ヴィア占有率をもって複数のダミーヴィアが形成される第2領域を隣接させて、ダミーヴィアの表面に銅の化合物を犠牲的に析出させることで、第1領域のヴィアに銅の化合物が析出するのを抑制することができる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to still another embodiment of the present invention and the semiconductor device according to still another embodiment, the first region in which a plurality of vias are formed with the first via occupation ratio is By adjoining a second region where a plurality of dummy vias are formed with a second via occupancy rate higher than one via occupancy rate, a copper compound is sacrificially deposited on the surface of the dummy via, thereby It can suppress that a copper compound precipitates in the via.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の平面レイアウトの一部を示す部分平面図である。FIG. 3 is a partial plan view showing a part of a planar layout of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 同実施の形態において、チップ形成領域に形成される半導体装置の部分断面図である。In the same embodiment, it is a fragmentary sectional view of the semiconductor device formed in a chip formation field. 同実施の形態において、ダイシングライン領域に配置されたアライメントマーク形成領域およびTEG領域を示す部分拡大平面図である。FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing an alignment mark formation region and a TEG region arranged in a dicing line region in the same embodiment. 同実施の形態において、アライメントマークの一例を示す部分拡大平面図である。In the embodiment, it is a partial enlarged plan view showing an example of an alignment mark. 同実施の形態において、図4に示す断面線V−Vにおける部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line VV shown in FIG. 4 in the same embodiment. 同実施の形態において、重ね合わせ検査マークの一例を示す部分拡大平面図である。4 is a partially enlarged plan view showing an example of an overlay inspection mark in the embodiment. FIG. 同実施の形態において、図6に示す断面線VII−VIIにおける部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line VII-VII shown in FIG. 6 in the same embodiment. 同実施の形態において、チップ形成領域における半導体装置の配線構造と、ダイシングライン領域におけるアライメントマーク等の構造との関係を模式的に示す部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view schematically showing a relationship between a wiring structure of a semiconductor device in a chip formation region and a structure such as an alignment mark in a dicing line region in the embodiment. FIG. 同実施の形態において、半導体装置の製造方法の一工程を示す、チップ形成領域の断面図である。In the same embodiment, it is sectional drawing of the chip formation area which shows 1 process of the manufacturing method of a semiconductor device. 同実施の形態において、図9に示す工程におけるダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 10 is a partial plan view of a dicing line region in the step shown in FIG. 9 in the embodiment. 同実施の形態において、図10に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 11 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIG. 10 in the same embodiment. 同実施の形態において、図11に示す断面線XII−XIIにおける部分断面図である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XII-XII shown in FIG. 11 in the same embodiment. 同実施の形態において、図11に示す断面線XIII−XIIIにおける部分断面図である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XIII-XIII shown in FIG. 11 in the same embodiment. 同実施の形態において、図11〜図13に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の第1の部分断面図である。FIG. 14 is a first partial cross-sectional view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 11 to 13 in the embodiment. 同実施の形態において、図14に示す工程におけるダイシングライン領域の第2の部分断面図である。FIG. 15 is a second partial cross-sectional view of a dicing line region in the step shown in FIG. 14 in the embodiment. 同実施の形態において、図14〜図15に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 16 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 14 to 15 in the embodiment. 同実施の形態において、図16に示す断面線XVII−XVIIにおける部分断面図である。FIG. 17 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XVII-XVII shown in FIG. 16 in the same embodiment. 同実施の形態において、図16に示す断面線XVIII−XVIIIにおける部分断面図である。FIG. 17 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XVIII-XVIII shown in FIG. 16 in the same embodiment. 同実施の形態において、図16に示す工程におけるチップ形成領域の部分断面図である。FIG. 17 is a partial cross-sectional view of the chip formation region in the step shown in FIG. 16 in the same embodiment. 同実施の形態において、図16〜図18に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 19 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 16 to 18 in the embodiment. 同実施の形態において、図20に示す断面線XXI−XXIにおける部分断面図である。FIG. 21 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XXI-XXI shown in FIG. 20 in the same embodiment. 同実施の形態において、図20に示す断面線XXII−XXIIにおける部分断面図である。FIG. 21 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XXII-XXII shown in FIG. 20 in the same embodiment. 同実施の形態において、図20〜図22に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 23 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 20 to 22 in the embodiment. 同実施の形態において、図23に示す断面線XXIV−XXIVにおける部分断面図である。FIG. 24 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXIV-XXIV shown in FIG. 23 in the same embodiment. 同実施の形態において、図23に示す断面線XXV−XXVにおける部分断面図である。FIG. 24 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XXV-XXV shown in FIG. 23 in the same embodiment. 同実施の形態において、図23〜図25に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 26 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 23 to 25 in the embodiment. 同実施の形態において、図26に示す断面線XXVII−XXVIIにおける部分断面図である。FIG. 27 is a partial sectional view taken along a sectional line XXVII-XXVII shown in FIG. 26 in the embodiment. 同実施の形態において、図26に示す断面線XXVIII−XXVIIIにおける部分断面図である。FIG. 27 is a partial cross-sectional view taken along a cross-sectional line XXVIII-XXVIII shown in FIG. 26 in the same embodiment. 同実施の形態において、図26〜図28に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 29 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 26 to 28 in the embodiment. 同実施の形態において、図29に示す断面線XXX−XXXにおける部分断面図である。FIG. 30 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXX-XXX shown in FIG. 29 in the same embodiment. 同実施の形態において、図29に示す断面線XXXI−XXXIにおける部分断面図である。FIG. 30 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXI-XXXI shown in FIG. 29 in the same embodiment. 同実施の形態において、図29〜図31に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 32 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIGS. 29 to 31 in the embodiment. 同実施の形態において、図32に示す断面線XXXIII−XXXIIIにおける部分断面図である。FIG. 33 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXIII-XXXIII shown in FIG. 32 in the same embodiment. 同実施の形態において、図32に示す断面線XXXIV−XXXIVにおける部分断面図である。FIG. 33 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXIV-XXXIV shown in FIG. 32 in the same embodiment. 同実施の形態において、図32〜図34に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 35 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 32 to 34 in the embodiment. 同実施の形態において、図35に示す断面線XXXVI−XXXVIにおける部分断面図である。FIG. 36 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXVI-XXXVI shown in FIG. 35 in the same embodiment. 同実施の形態において、図35に示す断面線XXXVII−XXXVIIにおける部分断面図である。FIG. 36 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXVII-XXXVII shown in FIG. 35 in the same embodiment. 同実施の形態において、図35〜図37に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 38 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIGS. 35 to 37 in the same embodiment. 同実施の形態において、図38に示す断面線XXXIX−XXXIXにおける部分断面図である。FIG. 39 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XXXIX-XXXIX shown in FIG. 38 in the same embodiment. 同実施の形態において、図38に示す断面線XL−XLにおける部分断面図である。FIG. 39 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XL-XL shown in FIG. 38 in the same embodiment. 同実施の形態において、図38〜図40に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 41 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIGS. 38 to 40 in the embodiment. 同実施の形態において、図41に示す断面線XLII−XLIIにおける部分断面図である。FIG. 42 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XLII-XLII shown in FIG. 41 in the same embodiment. 同実施の形態において、図41に示す断面線XLIII−XLIIIにおける部分断面図である。FIG. 42 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XLIII-XLIII shown in FIG. 41 in the same embodiment. 同実施の形態において、図41〜図43に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 44 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIGS. 41 to 43 in the same embodiment. 同実施の形態において、図44に示す断面線XLV−XLVにおける部分断面図である。FIG. 45 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XLV-XLV shown in FIG. 44 in the same embodiment. 同実施の形態において、図44に示す断面線XLVI−XLVIにおける部分断面図である。FIG. 45 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line XLVI-XLVI shown in FIG. 44 in the same embodiment. 同実施の形態において、図44〜図46に示す工程におけるチップ形成領域の部分断面図である。FIG. 47 is a partial cross-sectional view of the chip formation region in the steps shown in FIGS. 44 to 46 in the embodiment. 同実施の形態において、図44〜図46に示す工程におけるチップ形成領域の部分平面図である。FIG. 47 is a partial plan view of a chip formation region in the process shown in FIGS. 44 to 46 in the embodiment. 同実施の形態において、図44〜図46に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 47 is a partial plan view of a dicing line region showing a step performed after the step shown in FIGS. 44 to 46 in the same embodiment. 同実施の形態において、図49に示す断面線L−Lにおける部分断面図である。FIG. 50 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line LL shown in FIG. 49 in the same embodiment. 同実施の形態において、図49に示す断面線LI−LIにおける部分断面図である。FIG. 50 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line LI-LI shown in FIG. 49 in the same embodiment. 同実施の形態において、図49〜図51に示す工程の後に行われる工程を示す、ダイシングライン領域の部分平面図である。FIG. 52 is a partial plan view of a dicing line region showing a process performed after the process shown in FIGS. 49 to 51 in the embodiment. 同実施の形態において、図52に示す断面線LIII−LIIIにおける部分断面図である。FIG. 53 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line LIII-LIII shown in FIG. 52 in the same embodiment. 同実施の形態において、図52に示す断面線LIV−LIVにおける部分断面図である。FIG. 53 is a partial cross sectional view taken along a cross sectional line LIV-LIV shown in FIG. 52 in the same embodiment. 同実施の形態において、第1変形例に係るアライメントマークを示す平面図である。In the same embodiment, it is a top view which shows the alignment mark which concerns on a 1st modification. 同実施の形態において、図55に示す断面線LVI−LVIにおける断面図である。FIG. 56 is a cross sectional view taken along a cross sectional line LVI-LVI shown in FIG. 55 in the same embodiment. 同実施の形態において、第2変形例に係るアライメントマークを示す平面図である。In the same embodiment, it is a top view showing the alignment mark concerning the 2nd modification. 同実施の形態において、図57に示す断面線LVIII−LVIIIにおける断面図である。FIG. 58 is a cross sectional view taken along a cross sectional line LVIII-LVIII shown in FIG. 57 in the same embodiment. 同実施の形態において、図57に示す断面線LIX−LIXにおける断面図である。FIG. 58 is a cross sectional view taken along a cross sectional line LIX-LIX shown in FIG. 57 in the embodiment. 同実施の形態において、図57に示す断面線LX−LXにおける断面図である。FIG. 58 is a cross sectional view taken along a cross sectional line LX-LX shown in FIG. 57 in the same embodiment. 同実施の形態において、第3変形例に係るアライメントマークを示す平面図である。In the same embodiment, it is a top view which shows the alignment mark which concerns on a 3rd modification. 同実施の形態において、図61に示す断面線LXII−LXIIにおける断面図である。FIG. 62 is a cross sectional view taken along a cross sectional line LXII-LXII shown in FIG. 61 in the embodiment. 本発明の実施の形態2に係る半導体磁気記憶装置のメモリセルにおける磁気抵抗素子、ディジット線およびビット線の配置関係を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a positional relationship among magnetoresistive elements, digit lines, and bit lines in a memory cell of a semiconductor magnetic memory device according to a second embodiment of the present invention. 同実施の形態において、半導体磁気記憶装置の回路構成を示す図である。2 is a diagram showing a circuit configuration of a semiconductor magnetic memory device in the same embodiment. FIG. 同実施の形態において、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域のそれぞれの断面構造を示す部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view showing a cross-sectional structure of each of a memory cell region and a dummy memory cell region in the same embodiment. FIG. 同実施の形態において、半導体磁気記憶装置の製造方法の一工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。4 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing one step in the method of manufacturing the semiconductor magnetic memory device in the same embodiment. FIG. 同実施の形態において、図66に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 67 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 66 in the embodiment. 同実施の形態において、図67に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 68 is a partial cross-sectional perspective view of the memory cell region and the dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 67 in the same Example; 同実施の形態において、図68に示す工程におけるメモリセル領域のローカルヴィアの配置を示す部分平面図である。FIG. 69 is a partial plan view showing the arrangement of local vias in the memory cell region in the step shown in FIG. 68 in the embodiment. 同実施の形態において、図68に示す工程におけるダミーメモリセル領域のダミーローカルヴィアの配置を示す部分平面図である。FIG. 69 is a partial plan view showing the arrangement of dummy local vias in the dummy memory cell region in the step shown in FIG. 68 in the embodiment. 同実施の形態において、図68に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 69 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 68 in the embodiment. 同実施の形態において、図71に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 72 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 71 in the same Example; 同実施の形態において、図72に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 73 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 72 in the embodiment. 同実施の形態において、図73に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 74 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 73 in the embodiment. 同実施の形態において、図74に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 75 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 74 in the embodiment. 同実施の形態において、図75に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 76 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 75 in the embodiment. 同実施の形態において、図76に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 77 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 76 in the embodiment. 同実施の形態において、図77に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 78 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 77 in the same Example; 同実施の形態において、図78に示す工程におけるメモリセル領域のローカルヴィアの配置を示す部分平面図である。FIG. 79 is a partial plan view showing the arrangement of local vias in the memory cell region in the step shown in FIG. 78 in the embodiment. 同実施の形態において、図78に示す工程におけるダミーメモリセル領域のダミーローカルヴィアの配置を示す部分平面図である。FIG. 79 is a partial plan view showing the arrangement of dummy local vias in the dummy memory cell region in the step shown in FIG. 78 in the embodiment. 同実施の形態において、図78に示す工程の後に行われる工程を示す、メモリセル領域およびダミーメモリセル領域の部分断面斜視図である。FIG. 79 is a partial cross-sectional perspective view of a memory cell region and a dummy memory cell region, showing a step performed after the step shown in FIG. 78 in the embodiment. 各実施の形態において、各種パターンと腐食の傾向を示す図である。In each embodiment, it is a figure which shows the tendency of various patterns and corrosion.

実施の形態1
ここでは、銅膜に化学的機械研磨処理を施すことによって形成されるアライメントマークと重ね合わせ検査マークを備えた半導体装置について説明する。図1に示すように、半導体基板(ウェハ)SUBには、半導体素子等が形成されるチップ形成領域CPRがマトリクス状に配置され、互いに隣り合うチップ形成領域CPRとチップ形成領域CPRとの間に、ダイシングライン領域DLが配置されている。
Embodiment 1
Here, a semiconductor device provided with alignment marks and overlay inspection marks formed by subjecting a copper film to chemical mechanical polishing will be described. As shown in FIG. 1, on a semiconductor substrate (wafer) SUB, chip formation regions CPR where semiconductor elements and the like are formed are arranged in a matrix, and between adjacent chip formation regions CPR and chip formation regions CPR. A dicing line region DL is disposed.

チップ形成領域CPRには、図2に示すように、多層配線構造を有する半導体装置が形成されている。多層配線構造として、素子・基板層ESL、ファイン層FL、セミグローバル層SGLおよびグローバル層GL等が形成されている。後述するように、素子・基板層ESLでは、層間絶縁膜としてTEOS膜と低誘電率膜が積層され、ファイン層FLでは、極低誘電率膜等が積層されている。また、セミグローバル層SGLでは、低誘電率膜等が積層され、グローバル層GLでは非低誘電率膜等が積層されている。   In the chip formation region CPR, as shown in FIG. 2, a semiconductor device having a multilayer wiring structure is formed. As the multilayer wiring structure, an element / substrate layer ESL, a fine layer FL, a semi-global layer SGL, a global layer GL, and the like are formed. As will be described later, in the element / substrate layer ESL, a TEOS film and a low dielectric constant film are laminated as an interlayer insulating film, and in the fine layer FL, an extremely low dielectric constant film or the like is laminated. In addition, a low dielectric constant film or the like is laminated in the semi-global layer SGL, and a non-low dielectric constant film or the like is laminated in the global layer GL.

一方、図1に示すように、ダイシングライン領域DLには、アライメントマークが形成されたアライメントマーク形成領域AMRと、重ね合わせ検査マークが形成された重ね合わせ検査マーク形成領域KMRとが配置されている。アライメントマーク形成領域AMRおよび重ね合わせ検査マーク形成領域KMRは、対応する写真製版処理ごとにそれぞれ所定の領域に配置されている。アライメントマークおよび重ね合わせ検査マークの構造と、チップ形成領域CPRの配線構造との関係については、後述する。ダイシングライン領域DLには、アライメントマーク形成領域AMRおよび重ね合わせ検査マーク形成領域KMRの他に、たとえば、電気的特性等を評価するためのTEG(Test Element Group)を形成したTEG領域TR等が配置されている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, an alignment mark formation region AMR in which alignment marks are formed and an overlay inspection mark formation region KMR in which overlay inspection marks are formed are arranged in the dicing line region DL. . The alignment mark formation area AMR and the overlay inspection mark formation area KMR are arranged in predetermined areas for each corresponding photoengraving process. The relationship between the structure of the alignment mark and overlay inspection mark and the wiring structure of the chip formation region CPR will be described later. In the dicing line region DL, in addition to the alignment mark formation region AMR and the overlay inspection mark formation region KMR, for example, a TEG region TR in which a TEG (Test Element Group) for evaluating electrical characteristics and the like is formed is arranged. Has been.

図3に示すように、アライメントマーク形成領域AMRでは、写真製版処理におけるアライメントの精度を確保するために、ダミーパターンを含めアライメントマークAM以外のパターンを形成することを禁止したパターン禁止領域AFPが、アライメントマークAMを取り囲むように配置されている。アライメントマークの一例として、ファイン層FL(図2参照)の配線溝等を形成する際に使用されるアライメントマークの構造を図4および図5に示す。図4に示すように、アライメントマークAMは、たとえば、所定の幅を有する帯状の直線パターンが互いに間隔を隔てて配置されたパターンとされる。本半導体装置では、アライメントマークAMをなす帯状のパターンのそれぞれは、図5に示すように、半導体基板SUBにおける所定の不純物領域に電気的に接続することによって、接地電位に固定されている。   As shown in FIG. 3, in the alignment mark formation area AMR, in order to ensure alignment accuracy in the photoengraving process, a pattern prohibition area AFP that prohibits the formation of patterns other than the alignment mark AM including the dummy pattern is provided. It arrange | positions so that the alignment mark AM may be surrounded. As an example of the alignment mark, FIG. 4 and FIG. 5 show the structure of the alignment mark used when forming a wiring groove or the like of the fine layer FL (see FIG. 2). As shown in FIG. 4, the alignment mark AM is, for example, a pattern in which strip-like linear patterns having a predetermined width are arranged at intervals. In this semiconductor device, each of the strip-shaped patterns forming the alignment mark AM is fixed to the ground potential by being electrically connected to a predetermined impurity region in the semiconductor substrate SUB as shown in FIG.

次に、重ねあわせ検査マークの一例として、ファイン層FL(図2参照)の配線溝等を形成する際に使用される重ね合わせ検査マークの構造を図6および図7に示す。図6および図7に示すように、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRでは、パターニングされたレジストPRの重ね合わせ検査精度を確保するために、ダミーパターンを含め重ね合わせ検査マークKM以外のパターンを形成することを禁止したパターン禁止領域KFPが、重ね合わせ検査マークKMを取り囲むように配置されている。   Next, as an example of the overlay inspection mark, FIGS. 6 and 7 show the structure of the overlay inspection mark used when forming a wiring groove or the like of the fine layer FL (see FIG. 2). As shown in FIGS. 6 and 7, in the overlay inspection mark formation region KMR, a pattern other than the overlay inspection mark KM is formed including a dummy pattern in order to ensure overlay inspection accuracy of the patterned resist PR. A prohibited pattern area KFP is arranged so as to surround the overlay inspection mark KM.

重ね合わせ検査マークKMは、所定の幅を有する帯状の直線パターンが矩形状に配置されたパターンとされる。重ね合わせ検査マークKMも、半導体基板SUBにおける所定の不純物領域に電気的に接続することによって、接地電位に固定されている。図6に示すように、重ね合わせ検査は、重ね合わせ検査マークKMに対する、現像後のレジストPRに形成された抜きのパターンNPの相対的な位置関係を計測することによって行われる。   The overlay inspection mark KM is a pattern in which a strip-like linear pattern having a predetermined width is arranged in a rectangular shape. The overlay inspection mark KM is also fixed to the ground potential by being electrically connected to a predetermined impurity region in the semiconductor substrate SUB. As shown in FIG. 6, the overlay inspection is performed by measuring the relative positional relationship of the blank pattern NP formed on the developed resist PR with respect to the overlay inspection mark KM.

パターン禁止領域AFP,KFPが配置されるアライメントマーク形成領域AMRおよび重ね合わせ検査マーク形成領域KMRに対して、TEG領域TRでは、図3に示すように、TEGパターンTPの周囲には、相対的にサイズの大きなダミーパターンDPLと、相対的にサイズの小さいダミーパターンDPSが配置されている。ダミーパターンDPL,DPSは、化学的機械研磨処理の際に研磨処理後の下地の平坦性等を確保するために設けられる。   In contrast to the alignment mark formation area AMR and overlay inspection mark formation area KMR where the pattern prohibition areas AFP and KFP are arranged, in the TEG area TR, as shown in FIG. A dummy pattern DPL having a large size and a dummy pattern DPS having a relatively small size are arranged. The dummy patterns DPL and DPS are provided in order to ensure the flatness of the base after the polishing process during the chemical mechanical polishing process.

次に、チップ形成領域CPRの配線構造と、アライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMの構造との関係について説明する。図8に示すように、チップ形成領域CPRでは、素子・基板層ESLに接するようにファイン層FLが形成され、そのファイン層FLに接するようにセミグローバル層SGLが形成されている。そのセミグローバル層SGLに接するように、グローバル層GL等が形成されている。   Next, the relationship between the wiring structure of the chip formation region CPR and the structure of the alignment mark AM and the overlay inspection mark KM will be described. As shown in FIG. 8, in the chip formation region CPR, the fine layer FL is formed so as to be in contact with the element / substrate layer ESL, and the semi-global layer SGL is formed so as to be in contact with the fine layer FL. A global layer GL or the like is formed so as to be in contact with the semi-global layer SGL.

素子・基板層ESLでは、半導体基板SUBを覆うように、たとえば、TEOS膜TEが形成され、そのTEOS膜TEに接するように、誘電率の低い低誘電率膜LOW1が形成されている。低誘電率膜LOW1に形成された配線溝内に、化学的機械研磨処理によって最下配線として配線M1が形成されている。ファイン層FLでは、シリコン窒化膜等のライナー膜FLL1と、誘電率のさらに低い極低誘電率膜ELK1とが交互に積層されている。極低誘電率膜ELK1に形成されたヴィアホールおよび配線溝には、化学的機械研磨処理によって、たとえば、ヴィアV1および配線M2等が形成されている。   In the element / substrate layer ESL, for example, a TEOS film TE is formed so as to cover the semiconductor substrate SUB, and a low dielectric constant film LOW1 having a low dielectric constant is formed so as to be in contact with the TEOS film TE. In the wiring groove formed in the low dielectric constant film LOW1, the wiring M1 is formed as the lowermost wiring by a chemical mechanical polishing process. In the fine layer FL, a liner film FLL1 such as a silicon nitride film and an extremely low dielectric constant film ELK1 having a lower dielectric constant are alternately laminated. In the via hole and the wiring groove formed in the extremely low dielectric constant film ELK1, for example, the via V1 and the wiring M2 are formed by chemical mechanical polishing.

セミグローバル層SGLでは、シリコン窒化膜等のライナー膜SLLと、誘電率の低い低誘電率膜LOW2とが交互に積層されている。低誘電率膜LOW2に形成されたヴィアホールおよび配線溝には、化学的機械研磨処理によって、たとえば、ヴィアV5および配線M6が形成されている。グローバル層GLでは、たとえば、シリコン窒化膜等のライナー膜GLLと、TEOS膜あるいはプラズマシリコン酸化膜等の絶縁膜GTEとが交互に積層されている。絶縁膜GTEに形成されたヴィアホールおよび配線溝には、化学的機械研磨処理によって、たとえば、ヴィアV7および配線M8が形成されている。   In the semi-global layer SGL, a liner film SLL such as a silicon nitride film and a low dielectric constant film LOW2 having a low dielectric constant are alternately stacked. In the via hole and the wiring groove formed in the low dielectric constant film LOW2, for example, a via V5 and a wiring M6 are formed by a chemical mechanical polishing process. In the global layer GL, for example, liner films GLL such as silicon nitride films and insulating films GTE such as TEOS films or plasma silicon oxide films are alternately stacked. For example, a via V7 and a wiring M8 are formed in the via hole and the wiring groove formed in the insulating film GTE by a chemical mechanical polishing process.

一方、ダイシングライン領域DLでは、多層配線構造等を形成する際の各写真製版処理において使用されるアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMが、それぞれ所定の領域に形成されている。なお、図8では、図の簡略化のために、アライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMを、一つの断面パターンにて代表させている。このアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMは、多層配線構造を形成する工程に併せて順次形成されることになる。   On the other hand, in the dicing line region DL, alignment marks AM and overlay inspection marks KM used in each photoengraving process when forming a multilayer wiring structure or the like are formed in predetermined regions. In FIG. 8, for simplification of the drawing, the alignment mark AM and the overlay inspection mark KM are represented by one cross-sectional pattern. The alignment mark AM and the overlay inspection mark KM are sequentially formed in accordance with the process of forming the multilayer wiring structure.

特に、この半導体装置では、素子・基板層ESLの低誘電率膜LOW1、ファイン層FLの極低誘電率膜ELK1等およびセミグローバル層SGLの低誘電率膜LOW2等のそれぞれの、凹部としての開口部に形成されるアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMが、半導体基板SUBに形成された所定の導電型の不純物領域IRに電気的に接続されることで、接地電位に固定されている。   In particular, in this semiconductor device, the opening as a concave portion of each of the low dielectric constant film LOW1 of the element / substrate layer ESL, the extremely low dielectric constant film ELK1 of the fine layer FL, and the low dielectric constant film LOW2 of the semiglobal layer SGL, etc. The alignment mark AM and the overlay inspection mark KM formed on the part are fixed to the ground potential by being electrically connected to an impurity region IR of a predetermined conductivity type formed on the semiconductor substrate SUB.

これらのアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMが接地電位に固定されていることで、化学的機械研磨処理を施した後に、アライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMに銅が析出するのを抑制することができる。一方、TEOS膜やプラズマシリコン酸化膜等の絶縁膜GTEの開口部に形成されるアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMについては、必ずしも、接地電位に固定する必要はない。これらについては、後で詳しく説明する。   Since these alignment mark AM and overlay inspection mark KM are fixed to the ground potential, the deposition of copper on the alignment mark AM and overlay inspection mark KM is suppressed after the chemical mechanical polishing process is performed. be able to. On the other hand, the alignment mark AM and the overlay inspection mark KM formed in the opening of the insulating film GTE such as the TEOS film or the plasma silicon oxide film are not necessarily fixed to the ground potential. These will be described in detail later.

次に、上述した半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図9に示すように、半導体基板の主表面におけるチップ形成領域に、NMOS(Negative-channel Metal Oxide Semiconductor)あるいはPMOS(Positive-channel Metal Oxide Semiconductor)等のトランジスタ等の所定の半導体素子が形成され、その半導体素子を覆うように、たとえば、TEOS膜TEが形成される。そのTEOS膜TEに、所定の写真製版処理およびエッチングを施すことにより、チップ形成領域CPRでは、コンタクトホールCHが形成される。一方、図10に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRM1では、配線M1の配線溝をパターニングするためのアライメントマークが形成されることになる開口部AHM1が形成される。また、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM1では、その重ね合わせ検査マークが形成されることになる開口部KHM1が形成される。   Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device described above will be described. First, as shown in FIG. 9, a predetermined semiconductor element such as a transistor such as NMOS (Negative-channel Metal Oxide Semiconductor) or PMOS (Positive-channel Metal Oxide Semiconductor) is formed in the chip formation region on the main surface of the semiconductor substrate. For example, a TEOS film TE is formed so as to cover the semiconductor element. By subjecting the TEOS film TE to predetermined photolithography and etching, a contact hole CH is formed in the chip formation region CPR. On the other hand, as shown in FIG. 10, in the alignment mark formation region AMRM1 in the dicing line region DL, an opening AHM1 in which an alignment mark for patterning the wiring groove of the wiring M1 is formed. In the overlay inspection mark formation region KMRM1, an opening KHM1 in which the overlay inspection mark is to be formed is formed.

次に、コンタクトホールCH、開口部AHM1,KHM1を充填する態様で、TEOS膜TEを覆うようにバリアメタル層およびタングステン膜(いずれも図示せず)が形成される。次に、タングステン膜等の全面にエッチングを施してTEOS膜の上面上に位置するタングステン膜等を除去することにより、チップ形成領域CPRでは、コンタクトホールCH内にプラグPGが形成される。一方、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRM1では、アライメントマークAMM1が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM1では、重ね合わせ検査マークKMM1が形成される。   Next, a barrier metal layer and a tungsten film (both not shown) are formed so as to cover the TEOS film TE so as to fill the contact hole CH and the openings AHM1 and KHM1. Next, by etching the entire surface of the tungsten film or the like to remove the tungsten film or the like located on the upper surface of the TEOS film, the plug PG is formed in the contact hole CH in the chip formation region CPR. On the other hand, the alignment mark AMM1 is formed in the alignment mark formation area AMRM1 in the dicing line area DL, and the overlay inspection mark KMM1 is formed in the overlay inspection mark formation area KMRM1.

また、このとき、アライメントマーク形成領域AMRV1には、後の工程において形成されるアライメントマークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV1には、その重ね合わせ検査マークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成される。   At this time, in the alignment mark formation region AMRV1, a conductor portion that electrically connects an alignment mark formed in a later process and the impurity region of the semiconductor substrate is formed, and in the overlay inspection mark formation region KMRV1 A conductor portion for electrically connecting the overlay inspection mark and the impurity region of the semiconductor substrate is formed.

次に、TEOS膜TEに接するように、誘電率の低い低誘電率膜LOW1が形成される(図12等参照)。低誘電率膜LOW1(LOW2)の材料としては、たとえば、SiOCH、MSQ(Methyl Silsesquioxane)、あるいは、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)等がある。次に、低誘電率膜LOW1に接するようにレジストが塗布される。次に、そのレジストに対して、アライメントマークAMM1(図10参照)に基づいて、配線溝(配線M1)を形成するための写真製版処理が施される。次に、レジストに現像処理を施すことにより、チップ形成領域では、レジストに、配線溝(配線M1)に対応した開口パターン(図示せず)が形成される。   Next, a low dielectric constant film LOW1 having a low dielectric constant is formed so as to be in contact with the TEOS film TE (see FIG. 12 and the like). Examples of the material for the low dielectric constant film LOW1 (LOW2) include SiOCH, MSQ (Methyl Silsesquioxane), and HSQ (Hydrogen Silsesquioxane). Next, a resist is applied so as to be in contact with the low dielectric constant film LOW1. Next, the resist is subjected to a photoengraving process for forming a wiring groove (wiring M1) based on the alignment mark AMM1 (see FIG. 10). Next, by developing the resist, an opening pattern (not shown) corresponding to the wiring groove (wiring M1) is formed in the resist in the chip formation region.

一方、図11、図12および図13に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV1では、レジストRM1に、アライメントマーク(ヴィアV1形成用)に対応した開口パターンが形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV1では、重ね合わせ検査マーク(ヴィアV1)に対応した開口パターンが形成される。また、このとき、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM1では、開口パターンNRM1が形成される。この開口パターンNRM1と重ね合わせ検査マークとのずれ量を測定することにより、重ね合わせ検査が行なわれる。ずれ量が所定の範囲内にあれば、マスクのパターンがレジストに良好に写真製版されたと判断される。一方、ずれ量が所定の範囲外にあれば、そのレジストを除去し、再度、写真製版処理が行われることになる。   On the other hand, as shown in FIGS. 11, 12, and 13, in the alignment mark formation region AMRV1 in the dicing line region DL, an opening pattern corresponding to the alignment mark (for via V1 formation) is formed in the resist RM1 and overlapped. In the inspection mark formation region KMRV1, an opening pattern corresponding to the overlay inspection mark (via V1) is formed. At this time, an opening pattern NRM1 is formed in the overlay inspection mark formation region KMRM1. The overlay inspection is performed by measuring the amount of deviation between the opening pattern NRM1 and the overlay inspection mark. If the amount of deviation is within a predetermined range, it is determined that the mask pattern is satisfactorily photoengraved on the resist. On the other hand, if the amount of deviation is outside the predetermined range, the resist is removed and the photoengraving process is performed again.

次に、レジストRM1をマスクとして低誘電率膜LOW1にエッチングを施すことにより、チップ形成領域では、低誘電率膜LOW1に配線溝(図示せず)が形成される。一方、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV1では、アライメントマーク(ヴィアV1形成用)が形成されることになる開口部AHV1が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV1では、重ね合わせ検査マーク(ヴィアV1)が形成されることになる開口部KHV1が形成される(図14等参照)。   Next, by etching the low dielectric constant film LOW1 using the resist RM1 as a mask, a wiring groove (not shown) is formed in the low dielectric constant film LOW1 in the chip formation region. On the other hand, in the alignment mark formation area AMVR1 in the dicing line area DL, an opening AHV1 in which an alignment mark (for via V1 formation) is to be formed is formed, and in the overlay inspection mark formation area KMRV1, an overlay inspection mark ( An opening KHV1 in which the via V1) is to be formed is formed (see FIG. 14 and the like).

次に、図14および図15に示すように、低誘電率膜LOW1に接するように、バリアメタル層BM1が形成され、さらに、開口部AHV1,KHV1を充填する態様で、バリアメタル層BM1を覆うように、たとえば、めっき法等により銅膜CUM1が形成される。次に、化学的機械研磨処理により、開口部AHV1,KHV1内に位置するバリアメタル層BM1および銅膜CUM1の部分を残して、低誘電率膜LOW1の上面上に位置する銅膜CUM1の部分とバリアメタル層BM1の部分とが除去される。   Next, as shown in FIGS. 14 and 15, a barrier metal layer BM1 is formed so as to be in contact with the low dielectric constant film LOW1, and further, the barrier metal layer BM1 is covered in such a manner as to fill the openings AHV1 and KHV1. Thus, for example, the copper film CUM1 is formed by a plating method or the like. Next, a portion of the copper film CUM1 located on the upper surface of the low dielectric constant film LOW1 is left by chemical mechanical polishing, leaving the portions of the barrier metal layer BM1 and the copper film CUM1 located in the openings AHV1 and KHV1. The portion of the barrier metal layer BM1 is removed.

このとき、研磨圧力は、たとえば、0.5kPa〜45kPa程度に設定され、ウェハを載置したテーブルあるいは研磨ヘッドの回転速度は、たとえば、50〜150rpm程度に設定される。また、研磨材(スラリー)として、銅膜CUM1を研磨する際には、酸性(ph<7.0)の一般的な研磨砥粒が使用され、バリアメタル層BM1を研磨する際にも、酸性(ph<7.0)の一般的な研磨砥粒が使用される。研磨処理が完了すると、たとえば、酸性の洗浄液による洗浄と、純水によるリンスを組み合わせた洗浄処理がウェハの表面に施される。   At this time, the polishing pressure is set to about 0.5 kPa to 45 kPa, for example, and the rotation speed of the table or polishing head on which the wafer is placed is set to about 50 to 150 rpm, for example. Further, when polishing the copper film CUM1 as an abrasive (slurry), acidic (ph <7.0) general abrasive grains are used, and when polishing the barrier metal layer BM1, it is acidic. A general abrasive grain (ph <7.0) is used. When the polishing process is completed, for example, a cleaning process combining cleaning with an acidic cleaning liquid and rinsing with pure water is performed on the surface of the wafer.

こうして、図16、図17および図18に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV1では、アライメントマークAMV1(ヴィアV1形成用)が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV1では、重ね合わせ検査マークKMV1(ヴィアV1形成用)が形成される。一方、図19に示すように、チップ形成領域CPRでは配線M1等が形成される。   Thus, as shown in FIGS. 16, 17, and 18, the alignment mark AMV1 (for via V1 formation) is formed in the alignment mark formation region AMRV1 in the dicing line region DL, and the overlay inspection mark formation region KMRV1 is overlaid. The alignment inspection mark KMV1 (for forming the via V1) is formed. On the other hand, as shown in FIG. 19, the wiring M1 and the like are formed in the chip formation region CPR.

また、このとき、図20、図21および図22に示すように、アライメントマーク形成領域AMRM2では、後の工程において形成されるアライメントマークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM2では、その重ね合わせ検査マークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成される。   At this time, as shown in FIG. 20, FIG. 21, and FIG. 22, in alignment mark formation region AMRM2, there is a conductor portion that electrically connects the alignment mark formed in a later step and the impurity region of the semiconductor substrate. In the overlay inspection mark formation region KMRM2 formed, a conductor portion that electrically connects the overlay inspection mark and the impurity region of the semiconductor substrate is formed.

次に、図23、図24および図25に示すように、低誘電率膜LOW1に接するように、シリコン窒化膜等のライナー膜FLL1が形成される(図24等参照)。次に、ライナー膜FLL1に接するように、誘電率のさらに低い極低誘電率膜ELK1が形成される。極低誘電率膜ELK1の材料としては、ポーラスSiOCH、ポーラスMSQ、あるいは、ポーラスHSQ等がある。ポーラスな材料は、化学的気相成長法あるいは塗布法によりポロジェンを含む成膜材料を堆積し、熱、紫外線(UV)、電子ビーム(EB)あるいはプラズマ処理等によるキュア処理を施して、堆積された成膜材料からポロジェンを脱離させ、成膜材料中に多数の空孔を形成することによって形成される。ポロジェンが脱離することで形成される空孔の空孔径は、SiOCH、MSQ、あるいは、HSQ等の材料自身が有する空孔の空孔径よりも大きく、ポーラスSiOCH等は、低誘電率膜の材料とされるSiOCH等よりも誘電率が低くなる。   Next, as shown in FIGS. 23, 24, and 25, a liner film FLL1 such as a silicon nitride film is formed so as to be in contact with the low dielectric constant film LOW1 (see FIG. 24 and the like). Next, an extremely low dielectric constant film ELK1 having a lower dielectric constant is formed so as to be in contact with the liner film FLL1. Examples of the material for the extremely low dielectric constant film ELK1 include porous SiOCH, porous MSQ, and porous HSQ. Porous materials are deposited by depositing a film-forming material containing porogen by chemical vapor deposition or coating, and then performing a curing process using heat, ultraviolet (UV), electron beam (EB), or plasma treatment. The porogen is desorbed from the film forming material, and a large number of holes are formed in the film forming material. The pore diameter of the pores formed by desorption of the porogen is larger than the pore diameter of the pores of the material itself such as SiOCH, MSQ, or HSQ. Porous SiOCH is a material for a low dielectric constant film. The dielectric constant is lower than that of SiOCH or the like.

次に、極低誘電率膜ELK1に接するようにレジストが塗布される。次に、そのレジストに対して、アライメントマークAMV1(図20参照)に基づいて、ヴィアホール(ヴィアV1)を形成するための写真製版処理が施される。次に、レジストに現像処理を施すことにより、チップ形成領域では、レジストに、ヴィアホール(ヴィアV1)に対応した開口パターン(図示せず)が形成される。   Next, a resist is applied so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK1. Next, the resist is subjected to a photoengraving process for forming a via hole (via V1) based on the alignment mark AMV1 (see FIG. 20). Next, by performing development processing on the resist, an opening pattern (not shown) corresponding to the via hole (via V1) is formed in the resist in the chip formation region.

一方、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRM2では、レジストRV1に、アライメントマーク(配線M2形成用)に対応した開口パターンが形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM2では、レジストRV1に、重ね合わせ検査マーク(配線M2形成用)に対応した開口パターンが形成される。また、このとき、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV1では、開口パターンNRV1が形成される。前述したのと同様に、この開口パターンNRV1と重ね合わせ検査マークKMV1(図20参照)とのずれ量を測定することにより、重ね合わせ検査が行なわれる。   On the other hand, in the alignment mark formation area AMRM2 in the dicing line area DL, an opening pattern corresponding to the alignment mark (for forming the wiring M2) is formed in the resist RV1, and in the overlay inspection mark formation area KMRM2, the overlay is formed on the resist RV1. An opening pattern corresponding to the inspection mark (for forming the wiring M2) is formed. At this time, an opening pattern NRV1 is formed in the overlay inspection mark formation region KMRV1. As described above, overlay inspection is performed by measuring the amount of deviation between the opening pattern NRV1 and overlay inspection mark KMV1 (see FIG. 20).

次に、レジストRV1をマスクとして極低誘電率膜ELK1にエッチングを施して、レジストRV1を除去することにより、チップ形成領域では、極低誘電率膜ELK1にライナー膜FLL1を露出するヴィアの一部(図示せず)が形成される。また、図26、図27および図28に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRM2では、アライメントマーク(配線M2形成用)が形成されることになる開口部AHM2が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM2では、重ね合わせ検査マーク(配線M2形成用)が形成されることになる開口部KHM2が形成される。なお、この時点で、開口部AHM2,KHM2は、ライナー膜FLL1を露出するように形成される。   Next, by etching the ultra-low dielectric constant film ELK1 using the resist RV1 as a mask and removing the resist RV1, a part of the via exposing the liner film FLL1 to the ultra-low dielectric constant film ELK1 in the chip formation region (Not shown) is formed. Further, as shown in FIGS. 26, 27, and 28, in the alignment mark formation region AMRM2 in the dicing line region DL, an opening AHM2 in which the alignment mark (for forming the wiring M2) is formed is formed and overlapped. In the alignment inspection mark formation region KMRM2, an opening KHM2 where the overlay inspection mark (for forming the wiring M2) is to be formed is formed. At this time, the openings AHM2 and KHM2 are formed so as to expose the liner film FLL1.

次に、チップ形成領域のヴィアの一部およびダイシングライン領域DLの開口部AHM2,KHM2を充填する態様で、極低誘電率膜ELKに接するようにレジスト(図示せず)が塗布される。次に、塗布されたレジストにエッチバック処理を施すことにより、チップ形成領域では、ヴィアの一部に充填されたレジストの部分を残して、極低誘電率膜ELK1の上面上に位置するレジストの部分が除去される。また、図29、図30および図31に示すように、ダイシングライン領域DLでは、開口部AHM2,KHM2に充填されたレジストの部分(レジストVR)を残して、極低誘電率膜ELK1の上面上に位置するレジストの部分が除去される。   Next, a resist (not shown) is applied so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK in such a manner that a part of the via in the chip formation region and the openings AHM2 and KHM2 in the dicing line region DL are filled. Next, by applying an etch back process to the applied resist, in the chip formation region, the portion of the resist filled in a part of the via is left, and the resist located on the upper surface of the extremely low dielectric constant film ELK1 is left. Part is removed. In addition, as shown in FIGS. 29, 30 and 31, in the dicing line region DL, the resist portions (resist VR) filled in the openings AHM2 and KHM2 are left on the upper surface of the extremely low dielectric constant film ELK1. The portion of the resist located at is removed.

また、このとき、図32、図33および図34に示すように、アライメントマーク形成領域AMRV2では、後の工程において形成されるアライメントマークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成される開口部にレジストVRが充填され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV2では、その重ね合わせ検査マークと半導体基板の不純物領域とを電気的に接続する導体部分が形成される開口部にレジストVRが充填された状態になる。次に、極低誘電率膜ELK1に接するようにレジストが塗布される。次に、レジストに対して、アライメントマークAMM2(図30参照)に基づいて、配線溝(配線M2形成用)を形成するための写真製版処理が施される。   At this time, as shown in FIG. 32, FIG. 33 and FIG. 34, in alignment mark formation region AMRV2, there is a conductor portion that electrically connects the alignment mark formed in the subsequent step and the impurity region of the semiconductor substrate. The opening to be formed is filled with the resist VR. In the overlay inspection mark formation region KMRV2, the resist VR is formed in the opening in which the conductor portion that electrically connects the overlay inspection mark and the impurity region of the semiconductor substrate is formed. Will be filled. Next, a resist is applied so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK1. Next, the resist is subjected to a photoengraving process for forming a wiring groove (for forming the wiring M2) based on the alignment mark AMM2 (see FIG. 30).

次に、レジストに現像処理を施すことにより、チップ形成領域では、レジストに、配線溝(配線M2形成用)に対応した開口パターン(図示せず)が形成される。また、図35、図36および図37に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV2では、レジストRM2に、アライメントマーク(ヴィアV2)に対応した開口パターンが形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV2では、レジストRM2に、重ね合わせ検査マーク(ヴィアV2)に対応した開口パターンが形成される。また、このとき、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM2では、開口パターンNRM2が形成される。前述したのと同様に、この開口パターンNRM2と重ね合わせ検査マークとのずれ量を測定することにより、重ね合わせ検査が行なわれる。   Next, by developing the resist, an opening pattern (not shown) corresponding to the wiring groove (for forming the wiring M2) is formed in the resist in the chip formation region. As shown in FIGS. 35, 36, and 37, in the alignment mark formation region AMRV2 in the dicing line region DL, an opening pattern corresponding to the alignment mark (via V2) is formed in the resist RM2, and an overlay inspection mark is formed. In the formation region KMRV2, an opening pattern corresponding to the overlay inspection mark (via V2) is formed in the resist RM2. At this time, an opening pattern NRM2 is formed in the overlay inspection mark formation region KMRM2. As described above, overlay inspection is performed by measuring the amount of deviation between the opening pattern NRM2 and the overlay inspection mark.

次に、レジストRM2をマスクとして極低誘電率膜ELK1にエッチングを施して、レジストRM2を除去することにより、チップ形成領域では、極低誘電率膜ELK1に配線溝(図示せず)が形成される。一方、図38、図39および図40に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV2では、アライメントマーク(ヴィアV2形成用)が形成されることになる開口部AHV2が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV2では、重ね合わせ検査マーク(ヴィアV2形成用)が形成されることになる開口部KHV2が形成される。このエッチングにより、露出しているライナー膜FLL1の部分が除去されて、低誘電率膜LOW1に形成された銅膜の導体部分が露出する。   Next, the extremely low dielectric constant film ELK1 is etched using the resist RM2 as a mask, and the resist RM2 is removed, whereby a wiring groove (not shown) is formed in the extremely low dielectric constant film ELK1 in the chip formation region. The On the other hand, as shown in FIGS. 38, 39 and 40, in the alignment mark formation region AMRV2 in the dicing line region DL, an opening AHV2 in which the alignment mark (for via V2 formation) is to be formed is formed and overlapped. In the alignment inspection mark formation region KMRV2, an opening KHV2 in which an overlay inspection mark (for via V2 formation) is to be formed is formed. By this etching, the exposed portion of the liner film FLL1 is removed, and the conductor portion of the copper film formed on the low dielectric constant film LOW1 is exposed.

次に、図41、図42および図43に示すように、極低誘電率膜ELK1に接するように、バリアメタル層BM2が形成され、さらに、開口部AHV2,KHV2を充填する態様で、バリアメタル層BM2を覆うように、たとえば、めっき法等により銅膜CUM2が形成される。次に、化学的機械研磨処理によって、開口部AHV2,KHV2内に位置するバリアメタル層BM2および銅膜CUM2の部分を残して、極低誘電率膜ELK1の上面上に位置する銅膜CUM2の部分とバリアメタル層BM2の部分とが除去される。このときの研磨条件は、前述した研磨条件と実質的に同じ条件に設定される。   Next, as shown in FIGS. 41, 42, and 43, a barrier metal layer BM2 is formed so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK1, and the barrier metal is filled with the openings AHV2 and KHV2. For example, a copper film CUM2 is formed by a plating method or the like so as to cover layer BM2. Next, a portion of the copper film CUM2 located on the upper surface of the ultra-low dielectric constant film ELK1, leaving the portions of the barrier metal layer BM2 and the copper film CUM2 located in the openings AHV2 and KHV2 by chemical mechanical polishing. And the portion of the barrier metal layer BM2 are removed. The polishing conditions at this time are set to substantially the same conditions as those described above.

こうして、図44、図45および図46に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRV2では、アライメントマークAMV2(ヴィアV2形成用)が形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRV2では、重ね合わせ検査マークKMV2(ヴィアV2形成用)が形成される。一方、図47に示すように、チップ形成領域CPRではヴィアV1および配線M2等が形成される。   Thus, as shown in FIGS. 44, 45 and 46, the alignment mark AMV2 (for via V2 formation) is formed in the alignment mark formation region AMRV2 in the dicing line region DL, and the overlay inspection mark formation region KMRV2 is overlaid. An alignment inspection mark KMV2 (for forming via V2) is formed. On the other hand, as shown in FIG. 47, the via V1, the wiring M2, and the like are formed in the chip formation region CPR.

この時点で、図48に示すように、チップ形成領域CPRでは、配線M2として、たとえば、電源配線PL、信号線SL等が形成され、また、所定の領域にはTEGパターンTPが形成される。さらに、TEGパターンTPの周辺には、相対的にサイズの小さいダミーパターンDPSと、相対的にサイズの大きいダミーパターンDPLとが形成される。また、配線M2間にも、ダミーパターンDPS,DPLが形成される。これらのダミーパターンDPS,DPLは、電気的にフローティングとされる。チップ形成領域CPRでは、このような電気的にフローティングなダミーパターンDSP,DPLが多数配置されていることで、化学的機械研磨処理後の腐食が抑制されることになる。なお、図82に、腐食に関するまとめを示す。   At this time, as shown in FIG. 48, in the chip formation region CPR, for example, the power supply wiring PL, the signal line SL, and the like are formed as the wiring M2, and the TEG pattern TP is formed in a predetermined region. Further, a relatively small dummy pattern DPS and a relatively large dummy pattern DPL are formed around the TEG pattern TP. Dummy patterns DPS and DPL are also formed between the wirings M2. These dummy patterns DPS and DPL are electrically floating. In the chip formation region CPR, a large number of such electrically floating dummy patterns DSP and DPL are arranged, so that corrosion after the chemical mechanical polishing process is suppressed. FIG. 82 shows a summary regarding corrosion.

次に、図49、図50および図51に示すように、極低誘電率膜ELK1に接するように、たとえば、シリコン窒化膜等のライナー膜FLL2が形成される。次に、ライナー膜FLL2に接するように、極低誘電率膜ELK2が形成される。次に、極低誘電率膜ELK2に接するようにレジストが塗布される。次に、そのレジストに対して、アライメントマークAMV2(図44参照)に基づいて、ヴィアホール(ヴィアV2)を形成するための写真製版処理が施される。次に、レジストに現像処理を施すことにより、チップ形成領域では、レジストに、ヴィアホール(ヴィアV2)に対応した開口パターン(図示せず)が形成される。   Next, as shown in FIGS. 49, 50 and 51, for example, a liner film FLL2 such as a silicon nitride film is formed so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK1. Next, an extremely low dielectric constant film ELK2 is formed so as to be in contact with the liner film FLL2. Next, a resist is applied so as to be in contact with the extremely low dielectric constant film ELK2. Next, the resist is subjected to a photoengraving process for forming a via hole (via V2) based on the alignment mark AMV2 (see FIG. 44). Next, by developing the resist, an opening pattern (not shown) corresponding to the via hole (via V2) is formed in the resist in the chip formation region.

一方、図52、図53および図54に示すように、ダイシングライン領域DLにおけるアライメントマーク形成領域AMRM3では、レジストRV2に、アライメントマーク(配線M3形成用)に対応した開口パターンが形成され、重ね合わせ検査マーク形成領域KMRM3では、レジストRV2に、重ね合わせ検査マーク(配線M3形成用)に対応した開口パターンが形成される。以下、ヴィアV1および配線M2を形成する工程と同様の工程を繰り返すことにより、図2等に示す多層配線構造を備えた半導体装置が形成される。   On the other hand, as shown in FIGS. 52, 53, and 54, in the alignment mark formation region AMRM3 in the dicing line region DL, an opening pattern corresponding to the alignment mark (for forming the wiring M3) is formed in the resist RV2, and the overlapping is performed. In the inspection mark formation region KMRM3, an opening pattern corresponding to the overlay inspection mark (for forming the wiring M3) is formed in the resist RV2. Thereafter, by repeating the same process as the process of forming the via V1 and the wiring M2, a semiconductor device having the multilayer wiring structure shown in FIG. 2 and the like is formed.

上述した半導体装置では、孤立パターンとされるアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークのうち、特に、ファイン層FLおよびセミグローバル層SGLに形成されるアライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMが、接地電位に固定されていることで、化学的機械研磨処理を施した後に、アライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMに銅の化合物(銅の水酸化物)が析出するのを抑制することができる。   In the semiconductor device described above, among alignment marks and overlay inspection marks that are isolated patterns, in particular, alignment marks AM and overlay inspection marks KM formed on fine layer FL and semi-global layer SGL are fixed to the ground potential. As a result, it is possible to prevent the copper compound (copper hydroxide) from being deposited on the alignment mark AM and the overlay inspection mark KM after the chemical mechanical polishing treatment.

このことについて説明する。上述したように、アライメントマークAMおよび重ね合わせ検査マークKMは、極低誘電率膜ELKあるいは低誘電率膜LOW2等に、アライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークに対応した開口部が形成され、次に、その開口部を充填する態様で、その膜を覆うように形成された銅膜等に化学的機械研磨処理を施すことによって形成される。   This will be described. As described above, in the alignment mark AM and the overlay inspection mark KM, an opening corresponding to the alignment mark or the overlay inspection mark is formed in the very low dielectric constant film ELK or the low dielectric constant film LOW2, etc. It is formed by performing a chemical mechanical polishing process on a copper film or the like formed so as to cover the film in a mode of filling the opening.

極低誘電率膜ELK1等の材料とされる、ポーラスSiOCH、ポーラスMSQ、あるいは、ポーラスHSQ等の絶縁膜や、低誘電率膜LOW2等の材料とされる、SiOCH、MSQ、あるいは、HSQ等の絶縁膜は、いずれもメチル基(−CH3)を有し、撥水性を示す。低誘電率膜LOW2等よりも多くのメチル基を有している極低誘電率膜ELK1等は、より強い撥水性を示す。一方、化学的機械研磨処理が施された銅膜の表面は親水性を示す。 An insulating film such as porous SiOCH, porous MSQ, or porous HSQ, which is a material such as an extremely low dielectric constant film ELK1, or a material such as SiOCH, MSQ or HSQ, which is a material such as a low dielectric constant film LOW2. All the insulating films have a methyl group (—CH 3 ) and exhibit water repellency. The extremely low dielectric constant film ELK1 and the like having more methyl groups than the low dielectric constant film LOW2 and the like exhibit stronger water repellency. On the other hand, the surface of the copper film that has been subjected to the chemical mechanical polishing treatment is hydrophilic.

そうすると、化学的機械研磨処理を施すことによって形成されるアライメントマークや重ね合わせ検査マークでは、孤立した親水性のアライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークの周囲を取り囲むように、撥水性を示す低誘電率膜や極低誘電率膜が位置することになる。このため、親水性のアライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークでは、その端へ水分が吸着するのが促進されて、水分に含まれる酸素(酸化剤)の影響を強く受ける可能性がある。また、低誘電率膜や極低誘電率膜を構成する酸素等が酸化剤となって、低誘電率膜や極低誘電率膜に接しているアライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークの端の部分が、その影響を強く受ける可能性がある。   Then, in the alignment mark or overlay inspection mark formed by performing chemical mechanical polishing, a low dielectric constant film that exhibits water repellency so as to surround the periphery of the isolated hydrophilic alignment mark or overlay inspection mark Or an extremely low dielectric constant film. For this reason, in the hydrophilic alignment mark or overlay inspection mark, the adsorption of moisture to the end thereof is promoted, and there is a possibility that it is strongly influenced by oxygen (oxidant) contained in the moisture. In addition, the oxygen constituting the low dielectric constant film or the ultra low dielectric constant film becomes an oxidizing agent, and the end portion of the alignment mark or overlay inspection mark in contact with the low dielectric constant film or the ultra low dielectric constant film is May be strongly affected.

さらに、化学的機械研磨処理における洗浄によって、撥水性である低誘電率膜や極低誘電率膜の表面の清浄度を、親水性であるアライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークの表面の清浄度にまで高めることは困難であり、低誘電率膜や極低誘電率膜の表面では、化学的機械研磨処理後に残留する不純物の濃度が高くなる傾向がある。このため、低誘電率膜や極低誘電率膜に接しているアライメントマークあるいは重ね合わせ検査マークの端の部分が、低誘電率膜や極低誘電率膜に残留する不純物の影響を強く受ける可能性がある。   Furthermore, the cleanliness of the surface of low-permittivity and ultra-low-permittivity films that are water-repellent can be reduced to the cleanliness of the surface of alignment marks and overlay inspection marks that are hydrophilic by cleaning in chemical mechanical polishing. It is difficult to increase the concentration, and the concentration of impurities remaining after the chemical mechanical polishing treatment tends to increase on the surface of the low dielectric constant film or the extremely low dielectric constant film. For this reason, the edge part of the alignment mark or overlay inspection mark that is in contact with the low dielectric constant film or extremely low dielectric constant film can be strongly influenced by impurities remaining in the low dielectric constant film or extremely low dielectric constant film. There is sex.

これらのことから、発明者らは、銅の化合物の析出には、ウェハに吸着した水分に含まれる大気中の酸素(要因1)、極低誘電率膜ELKあるいは低誘電率膜LOW2等中の酸素(要因2)、および、化学的機械研磨処理の後のウェハの表面に残留する不純物(要因3)が複合的に関与していると考えた。   For these reasons, the inventors have found that in the precipitation of the copper compound, oxygen in the atmosphere (factor 1) contained in the moisture adsorbed on the wafer, the very low dielectric constant film ELK, the low dielectric constant film LOW2, etc. It was considered that oxygen (factor 2) and impurities remaining on the surface of the wafer after the chemical mechanical polishing process (factor 3) were involved in combination.

発明者らが得た知見によれば、銅が析出する現象(反応)は、次の化学反応式によって表される。   According to the knowledge obtained by the inventors, the phenomenon (reaction) in which copper precipitates is represented by the following chemical reaction formula.

Cu (s) → Cu2+ (aq.) + 2e- ・・・・・・・・・・・(化1)
2 (aq.) + H2O + 2e- → 2OH-(aq.) ・・・・・(化2)
Cu2+ (aq.) + 2OH- (aq.) → Cu(OH)2(s)↓ ・・(化3)
化学反応式(化1)は、吸着した水(H2O)により、銅(Cu)が酸化するアノードにおける反応である。アノードでは、固体の銅(Cu (s))は電子を放出し、2価のCu2+イオン(Cu2+ (aq.))となって水中を拡散する。化学反応式(化2、化3)は、銅(Cu)が析出するカソードにおける反応である。化学反応式(化1)に示される酸化過程において放出された電子(e-)は、水中の溶存酸素(O2(aq.))と水(H2O)が接触している銅(Cu)のサイト(カソード)に与えられ、溶存酸素(O2 (aq.))の水酸化物イオンへの還元(OH-(aq.))反応が生じる。水中を拡散していたCu2+イオン(Cu2+ (aq.))は、カソードに到達すると、水酸化物イオン(OH-(aq.))と反応して、銅の化合物(Cu(OH)2)が沈殿し、析出することになる。
Cu (s) → Cu 2+ + 2e (aq.) - ··········· ( Formula 1)
O 2 (aq.) + H 2 O + 2e → 2OH (aq.) (Chemical formula 2)
Cu 2+ + 2OH (aq.) - (. Aq) → Cu (OH) 2 (s) ↓ ·· ( of 3)
The chemical reaction formula (Chemical Formula 1) is a reaction at the anode where copper (Cu) is oxidized by adsorbed water (H 2 O). At the anode, solid copper (Cu (s)) emits electrons and becomes divalent Cu 2+ ions (Cu 2+ (aq.)) And diffuses in water. The chemical reaction formulas (Chemical Formula 2, Chemical Formula 3) are reactions at the cathode where copper (Cu) is deposited. Electrons (e ) emitted in the oxidation process shown in the chemical reaction formula (Chemical Formula 1) are copper (Cu 2 ) in which dissolved oxygen (O 2 (aq.)) In water and water (H 2 O) are in contact with each other. ) To the site (cathode) of (), and a reduction (OH (aq.)) Reaction of dissolved oxygen (O 2 (aq.)) To hydroxide ions occurs. When Cu 2+ ions (Cu 2+ (aq.)) Diffused in water reach the cathode, they react with hydroxide ions (OH (aq.)) To form a copper compound (Cu (OH ) 2 ) precipitates and will precipitate.

上述した半導体装置では、ファイン層FLおよびセミグローバル層SGLに形成されるアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークが接地電位に固定されている。これにより、銅から形成されるアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークへ電子が供給されて、上記化学反応式(化1)〜(化3)のうち、銅の酸化(化1)が抑えられることになる。その結果、アライメントマークおよび重ね合わせ検査マークの表面に、銅の化合物(銅の水酸化物)が析出する反応(化3)を抑えることができる。   In the semiconductor device described above, the alignment mark and overlay inspection mark formed on the fine layer FL and the semi-global layer SGL are fixed to the ground potential. Thereby, electrons are supplied to the alignment mark and overlay inspection mark formed from copper, and copper oxidation (Chemical Formula 1) among the chemical reaction formulas (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 3) is suppressed. Become. As a result, the reaction (Chemical Formula 3) in which a copper compound (copper hydroxide) precipitates on the surfaces of the alignment mark and overlay inspection mark can be suppressed.

アライメントマークAMの表面に銅の化合物が析出するのが抑えられることで、写真製版処理におけるアライメント精度が悪化するのを防止することができる。また、重ね合わせ検査マークKMの表面に銅の化合物が析出するのが抑えられることで、パターニングされたレジストの重ね合わせ検査精度が悪化するのを防止することができる。   By suppressing the precipitation of the copper compound on the surface of the alignment mark AM, it is possible to prevent the alignment accuracy in the photolithography process from deteriorating. Further, since the copper compound is prevented from being deposited on the surface of the overlay inspection mark KM, it is possible to prevent the overlay inspection accuracy of the patterned resist from being deteriorated.

一方、グローバル層GLでは、層間絶縁膜として、TEOS膜やプラズマシリコン酸化膜が形成されている。この種の層間絶縁膜の撥水性は、低誘電率膜LOW1等や極低誘電率膜ELK1等の撥水性ほど高くない。このため、グローバル層GLのアライメントマークや重ね合わせ検査マークに銅の化合物が析出することはほとんどなく、必ずしもアライメントマーク等を接地電位固定する必要はないと考えられる。   On the other hand, in the global layer GL, a TEOS film or a plasma silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film. The water repellency of this type of interlayer insulating film is not as high as the water repellency of the low dielectric constant film LOW1 or the like or the extremely low dielectric constant film ELK1. For this reason, a copper compound hardly deposits on the alignment mark or overlay inspection mark of the global layer GL, and it is considered that it is not always necessary to fix the alignment mark or the like to the ground potential.

なお、上述した半導体装置の製造方法では、ヴィアV1のためのヴィアホールを形成する工程において、配線M2を形成するためのアライメントマーク(AMRM2,AMM2)を形成する場合を例に挙げて説明したが、配線M1を形成する工程において、ヴィアV1のためのヴィアホールを形成するためのアライメントマークと、配線M2を形成するためのアライメントマークとの双方を形成するようにしてもよい。   In the semiconductor device manufacturing method described above, the case where the alignment mark (AMRM2, AMM2) for forming the wiring M2 is formed in the step of forming the via hole for the via V1 has been described as an example. In the step of forming the wiring M1, both an alignment mark for forming a via hole for the via V1 and an alignment mark for forming the wiring M2 may be formed.

また、上述した実施の形態では、ダイシングライン領域DLには、アライメントマーク形成領域AMRの他に、TEG領域TR等が配置されることを述べた。アライメントマーク形成領域の隣にTEG領域を配置させる場合に、仮に、TEGパターンの周囲にダミーパターンが配置されていないTEG領域を配置させる場合を想定すると、アライメントマーク形成領域におけるパターン禁止領域とTEG領域におけるTEGパターンとが隣接することになる。   In the above-described embodiment, it has been described that the TEG region TR and the like are arranged in the dicing line region DL in addition to the alignment mark formation region AMR. When the TEG area is arranged next to the alignment mark formation area, assuming that a TEG area in which no dummy pattern is arranged around the TEG pattern is assumed, the pattern inhibition area and the TEG area in the alignment mark formation area are assumed. Are adjacent to the TEG pattern.

このとき、アライメントマーク自体は接地電位とされているので銅の化合物の析出は抑制されることになる。一方、TEGパターンには、(化1)〜(化3)の反応によって銅の化合物が析出することになる。したがって、アライメントマーク形成領域の隣にTEG領域を配置させる場合には、たとえば、図3に示すように、アライメントマーク形成領域AMRにおけるパターン禁止領域AFPとTEG領域TRにおけるTEGパターンTPとの間に、ダミーパターンDPS,DPLを必ず配置し、銅の化合物の析出を抑制すべきである。   At this time, since the alignment mark itself is at the ground potential, the precipitation of the copper compound is suppressed. On the other hand, in the TEG pattern, a copper compound is precipitated by the reactions (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 3). Therefore, when arranging the TEG region next to the alignment mark formation region, for example, as shown in FIG. 3, between the pattern inhibition region AFP in the alignment mark formation region AMR and the TEG pattern TP in the TEG region TR, The dummy patterns DPS and DPL should be arranged to suppress copper compound precipitation.

また、上述した多層配線構造を備えた半導体装置は、ダイシングライン領域においてダイシングブレード等を用いてウエハを切断することによって複数の半導体チップに分けられる。完成品としての半導体チップ(半導体装置)では、ダイシングライン領域の一部分が残ることとなる。このため、半導体チップに残されたダイシングライン領域の一部分に、アライメントマーク形成領域、TEG領域およびダミーパターン等の一部分が残ることがある。逆に、アライメントマーク形成領域、TEG領域およびダミーパターン等のいくつか、あるいは、そのすべてが残っていないこともありえる。   The semiconductor device having the multilayer wiring structure described above is divided into a plurality of semiconductor chips by cutting the wafer using a dicing blade or the like in the dicing line region. In the finished semiconductor chip (semiconductor device), a part of the dicing line region remains. For this reason, a part of the alignment mark formation region, the TEG region, the dummy pattern, and the like may remain in a part of the dicing line region left on the semiconductor chip. Conversely, some or all of the alignment mark formation region, TEG region, dummy pattern, etc. may not remain.

さらに、上述した実施の形態では、低誘電率膜を用いた配線層および極低誘電率膜を用いた配線層の双方の配線層を形成するためのアライメントマークを接地電位に接続した場合について説明したが、特に、銅の析出がより大きな問題となる極低誘電率膜を用いた配線層を形成するためのアライメントマークだけを接地電位に接続させるようにしてもよい。この場合、低誘電率膜を用いた配線層に対して、従来のアライメントマークを用いることができ、設計コストを低減し、期間を短縮することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the alignment mark for forming both the wiring layer using the low dielectric constant film and the wiring layer using the extremely low dielectric constant film is connected to the ground potential is described. However, in particular, only an alignment mark for forming a wiring layer using an extremely low dielectric constant film, in which copper deposition is a greater problem, may be connected to the ground potential. In this case, a conventional alignment mark can be used for the wiring layer using the low dielectric constant film, and the design cost can be reduced and the period can be shortened.

アライメントマークの変形例1
上述した半導体装置では、接地電位に固定されるアライメントマークの構造として、半導体基板の不純物領域に電気的に接続される導体部分を順次形成する構造を例に挙げて説明した。アライメントマークを接地電位に固定する構造としては、この構造に限られず、図55および図56に示すように、たとえば、ガードリングGRに電気的に接続されるアライメントマークAMH1を形成してもよい。
Alignment mark modification 1
In the above-described semiconductor device, the structure of the alignment mark fixed to the ground potential has been described by taking as an example a structure in which conductor portions electrically connected to the impurity regions of the semiconductor substrate are sequentially formed. The structure for fixing the alignment mark to the ground potential is not limited to this structure. For example, as shown in FIGS. 55 and 56, an alignment mark AMH1 that is electrically connected to the guard ring GR may be formed.

ガードリングGRは、チップ形成領域CPRを取り囲むように製造工程にしたがって順次形成される導体であり、接地電位に固定される。このようなガードリングGRにアライメントマークAMH1を電気的に接続させることによっても、アライメントマークAMH1の表面に銅が析出するのを抑えることができる。   The guard ring GR is a conductor that is sequentially formed according to the manufacturing process so as to surround the chip formation region CPR, and is fixed to the ground potential. Also by electrically connecting the alignment mark AMH1 to such a guard ring GR, it is possible to suppress the deposition of copper on the surface of the alignment mark AMH1.

アライメントマークの変形例2
また、ダイシングライン領域のダイシング時のバリ対策を図るため、アライメントマークが形成される層に位置するガードリングの部分に電気的に接続させるのではなく、そのアライメントマークが位置する層よりも下の層に位置するガードリングの部分に電気的に接続されるようにしてもよい。
Alignment mark modification 2
Also, in order to prevent burrs during dicing in the dicing line region, it is not electrically connected to the guard ring portion located in the layer where the alignment mark is formed, but below the layer where the alignment mark is located. You may make it electrically connect to the part of the guard ring located in a layer.

たとえば、図57、図58、図59および図60に示すように、極低誘電率膜ELKに形成されるアライメントマークAMH2を、配線M1が形成される層に位置するガードリングの部分(GR(M1))に電気的に接続されるようにしてもよい。このようなアライメントマークAMH2とすることで、アライメントマークAMH2の表面に銅が析出するのを抑えることができるとともに、ダイシングの際のバリ対策を図ることができる。   For example, as shown in FIG. 57, FIG. 58, FIG. 59, and FIG. 60, the alignment mark AMH2 formed on the extremely low dielectric constant film ELK is placed on the guard ring portion (GR ( M1)) may be electrically connected. By using such an alignment mark AMH2, it is possible to prevent copper from being deposited on the surface of the alignment mark AMH2, and to take measures against burrs during dicing.

アライメントマークの変形例3
また、アライメントマークとして、それぞれ帯状に延在する複数のパターンでは、その幅と長さとがいずれも同じ寸法に設定されたものを例に挙げて説明した。アライメントマークとしては、これに限られるものではなく、たとえば、図61および図62に示すように、帯状に延在するパターンが、その幅や長さが互いに異なる寸法(幅W1,W2、長さL1,L2)に設定されたパターンを含むようなアライメントマークAMH3でもよい。
Modification 3 of alignment mark
Further, as the alignment marks, a plurality of patterns each extending in a strip shape are described as examples in which both the width and the length are set to the same dimension. The alignment mark is not limited to this. For example, as shown in FIG. 61 and FIG. 62, the patterns extending in a strip shape have different widths and lengths (widths W1, W2, length). An alignment mark AMH3 including a pattern set in (L1, L2) may be used.

実施の形態2
ここでは、シングルダマシン法によって形成されるヴィアを備えた半導体装置の一例として、磁気抵抗素子を備えた半導体磁気記憶装置について説明する。
Embodiment 2
Here, a semiconductor magnetic memory device having a magnetoresistive element will be described as an example of a semiconductor device having vias formed by a single damascene method.

図63に示すように、半導体磁気記憶装置のメモリセルMCでは、磁気抵抗素子TMRは、一方向に延在するディジット線DILと、これと略直交する方向に延在するビット線BLとが交差する部分に配置される態様で、アレイ状に形成されている。図64に示すように、メモリセルMCが形成されたメモリセル領域MRの周囲には、メモリセル領域MRを取り囲むように、ダミーメモリセルDMCが形成されたダミーメモリセル領域DMRが配置されている。ダミーメモリセル領域DMRの外側の領域には、周辺回路領域として、カラムデコーダ領域CDR、センスアンプ領域SA、ロウデコーダ領域LDR等が配置されている。   As shown in FIG. 63, in the memory cell MC of the semiconductor magnetic memory device, the magnetoresistive element TMR includes a digit line DIL extending in one direction and a bit line BL extending in a direction substantially orthogonal thereto. It is formed in an array shape in such a manner that it is arranged in the portion to be. As shown in FIG. 64, around the memory cell region MR in which the memory cell MC is formed, a dummy memory cell region DMR in which the dummy memory cell DMC is formed is arranged so as to surround the memory cell region MR. . In the region outside the dummy memory cell region DMR, a column decoder region CDR, a sense amplifier region SA, a row decoder region LDR, and the like are arranged as peripheral circuit regions.

次に、メモリセル領域MRとダミーメモリセル領域DMRの構造についてそれぞれ説明する。図65に示すように、メモリセル領域MRでは、磁気抵抗素子TMRの下方にディジット線DILが配置され、磁気抵抗素子TMRの上方にビット線BLが配置されている。磁気抵抗素子TMRの一端側は、シングルダマシン法によって形成されるトップヴィアTVを介してビット線BLに電気的に接続されている。磁気抵抗素子TMRの他端側は、ストラップ配線STLの一端側に電気的に接続されている。そのストラップ配線STLの他端側は、シングルダマシン法によって形成されるローカルヴィアLVを介して読み出し線RELに電気的に接続されている。読み出し線RELは、多層配線構造における複数のヴィア等を介して素子選択用トランジスタTMのドレイン領域に電気的に接続されている。   Next, the structures of the memory cell region MR and the dummy memory cell region DMR will be described respectively. As shown in FIG. 65, in the memory cell region MR, a digit line DIL is disposed below the magnetoresistive element TMR, and a bit line BL is disposed above the magnetoresistive element TMR. One end side of the magnetoresistive element TMR is electrically connected to the bit line BL via a top via TV formed by a single damascene method. The other end side of the magnetoresistive element TMR is electrically connected to one end side of the strap wiring STL. The other end side of the strap wiring STL is electrically connected to the read line REL via a local via LV formed by a single damascene method. The read line REL is electrically connected to the drain region of the element selection transistor TM through a plurality of vias or the like in the multilayer wiring structure.

個々の磁気抵抗素子TMRでは、トンネル絶縁膜を間に介在させて2つの磁性層が積層されている。この2つの磁性層における磁化の向きを同じ向きにするか、互いに逆向きにするかによって磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。磁気抵抗素子の磁化の向きは、ビット線BLとディジット線DILに所定の電流を流すことで発生する磁場によって変えられることになる。半導体磁気記憶装置では、この抵抗値の違いが「0」または「1」に対応する情報として利用される。   In each magnetoresistive element TMR, two magnetic layers are laminated with a tunnel insulating film interposed therebetween. The resistance value of the magnetoresistive element varies depending on whether the magnetization directions of the two magnetic layers are the same or opposite to each other. The direction of magnetization of the magnetoresistive element can be changed by a magnetic field generated by passing a predetermined current through the bit line BL and the digit line DIL. In the semiconductor magnetic memory device, this difference in resistance value is used as information corresponding to “0” or “1”.

一方、ダミーメモリセル領域DMRでは、一つのダミーストラップ配線DSTLの一端側と他端側とのそれぞれにダミー磁気抵抗素子DTMRが配置されている。それぞれのダミー磁気抵抗素子DTMRの直上には、シングルダマシン法によって形成されるダミートップヴィアDTVが形成されている。そのダミートップヴィアDTVの上方にはダミービット線DBLが形成されている。   On the other hand, in the dummy memory cell region DMR, dummy magnetoresistive elements DTMR are arranged on one end side and the other end side of one dummy strap wiring DSTL. A dummy top via DTV formed by a single damascene method is formed immediately above each dummy magnetoresistive element DTMR. A dummy bit line DBL is formed above the dummy top via DTV.

また、それぞれのダミー磁気抵抗素子DTMRの直下には、シングルダマシン法によって形成されるダミーローカルヴィアDLVが形成されている。一方のダミーローカルヴィアDLVの直下には、ダミーディジット線DDILが形成され、他方のダミーローカルヴィアDLVの直下には、ダミー読み出し線DRELが形成されている。このダミー読み出し線DRELは、素子選択用トランジスタとは電気的に接続されていない。このため、ダミーローカルヴィアDLVとダミートップヴィアDTVは、電気的にフローティングとされる。   A dummy local via DLV formed by a single damascene method is formed immediately below each dummy magnetoresistive element DTMR. A dummy digit line DDIL is formed immediately below one dummy local via DLV, and a dummy read line DREL is formed immediately below the other dummy local via DLV. The dummy read line DREL is not electrically connected to the element selection transistor. For this reason, the dummy local via DLV and the dummy top via DTV are electrically floating.

このように、本半導体磁気記憶装置では、メモリセル領域MRにおける一つのメモリセルMCには、1つの磁気抵抗素子TMRと1つのローカルヴィアLVと1つのトップヴィアTVが形成されているのに対して、ダミーメモリセル領域DMRにおける一つのダミーメモリセルDMCには、2つのダミー磁気抵抗素子DTMRと2つのダミーローカルヴィアDLVと2つのダミートップヴィアDTVが形成されている。   Thus, in this semiconductor magnetic memory device, one memory cell MC in the memory cell region MR is formed with one magnetoresistive element TMR, one local via LV, and one top via TV. Thus, two dummy magnetoresistive elements DTMR, two dummy local vias DLV, and two dummy top vias DTV are formed in one dummy memory cell DMC in the dummy memory cell region DMR.

すなわち、本半導体磁気記憶装置では、単位面積に対するヴィアの占有面積の割合をヴィア占有率とすると、メモリセル領域MRを取り囲むように、メモリセル領域MRにおけるヴィア占有率よりも高いヴィア占有率を有するダミーメモリセル領域DMRが配置されていることになる。メモリセル領域MRのヴィアに対して、そのヴィア占有率よりも高いヴィア占有率を有するダミーヴィアを形成することで、メモリセルとしての機能が要求されるメモリセルのヴィアの表面に銅の化合物が析出するのを抑制することができる。これについては後で説明する。   That is, in the present semiconductor magnetic memory device, when the ratio of the via occupation area to the unit area is the via occupation ratio, the via occupation ratio is higher than the via occupation ratio in the memory cell region MR so as to surround the memory cell region MR. A dummy memory cell region DMR is arranged. By forming a dummy via having a via occupation ratio higher than the via occupation ratio for the via in the memory cell region MR, a copper compound is formed on the surface of the via of the memory cell that is required to function as a memory cell. Precipitation can be suppressed. This will be described later.

次に、上述した半導体磁気記憶装置の製造方法の一例について説明する。図65に示すように、半導体基板SUBの表面上に、素子選択用トランジスタTM等を含め所定の半導体素子が形成され、その半導体素子を覆うように、多層配線構造が形成される。多層配線構造は、たとえば、実施の形態1において説明した製造方法を適用してもよい。   Next, an example of a manufacturing method of the above-described semiconductor magnetic memory device will be described. As shown in FIG. 65, predetermined semiconductor elements including element selection transistors TM and the like are formed on the surface of the semiconductor substrate SUB, and a multilayer wiring structure is formed so as to cover the semiconductor elements. For example, the manufacturing method described in the first embodiment may be applied to the multilayer wiring structure.

その後、図66に示すように、半導体基板SUBを覆うように、シリコン酸化膜2が形成される。そのシリコン酸化膜2における所定の領域に配線溝2a,2bが形成される。
メモリセル領域MRでは、配線溝2a内に、クラッド層4aと銅膜4bからなる読み出し線RELが形成される。配線溝2b内に、クラッド層3aと銅膜3bからなるディジット線DILが形成される。一方、ダミーメモリセル領域DMRでは、配線溝2a内に、クラッド層4aと銅膜4bからなるダミー読み出し線DRELが形成される。配線溝2b内に、クラッド層3aと銅膜3bからなるダミーディジット線DDILが形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 66, silicon oxide film 2 is formed so as to cover semiconductor substrate SUB. Wiring grooves 2 a and 2 b are formed in predetermined regions in the silicon oxide film 2.
In the memory cell region MR, a read line REL composed of the cladding layer 4a and the copper film 4b is formed in the wiring groove 2a. A digit line DIL composed of the cladding layer 3a and the copper film 3b is formed in the wiring groove 2b. On the other hand, in the dummy memory cell region DMR, a dummy read line DREL composed of the cladding layer 4a and the copper film 4b is formed in the wiring trench 2a. A dummy digit line DDIL composed of the cladding layer 3a and the copper film 3b is formed in the wiring groove 2b.

次に、ディジット線DIL、読み出し線REL、ダミーディジット線DDILおよびダミー読み出し線DRELを覆う態様で、シリコン酸化膜2に接するようにシリコン窒化膜等のライナー膜LLが形成される。そのライナー膜LLに接するように低誘電率膜LOWAが形成される。なお、これ以降の工程を示す図では、図面の簡略化のために、半導体基板SUBを省略する。   Next, a liner film LL such as a silicon nitride film is formed in contact with the silicon oxide film 2 so as to cover the digit line DIL, the read line REL, the dummy digit line DDIL, and the dummy read line DREL. A low dielectric constant film LOWA is formed in contact with the liner film LL. In the drawings showing the subsequent steps, the semiconductor substrate SUB is omitted for simplification of the drawing.

次に、図67に示すように、メモリセル領域MRでは、低誘電率膜LOWAおよびライナー膜LLを貫通して読み出し線RELを露出するローカルヴィアホールLVHが形成される。一方、ダミーメモリセル領域DMRでは、低誘電率膜LOWAおよびライナー膜LLを貫通して、読み出し線RELを露出するダミーローカルヴィアホールDLVHと、ダミーディジット線DDILを露出するダミーローカルヴィアホールDLVHが形成される。次に、そのローカルヴィアホールLVHおよびダミーローカルヴィアホールDLVHの底面および側壁を覆う態様で、低誘電率膜LOWAに接するようにバリアメタル層BMAが形成される。次に、バリアメタル層BMAに接するように、めっき法等により銅膜CUAが形成される。   Next, as shown in FIG. 67, in the memory cell region MR, a local via hole LVH that penetrates the low dielectric constant film LOWA and the liner film LL and exposes the read line REL is formed. On the other hand, in the dummy memory cell region DMR, a dummy local via hole DLVH that exposes the read line REL and a dummy local via hole DLVH that exposes the dummy digit line DDIL are formed through the low dielectric constant film LOWA and the liner film LL. Is done. Next, a barrier metal layer BMA is formed so as to be in contact with the low dielectric constant film LOWA so as to cover the bottom and side walls of the local via hole LVH and the dummy local via hole DLVH. Next, a copper film CUA is formed by plating or the like so as to contact the barrier metal layer BMA.

次に、化学的機械研磨処理によって、ローカルヴィアホールLVHおよびダミーローカルヴィアホールDLVH内に位置するバリアメタル層BMAおよび銅膜CUAの部分を残して、低誘電率膜LOWAの上面上に位置する銅膜CUAの部分とバリアメタル層BMAの部分とが除去される。このとき、研磨圧力は、たとえば、0.5kPa〜45kPa程度に設定され、ウェハを載置したテーブルあるいは研磨ヘッドの回転速度は、たとえば、50〜150rpm程度に設定される。また、研磨材(スラリー)として、銅膜CUM1を研磨する際には、酸性(ph<7.0)の一般的な研磨砥粒が使用され、バリアメタル層BM1を研磨する際にも、酸性(ph<7.0)の一般的な研磨砥粒が使用される。研磨処理が完了すると、たとえば、酸性の洗浄液による洗浄と、純水によるリンスを組み合わせた洗浄処理がウェハの表面に施される。   Next, the copper located on the upper surface of the low dielectric constant film LOWA is left by the chemical mechanical polishing process, leaving portions of the barrier metal layer BMA and the copper film CUA located in the local via hole LVH and the dummy local via hole DLVH. The part of the film CUA and the part of the barrier metal layer BMA are removed. At this time, the polishing pressure is set to about 0.5 kPa to 45 kPa, for example, and the rotation speed of the table or polishing head on which the wafer is placed is set to about 50 to 150 rpm, for example. Further, when polishing the copper film CUM1 as an abrasive (slurry), acidic (ph <7.0) general abrasive grains are used, and when polishing the barrier metal layer BM1, it is acidic. A general abrasive grain (ph <7.0) is used. When the polishing process is completed, for example, a cleaning process combining cleaning with an acidic cleaning liquid and rinsing with pure water is performed on the surface of the wafer.

こうして、図68に示すように、メモリセル領域MRでは、ローカルヴィアホールLVH内に、バリアメタル層BMAおよび銅膜CUAからなるローカルヴィアLVが形成される。一方、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミーローカルヴィアホールDLVH内に、バリアメタル層BMAおよび銅膜CUAからなるダミーローカルヴィアDLVが形成される。   Thus, as shown in FIG. 68, in the memory cell region MR, a local via LV composed of the barrier metal layer BMA and the copper film CUA is formed in the local via hole LVH. On the other hand, in the dummy memory cell region DMR, a dummy local via DLV composed of the barrier metal layer BMA and the copper film CUA is formed in the dummy local via hole DLVH.

この場合、図69および図70に示すように、ダミーメモリセル領域DMRにおけるダミーローカルヴィアDLVのヴィア占有率は、メモリセル領域MRにおけるローカルヴィアLVのヴィア占有率よりも高く、約2倍程度になる。これにより、化学的機械研磨処理を施した後に、ヴィア占有率のより高いダミーローカルヴィアDLVの表面に犠牲的に銅の化合物を析出させることで、メモリセルとしての機能が要求されるメモリセル領域MRにおけるローカルヴィアLVの表面に銅の化合物が析出するのを抑制することができる。   In this case, as shown in FIGS. 69 and 70, the via occupancy of the dummy local via DLV in the dummy memory cell region DMR is higher than the via occupancy of the local via LV in the memory cell region MR, and is about twice as high. Become. Thus, after the chemical mechanical polishing process is performed, a copper compound is sacrificially deposited on the surface of the dummy local via DLV having a higher via occupancy rate, so that a memory cell region is required to function as a memory cell. Precipitation of copper compounds on the surface of the local via LV in MR can be suppressed.

次に、図71に示すように、低誘電率膜LOWAに接するように、ストラップ配線となる、たとえば、タンタル(Ta)膜12が形成される。次に、タンタル膜12にピン層となる所定の膜(図示せず)が形成される。その所定の膜として、たとえば、プラチナ(Pt)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、ボロン(B)を含む積層膜が形成される。次に、ピン層となる所定の膜上にトンネル絶縁膜(図示せず)が形成される。トンネル絶縁膜として、たとえば、酸化アルミニム(AlOx)膜、または、酸化マグネシウム(MgO)膜等が形成される。   Next, as shown in FIG. 71, for example, a tantalum (Ta) film 12 serving as a strap wiring is formed so as to be in contact with the low dielectric constant film LOWA. Next, a predetermined film (not shown) to be a pinned layer is formed on the tantalum film 12. As the predetermined film, for example, a laminated film containing platinum (Pt), manganese (Mn), nickel (Ni), ruthenium (Ru), cobalt (Co), iron (Fe), and boron (B) is formed. . Next, a tunnel insulating film (not shown) is formed on the predetermined film that becomes the pinned layer. As the tunnel insulating film, for example, an aluminum oxide (AlOx) film or a magnesium oxide (MgO) film is formed.

次に、トンネル絶縁膜上にフリー層となる所定の膜が形成される。その所定の膜として、たとえば、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)およびボロン(B)のうち、少なくとも2つの金属を含む合金膜が形成される。次に、フリー層となる所定の膜上にキャップ層となる所定の膜(図示せず)が形成される。キャップ層となる所定の膜として、たとえば、ルテニウム(Ru)膜が形成される。そのキャップ層となる所定の膜上にタンタル(Ta)膜(図示せず)が形成される。次に、タンタル(Ta)膜上に、磁気抵抗素子をパターニングするためのレジストパターン(図示せず)が形成される。   Next, a predetermined film to be a free layer is formed on the tunnel insulating film. As the predetermined film, for example, an alloy film containing at least two metals among nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), and boron (B) is formed. Next, a predetermined film (not shown) serving as a cap layer is formed on the predetermined film serving as a free layer. For example, a ruthenium (Ru) film is formed as the predetermined film to be the cap layer. A tantalum (Ta) film (not shown) is formed on a predetermined film serving as the cap layer. Next, a resist pattern (not shown) for patterning the magnetoresistive element is formed on the tantalum (Ta) film.

次に、そのレジストパターンをマスクとして、タンタル(Ta)膜、キャップ層となる所定の膜、フリー層となる所定の膜、トンネル絶縁膜およびピン層となる所定の膜に所定の条件のもとでエッチングを施すことにより、図72に示すように、ピン層13、トンネル絶縁膜14、フリー層15、キャップ層16およびタンタル(Ta)膜17がパターニングされて、メモリセル領域MRでは、磁気抵抗素子TMRが形成され、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミー磁気抵抗素子DTMRが形成される。   Next, using the resist pattern as a mask, a tantalum (Ta) film, a predetermined film serving as a cap layer, a predetermined film serving as a free layer, a tunnel insulating film, and a predetermined film serving as a pinned layer are subjected to predetermined conditions. As shown in FIG. 72, the pinned layer 13, the tunnel insulating film 14, the free layer 15, the cap layer 16, and the tantalum (Ta) film 17 are patterned, and in the memory cell region MR, as shown in FIG. Element TMR is formed, and dummy magnetoresistive element DTMR is formed in dummy memory cell region DMR.

次に、図73に示すように、磁気抵抗素子TMRおよびダミー磁気抵抗素子DTMRを覆う態様で、タンタル(Ta)膜12に接するように、ライナー膜としてシリコン窒化膜19が形成される。次に、シリコン窒化膜19上に、ストラップ配線をパターニングするためのレジストパターン(図示せず)が形成される。次に、そのレジストパターンをマスクとして、シリコン窒化膜19およびタンタル(Ta)膜12に所定の条件のもとでエッチングを施すことにより、図74に示すように、メモリセル領域MRでは、ストラップ配線STLが形成され、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミーストラップ配線DSTLが形成される。次に、図75に示すように、シリコン窒化膜19を覆うように、低誘電率膜LOWBが形成される。   Next, as shown in FIG. 73, a silicon nitride film 19 is formed as a liner film so as to be in contact with the tantalum (Ta) film 12 so as to cover the magnetoresistive element TMR and the dummy magnetoresistive element DTMR. Next, a resist pattern (not shown) for patterning the strap wiring is formed on the silicon nitride film 19. Next, by using the resist pattern as a mask, the silicon nitride film 19 and the tantalum (Ta) film 12 are etched under predetermined conditions, so that the strap wiring is formed in the memory cell region MR as shown in FIG. An STL is formed, and a dummy strap wiring DSTL is formed in the dummy memory cell region DMR. Next, as shown in FIG. 75, a low dielectric constant film LOWB is formed so as to cover the silicon nitride film 19.

次に、その低誘電率膜LOWBの上に、トップヴィアホールを形成するためのレジストパターン(図示せず)が形成される。次に、そのレジストパターンをマスクとして、低誘電率膜LOWBおよびシリコン窒化膜19に所定の条件のもとでエッチングを施すことにより、図76に示すように、メモリセル領域MRでは、磁気抵抗素子TMRを露出するトップヴィアホールTVHが形成され、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミー磁気抵抗素子DTMRを露出するダミートップヴィアホールDTVHが形成される。   Next, a resist pattern (not shown) for forming a top via hole is formed on the low dielectric constant film LOWB. Next, using the resist pattern as a mask, the low dielectric constant film LOWB and the silicon nitride film 19 are etched under a predetermined condition, so that a magnetoresistive element is formed in the memory cell region MR as shown in FIG. A top via hole TVH that exposes the TMR is formed, and a dummy top via hole DTVH that exposes the dummy magnetoresistive element DTMR is formed in the dummy memory cell region DMR.

次に、図77に示すように、トップヴィアホールTVHおよびダミートップヴィアホールDTVHの底面および側壁を覆う態様で、低誘電率膜LOWBに接するようにバリアメタル層BMBが形成される。そのバリアメタル層BMBに接するように、メッキ法等により銅膜CUBが形成される。   Next, as shown in FIG. 77, a barrier metal layer BMB is formed so as to be in contact with the low dielectric constant film LOWB in such a manner as to cover the bottom and side walls of the top via hole TVH and the dummy top via hole DTVH. A copper film CUB is formed by plating or the like so as to be in contact with the barrier metal layer BMB.

次に、化学的機械研磨処理によって、トップヴィアホールTVHおよびダミートップヴィアホールDTVH内に位置するバリアメタル層BMBおよび銅膜CUBの部分を残して、低誘電率膜LOWBの上面上に位置する銅膜CUBの部分とバリアメタル層BMBの部分とが除去される。このとき、研磨条件としては、ローカルヴィアLV等を形成する際の研磨条件と実質的に同じ研磨条件が好ましい。   Next, the copper located on the upper surface of the low dielectric constant film LOWB is left by chemical mechanical polishing, leaving the portions of the barrier metal layer BMB and the copper film CUB located in the top via hole TVH and the dummy top via hole DTVH. The part of the film CUB and the part of the barrier metal layer BMB are removed. At this time, the polishing conditions are preferably substantially the same as the polishing conditions for forming the local via LV and the like.

こうして、図78に示すように、メモリセル領域MRでは、トップヴィアホールTVH内に、バリアメタル層BMBおよび銅膜CUBからなるトップヴィアTVが形成される。一方、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミートップヴィアホールDTVH内に、バリアメタル層BMBおよび銅膜CUBからなるダミートップヴィアDTVが形成される。   Thus, as shown in FIG. 78, in the memory cell region MR, a top via TV composed of the barrier metal layer BMB and the copper film CUB is formed in the top via hole TVH. On the other hand, in the dummy memory cell region DMR, a dummy top via DTV including a barrier metal layer BMB and a copper film CUB is formed in the dummy top via hole DTVH.

この場合、図79および図80に示すように、ダミーメモリセル領域DMRにおけるダミートップヴィアDTVのヴィア占有率は、メモリセル領域MRにおけるトップヴィアTVのヴィア占有率よりも高く、約2倍程度になる。これにより、化学的機械研磨処理を施した後に、ヴィア占有率のより高いダミートップヴィアDTVの表面に犠牲的に銅の化合物を析出させることで、メモリセルとしての機能が要求されるメモリセル領域MRにおけるトップヴィアTVの表面に銅の化合物が析出するのを抑制することができる。   In this case, as shown in FIGS. 79 and 80, the via occupancy of the dummy top via DTV in the dummy memory cell region DMR is higher than the via occupancy of the top via TV in the memory cell region MR, and is about double. Become. Thus, after performing chemical mechanical polishing, a copper compound is sacrificed on the surface of the dummy top via DTV having a higher via occupancy rate, so that a memory cell region is required to function as a memory cell. Precipitation of copper compounds on the surface of the top via TV in MR can be suppressed.

次に、図81に示すように、メモリセル領域MRでは、ビット線BLが形成され、ダミーメモリセル領域DMRでは、ダミービット線DBLが形成される。その後、ビット線BLおよびダミービット線DBLを覆うように、所定の絶縁膜等が形成されて、図65に示される半導体磁気記憶装置が完成する。   Next, as shown in FIG. 81, the bit line BL is formed in the memory cell region MR, and the dummy bit line DBL is formed in the dummy memory cell region DMR. Thereafter, a predetermined insulating film or the like is formed so as to cover bit line BL and dummy bit line DBL, and the semiconductor magnetic memory device shown in FIG. 65 is completed.

上述した半導体磁気記憶装置では、メモリセル領域MRを取り囲むように、ダミーメモリセル領域DMRが配置されることで、化学的機械研磨処理を施した後に、メモリセル領域MRのヴィアに銅の化合物(銅の水酸化物)が析出するのを抑制することができる。   In the above-described semiconductor magnetic memory device, the dummy memory cell region DMR is disposed so as to surround the memory cell region MR, so that after the chemical mechanical polishing process is performed, a copper compound ( Precipitation of copper hydroxide) can be suppressed.

前述したように、銅膜を化学的機械研磨処理を施すことによって形成される、ヴィアのような銅膜の孤立パターンは、酸化剤(酸素)等の影響を強く受けることになる。また、化学的機械研磨処理後の洗浄においても、撥水性を示す低誘電率膜や極低誘電率膜によって周囲を取り囲まれた、親水性を示すヴィアの表面は、化学的機械研磨処理に伴う残留不純物等によって腐食しやすい。周囲を低誘電率膜等によって囲まれた孤立パターンの単位面積あたりの占有面積(パターン占有率)が高くなるにしたがって、その孤立パターンの腐食の程度は大きくなる傾向にある。   As described above, an isolated pattern of a copper film such as a via formed by subjecting a copper film to a chemical mechanical polishing process is strongly influenced by an oxidizing agent (oxygen) or the like. Also, in the cleaning after the chemical mechanical polishing process, the surface of the hydrophilic via surrounded by the low dielectric constant film or the extremely low dielectric constant film exhibiting water repellency is accompanied by the chemical mechanical polishing process. Easily corroded by residual impurities. As the occupation area (pattern occupation ratio) per unit area of an isolated pattern surrounded by a low dielectric constant film or the like increases, the degree of corrosion of the isolated pattern tends to increase.

上述した半導体磁気記憶装置では、メモリセル領域MRのヴィア(ローカルヴィアLVとトップヴィアTV)を取り囲むように、ダミーメモリセル領域DMRが配置され、そのダミーメモリセル領域DMRに、メモリセル領域のヴィア占有率よりも高いヴィア占有率を有するダミーヴィア(ダミーローカルヴィアDLVとダミートップヴィアDTV)が形成される。これにより、化学的機械研磨処理を施した後に、ダミーヴィアの表面に犠牲的に銅の化合物を積極的に析出させることができ、その結果、メモリセル領域のヴィアの表面に銅の化合物が析出するのを抑えることができる。   In the above-described semiconductor magnetic memory device, the dummy memory cell region DMR is disposed so as to surround the vias (local via LV and top via TV) of the memory cell region MR, and the vias of the memory cell region are disposed in the dummy memory cell region DMR. Dummy vias (dummy local via DLV and dummy top via DTV) having a via occupation ratio higher than the occupation ratio are formed. As a result, after the chemical mechanical polishing treatment, the copper compound can be positively deposited on the surface of the dummy via at a sacrificial effect, and as a result, the copper compound is deposited on the surface of the via in the memory cell region. Can be suppressed.

なお、本実施の形態のように、シングルダマシンのビアおよびダミービアへの銅膜の埋め込み後に施される化学的機械研磨処理時においては、ダミーメモリセルは電気的にフローティング状態とされるのがよい。これは、ダミーメモリセルが化学的機械研磨処理時において接地電位に電気に接続されている場合には、上述した(化1)の反応を抑制することから、ダミーメモリセルのダミーヴィアに対する腐食が抑制される結果、化学的機械研磨処理時に銅の酸化等を引き起こす物質が、ダミーメモリセルのダミーヴィアにおいて消費されず、このため、その物質がメモリセル領域まで多量に入り込み、メモリセルのヴィアの腐食が引き起こされる可能性が高くなるからである。   Note that, as in this embodiment, in the chemical mechanical polishing process performed after the copper film is embedded in the single damascene via and the dummy via, the dummy memory cell should be in an electrically floating state. . This is because when the dummy memory cell is electrically connected to the ground potential at the time of the chemical mechanical polishing process, the above-described reaction of (Chemical Formula 1) is suppressed, so that the dummy memory cell is not corroded by the dummy via. As a result, a substance that causes copper oxidation or the like during the chemical mechanical polishing process is not consumed in the dummy via of the dummy memory cell. This is because the possibility of causing corrosion increases.

本実施の形態では、ダミー読み出し線が素子選択用トランジスタとは電気的に接続されていないが、他の箇所が接続されていないことによって化学的機械研磨処理時にダミーメモリセルがフローティング状態とされていればよく、たとえば、素子選択用トランジスと接続されるタングステンで形成されたコンタクトをダミーメモリセルから削除することによりフローティングとしてもよく、他の形態でもよい。   In this embodiment, the dummy read line is not electrically connected to the element selection transistor, but the dummy memory cell is in a floating state during the chemical mechanical polishing process because the other part is not connected. For example, the contact formed of tungsten connected to the element selection transistor may be left floating by removing it from the dummy memory cell, or another form may be adopted.

なお、半導体磁気記憶装置の完成時においてダミーメモリセルがダミービットライン等を介して接地電位に接続されるのは何らの問題はなく、シングルダマシンのビアおよびダミービアへの銅膜の埋め込み後に施される化学的機械研磨処理時において、ダミーメモリセルがフローティング状態とされていればよい。   It should be noted that there is no problem that the dummy memory cell is connected to the ground potential via the dummy bit line or the like when the semiconductor magnetic memory device is completed, and is applied after the copper film is embedded in the single damascene via and the dummy via. It is only necessary that the dummy memory cell be in a floating state during the chemical mechanical polishing process.

さらに、本実施の形態では、メモリセル領域におけるヴィア占有率よりも高いヴィア占有率を有するダミーメモリセル領域が配置されていた場合について説明したが、メモリセル領域におけるヴィア占有率よりも同じか低い(0ではない)ヴィア占有率を有するダミーメモリセル領域DMRが配置されていても、本実施の形態の場合と比べて多少効果が落ちるが、ある程度の有効性を有する。   Furthermore, in the present embodiment, a case where a dummy memory cell region having a via occupancy higher than the via occupancy in the memory cell region has been described, but the same or lower than the via occupancy in the memory cell region. Even if a dummy memory cell region DMR having a via occupancy ratio (not 0) is arranged, the effect is somewhat reduced as compared with the case of the present embodiment, but it has a certain degree of effectiveness.

また、本実施の形態では、半導体磁気記憶装置のメモリセルのヴィア(ローカルヴィアおよびトップヴィア)を例に挙げて説明したが、シングルダマシン法によって形成される導体部分であれば、ヴィアの他に、たとえば、コンタクトプラグへも適用が可能である。また、半導体装置としては、半導体磁気記憶装置に限られず、ヴィアあるいはコンタクトプラグ等を備えた半導体装置に適用することができる。   In this embodiment, the vias (local vias and top vias) of the memory cells of the semiconductor magnetic memory device have been described as examples. However, any conductor portion formed by a single damascene method can be used. For example, it can be applied to a contact plug. Further, the semiconductor device is not limited to a semiconductor magnetic memory device, and can be applied to a semiconductor device provided with a via or a contact plug.

今回、孤立パターンと腐食(銅の化合物の析出)との関係をまとめたものを図82に示す。図82に示すように、また、特に、実施の形態1において説明したように、銅の化合物の析出には、3つの要因(要因1、要因2、要因3)が複合的に絡んでいると考えられる。発明者らは、孤立パターンを接地電位に固定すること(実施の形態1)、あるいは、銅の化合物を犠牲的に析出させるダミーパターンを設けること(実施の形態2)によって、孤立パターンに銅の化合物が析出するの抑制できることを見出した。なお、上述した各実施の形態および変形例は、特に問題ない限り組み合わせて適用することができる。   FIG. 82 shows a summary of the relationship between isolated patterns and corrosion (precipitation of copper compounds). As shown in FIG. 82, and in particular, as described in the first embodiment, the precipitation of the copper compound involves three factors (factor 1, factor 2, and factor 3) in combination. Conceivable. The inventors fixed the isolated pattern to the ground potential (Embodiment 1) or provided a dummy pattern for sacrificial deposition of a copper compound (Embodiment 2). It was found that the precipitation of the compound can be suppressed. The above-described embodiments and modifications can be applied in combination as long as there is no particular problem.

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、層間絶縁膜として、低誘電率膜あるいは極低誘電率膜を適用し、配線あるいはヴィアの材料として、銅膜等を適用した半導体装置に有効に利用される。   The present invention is effectively used for a semiconductor device in which a low dielectric constant film or an extremely low dielectric constant film is applied as an interlayer insulating film and a copper film or the like is applied as a wiring or via material.

ESL 素子・基板層、SUB 半導体基板、TE TEOS膜、CH コンタクトホール、PG プラグ、LOW1、LOW2 低誘電率膜、M1 配線、FL ファイン層、FLL1、FLL2 ライナー膜、ELK1、ELK2 極低誘電率膜、M2 配線、V1 ヴィア、SGL セミグローバル層、SLL ライナー膜、M6 配線、V5 ヴィア、GL グローバル層、GLL ライナー膜、GTE 絶縁膜、VH7 ヴィアホール、M8 配線、V7 ヴィア、CPR チップ形成領域、DLR ダイシングライン領域、TR TEG領域、TP TEGパターン、DPL ダミーパターン、DPS ダミーパターン、SL 信号線、PL 電源線、AMR アライメントマーク形成領域、AM アライメントマーク、AFP パターン禁止領域、KMR 重ね合わせ検査マーク形成領域、KM 重ね合わせ検査マーク、KFP パターン禁止領域、AHM1、KHM1 開口部、AMRM1 アライメントマーク形成領域、AMM1 アライメントマーク、KMRM1 重ね合わせ検査マーク形成領域、KMM1 重ね合わせ検査マーク、AHV1、KHV1 開口部、AMRV1 アライメントマーク形成領域、AMV1 アライメントマーク、KMRV1 重ね合わせ検査マーク形成領域、KMV1 重ね合わせ検査マーク、AMRM2 アライメントマーク形成領域、AMM2 アライメントマーク、KMRM2 重ね合わせ検査マーク形成領域、KMM2 重ね合わせ検査マーク、AMRV2 アライメントマーク形成領域、AMV2 アライメントマーク、KMRV2 重ね合わせ検査マーク形成領域、KMV2 重ね合わせ検査マーク、BM1 バリアメタル層、CUM1 銅膜、BM2 バリアメタル層、CUM2 銅膜、RM1 レジスト、RV1 レジスト、VR レジスト、RM2 レジスト、RV2 レジスト、AMH1 アライメントマーク、GR ガードリング、AMH2 アライメントマーク、IR 不純物領域、AMH3 アライメントマーク、MR メモリセル領域、DMR ダミーメモリセル領域、CDR カラムデコーダ領域、RDR ロウデコーダ領域、SAR センスアンプ領域、SUB 半導体基板、TMR 磁気抵抗素子、DTMR ダミー磁気抵抗素子、STL ストラップ配線、DSTL ダミーストラップ配線、REL 読み出し線、DREL ダミー読み出し線、DIL ディジット線、DDIL ダミーディジット線、BL ビット線、DBL ダミービット線、LVH ローカルヴィアホール、DLVH ダミーローカルビアホール、LV ローカルヴィア、DLV ダミーローカルビア、TVH トップヴィアホール、DTVH ダミートップヴィアホール、TV トップヴィア、DTV ダミートップビア、2 シリコン酸化膜、2a、2b、2c 配線溝、3a クラッド層、3b 銅膜、4a クラッド層、4b 銅膜、LL ライナー膜、LOWA 低誘電率膜、BMA バリアメタル層、CUA 銅膜、12 タンタル膜、13 ピン層、14 トンネル絶縁膜、15 フリー層、16 Ru膜、17 タンタル膜、19 シリコン窒化膜、LOWB 低誘電率膜、BMB バリアメタル層、CUB 銅膜。   ESL element / substrate layer, SUB semiconductor substrate, TE TEOS film, CH contact hole, PG plug, LOW1, LOW2 low dielectric constant film, M1 wiring, FL fine layer, FLL1, FLL2 liner film, ELK1, ELK2 Ultra low dielectric constant film , M2 wiring, V1 via, SGL semi-global layer, SLL liner film, M6 wiring, V5 via, GL global layer, GLL liner film, GTE insulating film, VH7 via hole, M8 wiring, V7 via, CPR chip formation region, DLR Dicing line area, TR TEG area, TP TEG pattern, DPL dummy pattern, DPS dummy pattern, SL signal line, PL power line, AMR alignment mark formation area, AM alignment mark, AFP pattern prohibited area, K R Overlay inspection mark formation area, KM Overlay inspection mark, KFP pattern inhibition area, AHM1, KHM1 opening, AMRM1 alignment mark formation area, AMM1 alignment mark, KMRM1 Overlay inspection mark formation area, KMM1 Overlay inspection mark, AHV1 , KHV1 opening, AMVR1 alignment mark formation area, AMV1 alignment mark, KMRV1 overlay inspection mark formation area, KMV1 overlay inspection mark, AMRM2 alignment mark formation area, AMM2 alignment mark, KMRM2 overlay inspection mark formation area, KMM2 overlay Inspection mark, AMRV2 alignment mark formation area, AMV2 alignment mark, KMRV2 overlay inspection mark Formation region, KMV2 overlay inspection mark, BM1 barrier metal layer, CUM1 copper film, BM2 barrier metal layer, CUM2 copper film, RM1 resist, RV1 resist, VR resist, RM2 resist, RV2 resist, AMH1 alignment mark, GR guard ring, AMH2 alignment mark, IR impurity region, AMH3 alignment mark, MR memory cell region, DMR dummy memory cell region, CDR column decoder region, RDR row decoder region, SAR sense amplifier region, SUB semiconductor substrate, TMR magnetoresistive element, DTMR dummy magnetic Resistance element, STL strap wiring, DSTL dummy strap wiring, REL readout line, DREL dummy readout line, DIL digit line, DDIL dummy device Jitter line, BL bit line, DBL dummy bit line, LVH local via hole, DLVH dummy local via hole, LV local via, DLV dummy local via, TVH top via hole, DTVH dummy top via hole, TV top via, DTV dummy top via 2 silicon oxide film, 2a, 2b, 2c wiring groove, 3a cladding layer, 3b copper film, 4a cladding layer, 4b copper film, LL liner film, LOWA low dielectric constant film, BMA barrier metal layer, CUA copper film, 12 Tantalum film, 13 pin layer, 14 tunnel insulating film, 15 free layer, 16 Ru film, 17 tantalum film, 19 silicon nitride film, LOWB low dielectric constant film, BMB barrier metal layer, CUB copper film.

Claims (15)

半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面における所定の領域に、位置合わせマークを形成するための凹部を形成する工程と、
前記凹部を充填する態様で、前記絶縁膜を覆うように銅膜を形成する工程と、
化学的機械研磨処理によって、前記絶縁膜の上面上に位置する前記銅膜の部分を除去することにより、前記凹部内に残される前記銅膜の部分を位置合わせマークとして形成する工程と
を有し、
前記位置合わせマークを形成する工程は、前記位置合わせマークを接地電位に電気的に接続する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film having a predetermined dielectric constant on the main surface of the semiconductor substrate;
Forming a recess for forming an alignment mark in a predetermined region on the surface of the insulating film;
Forming the copper film so as to cover the insulating film in a manner of filling the concave portion;
Forming a portion of the copper film left in the recess as an alignment mark by removing a portion of the copper film located on the upper surface of the insulating film by a chemical mechanical polishing process. ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming the alignment mark comprises a step of electrically connecting the alignment mark to a ground potential.
前記半導体基板の領域に所定導電型の不純物領域を形成する工程を含み、
前記位置合わせマークを接地電位に電気的に接続する工程は、前記所定導電型の不純物領域に電気的に接続する工程を含む、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Forming an impurity region of a predetermined conductivity type in the region of the semiconductor substrate;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of electrically connecting the alignment mark to a ground potential includes a step of electrically connecting the alignment mark to the impurity region of the predetermined conductivity type.
所定の半導体素子を形成するための領域を取り囲むように、接地電位に電気的に接続されるガードリングを形成する工程を含み、
前記位置合わせマークを接地電位に電気的に接続する工程は、前記ガードリングに電気的に接続する工程を含む、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Forming a guard ring that is electrically connected to a ground potential so as to surround a region for forming a predetermined semiconductor element;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of electrically connecting the alignment mark to a ground potential includes a step of electrically connecting to the guard ring.
前記位置合わせマークは、写真製版処理におけるアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークである、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the alignment marks are alignment marks and overlay inspection marks in photolithography. 半導体基板の主表面上に形成された、所定の誘電率を有する絶縁膜と、
前記絶縁膜の表面における所定の凹部に形成された、銅膜を含む位置合わせマークと
を備え、
前記位置合わせマークは接地電位に電気的に接続された、半導体装置。
An insulating film having a predetermined dielectric constant formed on the main surface of the semiconductor substrate;
An alignment mark including a copper film formed in a predetermined recess on the surface of the insulating film,
The semiconductor device, wherein the alignment mark is electrically connected to a ground potential.
前記半導体基板の領域に形成された所定導電型の不純物領域を含み、
前記位置合わせマークは、前記所定導電型の不純物領域に電気的に接続された、請求項5記載の半導体装置。
Including an impurity region of a predetermined conductivity type formed in the region of the semiconductor substrate;
The semiconductor device according to claim 5, wherein the alignment mark is electrically connected to the impurity region of the predetermined conductivity type.
所定の半導体素子を形成するための領域を取り囲むように形成され、接地電位に電気的に接続されるガードリングを含み、
前記位置合わせマークは、前記ガードリングに電気的に接続された、請求項5記載の半導体装置。
A guard ring formed so as to surround a region for forming a predetermined semiconductor element and electrically connected to a ground potential;
The semiconductor device according to claim 5, wherein the alignment mark is electrically connected to the guard ring.
前記位置合わせマークは、写真製版処理におけるアライメントマークおよび重ね合わせ検査マークである、請求項5〜7のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the alignment mark is an alignment mark or an overlay inspection mark in photolithography. 前記位置合わせマークの周囲には、パターンを形成してはならないパターン禁止領域が設けられ、
前記パターン禁止領域と、前記位置合わせマーク以外の他のパターンが形成された領域との間に位置する領域では、ダミーパターンが形成された、請求項8記載の半導体装置。
Around the alignment mark, there is provided a pattern prohibited area where a pattern should not be formed,
The semiconductor device according to claim 8, wherein a dummy pattern is formed in a region located between the pattern prohibited region and a region where a pattern other than the alignment mark is formed.
半導体基板の主表面上に、所定の誘電率を有する絶縁膜を形成する工程と、
単位面積に対する開口部の占有面積の割合を開口占有率とすると、前記絶縁膜の表面における所定の第1領域に、第1開口占有率をもって、前記絶縁膜を貫通する複数の第1開口部を形成するとともに、前記第1領域に隣接する第2領域に、前記第1開口占有率よりも高い第2開口占有率をもって、前記絶縁膜を貫通する複数の第2開口部を形成する工程と、
複数の前記第1開口部および複数の前記第2開口部を充填する態様で、前記絶縁膜を覆うように銅膜を形成する工程と、
単位面積に対するヴィアの占有面積の割合をヴィア占有率とすると、化学的機械研磨処理によって、前記第1開口部内に位置する前記銅膜の部分および前記第2開口部内に位置する前記銅膜の部分を残して、前記絶縁膜の上面上に位置する前記銅膜の部分を除去することにより、前記第1領域には、前記第1開口占有率に対応する第1ヴィア占有率をもってヴィアを形成するとともに、前記第2領域には、前記第2開口占有率に対応する第2ヴィア占有率をもってダミーヴィアを形成する工程と
を備えた、半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film having a predetermined dielectric constant on the main surface of the semiconductor substrate;
When the ratio of the area occupied by the opening to the unit area is defined as the opening occupancy ratio, a plurality of first openings that penetrate the insulating film with a first opening occupancy ratio are provided in a predetermined first region on the surface of the insulating film. Forming a plurality of second openings penetrating the insulating film in a second region adjacent to the first region with a second opening occupancy higher than the first opening occupancy;
Forming a copper film so as to cover the insulating film in a manner of filling the plurality of first openings and the plurality of second openings;
When the ratio of the occupied area of the via to the unit area is the via occupation ratio, the portion of the copper film located in the first opening and the portion of the copper film located in the second opening by chemical mechanical polishing processing By removing the portion of the copper film located on the upper surface of the insulating film, vias are formed in the first region with a first via occupancy corresponding to the first opening occupancy. And forming a dummy via in the second region with a second via occupancy corresponding to the second opening occupancy.
前記半導体基板における前記第1領域に対応する領域に、複数の磁気抵抗素子部をマトリクス状に形成するとともに、前記第2領域に対応する領域に、複数のダミーの磁気抵抗素子部を形成する工程を備え、
それぞれ複数の前記第1開口部および前記第2開口部を形成する工程は、
それぞれ複数の前記磁気抵抗素子部および前記ダミーの磁気抵抗素子部を形成する前に、前記絶縁膜としての第1絶縁膜における、複数の前記磁気抵抗素子部のそれぞれに対応する所定の位置に、下部第1開口部を形成するとともに、前記第1絶縁膜における、複数の前記ダミーの磁気抵抗素子部のそれぞれに対応する所定の位置に、下部第2開口部を形成する工程と、
それぞれ複数の前記磁気抵抗素子部および前記ダミーの磁気抵抗素子部を形成した後に、前記絶縁膜としての第2絶縁膜における、複数の前記磁気抵抗素子部のそれぞれに対応する所定の位置に、上部第1開口部を形成するとともに、前記第2絶縁膜における、複数の前記ダミーの磁気抵抗素子部のそれぞれに対応する所定の位置に、上部第2開口部を形成する工程と
を含み、
前記ヴィアおよび前記ダミーヴィアを形成する工程は、
前記下部第1開口部に、前記磁気抵抗素子部の一端側に電気的に接続される下部ヴィアを形成するとともに、前記下部第2開口部に下部ダミーヴィアを形成する工程と、
前記上部第1開口部に、前記磁気抵抗素子部の他端側に電気的に接続される上部ヴィアを形成するとともに、前記上部第2開口部に上部ダミーヴィアを形成する工程と
を含む、請求項10記載の半導体装置の製造方法。
Forming a plurality of magnetoresistive element portions in a matrix shape in a region corresponding to the first region in the semiconductor substrate, and forming a plurality of dummy magnetoresistive element portions in a region corresponding to the second region; With
Forming the plurality of first openings and the second openings, respectively,
Before forming each of the plurality of magnetoresistive element portions and the dummy magnetoresistive element portion, in a predetermined position corresponding to each of the plurality of magnetoresistive element portions in the first insulating film as the insulating film, Forming a lower first opening, and forming a lower second opening at a predetermined position corresponding to each of the plurality of dummy magnetoresistive elements in the first insulating film;
After each of the plurality of magnetoresistive element portions and the dummy magnetoresistive element portions are formed, the second insulating film as the insulating film is placed at a predetermined position corresponding to each of the plurality of magnetoresistive element portions. Forming a first opening, and forming an upper second opening at a predetermined position corresponding to each of the plurality of dummy magnetoresistive elements in the second insulating film,
Forming the via and the dummy via,
Forming a lower via electrically connected to one end of the magnetoresistive element in the lower first opening, and forming a lower dummy via in the lower second opening;
Forming an upper via electrically connected to the other end side of the magnetoresistive element portion in the upper first opening, and forming an upper dummy via in the upper second opening. Item 11. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 10.
前記第2領域は前記第1領域を周囲から取り込むように配置された、請求項10または11に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the second region is arranged so as to take in the first region from the periphery. 半導体基板の主表面上に形成された、所定の誘電率を有する絶縁膜と、
単位面積あたりのヴィアの占有面積をヴィア占有率とすると、前記絶縁膜の表面における所定の第1領域に、第1ヴィア占有率をもって前記絶縁膜を貫通するように形成された、銅膜を含む複数のヴィアと、
前記第1領域に隣接する第2領域に、前記第1ヴィア占有率よりも高い第2ヴィア占有率をもって前記絶縁膜を貫通するように形成された、銅膜を含む複数のダミーヴィアと
を備えた、半導体装置。
An insulating film having a predetermined dielectric constant formed on the main surface of the semiconductor substrate;
When a via occupation area per unit area is defined as a via occupation ratio, a predetermined first region on the surface of the insulating film includes a copper film formed so as to penetrate the insulating film with a first via occupation ratio. With multiple vias,
The second region adjacent to the first region includes a plurality of dummy vias including a copper film formed so as to penetrate the insulating film with a second via occupation ratio higher than the first via occupation ratio. Semiconductor devices.
前記絶縁膜は、
第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜の上に形成された第2絶縁膜と
を含み、
前記ヴィアは、
前記第1絶縁膜における前記第1領域に対応する領域に形成された下部ヴィアと、
前記第2絶縁膜における前記第1領域に対応する領域に形成された上部ヴィアと
を含み、
前記ダミーヴィアは、
前記第1絶縁膜における前記第2領域に対応する領域に形成された下部ダミーヴィアと、
前記第2絶縁膜における前記第2領域に対応する領域に形成された上部ダミーヴィアと
を含み、
前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間の領域における、前記第1領域に対応する領域にマトリクス状に形成され、それぞれ対応する前記下部ヴィアと前記上部ヴィアとに電気的に接続される複数の磁気抵抗素子部と、
前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間の領域における、前記第2領域に対応する領域にマトリクス状に形成された複数のダミーの磁気抵抗素子部と
を備えた、請求項13記載の半導体装置。
The insulating film is
A first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film,
The via
A lower via formed in a region corresponding to the first region in the first insulating film;
An upper via formed in a region corresponding to the first region in the second insulating film,
The dummy via is
A lower dummy via formed in a region corresponding to the second region in the first insulating film;
An upper dummy via formed in a region corresponding to the second region in the second insulating film,
A matrix is formed in a region corresponding to the first region in a region between the first insulating film and the second insulating film, and is electrically connected to the corresponding lower via and upper via, respectively. A plurality of magnetoresistive element portions,
14. A plurality of dummy magnetoresistive element portions formed in a matrix in a region corresponding to the second region in a region between the first insulating film and the second insulating film. Semiconductor device.
前記第2領域は前記第1領域を周囲から取り込むように配置された、請求項13または14記載の半導体装置。   15. The semiconductor device according to claim 13, wherein the second region is arranged so as to take in the first region from the periphery.
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