JP2012190900A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of embedding a contact layer formed of a plated layer in a contact hole favorably so as to perform electrical connection between an upper layer and a lower layer.SOLUTION: There is provided a semiconductor device comprising: wiring layers 12, 16; a contact hole 14 having a triangular planar shape at least in a bottom part; and a contact layer 15 formed of a plated layer, formed by being embedded in the inside of the contact hole 14, and connected to the wiring layers 12, 16.

Description

本技術は、半導体装置及びその製造方法に係わる。   The present technology relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

従来から、下層の導体層と上層の導体層とを電気的に接続するために、これらの導体層の間にある、半導体層や絶縁層を貫通するビアホールを形成した後に、ビアホール内に導体を埋めて、上下の導体層を接続するコンタクト層を形成している。   Conventionally, in order to electrically connect a lower conductor layer and an upper conductor layer, a via hole penetrating a semiconductor layer or an insulating layer between these conductor layers is formed, and then a conductor is placed in the via hole. A contact layer is buried to connect the upper and lower conductor layers.

ビアホール内に埋め込むコンタクト層には、例えば、電解銅めっきが用いられている。
この電解銅めっきにおいては、ビアホールの底の曲部(凹部)にめっき添加剤のアクセラレータが吸着し、めっき成長と共にアクセラレータの濃縮が起こる、という添加剤の効果を有する。この効果により、ビアホールの底からのめっきの成長が早くなるという特徴を持つ。
また、めっき添加剤のレベラは、めっき時に電子のたまりやすい凸部に集まり、めっきを抑止する特徴を持っている(例えば、非特許文献1を参照)。
一般的に、ビアホールを形成する場合には、下層の金属配線層とコンタクト層とを接続させるので、ドライエッチング法などを用いて、下層の金属配線層上でビアホールを形成する加工をストップさせている。そのため、下層から配線を積み上げていく場合には、一般的にコンタクトホールの底は平坦な面になる。
For the contact layer embedded in the via hole, for example, electrolytic copper plating is used.
This electrolytic copper plating has the effect of the additive that the accelerator of the plating additive is adsorbed to the bent portion (concave portion) of the bottom of the via hole, and the accelerator is concentrated as the plating grows. This effect is characterized in that the growth of plating from the bottom of the via hole is accelerated.
Further, the leveler of the plating additive has a feature of gathering at the convex portions where electrons are easily accumulated during plating and suppressing plating (for example, see Non-Patent Document 1).
Generally, when forming a via hole, the lower metal wiring layer is connected to the contact layer, so that the process of forming the via hole on the lower metal wiring layer is stopped using a dry etching method or the like. Yes. For this reason, when wirings are stacked from the lower layer, the bottom of the contact hole is generally a flat surface.

半導体装置の配線用のビアホールの平面形状は、一般的には正方形である(例えば、特許文献1を参照)。正方形以外にも、長方形(特許文献2を参照)や正八角形(特許文献3を参照)等の平面形状も存在している。
また、一般的に、ビアホールが露光限界ぎりぎりのサイズであると、露光時やドライエッチング時に、正方形等の角が丸くなった平面形状になる。
A planar shape of a via hole for wiring of a semiconductor device is generally a square (see, for example, Patent Document 1). In addition to the square, there are also planar shapes such as a rectangle (see Patent Document 2) and a regular octagon (see Patent Document 3).
In general, when the via hole has a size just below the exposure limit, a square shape such as a square is rounded during exposure or dry etching.

ところで、例えば、所謂先ビア(via first)プロセスにより、半導体層にビアホールを形成する際に、ドライエッチング法を利用して半導体層の途中までビアホールを形成する場合がある。この場合、エッチング選択比を十分に取ることができないため、ビアホールの底がU字状になる。
また、所謂後ビア(via last)プロセスにおいて、レーザ加工によってビアホールを形成する場合にも、レーザアブレーション法を用いるため、加工選択比の概念がなく、同様にビアホールの底がU字状になる。
By the way, for example, when a via hole is formed in a semiconductor layer by a so-called via first process, the via hole may be formed halfway through the semiconductor layer using a dry etching method. In this case, since the etching selection ratio cannot be taken sufficiently, the bottom of the via hole becomes U-shaped.
Further, in the case of forming a via hole by laser processing in a so-called via last process, since the laser ablation method is used, there is no concept of processing selectivity, and the bottom of the via hole is similarly U-shaped.

特許第4339731号明細書Japanese Patent No. 4333931 特開平03−42838号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-42838 特許第2789743号明細書Japanese Patent No. 2789743

A.C. West, S. Mayer and J. Reid, Electrochem. Solid-State Lett., 4, C50(2001)A.C. West, S. Mayer and J. Reid, Electrochem. Solid-State Lett., 4, C50 (2001)

ビアホール等によるコンタクトホール内に、めっき層から成るコンタクト層を埋め込んで上下層の電気的接続を行うときに、埋め込み性が悪いために、コンタクトホールの内部の空間を完全に埋めることができず、埋め込みボイドを生じることがある。   When the upper and lower layers are electrically connected by embedding a contact layer made of a plating layer in a contact hole such as a via hole, the space inside the contact hole cannot be completely filled due to poor embedding. May cause embedded voids.

本技術の目的は、コンタクトホール内にめっき層から成るコンタクト層を埋め込んで上下層の電気的接続を行うときの、コンタクト層の埋め込み性を良好にする構造の半導体装置及びその製造方法を提供するものである。   An object of the present technology is to provide a semiconductor device having a structure in which the burying property of a contact layer is improved when a contact layer made of a plating layer is embedded in a contact hole to electrically connect upper and lower layers, and a method of manufacturing the same. Is.

本技術の半導体装置は、配線層と、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは前記鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールとを含む。そして、めっき層から成り、コンタクトホールの内部を埋めて形成され、配線層に接続されたコンタクト層を含む。   The semiconductor device of the present technology includes a wiring layer and two or more shapes which are composed of two or more surfaces at least at the bottom, and have an outwardly convex acute angle or the acute angle tip portion replaced with a curve. A contact hole having a planar shape. The contact layer includes a contact layer that is formed of a plating layer, is formed by filling the inside of the contact hole, and is connected to the wiring layer.

本技術の半導体装置の製造方法は、配線層と、この配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程を含む。そして、絶縁層に、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状であり、配線層に達するコンタクトホールを形成する工程を含む。さらに、電解めっきにより、コンタクトホールの内部を埋めて、配線層に接続するように、コンタクト層を形成する工程を含む。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present technology includes a step of forming a wiring layer and an insulating layer including the wiring layer therein. The insulating layer has a planar shape including two or more shapes in which the side surface is composed of two or more surfaces at least at the bottom, and the outwardly convex acute angle or the sharp tip portion is replaced with a curve. Forming a contact hole reaching the layer. Furthermore, a step of forming a contact layer so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer by electrolytic plating is included.

本技術の半導体装置の他の製造方法は、半導体基板上に、配線層と、配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程を含む。そして、配線層及び半導体基板とそれらの間の絶縁層とに、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールを形成する工程を含む。さらに、電解めっきにより、コンタクトホールの内部を埋めて、配線層及び半導体基板に接続するように、コンタクト層を形成する工程を含む。   Another method for manufacturing a semiconductor device of the present technology includes a step of forming a wiring layer and an insulating layer including the wiring layer on a semiconductor substrate. And, the wiring layer and the semiconductor substrate and the insulating layer between them, at least at the bottom, the side surface is composed of two or more surfaces, and the outwardly convex acute angle or acute tip portion is replaced with a curve, A step of forming a contact hole having a planar shape including two or more. Furthermore, a step of forming a contact layer so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer and the semiconductor substrate by electrolytic plating is included.

上述の本技術の半導体装置の構成によれば、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくはこの鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状のコンタクトホールが形成されている。そして、このコンタクトホールの内部を埋めて、めっき層から成るコンタクト層が形成されている。
コンタクトホールの底部は、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を2つ以上含む平面形状であるので、鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形の箇所で、めっき層を形成する際のめっきの成長速度を速めることができる。
これにより、コンタクトホールの底部からのめっき速度を速くして、底部が速くめっき層で埋まる。底部が速くめっき層で埋まるので、底部が十分に埋まりきらないうちに上部が埋まってしまい埋め込みボイドを生じることを防ぐことができる。
従って、電解めっき法によるコンタクトホール内にめっき層を埋め込む際の埋め込み性を向上させることが可能になる。
According to the above-described configuration of the semiconductor device of the present technology, at least at the bottom portion, two sides are formed by two or more sides, and the acute angle that protrudes outward or the tip portion of the acute angle is replaced with two curves. A planar contact hole including the above is formed. A contact layer made of a plating layer is formed so as to fill the inside of the contact hole.
Since the bottom of the contact hole has a planar shape that includes two or more shapes that have an acute convex or sharp tip replaced with a curve, plating is performed at a location where the sharp or sharp tip is replaced with a curve. The growth rate of plating when forming the layer can be increased.
As a result, the plating rate from the bottom of the contact hole is increased, and the bottom is quickly filled with the plating layer. Since the bottom portion is quickly filled with the plating layer, it is possible to prevent the upper portion from being buried before the bottom portion is sufficiently filled, thereby generating a buried void.
Therefore, it is possible to improve the embedding property when the plating layer is embedded in the contact hole by the electrolytic plating method.

上述の本技術の半導体装置の製造方法によれば、絶縁層に、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状であるコンタクトホールを形成する。そして、電解めっきにより、このコンタクトホールの内部を埋めて、配線層に接続するように、コンタクト層を形成する。
コンタクトホールの底部は、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を2つ以上含む平面形状であるので、鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形の箇所で、めっき層を形成する際のめっきの成長速度を速めることができる。
これにより、コンタクトホールの底部からのめっき速度を速くして、底部が速くめっき層で埋まる。底部が速くめっき層で埋まるので、底部が十分に埋まりきらないうちに上部が埋まってしまい埋め込みボイドを生じることを防ぐことができる。
従って、電解めっき法によってコンタクトホールの内部を埋めてコンタクト層を形成する工程において、めっき層の埋め込み性を向上させることが可能になる。
According to the above-described method for manufacturing a semiconductor device of the present technology, the insulating layer is formed of two or more sides at least at the bottom, and the outwardly convex acute angle or acute angle tip is replaced with a curve. A contact hole having a planar shape including two or more is formed. Then, a contact layer is formed by electrolytic plating so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer.
Since the bottom of the contact hole has a planar shape that includes two or more shapes that have an acute convex or sharp tip replaced with a curve, plating is performed at a location where the sharp or sharp tip is replaced with a curve. The growth rate of plating when forming the layer can be increased.
As a result, the plating rate from the bottom of the contact hole is increased, and the bottom is quickly filled with the plating layer. Since the bottom portion is quickly filled with the plating layer, it is possible to prevent the upper portion from being buried before the bottom portion is sufficiently filled, thereby generating a buried void.
Therefore, it is possible to improve the burying property of the plating layer in the step of forming the contact layer by filling the inside of the contact hole by electrolytic plating.

上述の本技術の他の半導体装置の製造方法によれば、絶縁層に、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールを形成する。そして、電解めっきにより、このコンタクトホールの内部を埋めて、配線層及び半導体基板に接続するように、コンタクト層を形成する。
これにより、本技術の半導体装置の製造方法と同様に、底部が速くめっき層で埋まるので、底部が十分に埋まりきらないうちに上部が埋まってしまい埋め込みボイドを生じることを防ぐことができる。
従って、電解めっき法によってコンタクトホールの内部を埋めてコンタクト層を形成する工程において、めっき層の埋め込み性を向上させることが可能になる。
According to another method for manufacturing a semiconductor device of the present technology described above, the insulating layer has an acute angle or an acute angle tip portion that is composed of two or more side surfaces at least at the bottom and is convex outward. A contact hole having a planar shape including two or more shapes is formed. Then, the contact layer is formed by electrolytic plating so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer and the semiconductor substrate.
As a result, as in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present technology, the bottom portion is quickly filled with the plating layer, so that it is possible to prevent the upper portion from being buried before the bottom portion is sufficiently filled and the formation of a buried void.
Therefore, it is possible to improve the burying property of the plating layer in the step of forming the contact layer by filling the inside of the contact hole by electrolytic plating.

上述の本技術によれば、電解めっき法によるコンタクトホール内にめっき層を埋め込む際の埋め込み性を向上させることが可能になるので、下層と上層とを電気的に接続する、めっき層から成るコンタクト層の接続信頼性を向上させることが可能になる。
従って、本技術により、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
According to the above-described present technology, since it is possible to improve the embedding property when the plating layer is embedded in the contact hole by the electrolytic plating method, the contact made of the plating layer that electrically connects the lower layer and the upper layer. It becomes possible to improve the connection reliability of the layers.
Therefore, a highly reliable semiconductor device can be realized by the present technology.

第1の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。1 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a semiconductor device according to a first embodiment; 図1の半導体装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 1. A〜D 図1の半導体装置の製造方法を示す製造工程図である。2A to 2D are manufacturing process diagrams illustrating a manufacturing method of the semiconductor device of FIG. E〜G 図1の半導体装置の製造方法を示す製造工程図である。EG is a manufacturing process diagram showing the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 図3Bの状態の平面図である。It is a top view of the state of Drawing 3B. 第1の実施の形態に対する変形例の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device of the modification with respect to 1st Embodiment. A〜C コンタクトホールの平面形状の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the planar shape of AC contact hole. A、B コンタクトホールの角部の曲率半径を説明する図である。It is a figure explaining the curvature radius of the corner | angular part of A and B contact holes. コンタクトホールの形状を上部と下部とで変えた構成の斜視図である。It is the perspective view of the structure which changed the shape of the contact hole by the upper part and the lower part. 第2の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the semiconductor device of 2nd Embodiment. 図10の半導体装置の平面図である。It is a top view of the semiconductor device of FIG. A〜D 図10の半導体装置の製造方法を示す製造工程図である。11 is a manufacturing process diagram illustrating a manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 第2の実施の形態に対する変形例の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device of the modification with respect to 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に対する変形例の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device of the modification with respect to 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the semiconductor device of 3rd Embodiment. 図15の半導体装置の平面図である。FIG. 16 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 15. A〜C 図15の半導体装置の製造方法を示す製造工程図である。FIG. 16 is a manufacturing process diagram illustrating the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 15; 第3の実施の形態に対する変形例の半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device of the modification with respect to 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the semiconductor device of 4th Embodiment. 図19の半導体装置の平面図である。FIG. 20 is a plan view of the semiconductor device of FIG. 19. A、B 図19の半導体装置の製造方法を示す製造工程図である。A and B are manufacturing process diagrams showing a manufacturing method of the semiconductor device of FIG. A〜C 第4の実施の形態に対する変形例の半導体装置の断面図である。AC is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment. コンタクトホールの平面形状が三角形であり、底が平坦面である場合のめっき層の埋め込みを完了させる前の断面写真である。It is a cross-sectional photograph before completing the filling of the plating layer when the planar shape of the contact hole is a triangle and the bottom is a flat surface. コンタクトホールの底に凸部がある場合のめっき層の埋め込みを完了させる前の断面写真である。It is a cross-sectional photograph before completing the filling of the plating layer when there is a convex portion at the bottom of the contact hole.

以下、本技術を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.本技術の概要
2.第1の実施の形態
3.第2の実施の形態
4.第3の実施の形態
5.第4の実施の形態
The best mode for carrying out the present technology (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below.
The description will be given in the following order.
1. 1. Overview of this technology First Embodiment 3. FIG. Second embodiment 4. Third embodiment 5. Fourth embodiment

<1.本技術の概要>
まず、具体的な実施の形態の説明に先立ち、本技術の概要について説明する。
<1. Overview of this technology>
First, prior to description of specific embodiments, an outline of the present technology will be described.

TSV(through silicon via)等、サイズが数μm単位になるような大きいビアホールを、めっき層で埋め込む場合に、前述したようにビアホールの底部の形状がU字状になっていると、埋め込みボイドが形成されることがある。
これは、埋め込み配線上に形成したビアホールのように平坦な底を有する場合に比べて、ビアホールのU字状の底へのめっき促進剤(アクセラレータ)の濃縮が遅くなり、電解銅めっきの成長はコンフォーマルデポが強くなるからである。その結果、めっき成長に伴い、埋め込むべき空間のアスペクト比が高くなり、底部が十分に埋まりきらないうちに上部が埋まってしまい、埋め込みボイドが形成されることがある。
めっきの添加剤であるアクセラレータは、凹部に濃縮される機能を有する。ビアホールの底がU字状であると、底部の中央が深くなるため、ビアホールの底が平坦面である場合と比較して、アクセラレータの濃縮が遅くなる。
When a large via hole having a size of several μm, such as TSV (through silicon via), is embedded with a plating layer, if the shape of the bottom of the via hole is U-shaped as described above, the embedded void Sometimes formed.
This is because the concentration of the plating accelerator (accelerator) on the U-shaped bottom of the via hole is slower than the case of having a flat bottom like the via hole formed on the embedded wiring, and the growth of electrolytic copper plating This is because the conformal depot becomes stronger. As a result, as the plating grows, the aspect ratio of the space to be filled becomes high, and the upper portion is buried before the bottom portion is sufficiently filled, so that a buried void may be formed.
The accelerator, which is a plating additive, has a function of being concentrated in the recess. If the bottom of the via hole is U-shaped, the center of the bottom becomes deep, and therefore the concentration of the accelerator is delayed compared to the case where the bottom of the via hole is a flat surface.

また、ビアホールの底面に凸部が存在すると、めっき時に、電子の集まりやすい凸部に、めっき添加剤のレベラが選択的に付着して、めっきを抑止する。
従って、ビアホールの底面の凸部においてめっき成長が抑制されるため、底部が十分に埋まりきらないうちに上部が埋まってしまい、埋め込みボイドが形成されやすくなる。
Further, if there is a convex portion on the bottom surface of the via hole, a plating additive leveler selectively adheres to the convex portion where electrons are likely to gather during plating, thereby suppressing plating.
Therefore, since the plating growth is suppressed at the convex portion on the bottom surface of the via hole, the upper portion is buried before the bottom portion is sufficiently filled, and a buried void is easily formed.

ビアホール等により形成されるコンタクトホールの平面形状は、一般的には、円形のように、一様な1つの曲線から成る角を有しない形状か、或いは、正方形・長方形・八角形のように、角の内角が90度以上(直角又は鈍角)である形状である。
これらの平面形状の場合、コンタクトホールの側面からの成長速度を十分に確保できないため、埋め込みボイドが形成されやすくなる。
The planar shape of a contact hole formed by a via hole or the like is generally a shape that does not have a uniform corner consisting of a single curve, such as a circle, or a square, a rectangle, an octagon, The inner angle of the corner is 90 degrees or more (right angle or obtuse angle).
In the case of these planar shapes, a sufficient growth rate from the side surface of the contact hole cannot be secured, so that a buried void is easily formed.

上述した問題に対して、めっきの添加剤の機能、即ち、促進剤(アクセラレータ)が凹部に濃縮される機能と、レベラが凸部に濃縮される機能とを利用して、コンタクトホールの埋め込み性を改善することが考えられる。   In response to the above-described problems, the function of the plating additive, that is, the function of concentrating the accelerator (accelerator) in the concave part and the function of concentrating the leveler in the convex part, is used to fill the contact hole. It is possible to improve.

そこで、本技術では、コンタクトホールの少なくとも底部の平面形状を、円形や四角形ではなく、三角形や内角に鋭角(外側に凸な鋭角)を有する多角形等、もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形状とする。
この平面形状として、コンタクトホールの側面と側面が接する角度が90°未満となる部分が存在するようにして、コンタクトホールの側壁に角度が90°未満の略V字の溝を形成させることにより、側面の溝からのめっき層のデポレートを向上させる。
Therefore, in this technology, the planar shape of at least the bottom part of the contact hole is not a circle or a quadrangle, but a triangle, a polygon having an acute angle at the inner angle (a sharp angle protruding outward), or the like, or the tip of the acute angle is replaced with a curve. Shape.
By forming a substantially V-shaped groove having an angle of less than 90 ° on the side wall of the contact hole so that there is a portion where the angle between the side surface and the side surface of the contact hole is less than 90 ° as this planar shape, Improve plating layer deposition from side grooves.

なお、ビアホールの側壁に、内側に凸な凸部が存在する場合には、前述したビアホールの底面に凸部が存在する場合と同様に、電子の集まりやすい凸部に、めっき添加剤のレベラが選択的に付着して、めっきを抑止する。
このような凸部がビアホールの側壁に存在する場合には、ホールの側壁の略V字の溝による、デポレートを向上する効果を打ち消してしまう。
そこで、コンタクトホールの平面形状が、星型等の、180度を超えていて内側に凸である内角を含む多角形である場合には、その角度を形成する両側の線(即ち、内側に凸な角を挟む2辺)を、それらの線に接する円弧に置き換えることが好ましい。これにより、めっき時に凸部に電流が集中しないようにすることができる。
In addition, when there is a convex portion on the side wall of the via hole, the level of the plating additive is present on the convex portion where electrons are likely to gather, as in the case where the convex portion is present on the bottom surface of the via hole. Selectively adheres and suppresses plating.
When such a convex portion exists on the side wall of the via hole, the effect of improving the deposition rate due to the substantially V-shaped groove on the side wall of the hole is canceled.
Therefore, when the contact hole has a planar shape that is more than 180 degrees and includes a polygon that includes an inner angle that is convex inward, such as a star shape, the line on both sides that forms the angle (that is, the convex inward) It is preferable to replace the two sides between the corners with arcs in contact with those lines. Thereby, it can prevent that an electric current concentrates on a convex part at the time of metal plating.

配線層上に、配線層に達するコンタクトホールを形成した場合には、コンタクトホールの底面が平坦面となる。
上述した平面形状を有するコンタクトホールにおいて、さらにコンタクトホールの底面を平坦面とすることで、コンタクトホール内の3つの面(底面と2つの側面)で形成される凹部から、めっきの成長を早めることができる。これにより、コンタクトホール内部全体のボトムアップ効果を高めて、埋め込みボイドを抑止することが可能になる。
When a contact hole reaching the wiring layer is formed on the wiring layer, the bottom surface of the contact hole becomes a flat surface.
In the contact hole having the planar shape described above, the bottom surface of the contact hole is further flattened to accelerate the growth of plating from the recesses formed by the three surfaces (the bottom surface and the two side surfaces) in the contact hole. Can do. As a result, the bottom-up effect in the entire contact hole can be enhanced and embedded voids can be suppressed.

また、コンタクトホールの底面がU字形である場合には、コンタクトホールの底面が平坦面である場合と比較して、前述したように、めっき層の埋め込み性が劣る。
しかし、コンタクトホールの底面がU字形である場合でも、本技術を適用して、コンタクトホールの底部の平面形状を、鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形状を有する構成とすれば、めっき層の埋め込み性を向上することができる。これにより、平面形状が円形や四角形で底面がU字形である場合と比較して、めっき層の埋め込み性を向上して、埋め込みボイドの発生を抑制することが可能になる。
Further, when the bottom surface of the contact hole is U-shaped, as described above, the burying property of the plating layer is inferior compared with the case where the bottom surface of the contact hole is a flat surface.
However, even if the bottom surface of the contact hole is U-shaped, if the present technology is applied and the planar shape of the bottom portion of the contact hole has a configuration in which an acute angle or a sharp tip portion is replaced with a curve, plating is performed. The embedding property of the layer can be improved. This makes it possible to improve the embedding property of the plating layer and suppress the generation of embedding voids as compared with the case where the planar shape is circular or square and the bottom surface is U-shaped.

ここで、コンタクトホールの平面形状と、コンタクトホールを埋めてめっき層を形成する際のめっき層の成長に関して、より詳しく説明する。   Here, the planar shape of the contact hole and the growth of the plating layer when the plating layer is formed by filling the contact hole will be described in more detail.

まず、下層の配線層と上層の配線層を接続するコンタクトホールにおいて、本技術を適用して、コンタクトホール全体の平面形状が三角形であるコンタクトホールを形成した場合を考える。
このようなコンタクトホールを、下層の配線層(配線層と同じ導体層から成るパッド層も同様)に接続して形成すると、コンタクトホールの底面は平坦面になり、かつ、コンタクトホールの側面には、三角形に対応する3つの平面が設けられた形状になる。
このような形状を持ったコンタクトホールに、半導体装置の銅配線に用いられている電解銅めっき液を用いてめっきを行うと、ホールの底面の凹部にアクセラレータが吸着し、めっき成長と共にアクセラレータの濃縮が起こる。これにより、めっき層の埋め込みを完了させる前の断面写真を図23に示すように、ホールの底面の角部のめっきの成長が、底面の中央部やコンタクトホールの上部の側面よりも速くなる。
従って、底部の平面形状が三角形であるコンタクトホールを形成した場合は、従来の平面形状が丸形や四角形であるコンタクトホールよりも、ホール底面の角部からのめっき速度が速くなり、埋め込みの完全性が高まる。
First, consider a case where a contact hole in which the planar shape of the entire contact hole is a triangle is formed by applying the present technology to a contact hole connecting a lower wiring layer and an upper wiring layer.
When such a contact hole is formed by connecting to a lower wiring layer (same as a pad layer made of the same conductor layer as the wiring layer), the bottom surface of the contact hole is flat and the side surface of the contact hole is The shape is such that three planes corresponding to the triangle are provided.
When a contact hole having such a shape is plated using an electrolytic copper plating solution used for copper wiring of a semiconductor device, the accelerator is adsorbed in the concave portion at the bottom of the hole, and the accelerator is concentrated as the plating grows. Happens. Accordingly, as shown in FIG. 23, which is a cross-sectional photograph before the filling of the plating layer is completed, the growth of the plating at the corner portion of the bottom surface of the hole becomes faster than the central portion of the bottom surface and the side surface of the upper portion of the contact hole.
Therefore, when a contact hole having a triangular bottom shape is formed, the plating speed from the corner of the bottom surface of the hole is higher than that of a conventional contact hole having a round shape or a square shape. Increases nature.

このように、コンタクトホールの側面と側面が接する角度が90°未満となる部分が存在する平面形状は、三角形に限らない。
例えば、星形や図7Aに示す形状が考えられる。
ただし、このような多角形は、コンタクトホール側面に180°より大きい内角を持つことになる。
Thus, the planar shape in which the portion where the contact angle between the side surface and the side surface of the contact hole is less than 90 ° exists is not limited to a triangle.
For example, a star shape or the shape shown in FIG. 7A can be considered.
However, such a polygon has an inner angle larger than 180 ° on the side surface of the contact hole.

例えば、コンタクトホールの底面に上向きの凸部を有する場合には、前述したように、めっき液中の促進剤やレベラの効果により、凸部のめっき速度が遅くなる。そのため、埋め込みを完了させる前の断面写真を図24に示すように、点線で囲んだ凸部のめっき速度が遅くなることにより、図中矢印で示す底面の角部からのボトムアップの効果を弱めてしまう。
コンタクトホールの平面形状において、180°以上の内角を有する場合、その内角の所では、コンタクトホールの側壁に内側向きの凸部を有するため、底面に上向きの凸部を有する場合と同様に、めっき層の埋め込み性が低下してしまう。
そこで、コンタクトホールの平面形状において、180°以上の内角を含む場合は、その角度を形成する線(即ち、内側に凸な角を挟む2辺)を、その線を接線とする円弧に置き換えた構造にする(図7B及び図7Cを参照)。
これにより、めっき時の凸部の影響を小さくして、隣接する面のなす角度が90°未満(鋭角)である箇所をコンタクトホール内に多数形成させることができるので、電解めっきによる埋め込み速度を従来の形状よりも速くすることができる。
For example, in the case where the bottom surface of the contact hole has an upward convex portion, as described above, the plating speed of the convex portion becomes slow due to the effect of the accelerator and the leveler in the plating solution. For this reason, as shown in FIG. 24, a cross-sectional photograph before the embedding is completed, the plating speed of the convex portion surrounded by a dotted line is slowed, thereby weakening the bottom-up effect from the bottom corner indicated by the arrow in the figure. End up.
When the contact hole has an internal angle of 180 ° or more in the planar shape of the contact hole, the inner side has a convex part facing inward on the side wall of the contact hole. The embeddability of the layer is reduced.
Therefore, when the contact hole includes an internal angle of 180 ° or more in the plan shape of the contact hole, the line forming the angle (that is, the two sides sandwiching the inwardly convex corner) is replaced with an arc whose tangent is the line. Structure (see FIGS. 7B and 7C).
As a result, it is possible to reduce the influence of the convex portion during plating and to form a large number of locations in the contact hole where the angle between adjacent surfaces is less than 90 ° (acute angle). It can be made faster than the conventional shape.

なお、コンタクトホールの平面形状の角部(三角形の頂点等)は、リソグラフィー時及びドライエッチング加工時に、解像或いは加工限界があるため、厳密には曲率を持つことになる。
そして、このように角部に曲率を持ち、平面形状の鋭角の先端部を曲線に置き換えた形状となっていても、本技術を適用することができる。本技術を適用することにより、平面形状の鋭角の先端部を曲線に置き換えた形状となっていても、先端部からのめっき層のデポレートを速くして、埋め込み性を向上することができる。
より好ましくは、コンタクトホールの平面形状の鋭角の先端部(角部)の曲率半径を、平面形状の多角形で最も短い辺の1/2の長さよりも短くする(図8A及び図8Bを参照)。この条件を満たすことにより、角部が丸くなっても、十分にめっき層のデポレートを早くすることが可能になる。
Note that the corners (such as the apex of a triangle) of the planar shape of the contact hole have a curvature strictly because they have a resolution or processing limit during lithography and dry etching processing.
In addition, the present technology can be applied even when the corner portion has a curvature and the sharp tip portion of the planar shape is replaced with a curved line. By applying this technique, even when the sharp tip portion of the planar shape is replaced with a curve, the deposition rate of the plating layer from the tip portion can be increased, and the embedding property can be improved.
More preferably, the radius of curvature of the sharp tip portion (corner portion) of the planar shape of the contact hole is shorter than half the length of the shortest side of the planar polygon (see FIGS. 8A and 8B). ). By satisfying this condition, it is possible to sufficiently accelerate the deposition of the plating layer even when the corners are rounded.

<2.第1の実施の形態>
第1の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図1に示す。
この半導体装置は、下層の第1の配線層12と、上層の第2の配線層16との間を、コンタクトホール14内に埋め込まれたコンタクト層15によって、電気的に接続している。
<2. First Embodiment>
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the semiconductor device according to the first embodiment.
In this semiconductor device, a lower first wiring layer 12 and an upper second wiring layer 16 are electrically connected by a contact layer 15 embedded in a contact hole 14.

第1の配線層12は、絶縁層11の上面に形成された凹部(溝)内に、金属層が埋め込まれて成る。
第2の配線層16と、コンタクト層15とは、同時に形成されためっき層から成る。
コンタクトホール14は、絶縁層13内を上下方向に貫通して形成されている。
第2の配線層16は、絶縁層13の上面に形成された凹部(溝)内に、めっき層が埋め込まれて成る。
The first wiring layer 12 is formed by embedding a metal layer in a recess (groove) formed on the upper surface of the insulating layer 11.
The second wiring layer 16 and the contact layer 15 are formed of plating layers formed simultaneously.
The contact hole 14 is formed so as to penetrate the insulating layer 13 in the vertical direction.
The second wiring layer 16 is formed by embedding a plating layer in a recess (groove) formed on the upper surface of the insulating layer 13.

第1の配線層12の金属層の材料としては、配線や電極に使用されている各種金属や合金を使用することができる。
第2の配線層16及びコンタクト層15のめっき層の材料としては、銅やその他のめっきにより形成することが可能な金属材料を使用することができる。
絶縁層13には、例えば酸化シリコン層を用いるが、窒化シリコン層と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
As the material of the metal layer of the first wiring layer 12, various metals and alloys used for wiring and electrodes can be used.
As a material of the plating layer of the second wiring layer 16 and the contact layer 15, a metal material that can be formed by copper or other plating can be used.
For example, a silicon oxide layer is used as the insulating layer 13, but two or more different insulating layers such as a silicon nitride layer and a silicon oxide layer may be stacked.

なお、図示しない部分に、トランジスタ、コンデンサ等の回路素子が形成されていて、回路素子と、第1の配線層12又は第2の配線層16とが、電気的に接続されている。   Note that circuit elements such as transistors and capacitors are formed in portions not shown, and the circuit elements and the first wiring layer 12 or the second wiring layer 16 are electrically connected.

本実施の形態では、特に、コンタクトホール14の平面形状に特徴を有する。
そして、コンタクトホール14の平面形状を、従来使用されていた円形や四角形ではなく、例えば、図2に図1の半導体装置の平面図を示すように、三角形とする。
なお、図2では、第1の配線層12とコンタクトホール14とコンタクト層15と第2の配線層16のみ図示していて、周囲の絶縁層11,13は省略している。
このように、コンタクトホール14の平面形状を三角形としたことにより、三角形の角部に当たるコンタクトホール14の側壁の部分は、V字型の溝となっている。
これにより、このV字型の溝からのデポレートを向上させることができる。
The present embodiment is particularly characterized by the planar shape of the contact hole 14.
The planar shape of the contact hole 14 is not a circle or a rectangle that has been conventionally used, but is, for example, a triangle as shown in the plan view of the semiconductor device in FIG.
In FIG. 2, only the first wiring layer 12, the contact hole 14, the contact layer 15, and the second wiring layer 16 are shown, and the surrounding insulating layers 11 and 13 are omitted.
As described above, since the planar shape of the contact hole 14 is a triangle, the side wall portion of the contact hole 14 that corresponds to the corner of the triangle is a V-shaped groove.
Thereby, the deposition from this V-shaped groove can be improved.

図1では2層の配線層12,16のみを示していたが、本実施の形態において、さらに上層にも配線層を形成して、3層以上の配線層を形成することも可能である。
その場合、下から2層目よりも上に設ける各配線層は、図1のコンタクト層15及び第2の配線層16の構成と同様の構成とすることが好ましい。
In FIG. 1, only the two wiring layers 12 and 16 are shown. However, in the present embodiment, it is possible to form a wiring layer in the upper layer to form three or more wiring layers.
In that case, it is preferable that each wiring layer provided above the second layer from the bottom has the same configuration as that of the contact layer 15 and the second wiring layer 16 in FIG.

本実施の形態の半導体装置は、例えば、以下に説明するようにして、製造することができる。
まず、絶縁層11の上面に形成された凹部(溝)内に、第1の配線層12を形成する。
その後、図3Aに示すように、絶縁層11及び第1の配線層12の上に、絶縁層13を形成する。なお、絶縁層13は、前述したように、窒化シリコン層(ハードマスク用等)と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
The semiconductor device of the present embodiment can be manufactured, for example, as described below.
First, the first wiring layer 12 is formed in a recess (groove) formed on the upper surface of the insulating layer 11.
Thereafter, as shown in FIG. 3A, the insulating layer 13 is formed on the insulating layer 11 and the first wiring layer 12. As described above, the insulating layer 13 may have a structure in which two or more different types of insulating layers such as a silicon nitride layer (for a hard mask or the like) and a silicon oxide layer are stacked.

次に、絶縁層13の上に、レジストを形成して、露光現像等によってレジストをパターニングすることにより、図3Bに示すように、コンタクトホールに対応する開口51Aを有するパターンのレジストマスク51を形成する。
このとき、図5に平面図を示すように、レジストマスク51の開口51Aの平面形状を三角形とする。
Next, a resist is formed on the insulating layer 13 and patterned by exposure and development to form a resist mask 51 having a pattern having an opening 51A corresponding to the contact hole as shown in FIG. 3B. To do.
At this time, as shown in a plan view in FIG. 5, the planar shape of the opening 51A of the resist mask 51 is a triangle.

次に、レジストマスク51を用いて、絶縁層13をエッチングすることにより、図3Cに示すように、第1の配線層12に達するコンタクトホール14を形成する。コンタクトホール14の底面は、第1の配線層12の上面であり、ほぼ平坦な面となっている。   Next, the insulating layer 13 is etched using the resist mask 51 to form a contact hole 14 reaching the first wiring layer 12 as shown in FIG. 3C. The bottom surface of the contact hole 14 is the top surface of the first wiring layer 12 and is a substantially flat surface.

次に、絶縁層13の上に、レジストを形成して、露光現像等によってレジストをパターニングすることにより、図3Dに示すように、第2の配線層に対応する開口52Aを有するパターンのレジストマスク52を形成する。   Next, by forming a resist on the insulating layer 13 and patterning the resist by exposure and development, a resist mask having a pattern having an opening 52A corresponding to the second wiring layer as shown in FIG. 3D. 52 is formed.

次に、レジストマスク52を用いて、絶縁層13の上部をエッチングすることにより、図4Eに示すように、絶縁層13に第2の配線層に対応する凹部13Aを形成する。   Next, by etching the upper portion of the insulating layer 13 using the resist mask 52, as shown in FIG. 4E, the recess 13A corresponding to the second wiring layer is formed in the insulating layer 13.

次に、図示しないが、表面に全面的に、めっき用のバリアメタルを成膜する。バリアメタルとしては、例えば、TaやTaN等を使用することができる。
さらに、図示しないが、バリアメタル上に、めっき材料と同じ材料の薄いシード膜を成膜する。例えば、めっき材料を銅とする場合には、シード膜として銅膜を形成する。
その後、電解めっきを行うことにより、シード膜上にめっき層が堆積していき、図4Fに示すように、コンタクトホール14と絶縁層13の凹部13Aの内部を埋めて、めっき層18を形成することができる。めっき層18のうち、コンタクトホール14の内部の部分がコンタクト層15となり、絶縁層13の凹部13Aの内部の部分が第2の配線層16となる。
Next, although not shown, a barrier metal for plating is formed on the entire surface. As the barrier metal, for example, Ta or TaN can be used.
Further, although not shown, a thin seed film of the same material as the plating material is formed on the barrier metal. For example, when the plating material is copper, a copper film is formed as a seed film.
Thereafter, by performing electroplating, a plating layer is deposited on the seed film, and as shown in FIG. 4F, the inside of the contact hole 14 and the recess 13A of the insulating layer 13 is filled to form a plating layer 18. be able to. Of the plating layer 18, the portion inside the contact hole 14 becomes the contact layer 15, and the portion inside the recess 13 </ b> A of the insulating layer 13 becomes the second wiring layer 16.

続いて、CMP(化学的機械的研磨)法等により、絶縁層13よりも上にあるめっき層18を除去する。これにより、図4Gに示すように、めっき層から成るコンタクト層15及び第2の配線層16が残る。
このようにして、図1に示した半導体装置を製造することができる。
Subsequently, the plating layer 18 above the insulating layer 13 is removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like. As a result, as shown in FIG. 4G, the contact layer 15 and the second wiring layer 16 made of a plating layer remain.
In this way, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be manufactured.

上述の本実施の形態の半導体装置の構成によれば、めっき層から成り、第1の配線層12と第2の配線層16とを電気的に接続するコンタクト層15が、平面形状が三角形であるコンタクトホール14内に形成されている。これにより、コンタクトホール14の側面同士の接する角度が鋭角となっており、コンタクトホール14の側壁にV字型の溝が形成されているので、電解めっきを行う際に、このV字型の溝からのデポレートを向上させることができる。このため、コンタクトホール14の底部からのめっき速度を速くして、底部が速くめっき層で埋まる。
従って、めっき層の埋め込み性を向上させて、コンタクトホール14内に埋め込みボイドを生じにくくすることができるので、第1の配線層12と第2の配線層16とを電気的に接続するコンタクト層15の接続信頼性を向上することができる。
According to the configuration of the semiconductor device of the present embodiment described above, the contact layer 15 made of a plating layer and electrically connecting the first wiring layer 12 and the second wiring layer 16 has a triangular planar shape. It is formed in a certain contact hole 14. As a result, the contact angle between the side surfaces of the contact hole 14 is an acute angle, and a V-shaped groove is formed on the side wall of the contact hole 14. Therefore, when electrolytic plating is performed, the V-shaped groove is formed. Can improve the deposition rate. For this reason, the plating rate from the bottom of the contact hole 14 is increased, and the bottom is quickly filled with the plating layer.
Therefore, since the embedding property of the plating layer can be improved and the embedding void can be hardly generated in the contact hole 14, the contact layer that electrically connects the first wiring layer 12 and the second wiring layer 16. The connection reliability of 15 can be improved.

また、コンタクトホール14の幅を小さくしても、埋め込みボイドを生じないで、コンタクトホール14へ良好にめっき層を埋め込むことが可能になる。
従って、コンタクトホール14の幅を小さくして、コンタクトホール14を含むチップの小型化を図ることができ、チップのコストを低減することができる。
Further, even if the width of the contact hole 14 is reduced, it is possible to embed a plating layer in the contact hole 14 satisfactorily without generating a buried void.
Therefore, the width of the contact hole 14 can be reduced to reduce the size of the chip including the contact hole 14, and the cost of the chip can be reduced.

次に、第1の実施の形態の半導体装置に対する変形例の断面図を、図6に示す。
図6に示すように、図1の絶縁層13の途中に、シリコン等の半導体から成る半導体基板17が形成されており、コンタクトホール14及びコンタクト層15が、この半導体基板17も貫通して形成されている。
半導体基板17の材料としては、シリコンの他、ゲルマニウムや、GaAs等の化合物半導体等、各種の半導体を使用することが可能である。
Next, FIG. 6 shows a cross-sectional view of a modified example of the semiconductor device of the first embodiment.
As shown in FIG. 6, a semiconductor substrate 17 made of a semiconductor such as silicon is formed in the middle of the insulating layer 13 in FIG. 1, and a contact hole 14 and a contact layer 15 are formed through the semiconductor substrate 17. Has been.
As a material for the semiconductor substrate 17, various semiconductors such as germanium and compound semiconductors such as GaAs can be used in addition to silicon.

この構成の半導体装置を製造する場合には、コンタクトホール14を形成する際のエッチングの材料や条件を、絶縁層13をエッチングするときと、半導体基板17をエッチングするときとで、適宜変更すればよい。   In the case of manufacturing a semiconductor device having this configuration, the etching material and conditions for forming the contact hole 14 may be changed as appropriate between when the insulating layer 13 is etched and when the semiconductor substrate 17 is etched. Good.

次に、本実施の形態の半導体装置において、コンタクトホール14の平面形状の他の場合を説明する。   Next, another example of the planar shape of the contact hole 14 in the semiconductor device of the present embodiment will be described.

例えば、図7Aに示すような平面形状のコンタクトホール101を形成すると、凸部は鋭角になっているが、凸部の間の内角は180度以上となっている。このように180度以上の内角となっている部分では、先に説明したように、めっき添加剤のレベラが選択的に付着してめっきを抑制するので、めっき層のデポレートが遅くなってしまう。
そこで、図7Bに示すように、内角αが180度以上である部分では、その内角αを挟む2本の直線102の代わりに、その2本の直線102に接する円弧103とする。これにより、図7Cに示す平面形状のコンタクトホール104となり、180度以上の内角がなくなる。
図7Aでは鋭角が6個ある平面形状であったが、星型(鋭角が5個)等の、鋭角の個数が他の個数(3個以上)の平面形状であっても、同様に、180度以上の内角を円弧で置き換えることが可能である。
For example, when the planar contact hole 101 as shown in FIG. 7A is formed, the convex portions have acute angles, but the internal angle between the convex portions is 180 degrees or more. As described above, since the level of the plating additive selectively adheres and suppresses the plating at the inner angle of 180 degrees or more, the deposition of the plating layer is delayed.
Therefore, as shown in FIG. 7B, in a portion where the inner angle α is 180 degrees or more, instead of the two straight lines 102 sandwiching the inner angle α, the arc 103 is in contact with the two straight lines 102. As a result, the contact hole 104 having a planar shape shown in FIG. 7C is formed, and the internal angle of 180 degrees or more is eliminated.
In FIG. 7A, the planar shape has six acute angles. However, even if the number of acute angles is another number (three or more), such as a star shape (five acute angles), the shape is 180. It is possible to replace an internal angle of more than degrees with an arc.

また、半導体装置の微細化が進むことにより、コンタクトホールの平面形状の角部に鋭角を作ろうと設計しても、実際に形成されるパターンでは角が丸くなってしまう。このように角が丸くなった場合でも、ボイドを生じることなく、めっき層を形成することは可能である。
例えば、コンタクトホールの平面形状を、図8Aに示すように、三辺41,42,43から成る三角形に設計する場合を考える。この場合には、図8Bに示す角部の曲率半径rを、三角形の三辺のうち最も短い辺42の長さLの半分よりも小さくする。即ち、r<L/2とする。
これにより、角部が丸くなっても、ボイドを生じることなく、めっき層を形成することが可能になる。
Further, as the semiconductor device is further miniaturized, even if it is designed to make an acute angle at the corner of the planar shape of the contact hole, the corner is rounded in the actually formed pattern. Even when the corners are rounded in this way, it is possible to form a plating layer without generating voids.
For example, consider a case where the planar shape of the contact hole is designed to be a triangle composed of three sides 41, 42, 43 as shown in FIG. 8A. In this case, the radius of curvature r of the corner shown in FIG. 8B is made smaller than half the length L of the shortest side 42 among the three sides of the triangle. That is, r <L / 2.
This makes it possible to form a plating layer without generating voids even when the corners are rounded.

また、図7及び図8に示した平面形状を応用すると、多角形以外にも、例えば、紡錘形の平面形状も考えられる。そして、紡錘形の先端を、鋭角で尖らせたり、他の部分よりも曲率半径を十分に小さくしたりすれば、紡錘形の先端からのデポレートを大きくすることができる。
ただし、紡錘形の長さ/幅の比を大きくし過ぎると、紡錘形の長さ方向よりも紡錘形の幅方向が先に閉じてしまうので、めっき層のデポレートと紡錘形の寸法とを考慮して、長さと幅を適切な比率とする。
Further, when the planar shape shown in FIGS. 7 and 8 is applied, for example, a spindle-shaped planar shape can be considered in addition to the polygonal shape. Then, if the spindle-shaped tip is sharpened at an acute angle or the radius of curvature is made sufficiently smaller than other portions, the deposition rate from the spindle-shaped tip can be increased.
However, if the spindle length / width ratio is increased too much, the spindle width direction closes earlier than the spindle length direction. Therefore, considering the deposition rate of the plating layer and the spindle type dimension, The width and width are set to an appropriate ratio.

さらに他の構成のコンタクトホールの斜視図を、図9に示す。
図9に示すように、めっき法により埋め込みボイドの発生しやすい底部付近を含む、コンタクトホール14の下部14Aは、三角形等の平面パターンとして、側壁にV字型の溝を有する形状とする。これに対して、コンタクトホール14の上部14Bは、側壁からめっきが促進されないように、円形等の平面パターンとして、側壁にV字型の溝を形成させない。
即ち、コンタクトホール14の形状を、下部14Aと上部14Bとで変えた構成としている。
この構成とすることにより、めっき添加剤の促進剤(アクセラレータ)が凹部に濃縮される機能と、レベラが凸部に濃縮される機能を、さらに引き出すことができるので、電解めっき法による埋め込み性能の高いコンタクトホールの実現が可能になる。
FIG. 9 is a perspective view of a contact hole having still another configuration.
As shown in FIG. 9, the lower portion 14A of the contact hole 14 including the vicinity of the bottom where the embedded void is likely to be generated by the plating method has a shape having a V-shaped groove on the side wall as a planar pattern such as a triangle. On the other hand, the upper portion 14B of the contact hole 14 does not form a V-shaped groove on the side wall as a flat pattern such as a circle so that plating is not promoted from the side wall.
That is, the shape of the contact hole 14 is changed between the lower part 14A and the upper part 14B.
With this configuration, it is possible to further bring out the function of concentrating the plating additive accelerator (accelerator) in the concave portion and the function of concentrating the leveler in the convex portion, so that the embedding performance by the electrolytic plating method can be improved. High contact holes can be realized.

図9では、コンタクトホール14の上部14Bの平面形状を円形としていた。
コンタクトホールの上部を、楕円形のように単一の曲線から成る平面形状としても、円形とした場合と同様の効果が得られる。
また、コンタクトホールの上部を、コンタクトホールの下部の平面形状の角部の曲率半径を大きくした平面形状としても良い。この平面形状とすることにより、円形や楕円形ほどではないが、側壁からのめっきが促進されにくくなる。
In FIG. 9, the planar shape of the upper part 14B of the contact hole 14 is circular.
Even if the upper part of the contact hole is formed into a planar shape consisting of a single curve like an ellipse, the same effect as in the case where the contact hole is made circular can be obtained.
Alternatively, the upper portion of the contact hole may have a planar shape in which the radius of curvature of the corner portion of the planar shape below the contact hole is increased. By adopting this planar shape, it is difficult to promote plating from the side wall although it is not as circular or elliptical.

図7〜図9に説明した構成を製造する場合には、コンタクトホール14の平面形状や側壁の形状に対応して、コンタクトホール14をエッチングにより形成するためのレジストマスクの開口の形状を選定する。   When manufacturing the configuration described in FIGS. 7 to 9, the shape of the resist mask opening for forming the contact hole 14 by etching is selected in accordance with the planar shape of the contact hole 14 or the shape of the side wall. .

<3.第2の実施の形態>
第2の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図10に示す。
この半導体装置は、下層の第1の配線層12と、上層の第2の配線層19との間を、コンタクトホール14内に埋め込まれたコンタクト層15によって、電気的に接続している。
<3. Second Embodiment>
FIG. 10 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the semiconductor device according to the second embodiment.
In this semiconductor device, a lower first wiring layer 12 and an upper second wiring layer 19 are electrically connected by a contact layer 15 embedded in a contact hole 14.

第1の配線層12は、絶縁層11の上面に形成された凹部(溝)内に、金属層が埋め込まれて成る。
第2の配線層19と、コンタクト層15とは、それぞれめっき層から成る。ただし、本実施の形態では、第2の配線層19と、コンタクト層15とは、別々に形成されためっき層により構成されている。
コンタクトホール14は、絶縁層13内を上下方向に貫通して形成されている。
第2の配線層19は、絶縁層13の上に形成されている。
The first wiring layer 12 is formed by embedding a metal layer in a recess (groove) formed on the upper surface of the insulating layer 11.
The second wiring layer 19 and the contact layer 15 are each made of a plating layer. However, in the present embodiment, the second wiring layer 19 and the contact layer 15 are constituted by separately formed plating layers.
The contact hole 14 is formed so as to penetrate the insulating layer 13 in the vertical direction.
The second wiring layer 19 is formed on the insulating layer 13.

第1の配線層12の金属層の材料としては、配線や電極に使用されている各種金属や合金を使用することができる。
第2の配線層19及びコンタクト層15のめっき層の材料としては、銅やその他のめっきにより形成することが可能な金属材料を使用することができる。
絶縁層13には、例えば酸化シリコン層を用いるが、窒化シリコン層と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
As the material of the metal layer of the first wiring layer 12, various metals and alloys used for wiring and electrodes can be used.
As a material for the plating layer of the second wiring layer 19 and the contact layer 15, a metal material that can be formed by copper or other plating can be used.
For example, a silicon oxide layer is used as the insulating layer 13, but two or more different insulating layers such as a silicon nitride layer and a silicon oxide layer may be stacked.

なお、図示しない部分に、トランジスタ、コンデンサ等の回路素子が形成されていて、回路素子と、第1の配線層12又は第2の配線層19とが、電気的に接続されている。   Note that circuit elements such as transistors and capacitors are formed in portions not shown, and the circuit elements and the first wiring layer 12 or the second wiring layer 19 are electrically connected.

本実施の形態では、例えば、図11に図10の半導体装置の平面図を示すように、コンタクトホール14の平面形状を三角形とする。なお、図11では、第1の配線層12とコンタクトホール14とコンタクト層15と第2の配線層19のみ図示していて、周囲の絶縁層11,13は省略している。
このように、コンタクトホール14の平面形状を三角形としたことにより、三角形の角部に当たるコンタクトホール14の側壁の部分は、V字型の溝となっている。
これにより、このV字型の溝からのデポレートを向上させることができる。
In the present embodiment, for example, as shown in the plan view of the semiconductor device in FIG. 10 in FIG. 11, the planar shape of the contact hole 14 is a triangle. In FIG. 11, only the first wiring layer 12, the contact hole 14, the contact layer 15, and the second wiring layer 19 are shown, and the surrounding insulating layers 11 and 13 are omitted.
As described above, since the planar shape of the contact hole 14 is a triangle, the side wall portion of the contact hole 14 that corresponds to the corner of the triangle is a V-shaped groove.
Thereby, the deposition from this V-shaped groove can be improved.

図10では2層の配線層12,19のみを示していたが、本実施の形態において、さらに上層にも配線層を形成して、3層以上の配線層を形成することも可能である。
その場合、下から2層目よりも上に設ける各配線層は、図1のコンタクト層15及び第2の配線層19の構成と同様の構成とすることが好ましい。
In FIG. 10, only the two wiring layers 12 and 19 are shown. However, in this embodiment, it is possible to form a wiring layer in the upper layer to form three or more wiring layers.
In that case, each wiring layer provided above the second layer from the bottom is preferably configured similarly to the configuration of the contact layer 15 and the second wiring layer 19 in FIG.

本実施の形態の半導体装置は、例えば、以下に説明するようにして、製造することができる。
まず、絶縁層11と第1の配線層12と絶縁層13を、第1の実施の形態の図3Aと同様にして、それぞれ形成する。なお、絶縁層13は、前述したように、ハードマスク用の窒化シリコン層と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
The semiconductor device of the present embodiment can be manufactured, for example, as described below.
First, the insulating layer 11, the first wiring layer 12, and the insulating layer 13 are formed in the same manner as in FIG. 3A of the first embodiment. As described above, the insulating layer 13 may have a structure in which two or more different insulating layers such as a silicon nitride layer and a silicon oxide layer for a hard mask are stacked.

次に、絶縁層13の上に、レジストを形成して、露光現像等によってレジストをパターニングすることにより、図12Aに示すように、コンタクトホールに対応する開口53Aを有するパターンのレジストマスク53を形成する。
このとき、図示しないが、レジストマスク53の開口53Aの形状を三角形とする。
Next, a resist is formed on the insulating layer 13 and patterned by exposure and development to form a resist mask 53 having a pattern having an opening 53A corresponding to the contact hole as shown in FIG. 12A. To do.
At this time, although not shown, the shape of the opening 53A of the resist mask 53 is a triangle.

次に、レジストマスク53を用いて、絶縁層13をエッチングすることにより、図12Bに示すように、第1の配線層12に達するコンタクトホール14を形成する。コンタクトホール14の底面は、第1の配線層12の上面であり、ほぼ平坦な面となっている。   Next, the insulating layer 13 is etched using the resist mask 53, thereby forming a contact hole 14 reaching the first wiring layer 12, as shown in FIG. 12B. The bottom surface of the contact hole 14 is the top surface of the first wiring layer 12 and is a substantially flat surface.

次に、図示しないが、表面に全面的に、めっき用のバリアメタルを成膜する。バリアメタルとしては、例えば、TaやTaN等を使用することができる。
さらに、図示しないが、バリアメタル上に、めっき材料と同じ材料の薄いシード膜を成膜する。例えば、めっき材料を銅とする場合には、シード膜として銅膜を形成する。
続いて、絶縁層13の上面のシード膜を除去して、コンタクトホール14内のみにシード膜を残す。
その後、電解めっきを行うことにより、シード膜上にめっき層が堆積していき、図12Cに示すように、コンタクトホール14の内部を埋めて、めっき層から成るコンタクト層15を形成することができる。なお、必要に応じて、コンタクトホール14の内部以外の不要なめっき層を除去する。例えば、CMP(化学的機械的研磨)法により表面を研磨して、めっき層のうち、絶縁層13の上面よりも上にある部分を除去する。
Next, although not shown, a barrier metal for plating is formed on the entire surface. As the barrier metal, for example, Ta or TaN can be used.
Further, although not shown, a thin seed film of the same material as the plating material is formed on the barrier metal. For example, when the plating material is copper, a copper film is formed as a seed film.
Subsequently, the seed film on the upper surface of the insulating layer 13 is removed, and the seed film is left only in the contact hole 14.
Thereafter, by performing electrolytic plating, a plating layer is deposited on the seed film, and as shown in FIG. 12C, the inside of the contact hole 14 can be filled to form a contact layer 15 made of the plating layer. . If necessary, an unnecessary plating layer other than the inside of the contact hole 14 is removed. For example, the surface is polished by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and a portion of the plating layer above the upper surface of the insulating layer 13 is removed.

次に、表面に、バリアメタルとその上のシード膜とを順次成膜する。その後に、電解めっきを行うことにより、めっき層から成る第2の配線層19を形成する。
その後、レジストマスクを用いて、第2の配線層19をエッチング液によってエッチングする(所謂サブトラクティブ法)ことにより、図12Dに示すように、第2の配線層19を所定のパターンにパターニングする。
このようにして、図10に示した半導体装置を製造することができる。
Next, a barrier metal and a seed film thereon are sequentially formed on the surface. Thereafter, the second wiring layer 19 made of a plating layer is formed by performing electrolytic plating.
Thereafter, by using the resist mask, the second wiring layer 19 is etched with an etchant (so-called subtractive method), thereby patterning the second wiring layer 19 into a predetermined pattern as shown in FIG. 12D.
In this way, the semiconductor device shown in FIG. 10 can be manufactured.

上述の本実施の形態の半導体装置の構成によれば、めっき層から成り、第1の配線層12と第2の配線層19とを電気的に接続するコンタクト層15が、平面形状が三角形であるコンタクトホール14内に形成されている。これにより、第1の実施の形態と同様に、コンタクトホール14の底部からのめっき速度を速くして、底部が速くめっき層で埋まる。
従って、めっき層の埋め込み性を向上させて、コンタクトホール14内に埋め込みボイドを生じにくくすることができるので、第1の配線層12と第2の配線層19とを電気的に接続するコンタクト層15の接続信頼性を向上することができる。
According to the configuration of the semiconductor device of the present embodiment described above, the contact layer 15 that is made of a plating layer and electrically connects the first wiring layer 12 and the second wiring layer 19 has a triangular planar shape. It is formed in a certain contact hole 14. Thereby, like the first embodiment, the plating rate from the bottom of the contact hole 14 is increased, and the bottom is quickly filled with the plating layer.
Therefore, since the embedding property of the plating layer can be improved and the embedding void can be hardly generated in the contact hole 14, the contact layer that electrically connects the first wiring layer 12 and the second wiring layer 19. The connection reliability of 15 can be improved.

また、コンタクトホール14の幅を小さくしても、埋め込みボイドを生じないで、コンタクトホール14へ良好にめっき層を埋め込むことが可能になる。
従って、コンタクトホール14の幅を小さくして、コンタクトホール14を含むチップの小型化を図ることができ、チップのコストを低減することができる。
Further, even if the width of the contact hole 14 is reduced, it is possible to embed a plating layer in the contact hole 14 satisfactorily without generating a buried void.
Therefore, the width of the contact hole 14 can be reduced to reduce the size of the chip including the contact hole 14, and the cost of the chip can be reduced.

次に、第2の実施の形態の半導体装置に対する変形例の断面図を、図13及び図14に示す。
図13に示すように、図10の絶縁層13の途中に、シリコン等の半導体から成る半導体基板17が形成されており、コンタクトホール14及びコンタクト層15が、この半導体基板17も貫通して形成されている。
半導体基板17の材料としては、シリコンの他、ゲルマニウムや、GaAs等の化合物半導体等、各種の半導体を使用することが可能である。
Next, sectional views of modifications of the semiconductor device of the second embodiment are shown in FIGS.
As shown in FIG. 13, a semiconductor substrate 17 made of a semiconductor such as silicon is formed in the middle of the insulating layer 13 in FIG. 10, and a contact hole 14 and a contact layer 15 are also formed through the semiconductor substrate 17. Has been.
As a material for the semiconductor substrate 17, various semiconductors such as germanium and compound semiconductors such as GaAs can be used in addition to silicon.

この構成の半導体装置を製造する場合には、コンタクトホール14を形成する際のエッチングの材料や条件を、絶縁層13をエッチングするときと、半導体基板17をエッチングするときとで、適宜変更すればよい。   In the case of manufacturing a semiconductor device having this configuration, the etching material and conditions for forming the contact hole 14 may be changed as appropriate between when the insulating layer 13 is etched and when the semiconductor substrate 17 is etched. Good.

また、図14に示す構成は、図10のめっき層から成る第2の配線層19の代わりに、蒸着法やスパッタ法等により成膜した導体層から成る第2の配線層20を形成した構成である。
この場合には、第2の配線層20の導体層の材料としては、金属や合金、多結晶シリコン、導電性酸化物(例えば、インジウム錫酸化物)等、各種の導体材料を使用することが可能である。
その他の構成は、図10に示した構成と同様である。
The configuration shown in FIG. 14 is a configuration in which a second wiring layer 20 made of a conductor layer formed by vapor deposition or sputtering is formed instead of the second wiring layer 19 made of a plating layer in FIG. It is.
In this case, as a material for the conductor layer of the second wiring layer 20, various conductor materials such as metal, alloy, polycrystalline silicon, conductive oxide (for example, indium tin oxide) may be used. Is possible.
Other configurations are the same as those shown in FIG.

さらにまた、上述した第2の実施の形態に対しても、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状を、図7〜図9に説明した構成のように、変形することが可能である。
それらの構成を製造する場合には、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状に対応して、コンタクトホールをエッチングにより形成するためのレジストマスクの開口の形状を選定する。
Furthermore, the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall can be modified as in the configuration described with reference to FIGS.
When manufacturing these structures, the shape of the opening of the resist mask for forming the contact hole by etching is selected corresponding to the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall.

<4.第3の実施の形態>
第3の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図15に示す。
この半導体装置は、下層の第1の配線層12と、上層の第2の配線層21との間を、コンタクトホール14内に埋め込まれたコンタクト層15によって、電気的に接続している。
<4. Third Embodiment>
FIG. 15 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a semiconductor device according to the third embodiment.
In this semiconductor device, a lower first wiring layer 12 and an upper second wiring layer 21 are electrically connected by a contact layer 15 embedded in a contact hole 14.

第1の配線層12は、絶縁層11の上面に形成された凹部(溝)内に、金属層が埋め込まれて成る。
第2の配線層21と、コンタクト層15とは、それぞれめっき層から成る。ただし、本実施の形態では、第2の配線層21と、コンタクト層15とは、別々に形成されためっき層により構成されている。
コンタクトホール14は、絶縁層13内を上下方向に貫通して形成されている。
第2の配線層21は、絶縁層13の上に形成されている。
The first wiring layer 12 is formed by embedding a metal layer in a recess (groove) formed on the upper surface of the insulating layer 11.
The second wiring layer 21 and the contact layer 15 are each made of a plating layer. However, in the present embodiment, the second wiring layer 21 and the contact layer 15 are constituted by separately formed plating layers.
The contact hole 14 is formed so as to penetrate the insulating layer 13 in the vertical direction.
The second wiring layer 21 is formed on the insulating layer 13.

第1の配線層12の金属層の材料としては、配線や電極に使用されている各種金属や合金を使用することができる。
第2の配線層21及びコンタクト層15のめっき層の材料としては、銅やその他のめっきにより形成することが可能な金属材料を使用することができる。
絶縁層13には、例えば酸化シリコン層を用いるが、窒化シリコン層と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
As the material of the metal layer of the first wiring layer 12, various metals and alloys used for wiring and electrodes can be used.
As a material of the plating layer of the second wiring layer 21 and the contact layer 15, a metal material that can be formed by copper or other plating can be used.
For example, a silicon oxide layer is used as the insulating layer 13, but two or more different insulating layers such as a silicon nitride layer and a silicon oxide layer may be stacked.

なお、図示しない部分に、トランジスタ、コンデンサ等の回路素子が形成されていて、回路素子と、第1の配線層12又は第2の配線層21とが、電気的に接続されている。   Note that circuit elements such as transistors and capacitors are formed in portions not shown, and the circuit elements and the first wiring layer 12 or the second wiring layer 21 are electrically connected.

本実施の形態では、例えば、図16に図15の半導体装置の平面図を示すように、コンタクトホール14の平面形状を三角形とする。なお、図16では、第1の配線層12とコンタクトホール14とコンタクト層15と第2の配線層21のみ図示していて、周囲の絶縁層11,13は省略している。
このように、コンタクトホール14の平面形状を三角形としたことにより、三角形の角部に当たるコンタクトホール14の側壁の部分は、V字型の溝となっている。
これにより、このV字型の溝からのデポレートを向上させることができる。
In the present embodiment, for example, as shown in the plan view of the semiconductor device of FIG. 15 in FIG. 16, the planar shape of the contact hole 14 is a triangle. In FIG. 16, only the first wiring layer 12, the contact hole 14, the contact layer 15, and the second wiring layer 21 are shown, and the surrounding insulating layers 11 and 13 are omitted.
As described above, since the planar shape of the contact hole 14 is a triangle, the side wall portion of the contact hole 14 that corresponds to the corner of the triangle is a V-shaped groove.
Thereby, the deposition from this V-shaped groove can be improved.

図15では2層の配線層12,21のみを示していたが、本実施の形態において、さらに上層にも配線層を形成して、3層以上の配線層を形成することも可能である。
その場合、下から2層目よりも上に設ける各配線層は、図15のコンタクト層15及び第2の配線層21の構成と同様の構成とすることが可能である。
In FIG. 15, only two wiring layers 12 and 21 are shown. However, in the present embodiment, it is possible to form a wiring layer in an upper layer to form three or more wiring layers.
In that case, each wiring layer provided above the second layer from the bottom can have the same configuration as that of the contact layer 15 and the second wiring layer 21 in FIG.

本実施の形態の半導体装置は、例えば、以下に説明するようにして、製造することができる。
まず、絶縁層11と第1の配線層12と絶縁層13を、第1の実施の形態の図3Aと同様にして、それぞれ形成する。なお、絶縁層13は、前述したように、ハードマスク用の窒化シリコン層と酸化シリコン層等、異なる2種以上の絶縁層を積層した構成としても構わない。
The semiconductor device of the present embodiment can be manufactured, for example, as described below.
First, the insulating layer 11, the first wiring layer 12, and the insulating layer 13 are formed in the same manner as in FIG. 3A of the first embodiment. As described above, the insulating layer 13 may have a structure in which two or more different insulating layers such as a silicon nitride layer and a silicon oxide layer for a hard mask are stacked.

次に、第2の実施の形態の図12A〜図12Cに示した各工程と同じ工程を行って、絶縁層13に形成したコンタクトホール14内に、めっき層から成るコンタクト層15を形成する。   Next, the same steps as those shown in FIGS. 12A to 12C of the second embodiment are performed to form a contact layer 15 made of a plating layer in the contact hole 14 formed in the insulating layer 13.

次に、図示しないが、表面に全面的に、めっき用のバリアメタルを成膜する。バリアメタルとしては、例えば、TaやTaN等を使用することができる。
さらに、図示しないが、バリアメタル上に、めっき材料と同じ材料の薄いシード膜を成膜する。例えば、めっき材料を銅とする場合には、シード膜として銅膜を形成する。
次に、表面にレジストを形成して、露光現像等によってレジストをパターニングすることにより、図17Aに示すように、第2の配線層に対応する開口54Aを有するパターンのレジストマスク54を形成する。このとき、レジストマスク54の部分では、絶縁層13とレジストマスク54との間に、バリアメタルとシード膜がある。
その後、電解めっきを行うことにより、レジストマスク54で覆われていない部分のシード膜上にめっき層が堆積していく。これにより、図17Bに示すように、レジストマスク54の開口54A内に、めっき層から成る第2の配線層21を形成することができる。
Next, although not shown, a barrier metal for plating is formed on the entire surface. As the barrier metal, for example, Ta or TaN can be used.
Further, although not shown, a thin seed film of the same material as the plating material is formed on the barrier metal. For example, when the plating material is copper, a copper film is formed as a seed film.
Next, a resist is formed on the surface, and the resist is patterned by exposure and development to form a resist mask 54 having a pattern having an opening 54A corresponding to the second wiring layer, as shown in FIG. 17A. At this time, in the portion of the resist mask 54, there is a barrier metal and a seed film between the insulating layer 13 and the resist mask 54.
Thereafter, by performing electroplating, a plating layer is deposited on the portion of the seed film not covered with the resist mask 54. Thereby, as shown in FIG. 17B, the second wiring layer 21 made of a plating layer can be formed in the opening 54A of the resist mask 54.

その後、レジストマスク54を除去して、図17Cに示すように、第2の配線層21を残す。
このようにして、図15に示した半導体装置を製造することができる。
Thereafter, the resist mask 54 is removed, leaving the second wiring layer 21 as shown in FIG. 17C.
In this way, the semiconductor device shown in FIG. 15 can be manufactured.

上述の本実施の形態の半導体装置の構成によれば、めっき層から成り、第1の配線層12と第2の配線層21とを電気的に接続するコンタクト層15が、平面形状が三角形であるコンタクトホール14内に形成されている。これにより、第1の実施の形態や第2の実施の形態と同様に、コンタクトホール14の底部からのめっき速度を速くして、底部が速くめっき層で埋まる。
従って、めっき層の埋め込み性を向上させて、コンタクトホール14内に埋め込みボイドを生じにくくすることができるので、第1の配線層12と第2の配線層21とを電気的に接続するコンタクト層15の接続信頼性を向上することができる。
According to the configuration of the semiconductor device of the present embodiment described above, the contact layer 15 that is made of a plating layer and electrically connects the first wiring layer 12 and the second wiring layer 21 has a triangular shape in plan view. It is formed in a certain contact hole 14. Thereby, like the first embodiment and the second embodiment, the plating rate from the bottom of the contact hole 14 is increased, and the bottom is quickly filled with the plating layer.
Therefore, since the embedding property of the plating layer can be improved and the embedding void can be hardly generated in the contact hole 14, the contact layer that electrically connects the first wiring layer 12 and the second wiring layer 21. The connection reliability of 15 can be improved.

また、コンタクトホール14の幅を小さくしても、埋め込みボイドを生じないで、コンタクトホール14へ良好にめっき層を埋め込むことが可能になる。
従って、コンタクトホール14の幅を小さくして、コンタクトホール14を含むチップの小型化を図ることができ、チップのコストを低減することができる。
Further, even if the width of the contact hole 14 is reduced, it is possible to embed a plating layer in the contact hole 14 satisfactorily without generating a buried void.
Therefore, the width of the contact hole 14 can be reduced to reduce the size of the chip including the contact hole 14, and the cost of the chip can be reduced.

次に、第3の実施の形態の半導体装置に対する変形例の断面図を、図18に示す。
図18に示すように、図15の絶縁層13の途中に、シリコン等の半導体から成る半導体基板17が形成されており、コンタクトホール14及びコンタクト層15が、この半導体基板17も貫通して形成されている。
半導体基板17の材料としては、シリコンの他、ゲルマニウムや、GaAs等の化合物半導体等、各種の半導体を使用することが可能である。
Next, FIG. 18 shows a cross-sectional view of a modification of the semiconductor device of the third embodiment.
As shown in FIG. 18, a semiconductor substrate 17 made of a semiconductor such as silicon is formed in the middle of the insulating layer 13 in FIG. 15, and the contact hole 14 and the contact layer 15 are formed through the semiconductor substrate 17. Has been.
As a material for the semiconductor substrate 17, various semiconductors such as germanium and compound semiconductors such as GaAs can be used in addition to silicon.

この構成の半導体装置を製造する場合には、コンタクトホール14を形成する際のエッチングの材料や条件を、絶縁層13をエッチングするときと、半導体基板17をエッチングするときとで、適宜変更すればよい。   In the case of manufacturing a semiconductor device having this configuration, the etching material and conditions for forming the contact hole 14 may be changed as appropriate between when the insulating layer 13 is etched and when the semiconductor substrate 17 is etched. Good.

さらにまた、上述した第3の実施の形態に対しても、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状を、図7〜図9に説明した構成のように、変形することが可能である。
それらの構成を製造する場合には、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状に対応して、コンタクトホールをエッチングにより形成するためのレジストマスクの開口の形状を選定する。
Furthermore, the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall can be modified as in the configuration described in FIGS. 7 to 9 with respect to the third embodiment described above.
When manufacturing these structures, the shape of the opening of the resist mask for forming the contact hole by etching is selected corresponding to the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall.

なお、図15では、コンタクト層15と第2の配線層21とを、それぞれ別々に形成しためっき層により構成していたが、第1の実施の形態のように、コンタクト層と第2の配線層とを同時にめっき層で形成した構成とすることも可能である。
この構成を製造する場合には、絶縁層13にコンタクトホール14を形成した後に、コンタクトホール14の内部を埋めないでおいて、バリアメタルとシード膜とを順次成膜する。次に、図17Aに示したレジストマスク54と同じパターンのレジストマスクを形成する。その後、電解めっきを行うことにより、コンタクト層と第2の配線層とが同時にめっき層により形成される。そして、レジストマスクを除去した後に、絶縁層13上に残ったシード膜を除去する。
この製造方法は、プリント基板やビルドアップ基板等の製造に用いられている、所謂セミアディティブ法と同様である。
In FIG. 15, the contact layer 15 and the second wiring layer 21 are each composed of a separately formed plating layer. However, as in the first embodiment, the contact layer and the second wiring layer 21 are formed. It is also possible to adopt a configuration in which the layer is formed of a plating layer at the same time.
In the case of manufacturing this configuration, after forming the contact hole 14 in the insulating layer 13, the barrier metal and the seed film are sequentially formed without filling the inside of the contact hole 14. Next, a resist mask having the same pattern as the resist mask 54 illustrated in FIG. 17A is formed. Thereafter, by performing electrolytic plating, the contact layer and the second wiring layer are simultaneously formed by the plating layer. Then, after removing the resist mask, the seed film remaining on the insulating layer 13 is removed.
This manufacturing method is the same as the so-called semi-additive method used for manufacturing printed circuit boards, build-up substrates, and the like.

<5.第4の実施の形態>
上述した各実施の形態では、下層の配線層11に達するように、絶縁層13に貫通孔を形成することにより、コンタクトホールを形成していた。
本技術では、非貫通孔であるコンタクトホールを形成して、その非貫通孔を埋めてめっき層を形成することにより、コンタクト層を形成することも可能である。
その場合の実施の形態を以下に示す。
<5. Fourth Embodiment>
In each of the above-described embodiments, the contact hole is formed by forming a through hole in the insulating layer 13 so as to reach the lower wiring layer 11.
In the present technology, it is also possible to form a contact layer by forming a contact hole which is a non-through hole and filling the non-through hole to form a plating layer.
An embodiment in that case is shown below.

第4の実施の形態の半導体装置の概略構成図(断面図)を、図19に示す。
この半導体装置は、半導体基板31の上に、3層の配線層32を含む絶縁層33が形成されている。
3層の配線層32は、図示しない部分で、半導体装置を構成する回路素子(トランジスタ、コンデンサ等)と電気的に接続されている。
FIG. 19 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a semiconductor device according to the fourth embodiment.
In this semiconductor device, an insulating layer 33 including three wiring layers 32 is formed on a semiconductor substrate 31.
The three wiring layers 32 are electrically connected to circuit elements (transistors, capacitors, etc.) constituting the semiconductor device at portions not shown.

本実施の形態では、絶縁層33及びその内部の配線層32を貫通して、半導体基板31の途中まで達する、非貫通のコンタクトホール34が形成されており、このコンタクトホール34の内部を埋めて、めっき層から成るコンタクト層35が形成されている。コンタクト層35によって、3層の配線層32と半導体基板31とが、電気的に接続される。   In the present embodiment, a non-penetrating contact hole 34 that penetrates through the insulating layer 33 and the wiring layer 32 inside thereof and reaches the middle of the semiconductor substrate 31 is formed, and the inside of the contact hole 34 is filled. A contact layer 35 made of a plating layer is formed. With the contact layer 35, the three wiring layers 32 and the semiconductor substrate 31 are electrically connected.

コンタクトホール34は、半導体基板31の下面までは貫通しておらず、断面がU字形状の丸い底部を有している。また、第1〜第3の各実施の形態ではコンタクトホール14の側壁が水平面に垂直もしくは垂直に近い形状であったが、本実施の形態ではコンタクトホール34の側壁は傾斜しており、上方にいくほどコンタクトホール34の幅が広がっている。
このように丸い底部を有する孔にめっき層を形成した場合、通常は孔の平面形状が円形や四角形であるため、前述したようにコンフォーマルデポが強くなり、埋め込みボイドが形成されるおそれがある、という特徴がある。
The contact hole 34 does not penetrate to the lower surface of the semiconductor substrate 31 and has a round bottom with a U-shaped cross section. In each of the first to third embodiments, the side wall of the contact hole 14 is perpendicular or nearly perpendicular to the horizontal plane. However, in this embodiment, the side wall of the contact hole 34 is inclined and is The width of the contact hole 34 increases as the time goes.
When the plating layer is formed in the hole having the round bottom as described above, the planar shape of the hole is usually a circle or a quadrangle, so that the conformal deposit becomes strong as described above, and a buried void may be formed. There is a feature.

これに対して、本実施の形態では、例えば、図20に図19の半導体装置の平面図を示すように、コンタクトホール34の平面形状を三角形とする。このように、コンタクトホール34の平面形状を三角形としたことにより、三角形の角部に当たるコンタクトホール34の側壁の部分は、V字型の溝となっている。
これにより、このV字型の溝からのデポレートを向上させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, for example, as shown in the plan view of the semiconductor device of FIG. 19 in FIG. 20, the planar shape of the contact hole 34 is a triangle. As described above, since the planar shape of the contact hole 34 is a triangle, the side wall portion of the contact hole 34 that corresponds to the corner of the triangle is a V-shaped groove.
Thereby, the deposition from this V-shaped groove can be improved.

本実施の形態の半導体装置は、例えば、以下に説明するようにして、製造することができる。
まず、半導体基板31の上に、3層の配線層32と絶縁層33とを形成する。
その後、絶縁層33の上に、レジストを形成して、露光現像等によってレジストをパターニングすることにより、図21Aに示すように、コンタクトホールに対応する開口61Aを有するパターンのレジストマスク61を形成する。
このとき、図示しないが、レジストマスク61の開口61Aの形状を三角形とする。
The semiconductor device of the present embodiment can be manufactured, for example, as described below.
First, the three wiring layers 32 and the insulating layer 33 are formed on the semiconductor substrate 31.
Thereafter, a resist is formed on the insulating layer 33, and the resist is patterned by exposure and development or the like, thereby forming a resist mask 61 having a pattern having an opening 61A corresponding to the contact hole as shown in FIG. 21A. .
At this time, although not shown, the shape of the opening 61A of the resist mask 61 is a triangle.

次に、レジストマスク61を用いて、配線層32を含む絶縁層33の側から、絶縁層33、配線層32、半導体基板31をそれぞれエッチングする。
これにより、図21Bに示すように、半導体基板31の内部に底を有する非貫通孔のコンタクトホール34を形成する。
Next, using the resist mask 61, the insulating layer 33, the wiring layer 32, and the semiconductor substrate 31 are etched from the side of the insulating layer 33 including the wiring layer 32, respectively.
As a result, as shown in FIG. 21B, a non-through hole contact hole 34 having a bottom is formed inside the semiconductor substrate 31.

次に、図示しないが、表面に全面的に、めっき用のバリアメタルとシード膜とを順次成膜する。
続いて、電解めっきを行うことにより、コンタクトホール34の内部を埋めて、めっき層から成るコンタクト層35を形成することができる。
次に、絶縁層33上に残った不要なめっき層を除去する。
このようにして、図19に示した半導体装置を製造することができる。
Next, although not shown, a barrier metal for plating and a seed film are sequentially formed on the entire surface.
Subsequently, by performing electrolytic plating, it is possible to fill the inside of the contact hole 34 and form a contact layer 35 made of a plating layer.
Next, an unnecessary plating layer remaining on the insulating layer 33 is removed.
In this way, the semiconductor device shown in FIG. 19 can be manufactured.

さらにまた、上述した第4の実施の形態に対しても、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状を、図7〜図9に説明した構成のように、変形することが可能である。
それらの構成を製造する場合には、コンタクトホールの平面形状や側壁の形状に対応して、コンタクトホールをエッチングにより形成するためのレジストマスクの開口の形状を選定する。
Furthermore, the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall can be modified as in the configuration described with reference to FIGS.
When manufacturing these structures, the shape of the opening of the resist mask for forming the contact hole by etching is selected corresponding to the planar shape of the contact hole and the shape of the side wall.

上述の本実施の形態によれば、めっき層から成り、配線層32と半導体基板31とを電気的に接続するコンタクト層35が、平面形状が三角形であるコンタクトホール34内に形成されている。これにより、先の各実施の形態と同様に、コンタクトホール34の底部からのめっき速度を速くして、底部を速くめっき層で埋めることができる。
従って、コンタクトホール34が断面U字形であっても、コンタクトホール34の底部からのめっき速度を速くして、めっき層の埋め込み性を向上させることにより、コンタクトホール34内に埋め込みボイドを生じにくくすることができる。これにより、配線層32と半導体基板31とを電気的に接続するコンタクト層35の接続信頼性を向上することができる。
According to the present embodiment described above, the contact layer 35 made of a plating layer and electrically connecting the wiring layer 32 and the semiconductor substrate 31 is formed in the contact hole 34 having a triangular planar shape. Thereby, like the previous embodiments, the plating rate from the bottom of the contact hole 34 can be increased, and the bottom can be quickly filled with the plating layer.
Therefore, even if the contact hole 34 has a U-shaped cross section, by increasing the plating speed from the bottom of the contact hole 34 and improving the embeddability of the plating layer, it becomes difficult to generate embedded voids in the contact hole 34. be able to. Thereby, the connection reliability of the contact layer 35 that electrically connects the wiring layer 32 and the semiconductor substrate 31 can be improved.

また、コンタクトホール34の幅を小さくしても、埋め込みボイドを生じないで、コンタクトホール34へ良好にめっき層を埋め込むことが可能になる。
従って、コンタクトホール34の幅を小さくして、コンタクトホール34を含むチップの小型化を図ることができ、チップのコストを低減することができる。
Further, even if the width of the contact hole 34 is reduced, it is possible to fill the contact hole 34 with a good plating layer without generating a buried void.
Therefore, the width of the contact hole 34 can be reduced to reduce the size of the chip including the contact hole 34, and the cost of the chip can be reduced.

次に、第4の実施の形態の変形例の半導体装置の概略構成図を、図22A〜図22Cに示す。
図22A〜図22Cに示す構成は、いずれも、半導体基板31の側から配線層33へコンタクトホール36を形成して、その内部に、めっき層から成るコンタクト層37を形成した構成である。即ち、配線層33の側から半導体基板31へコンタクトホール34を形成していた、第4の実施の形態とは反対向きになっている。
図22Aに示す構成では、1層の配線層32をコンタクトホール36が貫通している。
図22B及び図22Cに示す構成では、2層の配線層32をコンタクトホール36が貫通している。
Next, schematic configuration diagrams of a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment are shown in FIGS. 22A to 22C.
Each of the configurations shown in FIGS. 22A to 22C is a configuration in which a contact hole 36 is formed from the semiconductor substrate 31 side to the wiring layer 33 and a contact layer 37 made of a plating layer is formed therein. In other words, the contact hole 34 is formed in the semiconductor substrate 31 from the wiring layer 33 side, which is opposite to the fourth embodiment.
In the configuration shown in FIG. 22A, the contact hole 36 penetrates the one wiring layer 32.
In the configuration shown in FIGS. 22B and 22C, the contact hole 36 penetrates the two wiring layers 32.

これらの構成では、例えば、図示しないが、コンタクトホール36の平面形状を三角形とする。このように、コンタクトホール36の平面形状を三角形としたことにより、第4の実施の形態と同様に、コンタクトホール36の底部からのめっき速度を速くして、底部を速くめっき層で埋めることができる。
従って、コンタクトホール36が断面U字形であっても、コンタクトホール36の底部からのめっき速度を速くして、めっき層の埋め込み性を向上させることにより、コンタクトホール36内に埋め込みボイドを生じにくくすることができる。これにより、配線層32と半導体基板31とを電気的に接続するコンタクト層37の接続信頼性を向上することができる。
In these configurations, for example, although not shown, the planar shape of the contact hole 36 is a triangle. As described above, by making the planar shape of the contact hole 36 triangular, as in the fourth embodiment, the plating rate from the bottom of the contact hole 36 can be increased and the bottom can be quickly filled with the plating layer. it can.
Therefore, even if the contact hole 36 has a U-shaped cross section, by increasing the plating speed from the bottom of the contact hole 36 and improving the embeddability of the plating layer, it becomes difficult to generate embedded voids in the contact hole 36. be able to. Thereby, the connection reliability of the contact layer 37 which electrically connects the wiring layer 32 and the semiconductor substrate 31 can be improved.

なお、図19に示した構成や図22A〜図22Cに示した各構成に対して、さらに、裏面(図中下面)側から半導体基板31や絶縁層33に対して研磨や研削を行って、コンタクト層35,37を裏面側に露出させることも可能である。
そして、コンタクト層35,37を裏面側に露出させた後に、裏面側にコンタクト層35,37に接続して、配線層やパッド等を形成することも可能である。
このように、非貫通孔を埋めて、めっき層から成るコンタクト層を形成した後に、反対側からコンタクト層を露出させて、コンタクト層に導体層を接続する場合でも、本技術を適用することが可能である。そして、本技術を適用して、コンタクトホールの側壁の形状を三角形の平面形状等の形状とすることにより、コンタクトホール内に形成するめっき層にボイドを生じないようにすることができる。
In addition, with respect to the configuration shown in FIG. 19 and each configuration shown in FIGS. 22A to 22C, the semiconductor substrate 31 and the insulating layer 33 are further polished and ground from the back surface (lower surface in the drawing) side, It is also possible to expose the contact layers 35 and 37 on the back surface side.
Then, after the contact layers 35 and 37 are exposed on the back surface side, it is possible to connect the contact layers 35 and 37 on the back surface side to form a wiring layer, a pad, or the like.
In this way, the present technology can be applied even when the contact layer is exposed from the opposite side after the non-through hole is filled and the contact layer made of the plating layer is formed, and the conductor layer is connected to the contact layer. Is possible. And by applying this technique and making the shape of the side wall of the contact hole into a shape such as a triangular planar shape, it is possible to prevent voids from being generated in the plating layer formed in the contact hole.

上述した各実施の形態の半導体装置を含む、本技術による半導体装置は、各種の半導体装置に適用することができる。
例えば、CMOSイメージセンサ(CIS)の配線層と、基板の裏面に形成されたバンプとを、めっき層から成るコンタクト層で電気的に接続する構成に適用することが可能である。
また例えば、多層の配線層と回路素子とが三次元に積層され、各層の配線層をめっき層から成るコンタクト層で電気的に接続する構成に適用することが可能である。
The semiconductor device according to the present technology including the semiconductor device of each of the embodiments described above can be applied to various semiconductor devices.
For example, the present invention can be applied to a configuration in which a wiring layer of a CMOS image sensor (CIS) and a bump formed on the back surface of a substrate are electrically connected by a contact layer made of a plating layer.
Further, for example, the present invention can be applied to a configuration in which a multilayer wiring layer and a circuit element are three-dimensionally stacked and the wiring layers of each layer are electrically connected by a contact layer made of a plating layer.

なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
(1)配線層と、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは前記鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールと、めっき層から成り、前記コンタクトホールの内部を埋めて形成され、前記配線層に接続されたコンタクト層とを含む半導体装置。
(2)前記コンタクトホールの少なくとも前記底部の平面形状が三角形もしくは三角形の角の先端部を曲線に置き換えた形である、前記(1)に記載の半導体装置。
(3)前記コンタクトホールの少なくとも前記底部の平面形状が、前記鋭角と内側に凸な角とを有する多角形のうち、前記内側に凸な角を挟む2辺を、円弧に置き換えた形である、前記(1)に記載の半導体装置。
(4)前記コンタクトホールの上部の平面形状が円形もしくは楕円形である、前記(1)から(3)のいずれかに記載の半導体装置。
(5)前記コンタクトホールの底部を含む下部の平面形状が三角形もしくは三角形の角の先端部を曲線に置き換えた形であり、前記コンタクトホールの上部の平面形状が円形である、前記(1)に記載の半導体装置。
(6)半導体基板と、前記配線層を内部に含む絶縁層とをさらに含み、前記コンタクトホールが、前記配線層及び前記半導体基板と、前記配線層及び前記半導体基板の間の前記絶縁層とに形成されている、前記(1)から(5)のいずれかに記載の半導体装置。
(7)配線層と、前記配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程と、前記絶縁層に、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状であり、前記配線層に達するコンタクトホールを形成する工程と、電解めっきにより、前記コンタクトホールの内部を埋めて、前記配線層に接続するように、コンタクト層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
(8)前記コンタクト層を形成する工程において、前記コンタクト層に接続される上層の配線層を、電解めっきにより、前記コンタクト層と同時に形成する前記(7)に記載の半導体装置の製造方法。
(9)前記コンタクト層を形成した後に、前記コンタクト層上に前記コンタクト層に接続される上層の配線層を形成する工程をさらに含む前記(7)に記載の半導体装置の製造方法。
(10)前記コンタクト層を形成する工程の前に、前記上層の配線層を形成するための凹部を前記絶縁層に形成する工程を行う、前記(8)に記載の半導体装置の製造方法。
(11)前記コンタクト層を形成する工程の前に、前記上層の配線層を形成するためのパターンのレジストマスクを前記絶縁層上に形成する工程を行う、前記(8)に記載の半導体装置の製造方法。
(12)半導体基板上に、配線層と、前記配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程と、前記配線層及び前記半導体基板と、前記配線層及び前記半導体基板の間の前記絶縁層とに、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールを形成する工程と、電解めっきにより、前記コンタクトホールの内部を埋めて、前記配線層及び前記半導体基板に接続するように、コンタクト層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
In addition, this indication can also take the following structures.
(1) It is a planar shape including two or more wiring layers and a shape in which at least the bottom surface is composed of two or more surfaces and the outwardly convex acute angle or the acute angle tip portion is replaced with a curve. A semiconductor device comprising: a contact hole; and a contact layer formed of a plating layer, filled in the contact hole and connected to the wiring layer.
(2) The semiconductor device according to (1), wherein the planar shape of at least the bottom of the contact hole is a triangle or a shape obtained by replacing a tip of a corner of the triangle with a curve.
(3) The planar shape of at least the bottom portion of the contact hole is a shape in which two sides sandwiching the inwardly-convex corner are replaced with arcs among the polygon having the acute angle and the inwardly-convex corner. The semiconductor device according to (1).
(4) The semiconductor device according to any one of (1) to (3), wherein a planar shape of an upper portion of the contact hole is a circle or an ellipse.
(5) In the above (1), the planar shape of the lower part including the bottom part of the contact hole is a triangle or the tip of the corner of the triangle is replaced with a curve, and the planar shape of the upper part of the contact hole is circular. The semiconductor device described.
(6) It further includes a semiconductor substrate and an insulating layer including the wiring layer therein, and the contact hole is formed in the wiring layer and the semiconductor substrate, and the insulating layer between the wiring layer and the semiconductor substrate. The semiconductor device according to any one of (1) to (5), wherein the semiconductor device is formed.
(7) A step of forming a wiring layer and an insulating layer including the wiring layer therein; and an acute angle or a convex angle outwardly formed on the insulating layer, at least at the bottom, with two or more side surfaces. The wiring layer has a planar shape including two or more shapes obtained by replacing the acute-angled tip with a curve, a step of forming a contact hole reaching the wiring layer, and filling the inside of the contact hole by electrolytic plating, Forming a contact layer so as to be connected to the semiconductor device.
(8) The method for manufacturing a semiconductor device according to (7), wherein in the step of forming the contact layer, an upper wiring layer connected to the contact layer is formed simultaneously with the contact layer by electrolytic plating.
(9) The method of manufacturing a semiconductor device according to (7), further including a step of forming an upper wiring layer connected to the contact layer on the contact layer after forming the contact layer.
(10) The method for manufacturing a semiconductor device according to (8), wherein a step of forming a recess for forming the upper wiring layer in the insulating layer is performed before the step of forming the contact layer.
(11) The semiconductor device according to (8), wherein a step of forming a resist mask having a pattern for forming the upper wiring layer on the insulating layer is performed before the step of forming the contact layer. Production method.
(12) forming a wiring layer and an insulating layer including the wiring layer on the semiconductor substrate; the wiring layer and the semiconductor substrate; and the insulating layer between the wiring layer and the semiconductor substrate. In addition, at least at the bottom, a contact hole is formed in which the side surface is composed of two or more surfaces, and the shape is a planar shape including two or more acute angles that are convex outward or the tip of the acute angle is replaced with a curve. And a step of forming a contact layer so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer and the semiconductor substrate by electrolytic plating.

本技術は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。   The present technology is not limited to the above-described embodiments, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present technology.

11,13,33 絶縁層、12 第1の配線層、14,34,36 コンタクトホール、15,35,37 コンタクト層、16,19,20,21 第2の配線層、17,31 半導体基板、18 めっき層、32 配線層 11, 13, 33 Insulating layer, 12 First wiring layer, 14, 34, 36 Contact hole, 15, 35, 37 Contact layer, 16, 19, 20, 21 Second wiring layer, 17, 31 Semiconductor substrate, 18 plating layers, 32 wiring layers

Claims (12)

配線層と、
少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは前記鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールと、
めっき層から成り、前記コンタクトホールの内部を埋めて形成され、前記配線層に接続されたコンタクト層とを含む
半導体装置。
A wiring layer;
A contact hole having a planar shape including two or more at least at the bottom, the side surface comprising two or more surfaces, and an acute angle convex outward or a shape in which the tip of the acute angle is replaced with a curve;
A semiconductor device comprising: a contact layer made of a plating layer, formed to fill the inside of the contact hole, and connected to the wiring layer.
前記コンタクトホールの少なくとも前記底部の平面形状が三角形もしくは三角形の角の先端部を曲線に置き換えた形である、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the planar shape of at least the bottom of the contact hole is a triangle or a shape in which a tip of a corner of the triangle is replaced with a curve. 前記コンタクトホールの少なくとも前記底部の平面形状が、前記鋭角と内側に凸な角とを有する多角形のうち、前記内側に凸な角を挟む2辺を、円弧に置き換えた形である、請求項1に記載の半導体装置。   The planar shape of at least the bottom portion of the contact hole is a shape in which two sides sandwiching the inwardly convex corner are replaced with arcs among the polygon having the acute angle and the inwardly convex corner. 2. The semiconductor device according to 1. 前記コンタクトホールの上部の平面形状が円形もしくは楕円形である、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a planar shape of an upper portion of the contact hole is a circle or an ellipse. 前記コンタクトホールの底部を含む下部の平面形状が三角形もしくは三角形の角の先端部を曲線に置き換えた形であり、前記コンタクトホールの上部の平面形状が円形である、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the planar shape of the lower part including the bottom of the contact hole is a triangle or a shape obtained by replacing the tip of the corner of the triangle with a curve, and the planar shape of the upper part of the contact hole is a circle. . 半導体基板と、前記配線層を内部に含む絶縁層とをさらに含み、前記コンタクトホールが、前記配線層及び前記半導体基板と、前記配線層及び前記半導体基板の間の前記絶縁層とに形成されている、請求項1に記載の半導体装置。   A semiconductor substrate; and an insulating layer including the wiring layer therein, wherein the contact hole is formed in the wiring layer and the semiconductor substrate, and the insulating layer between the wiring layer and the semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 1. 配線層と、前記配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程と、
前記絶縁層に、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状であり、前記配線層に達するコンタクトホールを形成する工程と、
電解めっきにより、前記コンタクトホールの内部を埋めて、前記配線層に接続するように、コンタクト層を形成する工程とを含む
半導体装置の製造方法。
Forming a wiring layer and an insulating layer containing the wiring layer inside;
The insulating layer has a planar shape including two or more shapes in which at least the bottom surface is composed of two or more surfaces and the outwardly convex acute angle or the sharp tip portion is replaced with a curve. Forming a contact hole reaching the layer;
Forming a contact layer so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer by electrolytic plating.
前記コンタクト層を形成する工程において、前記コンタクト層に接続される上層の配線層を、電解めっきにより、前記コンタクト層と同時に形成する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step of forming the contact layer, an upper wiring layer connected to the contact layer is formed simultaneously with the contact layer by electrolytic plating. 前記コンタクト層を形成した後に、前記コンタクト層上に前記コンタクト層に接続される上層の配線層を形成する工程をさらに含む請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of forming an upper wiring layer connected to the contact layer on the contact layer after forming the contact layer. 前記コンタクト層を形成する工程の前に、前記上層の配線層を形成するための凹部を前記絶縁層に形成する工程を行う、請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a step of forming a recess for forming the upper wiring layer in the insulating layer is performed before the step of forming the contact layer. 前記コンタクト層を形成する工程の前に、前記上層の配線層を形成するためのパターンのレジストマスクを前記絶縁層上に形成する工程を行う、請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a step of forming a resist mask having a pattern for forming the upper wiring layer on the insulating layer is performed before the step of forming the contact layer. 半導体基板上に、配線層と、前記配線層を内部に含む絶縁層とを形成する工程と、
前記配線層及び前記半導体基板と、前記配線層及び前記半導体基板の間の前記絶縁層とに、少なくとも底部において、側面が2つ以上の面から成り、かつ、外側に凸な鋭角もしくは鋭角の先端部を曲線に置き換えた形を、2つ以上含む平面形状である、コンタクトホールを形成する工程と、
電解めっきにより、前記コンタクトホールの内部を埋めて、前記配線層及び前記半導体基板に接続するように、コンタクト層を形成する工程とを含む
半導体装置の製造方法。
Forming a wiring layer and an insulating layer including the wiring layer on the semiconductor substrate;
The wiring layer and the semiconductor substrate, and the insulating layer between the wiring layer and the semiconductor substrate, at least at the bottom, have two or more side surfaces and have an acute angle or acute angle tip that protrudes outward. Forming a contact hole, which is a planar shape including two or more shapes in which a part is replaced with a curve;
Forming a contact layer so as to fill the inside of the contact hole and connect to the wiring layer and the semiconductor substrate by electrolytic plating.
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