JP2019036749A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の半導体装置の一例としての光電変換装置を、図1を用いて説明する。図1(a)は半導体装置の主要部である半導体デバイス1の斜視図である。図1(b)、(c)は半導体デバイス1の一例の分解斜視図である。図1(d)は半導体デバイス1を含む半導体装置3を備える電子機器5の模式図である。
本実施形態は、拡散バリア領域682が、導電層と絶縁層とで構成された形態である。このような場合の製造方法を説明する。
本実施形態は、第1配線部31と第2配線部51との間に第1素子部30が位置する形態である。第2貫通部66が第1半導体層33および絶縁体層39eを貫通しており、第1貫通部65は絶縁体層39eを貫通しているものの第1半導体層33を貫通していない。
30 第1素子部
31 第1配線部
20 第2部分
50 第2素子部
51 第2配線部
681 易拡散性金属領域
682 拡散バリア領域
65 第1貫通部
66 第2貫通部
67 連結部
68 導電部材
Claims (37)
- 光電変換部および第1トランジスタが設けられた第1半導体層と、
第2トランジスタが設けられた第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配された第1導電体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間であって、前記第2半導体層と前記第1導電体層との距離よりも、前記第2半導体層までの距離が小さい位置に配された第2導電体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層とが積層された方向において、前記第1半導体層と前記第1導電体層との間に配された第1絶縁体層と、
前記第2半導体層と前記第2導電体層との間に配された第2絶縁体層と、
前記第1導電体層と前記第2導電体層との間に配された第3絶縁体層と、
前記第1半導体層および前記第1絶縁体層および前記第3絶縁体層を貫通する貫通孔の中に配された貫通部を含み、前記第1導電体層と前記第2導電体層とを接続する導電部材と、を備え、
前記貫通部は、第1導電材料を主として含有する領域と、前記第1導電材料とは異なる第2導電材料を主として含有する導電層とを有し、
前記導電層は、前記第1導電材料の拡散を防止し、前記領域と前記第1絶縁体層との間に配され、かつ、前記第1絶縁体層に接触し、
前記導電層は、前記第1導電体層および前記第2導電体層に接触するように、前記第1導電体層および前記第2導電体層の一方から他方まで連続して延在していることを特徴とする半導体装置。 - 前記導電層は前記領域と前記第1半導体層との間に配されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記方向において、前記第1絶縁体層と前記第1半導体層との間に配された層間絶縁層と、
前記第1絶縁体層と前記層間絶縁層との間に配された配線パターンと、を備え、
前記導電層は前記層間絶縁層に接触している、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記導電層は、前記領域と前記第3絶縁体層との間に配され、かつ、前記第3絶縁体層に接触している、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2導電体層は銅を含有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2導電材料は窒化金属または炭化金属のいずれかであり、
前記導電層は前記第3絶縁体層に接触している、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第2導電材料は、タンタル、窒化タンタル、炭化タンタル、チタン、窒化チタン、炭化チタン、タングステン、窒化タングステン、炭化タングステンおよびマンガンの少なくともいずれかを含む、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1導電材料は、金、銀、銅、ニッケル、鉄および亜鉛の少なくともいずれかを含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1絶縁体層、前記第2絶縁体層および前記第3絶縁体層の少なくともいずれかは、酸化シリコンの誘電率よりも低い誘電率を有する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記導電部材は、前記第1導電体層に接触する第1部分と、前記第2導電体層に接触する第2部分と、前記第1部分および前記第2部分を結合する第3部分とを含む、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体層は、ワイヤボンディング接続またはフリップチップ接続を行うための開口を有する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記配線パターンは銅配線を含む、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配された配線に設けられたバリアメタルを含み、
前記バリアメタルの厚さよりも、前記導電層の厚さが大きい、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記貫通孔において、前記導電層が前記領域を囲む、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記導電層は、前記第1導電材料が前記第1半導体層、前記第1絶縁層および前記第3絶縁層へ拡散することを低減する、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 光電変換部および第1トランジスタが設けられた第1半導体層と、
第2トランジスタが設けられた第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配された第1導電体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層とが積層された方向において、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配され、かつ、前記第2半導体層と前記第1導電体層との距離よりも、前記第2半導体層までの距離が小さい位置に配された第2導電体層と、
前記第1導電体層と前記第2導電体層とを接続する導電部材と、を備え、
前記導電部材は、第1導電材料と、前記第1導電材料と前記第1半導体層との間に配され、タンタル、窒化タンタル、炭化タンタル、チタン、窒化チタン、炭化チタン、タングステン、窒化タングステン、炭化タングステンおよびマンガンの少なくともいずれかの材料を主として含有する導電層と、を有し、
前記第1半導体層に対する前記第1導電材料の拡散係数は、前記導電層に対する前記第1導電材料の拡散係数よりも大きく、
前記導電層は、前記第1導電体層および前記第2導電体層および前記第1半導体層に接触し、
前記導電層は、前記第1導電体層および前記第2導電体層の一方から他方まで連続して延在していることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1半導体層は、前記第1半導体層の第1部分と第2部分との間に配され、前記第1部分と前記第2部分とを分離するトレンチを有し、
前記第2部分は、前記トレンチと前記導電部材との間に配され、かつ、前記導電層に接触している、請求項16に記載の半導体装置。 - 前記第1半導体層は、前記トレンチに設けられた絶縁材料と接触するSTIまたはLOCOSによって構成される素子分離部を含む、請求項17に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体層と前記第1導電体層との間に配された第1絶縁体層と、
前記第2半導体層と前記第2導電体層との間に配された第2絶縁体層と、
前記第1導電体層と前記第2導電体層との間に配された第3絶縁体層と、を備え、
前記導電層は、前記第1絶縁体層および前記第3絶縁体層の少なくともいずれかと接触する、請求項16乃至18のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記方向において、前記第1絶縁体層と前記第1半導体層との間に配された層間絶縁層と、
前記第1絶縁体層と前記層間絶縁層との間に配された配線パターンと、を備え、
前記導電層は前記層間絶縁層に接触している、請求項19に記載の半導体装置。 - 前記導電部材は、前記第1半導体層および前記第1絶縁体層を貫通する貫通孔の中に配された貫通部を含み、
前記貫通孔において、前記導電層は、前記第1半導体層の内側および前記第1絶縁体層の内側に接触している、請求項19または請求項20に記載の半導体装置。 - 前記導電層は窒化チタンを含有する、請求項16乃至請求項21のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2導電体層は銅を含有する、請求項16乃至22のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記導電部材と、前記第1半導体層に設けられた第1トレンチおよび第2トレンチと、をそれぞれが含む複数のブロックを備え、
前記導電層は、前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間に配される、請求項16乃至23のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 光電変換部および第1トランジスタが設けられた第1半導体層と、
第2トランジスタが設けられた第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配された第1導電体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層とが積層された方向において、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配され、かつ、前記第2半導体層と前記第1導電体層との距離よりも、前記第2半導体層までの距離が小さい位置に配された第2導電体層と、
前記第1半導体層と前記第1導電体層との間に配された第1絶縁体層と、
前記第1導電体層と前記第2導電体層とを接続する導電部材と、を備え、
前記導電部材は、第1導電材料と、前記第1導電材料と前記第1絶縁体層との間に配され、タンタル、窒化タンタル、炭化タンタル、チタン、窒化チタン、炭化チタン、タングステン、窒化タングステン、炭化タングステンおよびマンガンの少なくともいずれかの材料を主として含有する導電層と、を有し、
前記第1絶縁体層に対する前記第1導電材料の拡散係数は、前記導電層に対する前記第1導電材料の拡散係数よりも大きく、
前記導電層は、前記第1導電体層および前記第2導電体層および前記第1絶縁体層に接触し、
前記導電層は、前記第1導電体層および前記第2導電体層の一方から他方まで連続して延在していることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1半導体層は、前記第1半導体層の第1部分と第2部分との間に配され、前記第1部分と前記第2部分とを分離するトレンチを有し、
前記第2部分は、前記トレンチと前記導電部材との間に配され、かつ、前記導電層に接触している、請求項25に記載の半導体装置。 - 前記第1半導体層は、前記トレンチに設けられた絶縁材料と接触するSTIまたはLOCOSによって構成される素子分離部を含む、請求項26に記載の半導体装置。
- 前記第2半導体層と前記第2導電体層との間に配された第2絶縁体層と、
前記第1導電体層と前記第2導電体層との間に配された第3絶縁体層と、を備え、
前記導電層は前記第3絶縁体層と接触する、請求項25乃至27のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記方向において、前記第1絶縁体層と前記第1半導体層との間に配された層間絶縁層と、
前記第1絶縁体層と前記層間絶縁層との間に配された配線パターンと、を備え、
前記導電層は前記層間絶縁層に接触している、請求項28に記載の半導体装置。 - 前記導電部材は、前記第1半導体層および前記第1絶縁体層を貫通する貫通孔の中に配された貫通部を含み、
前記貫通孔において、前記導電層は、前記第1半導体層の内側および前記第1絶縁体層の内側に接触している、請求項28または請求項29に記載の半導体装置。 - 前記導電層は窒化チタンを含有する、請求項25乃至請求項30のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第2導電体層は銅を含有する、請求項25乃至31のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記導電部材と、前記第1半導体層に設けられた第1トレンチおよび第2トレンチと、をそれぞれが含む複数のブロックを備え、
前記導電層は、前記第1トレンチと前記第2トレンチとの間に配される、請求項16乃至23のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1導電体層は、第1配線パターンに含まれ、
前記第1配線パターンは、前記第1半導体層と前記第1導電体層との間に第1バリアメタルを有し、
前記第2導電体層は、第2配線パターンに含まれ、
前記第2配線パターンは、第2バリアメタルを有することを特徴とする請求項1乃至33のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1導電材料は、前記導電層の内側に埋め込まれていることを特徴とする請求項1乃至34のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 電極パッドと、
前記電極パッドに接続されるボンディングワイヤと、をさらに備え、
前記第2導電体層と前記電極パッドとの間には、絶縁材料が配されていることを特徴とする請求項1乃至35のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 請求項1乃至36のいずれか1項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置に接続された周辺装置と、を備え、
前記周辺装置が演算装置、記憶装置、記録装置、通信装置あるいは表示装置であることを特徴とする電子機器。
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