JP2019195108A - Multilayer wiring structure and semiconductor device using multilayer wiring structure - Google Patents

Multilayer wiring structure and semiconductor device using multilayer wiring structure Download PDF

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Abstract

To provide a multilayer wiring structure having improved resistance to peeling between a wiring layer and an insulating layer.SOLUTION: A multilayer wiring structure includes a plurality of wiring layers and a plurality of insulating layers that insulate the respective wiring layers, and is provided with a multilayer wiring circuit that includes a first region, a second region adjacent to the first region, and a third region adjacent to the second region, and that is provided in the first region. The plurality of insulating layers extend from the first region to the second region, a part of the plurality of wiring layers do not exist in the second region, and the plurality of insulating layers extend from the second region to the third region, and at least a part of the plurality of other wiring layers extending from the first region to the second region do not exist in the third region, and adjacent insulating layers of the plurality of insulating layers are in contact with each other.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は多層配線構造体に関し、開示される一実施形態は基板と多層配線構造体との積層構造に関する。   The present invention relates to a multilayer wiring structure, and one disclosed embodiment relates to a laminated structure of a substrate and a multilayer wiring structure.

近年、集積回路の高性能化に伴い、集積回路はより複雑化し、集積回路を構成するトランジスタなどの素子数は増加している。素子数の増加に伴い、素子間を接続する配線の配置も複雑になり、集積回路基板における配線の占める面積が増加している。そこで、集積回路基板において、配線の平面方向の占有面積をできる限り小さくするため、複数の配線を積層させ、立体的に配線を引き回す多層配線技術の開発が進められている(例えば、特許文献1)。   In recent years, with the performance enhancement of integrated circuits, integrated circuits have become more complex, and the number of elements such as transistors constituting the integrated circuit has increased. As the number of elements increases, the arrangement of wirings that connect the elements also becomes complicated, and the area occupied by the wirings in the integrated circuit substrate increases. Therefore, in an integrated circuit board, in order to reduce the occupied area in the plane direction of the wiring as much as possible, development of a multilayer wiring technique in which a plurality of wirings are stacked and the wirings are routed three-dimensionally is being promoted (for example, Patent Document 1). ).

特開2006−173333号公報JP 2006-173333 A

しかしながら、配線が積層された領域と、配線が配置されず、積層された配線間を絶縁する絶縁層のみが積層された領域と、では、熱サイクル(熱処理工程)における各層の熱膨張率に差が生じる。この熱膨張率の差によって、上記の配線が積層された領域と絶縁層のみが積層された領域との境界付近に内部応力が集中し、その内部応力によってクラックが生じる課題があった。   However, there is a difference in the coefficient of thermal expansion of each layer in the thermal cycle (heat treatment process) between the region where the wirings are stacked and the region where only the insulating layers that insulate the stacked wires are not stacked. Occurs. Due to the difference in coefficient of thermal expansion, internal stress is concentrated near the boundary between the region where the wiring is laminated and the region where only the insulating layer is laminated, and there is a problem that cracks are caused by the internal stress.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供する。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a multilayer wiring structure in which the generation of cracks is suppressed and a high production yield can be obtained.

本発明の一実施形態に係る多層配線構造体は、基板上に設けられた複数の第1配線層と複数の第1配線層の各々を絶縁する複数の第1絶縁層とを含む第1領域と、第1領域に隣接し、複数の第1配線層の体積密度よりも小さい第2配線層と、複数の第1絶縁層の各々と同一層である複数の第2絶縁層とを含む第2領域と、第2領域及び前記基板の端部に隣接し、複数の第1絶縁層の各々と同一層であり、各々が接して積層されている複数の第3絶縁層とを含む第3領域とを含む。   A multilayer wiring structure according to an embodiment of the present invention includes a first region including a plurality of first wiring layers provided on a substrate and a plurality of first insulating layers that insulate each of the plurality of first wiring layers. A second wiring layer adjacent to the first region and having a volume density lower than that of the plurality of first wiring layers, and a plurality of second insulating layers that are the same layer as each of the plurality of first insulating layers. A third region including a second region, a second region, and a plurality of third insulating layers adjacent to the end of the substrate and the same layer as each of the plurality of first insulating layers, each of which is stacked in contact with each other. Area.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力が緩和され、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供することができる。   With such a structure, it is possible to provide a multilayer wiring structure in which stress in the insulating layer between the wiring layers is relaxed, cracks are suppressed, and a high production yield can be obtained.

本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の第2配線層は、第1領域から延長された第1配線を含む。   The second wiring layer of the multilayer wiring structure according to the embodiment of the present invention includes a first wiring extended from the first region.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力が緩和され、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供することができる。   With such a structure, it is possible to provide a multilayer wiring structure in which stress in the insulating layer between the wiring layers is relaxed, cracks are suppressed, and a high production yield can be obtained.

本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の第2配線層は、多層配線回路と電気的に独立し、複数の第1配線層のうち少なくとも1層と同一層に配置される疑似配線層を更に含む。   The second wiring layer of the multilayer wiring structure according to the embodiment of the present invention is electrically independent of the multilayer wiring circuit and is disposed in the same layer as at least one of the plurality of first wiring layers. Is further included.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力が緩和され、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供することができる。   With such a structure, it is possible to provide a multilayer wiring structure in which stress in the insulating layer between the wiring layers is relaxed, cracks are suppressed, and a high production yield can be obtained.

本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の第2配線層は、多層配線回路と電気的に独立し、複数の第1配線層のうち少なくとも1層と同一層に配置される疑似配線層である。   The second wiring layer of the multilayer wiring structure according to the embodiment of the present invention is electrically independent of the multilayer wiring circuit and is disposed in the same layer as at least one of the plurality of first wiring layers. It is.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力が緩和され、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供することができる。   With such a structure, it is possible to provide a multilayer wiring structure in which stress in the insulating layer between the wiring layers is relaxed, cracks are suppressed, and a high production yield can be obtained.

また、別の好ましい態様において、疑似配線層は、複数の離散的に配置された配線であってもよい。   In another preferred embodiment, the pseudo wiring layer may be a plurality of discretely arranged wirings.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力を更に緩和しやすくなる。   With such a structure, it becomes easier to relieve stress in the insulating layer between the wiring layers.

また、別の好ましい態様において、複数の離散的に配置された複数の配線層の占有面積率は、10%以上80%以下であってもよい。   In another preferred embodiment, the occupation area ratio of the plurality of discretely arranged wiring layers may be 10% or more and 80% or less.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力を更に緩和しやすくなる。   With such a structure, it becomes easier to relieve stress in the insulating layer between the wiring layers.

また、別の好ましい態様において、第1絶縁層、第2絶縁層、及び第3絶縁層は、有機絶縁層を含んでもよい。   In another preferred embodiment, the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer may include an organic insulating layer.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層の平坦性が良好となり、配線層間の絶縁層と配線間の剥離に対する耐性が向上する。   By adopting such a structure, the flatness of the insulating layer between the wiring layers is improved, and the resistance to peeling between the insulating layer and the wiring between the wiring layers is improved.

また、別の好ましい態様において、第1絶縁層、第2絶縁層及び第3絶縁層は、無機絶縁層を含んでもよい。   In another preferred embodiment, the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer may include an inorganic insulating layer.

このような構造とすることで、配線層の導電材料の拡散を抑えることができる。   With such a structure, diffusion of the conductive material in the wiring layer can be suppressed.

また、別の好ましい態様において、第2領域は、第1領域との境界から5μmの領域を含んでもよい。   In another preferred embodiment, the second region may include a region 5 μm from the boundary with the first region.

このような構造とすることで、配線層間の絶縁層中の応力を効率的に緩和することができる。   With such a structure, the stress in the insulating layer between the wiring layers can be efficiently relaxed.

また、別の好ましい態様において、第1配線層、第2配線層及び疑似配線層は、複数の導電層による積層構造であってもよい。   In another preferred embodiment, the first wiring layer, the second wiring layer, and the pseudo wiring layer may have a stacked structure including a plurality of conductive layers.

このような構造とすることで、電気抵抗の低い金属材料を選択して配線全体の抵抗を低く抑えることができ、更に当該電気抵抗の低い金属材料に対するバリア性を有する金属材料を組み合わせることで、多層配線構造体内での金属の拡散を防止することができる。   By adopting such a structure, it is possible to suppress the resistance of the entire wiring by selecting a metal material having a low electric resistance, and further by combining a metal material having a barrier property against the metal material having a low electric resistance, It is possible to prevent diffusion of metal in the multilayer wiring structure.

本発明の一実施形態に係る半導体装置は本発明の一実施形態に係る多層配線構造体を有する。   A semiconductor device according to an embodiment of the present invention has a multilayer wiring structure according to an embodiment of the present invention.

配線層と配線層間の絶縁層との間で剥離が生じにくくなり、信頼性の向上した多層配線構造体を有する半導体装置を提供することができる。   Separation hardly occurs between the wiring layer and the insulating layer between the wiring layers, and a semiconductor device having a multilayer wiring structure with improved reliability can be provided.

本発明によると、クラックの発生を抑制し、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of a crack can be suppressed and the multilayer wiring structure which can obtain a high production yield can be provided.

本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の上面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the upper surface of the multilayer wiring structure which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の断面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the section of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の平面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the plane of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の平面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the plane of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る多層配線構造体の平面を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the plane of the multilayer wiring structure concerning one embodiment of the present invention. 本発明の多層配線構造体における第2領域に配置される疑似的な配線の配置例である。It is the example of arrangement | positioning of the pseudo wiring arrange | positioned in the 2nd area | region in the multilayer wiring structure of this invention. 比較例による多層配線構造体の上面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the upper surface of the multilayer wiring structure by a comparative example. 比較例による多層配線構造体において、配線層と絶縁層との剥離を示す平面写真である。5 is a plan photograph showing peeling of a wiring layer and an insulating layer in a multilayer wiring structure according to a comparative example. 比較例による多層配線構造体において、配線層と絶縁層との剥離を示す断面写真である。It is a cross-sectional photograph which shows peeling with a wiring layer and an insulating layer in the multilayer wiring structure by a comparative example. 図14Aの断面写真の拡大した写真である。14B is an enlarged photograph of the cross-sectional photograph of FIG. 14A. 多層配線構造体における第1領域に配置される配線の配置例である。It is an example of arrangement | positioning of the wiring arrange | positioned in the 1st area | region in a multilayer wiring structure. 本発明に係る実験に用いた多層配線構造体の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the multilayer wiring structure used for the experiment which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention. 本発明に係る実験に用いた多層配線構造体の、疑似的な破線のパターンを説明する図である。It is a figure explaining the pattern of the pseudo | simulated broken line of the multilayer wiring structure used for the experiment which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention. 本発明に係る実験に用いた多層配線構造体を説明する図である。It is a figure explaining the multilayer wiring structure used for the experiment which concerns on this invention. 本発明に係る実験に用いた多層配線構造体を説明する図である。It is a figure explaining the multilayer wiring structure used for the experiment which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention. 本発明に係る実験結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the experimental result which concerns on this invention.

以下、図面を参照して、本発明の多層配線構造を詳細に説明する。なお、本発明の多層配線構造は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。   The multilayer wiring structure of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The multilayer wiring structure of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications. In all the embodiments, the same components are described with the same reference numerals. In addition, the dimensional ratio in the drawing may be different from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawing.

<第1実施形態>
以下、図1乃至図3を参照して、本発明の第1実施形態に係る多層配線構造体の構成について説明する。
<First Embodiment>
The configuration of the multilayer wiring structure according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

[多層配線構造体の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る多層配線構造体の平面図であり、基板100の端部付近を示している。本実施形態による多層配線構造体は、基板100平面上に3つの領域が配置されることを特徴とし、それぞれの領域を第1領域301、第2領域302及び第3領域303と呼ぶ。第2領域302は第1領域に隣接し、第3領域は第2領域及び基板100の端部に隣接している。換言すると、第2領域302は、第1領域301及び第3領域303の間に配置され、第1領域301及び第3領域303を隔てている。更に換言すると、第2領域302は、第1領域301及び第3領域303の間に配置され、第1領域301及び第3領域303を画定し、第1領域301及び第3領域303を分離している。
[Configuration of multilayer wiring structure]
FIG. 1 is a plan view of the multilayer wiring structure according to the first embodiment of the present invention, and shows the vicinity of the end of the substrate 100. The multilayer wiring structure according to the present embodiment is characterized in that three regions are arranged on the plane of the substrate 100, and these regions are referred to as a first region 301, a second region 302, and a third region 303, respectively. The second region 302 is adjacent to the first region, and the third region is adjacent to the second region and the edge of the substrate 100. In other words, the second region 302 is disposed between the first region 301 and the third region 303 and separates the first region 301 and the third region 303. In other words, the second region 302 is disposed between the first region 301 and the third region 303, defines the first region 301 and the third region 303, and separates the first region 301 and the third region 303. ing.

第1領域301には、多層配線回路が配置される。第2領域302には、第1領域に配置された多層配線回路の配線層の一部が延長されて配置されている。第3領域303には、配線層は配置されておらず、第1領域301と同一層である複数の絶縁層の各々が接して積層されている。   A multilayer wiring circuit is disposed in the first region 301. In the second area 302, a part of the wiring layer of the multilayer wiring circuit arranged in the first area is extended. In the third region 303, no wiring layer is disposed, and each of a plurality of insulating layers that are the same layer as the first region 301 is laminated in contact therewith.

図2及び図3は、それぞれ、図1のA−B及びC−Dに沿った多層配線構造体の断面図である。図1のA−Bは第1領域301であり、C−Dは、第1領域301、第2領域302及び第3領域303に亘る。図2及び図3において、D1は基板平面内の一方向、D2はD1に直交する基板平面内の一方向、そして、D3は基板の厚さ方向である。   2 and 3 are cross-sectional views of the multilayer wiring structure taken along the lines AB and CD of FIG. 1, respectively. A-B in FIG. 1 is the first region 301, and CD extends over the first region 301, the second region 302, and the third region 303. 2 and 3, D1 is one direction in the substrate plane, D2 is one direction in the substrate plane orthogonal to D1, and D3 is the thickness direction of the substrate.

図2に示すA−Bに沿った断面図を参照すると、基板100上に第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層の各配線層を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)のうち隣接する配線層を接続する第1乃至第4ビア(191、192、193、194)と、を有する多層配線構造が形成されている。基板100と多層配線構造の最下層の配線層である第1配線層110との間には、基板100と第1配線層110とを隔離する絶縁性の下地層101が形成され、第1配線層110と基板100とが電気的に絶縁されている。   Referring to the cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 2, the first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and the wirings of the first to fifth wiring layers are formed on the substrate 100. The first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating the layers are connected to the adjacent wiring layers among the first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150). A multilayer wiring structure having first to fourth vias (191, 192, 193, 194) is formed. An insulating base layer 101 that isolates the substrate 100 and the first wiring layer 110 is formed between the substrate 100 and the first wiring layer 110 that is the lowermost wiring layer of the multilayer wiring structure. The layer 110 and the substrate 100 are electrically insulated.

第5配線層150は、第5絶縁層159に設けられた開口部185を介して、最上層の第6配線層160に接続される。   The fifth wiring layer 150 is connected to the uppermost sixth wiring layer 160 through an opening 185 provided in the fifth insulating layer 159.

一方、図3は、図1のC−Dに沿った断面図を示しており、C−Dは基板100の端部付近における第1領域301、第2領域302及び第3領域を通る。図2と図3の配線層及び絶縁層おいて、同一層には同じ符号を付与した。図3を参照すると、第1領域301には、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の各々を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第5配線層150の上部に配置される第5絶縁層159とを有する多層配線回路が配置されている。第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)は、例えば電源電位や共通電位を供給するための配線である。本実施形態では各配線層の層構造の好ましい例として、配線材料としては銅(Cu)、絶縁層としては、ポリイミド/酸化ケイ素(SiO)/窒化ケイ素(SiN)の三層構造を用いている。   On the other hand, FIG. 3 shows a cross-sectional view along the line CD in FIG. 1, and CD passes through the first region 301, the second region 302, and the third region in the vicinity of the edge of the substrate 100. In the wiring layer and the insulating layer in FIGS. 2 and 3, the same reference numerals are given to the same layers. Referring to FIG. 3, the first region 301 includes first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150). ), A multilayer wiring circuit having first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating each of the fifth wiring layer 150 and a fifth insulating layer 159 disposed on the fifth wiring layer 150 is disposed. Yes. The first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) are wirings for supplying a power supply potential and a common potential, for example. In this embodiment, as a preferred example of the layer structure of each wiring layer, a copper (Cu) is used as a wiring material, and a three-layer structure of polyimide / silicon oxide (SiO) / silicon nitride (SiN) is used as an insulating layer. .

第2領域302には、第1領域301の第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の内、第1配線層110及び第2配線層120が延長されて配置されている。そして、第1領域301から延長された第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)が積層して配置され、第1絶縁層119は、延長された第1配線層110及び第2配線層120を隔離している。   Of the first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) of the first region 301, the first wiring layer 110 and the second wiring layer 120 are extended in the second region 302. ing. The first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) extended from the first region 301 are stacked, and the first insulating layer 119 is extended to the first wiring layer 110. In addition, the second wiring layer 120 is isolated.

第3領域303には、配線層が配置されておらず、第1領域301の第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)の各々と同一層の絶縁層が接して積層されている。   In the third region 303, no wiring layer is disposed, and the same insulating layer as each of the first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) in the first region 301 is in contact. Are stacked.

第2領域302においては、第1領域301よりも配線層の数が少ないことに起因して、最上層の第5絶縁層159の高さは第1領域301よりも低く形成されている。   In the second region 302, the uppermost fifth insulating layer 159 is formed to be lower than the first region 301 because the number of wiring layers is smaller than that in the first region 301.

更に、第3領域303においては、配線層が配置されないため、最上層の第5絶縁層159の高さは第2領域302よりも低く形成されている。   Further, in the third region 303, the wiring layer is not disposed, so that the height of the uppermost fifth insulating layer 159 is lower than that of the second region 302.

つまり、本実施形態によれば、多層配線回路が配置される第1領域301に隣接する第2領域302を設け、第1領域301よりも配線層の数が少なく、第1領域301から延長された配線層を配置することによって、第1領域301及び第3領域303の高低差による絶縁層の勾配を緩和することができる。   That is, according to the present embodiment, the second region 302 adjacent to the first region 301 in which the multilayer wiring circuit is arranged is provided, the number of wiring layers is smaller than that of the first region 301, and the first region 301 is extended. By disposing the wiring layer, the gradient of the insulating layer due to the height difference between the first region 301 and the third region 303 can be reduced.

これによって、絶縁層の勾配に伴って生じる応力を、第2領域302の両端付近又は第2領域302内に分散させ、緩和することができる。よって、配線層と絶縁層との間でクラックが生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   As a result, the stress generated along with the gradient of the insulating layer can be dispersed near the both ends of the second region 302 or in the second region 302 and relaxed. Accordingly, it is possible to provide a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the multilayer wiring structure in which cracks are hardly generated between the wiring layer and the insulating layer and a high production yield can be obtained.

ここで、確保すべき第2領域302としては、第1領域301との境界から5μmの領域を含むことが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   Here, the second region 302 to be secured preferably includes a region of 5 μm from the boundary with the first region 301. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

尚、本実施形態における第1領域301に配置された多層配線回路は5層の配線層(110、120、130、140、150)を有するが、これに限定されない。複数の配線層と、複数の配線層の各々を絶縁する複数の絶縁層を有する多層配線回路であれば適用することができる。   In addition, although the multilayer wiring circuit arrange | positioned in the 1st area | region 301 in this embodiment has five wiring layers (110, 120, 130, 140, 150), it is not limited to this. A multilayer wiring circuit having a plurality of wiring layers and a plurality of insulating layers that insulate each of the plurality of wiring layers can be applied.

また、本実施形態においては第1領域301の最下層から2層の配線層である第1配線層110及び第2配線層120が第2領域302に延長される態様を示したが、これに限定されない。第2領域302に延長して配置される配線層は、第1領域301及び第2領域302の高低差を緩和できるように配置されればよい。つまり、第2領域に配置される配線層は、第1領域に配置される配線層の体積密度よりも小さければよい。また、第1領域301から延長される配線層は、第1領域301の配線層の数よりも少なく、かつ少なくともいずれか1層から延長されていればよい。また、第1領域301から延長される配線層は、本実施形態で示したように最下層から連続した配線層の組み合わせである必要は無く、任意の組み合わせであってよい。   In the present embodiment, the first wiring layer 110 and the second wiring layer 120, which are two wiring layers, are extended from the lowermost layer of the first region 301 to the second region 302. It is not limited. The wiring layer disposed extending to the second region 302 may be disposed so as to reduce the height difference between the first region 301 and the second region 302. That is, the wiring layer disposed in the second region only needs to be smaller than the volume density of the wiring layer disposed in the first region. In addition, the number of wiring layers extended from the first region 301 may be less than the number of wiring layers in the first region 301 and extended from at least one of the layers. Further, the wiring layer extended from the first region 301 does not have to be a combination of wiring layers continuous from the lowermost layer as shown in the present embodiment, and may be an arbitrary combination.

本実施形態による多層配線構造体の構成について更に詳細に説明する。図2では、第1配線層110は第1導電層111および第2導電層112を有する。第2導電層112としては、電気抵抗が低い金属材料が好ましい。例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、アルミニウム(Al)などを使用することができる。また、アルミニウム−ネオジウム合金(Al−Nd)やアルミニウム−銅合金(Al−Cu)などのアルミニウム合金を使用することができる。第1導電層111としては、密着性や、第2導電層112に対するバリア性を有する材料を使用することが好ましい。例えば、第2導電層112としてCuを使用した場合、第1導電層111としては、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、Cr(クロム)などを使用することができる。   The configuration of the multilayer wiring structure according to the present embodiment will be described in more detail. In FIG. 2, the first wiring layer 110 has a first conductive layer 111 and a second conductive layer 112. The second conductive layer 112 is preferably a metal material with low electrical resistance. For example, copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), or the like can be used. Alternatively, an aluminum alloy such as an aluminum-neodymium alloy (Al—Nd) or an aluminum-copper alloy (Al—Cu) can be used. As the first conductive layer 111, it is preferable to use a material having adhesiveness and a barrier property to the second conductive layer 112. For example, when Cu is used as the second conductive layer 112, the first conductive layer 111 is made of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), Cr (chromium), or the like. Can be used.

なお、本実施形態では、配線層として2つの導電層の積層構造を例示したが、この構造に限定されず、1つの導電層の単層構造であってもよく、また、3つ以上の導電層による積層構造であってもよい。   In this embodiment, the laminated structure of two conductive layers is exemplified as the wiring layer. However, the present invention is not limited to this structure, and a single-layer structure of one conductive layer may be used, and three or more conductive layers may be used. A laminated structure of layers may be used.

図2では、第1絶縁層119は第1無機絶縁層113、第2無機絶縁層114および第1有機絶縁層115を有する。第1無機絶縁層113は、第1導電層111、第2導電層112および露出された下地層101を覆うように形成されている。また、第2無機絶縁層114は第1無機絶縁層113を覆うように形成されており、さらにその上に第1有機絶縁層115が形成されている。ここで、第1有機絶縁層115の誘電率は、第1無機絶縁層113および第2無機絶縁層114の各々の誘電率よりも低いことが望ましい。なお、第1絶縁層119は上記3層構造に限るものではなく、有機絶縁層又は無機絶縁層を少なくとも1層以上含むように構成されていてもよい。   In FIG. 2, the first insulating layer 119 includes a first inorganic insulating layer 113, a second inorganic insulating layer 114, and a first organic insulating layer 115. The first inorganic insulating layer 113 is formed so as to cover the first conductive layer 111, the second conductive layer 112, and the exposed underlayer 101. The second inorganic insulating layer 114 is formed so as to cover the first inorganic insulating layer 113, and the first organic insulating layer 115 is further formed thereon. Here, the dielectric constant of the first organic insulating layer 115 is preferably lower than the dielectric constant of each of the first inorganic insulating layer 113 and the second inorganic insulating layer 114. Note that the first insulating layer 119 is not limited to the above three-layer structure, and may be configured to include at least one organic insulating layer or inorganic insulating layer.

第1無機絶縁層113は、第2導電層112に対するバリア性を有している材料を使用することが好ましい。換言すると、第1無機絶縁層113は、第2無機絶縁層114や第1有機絶縁層115に比べて、第2導電層112の拡散速度が遅い材料であることが好ましい。例えば、第2導電層112としてCuを使用した場合、第1無機絶縁層113としては、窒化シリコン(SiN)、酸化アルミニウム(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、シリコンカーバイト(SiC)、窒化シリコンカーバイト(SiCN)、炭素添加シリコンオキサイド(SiOC)などを使用することができる。また、第1無機絶縁層113は被覆性の良い成膜条件で成膜することが好ましい。また、第2導電層112としてCuを使用し、第1無機絶縁層113としてSiNを使用した場合、Cuの拡散防止機能を得るために一定以上の膜厚であることが好ましく、SiNは比誘電率が7.5と高いため配線層間の寄生容量を抑制するために一定以下の膜厚にすることが好ましい。具体的には、SiN膜の膜厚は、好ましくは10nm以上200nm以下であるとよい。また、より好ましくは、50nm以上100nm以下であるとよい。 The first inorganic insulating layer 113 is preferably made of a material having a barrier property with respect to the second conductive layer 112. In other words, the first inorganic insulating layer 113 is preferably made of a material having a slower diffusion rate of the second conductive layer 112 than the second inorganic insulating layer 114 and the first organic insulating layer 115. For example, when Cu is used as the second conductive layer 112, the first inorganic insulating layer 113 includes silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC). Silicon nitride carbide (SiCN), carbon-added silicon oxide (SiOC), or the like can be used. The first inorganic insulating layer 113 is preferably formed under film formation conditions with good coverage. Further, when Cu is used as the second conductive layer 112 and SiN is used as the first inorganic insulating layer 113, it is preferable that the film has a certain thickness or more in order to obtain a Cu diffusion preventing function. Since the ratio is as high as 7.5, it is preferable to set the film thickness to a certain value or less in order to suppress parasitic capacitance between wiring layers. Specifically, the thickness of the SiN film is preferably 10 nm or more and 200 nm or less. More preferably, it is 50 nm or more and 100 nm or less.

第1無機絶縁層113は、第1配線層110によって形成された段差部において、第1無機絶縁層113のひび割れや、膜が粗な領域が発生しないようにすることが好ましい。例えば、第1無機絶縁層113は、成膜温度が高い条件で成膜することが望ましく、好ましくは200℃以上であるとよい。より好ましくは、250℃以上であるとよい。また、第1無機絶縁層113の被覆性を良くするために、第1配線層110の端面を下地層101の表面に対して傾斜した順テーパ形状にしてもよい。第1配線層110のテーパ角度は、好ましくは30度以上90度以下であるとよい。より好ましくは、30度以上60度以下であるとよい。ここで、第1配線層110に含まれる第1導電層111と第2導電層112の両方が順テーパ形状でなくてもよく、いずれか一方が順テーパ形状であればよい。   The first inorganic insulating layer 113 preferably prevents the first inorganic insulating layer 113 from being cracked or a region having a rough film at the step formed by the first wiring layer 110. For example, the first inorganic insulating layer 113 is desirably formed under a condition where the deposition temperature is high, and is preferably 200 ° C. or higher. More preferably, it is good at 250 degreeC or more. Further, in order to improve the coverage of the first inorganic insulating layer 113, the end surface of the first wiring layer 110 may have a forward taper shape inclined with respect to the surface of the base layer 101. The taper angle of the first wiring layer 110 is preferably 30 degrees or more and 90 degrees or less. More preferably, it is 30 degrees or more and 60 degrees or less. Here, both the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 included in the first wiring layer 110 do not have to have a forward taper shape, and any one of them may be a forward taper shape.

第2無機絶縁層114は、第1無機絶縁層113およびその上に形成される第1有機絶縁層115との密着性がよい材料を使用することが好ましい。例えば、第2無機絶縁層114としては、酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウム(Al23)などを使用することができる。また、第2無機絶縁層114は被覆性の良い成膜条件で成膜することが好ましい。また、SiO2膜は、基板の反りを調整及び信頼性向上のために一定以上の膜厚であることが好ましく、膜厚が厚すぎると、第1有機絶縁層115としてポリイミドを用いた場合にはポリイミドとの応力との釣り合いが取れなくなるため一定以下の膜厚であることが好ましい。具体的には、SiO2膜の膜厚は、好ましくは1μm以上8μm以下であるとよい。また、より好ましくは2μm以上5μm以下であるとよい。 The second inorganic insulating layer 114 is preferably made of a material having good adhesion to the first inorganic insulating layer 113 and the first organic insulating layer 115 formed thereon. For example, as the second inorganic insulating layer 114, silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like can be used. The second inorganic insulating layer 114 is preferably formed under film formation conditions with good coverage. Further, the SiO 2 film preferably has a film thickness of a certain level or more for adjusting the warpage of the substrate and improving the reliability. If the film thickness is too thick, the polyimide is used as the first organic insulating layer 115. Is less than a certain thickness because it cannot balance the stress with the polyimide. Specifically, the thickness of the SiO 2 film is preferably 1 μm or more and 8 μm or less. More preferably, it is 2 μm or more and 5 μm or less.

第1有機絶縁層115は、第1配線層110によって形成された段差を緩和または平坦化し、また、誘電率が第1無機絶縁層113および第2無機絶縁層114よりも低い材料であることが好ましく、例えば感光性ポリイミドなどの樹脂材料で形成されるとよい。第1有機絶縁層115の膜厚は、少なくとも第1配線層110によって形成される段差以上の膜厚であることが好ましく。また、配線層間の寄生容量を小さくするために、塗布工程の可能な限り厚く形成することが好ましい。具体的には、第1有機絶縁層の膜厚は、好ましくは4μm以上24μm以下であるとよい。また、より好ましくは8μm以上20μm以下であるとよい。また、感光性ポリイミドの代わりに、感光性アクリルや感光性シロキサンなどを使用することができる。その他にも、誘電率が低く、Cuに対するバリア性を有するベンゾシクロブテンを使用してもよい。また、感光性樹脂に限らず、非感光性樹脂を使用してもよい。   The first organic insulating layer 115 is made of a material that relaxes or flattens the step formed by the first wiring layer 110 and has a dielectric constant lower than that of the first inorganic insulating layer 113 and the second inorganic insulating layer 114. Preferably, it is good to form with resin materials, such as photosensitive polyimide, for example. The film thickness of the first organic insulating layer 115 is preferably at least as thick as the step formed by the first wiring layer 110. Further, in order to reduce the parasitic capacitance between the wiring layers, it is preferable to form it as thick as possible in the coating process. Specifically, the film thickness of the first organic insulating layer is preferably 4 μm or more and 24 μm or less. More preferably, it is 8 μm or more and 20 μm or less. Moreover, photosensitive acrylic, photosensitive siloxane, etc. can be used instead of photosensitive polyimide. In addition, benzocyclobutene having a low dielectric constant and a barrier property against Cu may be used. Moreover, you may use not only photosensitive resin but non-photosensitive resin.

非感光性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、シアネート樹脂、アラミド、ポリオレフィン、ポリエステル、BTレジン、FR−4、FR−5、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン 、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどを用いることができる。上記の樹脂は単体で用いられてもよく、2種類以上の樹脂を組み合わせて用いられてもよい。また、上記の樹脂に、ガラス、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ等 、無機フィラーを併用して用いてもよい。   Non-photosensitive resins include epoxy resin, polyimide resin, benzocyclobutene resin, polyamide, phenol resin, silicone resin, fluororesin, liquid crystal polymer, polyamideimide, polybenzoxazole, cyanate resin, aramid, polyolefin, polyester, BT resin , FR-4, FR-5, polyacetal, polybutylene terephthalate, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether nitrile, polycarbonate, polyphenylene ether polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polyetherimide, etc. Can be used. The above resins may be used alone or in combination of two or more kinds of resins. Further, an inorganic filler such as glass, talc, mica, silica, alumina or the like may be used in combination with the above resin.

第1絶縁層119には、開口部181が設けられており、開口部181の内部には第1ビア191が充填されている。図4では、第2配線層120の一部が開口部181に充填されることで、第1ビア191を形成する構造を例示したが、この構造に限定されず、例えば、第1ビア191として、第2配線層120とは異なる導電層を使用してもよい。また、図2では、開口部181および第1ビア191は基板に対して直角の形状を有する構造を例示したが、この構造に限定されず、開口部181および第1ビア191が基板に対して順テーパ形状を有していてもよく、また、開口部181および第1ビア191が基板に対して逆テーパ形状を有していてもよい。また、図1では、開口部181が導電層で満たされた構造を例示したが、ビアは隣接する配線層間を接続すればよく、開口部181の一部が空洞であってもよい。   The first insulating layer 119 is provided with an opening 181, and the opening 181 is filled with the first via 191. In FIG. 4, the structure in which the first via 191 is formed by filling a part of the second wiring layer 120 into the opening 181 is illustrated, but the structure is not limited to this structure. For example, as the first via 191, A conductive layer different from the second wiring layer 120 may be used. 2 illustrates the structure in which the opening 181 and the first via 191 have a right-angled shape with respect to the substrate. However, the present invention is not limited to this structure, and the opening 181 and the first via 191 are formed with respect to the substrate. It may have a forward tapered shape, and the opening 181 and the first via 191 may have a reverse tapered shape with respect to the substrate. 1 illustrates a structure in which the opening 181 is filled with a conductive layer, the vias may connect adjacent wiring layers, and a part of the opening 181 may be a cavity.

図2のように、第2配線層120を第1ビア191として使用する場合、第4導電層122として、第2導電層112と同様に電気抵抗が低い銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、アルミニウム(Al)などを使用することができる。また、アルミニウム−ネオジウム合金(Al−Nd)やアルミニウム−銅合金(Al−Cu)などのアルミニウム合金を使用することができる。また、第3導電層121として、第1導電層111と同様に第4導電層122に対するバリア性を有する材料を使用することが好ましい。例えば、第4導電層122がCuを含む場合、第3導電層121としては、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、Cr(クロム)などを使用することができる。   As shown in FIG. 2, when the second wiring layer 120 is used as the first via 191, the fourth conductive layer 122 has copper (Cu), silver (Ag), low electrical resistance like the second conductive layer 112, and the like. Gold (Au), aluminum (Al), or the like can be used. Alternatively, an aluminum alloy such as an aluminum-neodymium alloy (Al—Nd) or an aluminum-copper alloy (Al—Cu) can be used. Further, as the third conductive layer 121, it is preferable to use a material having a barrier property with respect to the fourth conductive layer 122 like the first conductive layer 111. For example, when the fourth conductive layer 122 contains Cu, titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), Cr (chromium), or the like is used as the third conductive layer 121. can do.

第1ビア191は、その底部において第1配線層110の第2導電層112と接しており、第1配線層110と第2配線層120とが電気的に接続される。なお、図2では、第2配線層126、127は上下の配線層と接続されていないが、図2に示す断面とは異なる箇所で上下の配線層と接続されていてもよい。   The first via 191 is in contact with the second conductive layer 112 of the first wiring layer 110 at the bottom thereof, and the first wiring layer 110 and the second wiring layer 120 are electrically connected. In FIG. 2, the second wiring layers 126 and 127 are not connected to the upper and lower wiring layers, but may be connected to the upper and lower wiring layers at a location different from the cross section shown in FIG.

第2配線層120上には第2絶縁層129が形成されている。第2絶縁層129は、第1絶縁層119と同じ構造を有しており、第3無機絶縁層123、第4無機絶縁層124および第2有機絶縁層125を有する。図2では、第2絶縁層129の各々の層に使用される材料は、第1絶縁層119の各々の層と同じ材料を使用しているため、ここでは詳細な説明は省略する。ただし、第2絶縁層129の各々の層に使用する材料は、第1絶縁層119の各々の層と同じ材料に限定されず、その絶縁層の目的に応じて適宜選択することができる。   A second insulating layer 129 is formed on the second wiring layer 120. The second insulating layer 129 has the same structure as the first insulating layer 119, and includes a third inorganic insulating layer 123, a fourth inorganic insulating layer 124, and a second organic insulating layer 125. In FIG. 2, since the material used for each layer of the second insulating layer 129 is the same as that of each layer of the first insulating layer 119, detailed description thereof is omitted here. However, the material used for each layer of the second insulating layer 129 is not limited to the same material as each layer of the first insulating layer 119, and can be appropriately selected depending on the purpose of the insulating layer.

以降、第2配線層120と同様にして、第3乃至第5配線層(130、140、150)を形成することができる。第3配線層130の第5導電層131、第4配線層140の第7導電層141、第5配線層150の第9導電層151はそれぞれ第1導電層111と同じ材料で形成することができる。また、第3配線層130の第6導電層132、第4配線層140の第8導電層142、第5配線層150の第10導電層152はそれぞれ第2導電層112と同じ材料で形成することができる。ただし、これらの導電層は、必ずしも第1導電層111または第2導電層112と同じでなくてもよく、その配線層の目的に応じて適宜選択することができる。   Thereafter, the third to fifth wiring layers (130, 140, 150) can be formed in the same manner as the second wiring layer 120. The fifth conductive layer 131 of the third wiring layer 130, the seventh conductive layer 141 of the fourth wiring layer 140, and the ninth conductive layer 151 of the fifth wiring layer 150 may be formed of the same material as the first conductive layer 111, respectively. it can. Further, the sixth conductive layer 132 of the third wiring layer 130, the eighth conductive layer 142 of the fourth wiring layer 140, and the tenth conductive layer 152 of the fifth wiring layer 150 are each formed of the same material as the second conductive layer 112. be able to. However, these conductive layers are not necessarily the same as the first conductive layer 111 or the second conductive layer 112, and can be appropriately selected according to the purpose of the wiring layer.

また、第2絶縁層129と同様にして、第3乃至第5絶縁層(139、149、159)を形成することができる。第3絶縁層139の第5無機絶縁層133、第4絶縁層149の第7無機絶縁層143、第5絶縁層159の第9無機絶縁層153はそれぞれ第1無機絶縁層113と同じ材料で形成することができる。また、第3絶縁層139の第6無機絶縁層134、第4絶縁層149の第8無機絶縁層144、第5絶縁層159の第10無機絶縁層154はそれぞれ第2無機絶縁層114と同じ材料で形成することができる。また、第3絶縁層139の第3有機絶縁層135、第4絶縁層149の第4有機絶縁層145、第5絶縁層159の第5有機絶縁層155はそれぞれ第1有機絶縁層115と同じ材料で形成することができる。ただし、これらの絶縁層は、必ずしも第1無機絶縁層113、第2無機絶縁層114または第1有機絶縁層115と同じでなくてもよく、その絶縁層の目的に応じて適宜選択することができる。   Similarly to the second insulating layer 129, third to fifth insulating layers (139, 149, 159) can be formed. The fifth inorganic insulating layer 133 of the third insulating layer 139, the seventh inorganic insulating layer 143 of the fourth insulating layer 149, and the ninth inorganic insulating layer 153 of the fifth insulating layer 159 are made of the same material as the first inorganic insulating layer 113, respectively. Can be formed. The sixth inorganic insulating layer 134 of the third insulating layer 139, the eighth inorganic insulating layer 144 of the fourth insulating layer 149, and the tenth inorganic insulating layer 154 of the fifth insulating layer 159 are the same as the second inorganic insulating layer 114, respectively. Can be made of material. The third organic insulating layer 135 of the third insulating layer 139, the fourth organic insulating layer 145 of the fourth insulating layer 149, and the fifth organic insulating layer 155 of the fifth insulating layer 159 are the same as the first organic insulating layer 115, respectively. Can be made of material. However, these insulating layers are not necessarily the same as the first inorganic insulating layer 113, the second inorganic insulating layer 114, or the first organic insulating layer 115, and may be appropriately selected depending on the purpose of the insulating layer. it can.

図2において、第5配線層150は、第5絶縁層159に設けられた開口部185を介して、最上層の第6配線層160に接続される。第6配線層160は、第11導電層161、第12導電層162および第13導電層163を有する。第11導電層161としては、電気抵抗が低く、第12導電層162との密着性がよい材料を使用することが好ましい。例えば、第12導電層162と同じ材料を使用するとよく、Cu、Ag、Au、Al、Al−Nd、Al−Cuなどを使用することができる。   In FIG. 2, the fifth wiring layer 150 is connected to the uppermost sixth wiring layer 160 through an opening 185 provided in the fifth insulating layer 159. The sixth wiring layer 160 includes an eleventh conductive layer 161, a twelfth conductive layer 162, and a thirteenth conductive layer 163. As the eleventh conductive layer 161, it is preferable to use a material having low electrical resistance and good adhesion to the twelfth conductive layer 162. For example, the same material as that of the twelfth conductive layer 162 may be used, and Cu, Ag, Au, Al, Al—Nd, Al—Cu, or the like can be used.

また、第13導電層163としては、耐食性が高く、酸化しにくく、外部素子との接触抵抗が低い材料を使用することが好ましい。例えば、Au、白金(Pt)などを使用することができる。また、第12導電層162としては、第11導電層161および第13導電層163と密着性がよい材料が好ましい。また、例えば、第13導電層163をめっきで形成する場合は、第13導電層163のシード層として適した材料を使用することが好ましい。例えば、Ti、ニッケル(Ni)などを使用することができる。   The thirteenth conductive layer 163 is preferably made of a material that has high corrosion resistance, is not easily oxidized, and has low contact resistance with an external element. For example, Au, platinum (Pt), etc. can be used. The twelfth conductive layer 162 is preferably made of a material having good adhesion to the eleventh conductive layer 161 and the thirteenth conductive layer 163. For example, when the 13th conductive layer 163 is formed by plating, it is preferable to use a material suitable as a seed layer for the 13th conductive layer 163. For example, Ti, nickel (Ni), etc. can be used.

ここで、第1領域301における配線層の配置例について説明しておく。図15は、第1領域301における配線層(第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)のいずれか)を説明する平面図である。第1領域301で使用される配線には、主に3種のタイプがあり、これらの配線が積層され、積層数が増加するとSiN/Cu界面で剥離が生じ、クラックが発生し易くなる。上述のように、第1領域301に隣接して第2領域302を配置することで、SiN/Cu界面の剥離が防止され、クラックの発生を制御することができる。基板(またはチップ)の大部分を覆う平面状の配線(図15(a))や網目配線(図15(b))はおもに電源やグランド配線、信号線のインピーダンス整合を取るためのマイクロストリップ構造を形成するために用いられる。配線幅が100μm程度以上の比較的太い配線(図15(c))は、電源配線として使用されることが多い。   Here, an example of the arrangement of the wiring layers in the first region 301 will be described. FIG. 15 is a plan view for explaining a wiring layer (any one of the first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150)) in the first region 301. FIG. There are mainly three types of wiring used in the first region 301. When these wirings are stacked and the number of stacked layers increases, peeling occurs at the SiN / Cu interface, and cracks are likely to occur. As described above, by disposing the second region 302 adjacent to the first region 301, peeling of the SiN / Cu interface can be prevented and generation of cracks can be controlled. Planar wiring (FIG. 15A) and mesh wiring (FIG. 15B) covering most of the substrate (or chip) are mainly microstrip structures for impedance matching of power supply, ground wiring, and signal lines. Is used to form A relatively thick wiring (FIG. 15C) having a wiring width of about 100 μm or more is often used as a power supply wiring.

<比較例>
比較例として、第1実施形態で説明した第2領域302を有さない多層配線構造体について説明する。図12は、本比較例に係る多層配線構造体の平面図であり、基板100の端部付近を示している。つまり、本比較例の多層配線構造体は、基板100平面上において、多層配線回路が配置される第1領域301と配線層が配置されない第3領域303から成り、それぞれの領域を白の破線で示した。第3領域303は、第1領域301及び基板100の端部に隣接している。
<Comparative example>
As a comparative example, a multilayer wiring structure that does not have the second region 302 described in the first embodiment will be described. FIG. 12 is a plan view of the multilayer wiring structure according to this comparative example, and shows the vicinity of the end of the substrate 100. That is, the multilayer wiring structure of this comparative example includes a first region 301 in which a multilayer wiring circuit is disposed and a third region 303 in which a wiring layer is not disposed on the plane of the substrate 100, and each region is indicated by a white broken line. Indicated. The third region 303 is adjacent to the first region 301 and the edge of the substrate 100.

図13は、本比較例に係る多層配線構造体を作製して取得した平面写真である。図13には、多層配線回路が配置された第1領域301と、配線層が配置されない第3領域303が示されている。図13において、特に多層配線回路が配置された領域と、配線層が配置されない領域との境界付近において、陰影310が確認される。   FIG. 13 is a plane photograph obtained by producing a multilayer wiring structure according to this comparative example. FIG. 13 shows a first region 301 in which a multilayer wiring circuit is arranged and a third region 303 in which no wiring layer is arranged. In FIG. 13, a shadow 310 is confirmed particularly in the vicinity of the boundary between the region where the multilayer wiring circuit is disposed and the region where the wiring layer is not disposed.

図13において確認された陰影について説明する。図14Aは、図13のA−B間の断面写真である。本比較例による多層配線構造体は5層の配線層(110、120、130、140、150)及び5層の配線層(110、120、130、140、150)を隔離するように絶縁層(119、129、139、149、159)が配置されている。絶縁層の各々は3層構造を有している。図14Aより、配線層130と絶縁層139とが剥離していることが確認される。図14Bは、図14Aにおいて剥離部分の境界付近を拡大した断面写真である。図13で確認される陰影310は、この剥離によるものである。   The shadow confirmed in FIG. 13 will be described. 14A is a cross-sectional photograph taken along the line AB in FIG. The multilayer wiring structure according to this comparative example has an insulating layer (110, 120, 130, 140, 150) and an insulating layer (110, 120, 130, 140, 150) and a five-layer wiring layer (110, 120, 130, 140, 150) isolated from each other. 119, 129, 139, 149, 159). Each of the insulating layers has a three-layer structure. FIG. 14A confirms that the wiring layer 130 and the insulating layer 139 are separated. FIG. 14B is an enlarged cross-sectional photograph of the vicinity of the boundary of the peeled portion in FIG. 14A. The shade 310 confirmed in FIG. 13 is due to this peeling.

図13、図14A及び図14Bの多層配線構造体においては、配線材料としては銅(Cu)、絶縁層としては、ポリイミド/酸化ケイ素(SiO)/窒化ケイ素(SiN)の三層構造を用いている。前述の剥離は、SiNとCuの界面で発生している。   In the multilayer wiring structure shown in FIGS. 13, 14A and 14B, the wiring material is copper (Cu), and the insulating layer is a three-layer structure of polyimide / silicon oxide (SiO) / silicon nitride (SiN). Yes. The aforementioned peeling occurs at the interface between SiN and Cu.

第1領域301で使用される配線には、主に図15に示す3種のタイプがあり、これらの配線が複数積層され、積層数が増加すると特にSiN/Cu界面で剥離が生じ、クラックが発生し易くなる。   There are mainly three types of wirings used in the first region 301 as shown in FIG. 15. When a plurality of these wirings are laminated and the number of laminations increases, peeling occurs particularly at the SiN / Cu interface, and cracks are generated. It tends to occur.

基板(またはチップ)の大部分を覆う平面状の配線(図15(a))や網目状の配線(図15(b))は主に電源配線、グランド配線又は信号線のインピーダンス整合を取るためのマイクロストリップ構造を形成するため等に用いられる。配線幅が100μm程度以上の比較的太い線状の配線(図15(c))は電源配線として使用されることが多い。   Planar wiring (FIG. 15A) and mesh wiring (FIG. 15B) covering most of the substrate (or chip) are mainly for impedance matching of power supply wiring, ground wiring or signal line. Used to form a microstrip structure. A relatively thick linear wiring (FIG. 15C) having a wiring width of about 100 μm or more is often used as a power supply wiring.

多層配線回路が配置された領域と配線層が配置されない領域は、多層配線を構成する複数の配線の有無に起因して基板の厚さ方向に高低差が生じ、境界付近には、この高低差による勾配が生じる。この勾配が大きいほど、境界付近に応力が集中し、配線層と絶縁層とが剥離しやすくなる。   The area where the multilayer wiring circuit is placed and the area where the wiring layer is not placed have a height difference in the thickness direction of the board due to the presence or absence of multiple wirings that make up the multilayer wiring. Resulting in a gradient. As this gradient increases, stress concentrates near the boundary, and the wiring layer and the insulating layer are more likely to be separated.

更に、配線層を構成する各材料の熱膨張率は、銅(Cu)が17.3ppm、酸化ケイ素(SiO)が、0.5ppm、窒化ケイ素(SiN)が0.3ppm、ポリイミドが40ppmとそれぞれ異なる。従来構造では、第1領域301と第3領域303とのそれぞれで構成される材料が異なるため、第1領域301と第3領域303との境界を境に基板に垂直な方向に対して熱膨張率が異なり、残留応力が発生する。特に、第1領域301と第3領域303との境界においてSiNに被覆されるCu配線の端部で、特に大きな残留応力が発生する。これによって、最も密着力の弱いCu/SiN界面で剥離が発生し、絶縁膜のクラックを発生させる。   Furthermore, the thermal expansion coefficient of each material constituting the wiring layer is as follows: copper (Cu) is 17.3 ppm, silicon oxide (SiO) is 0.5 ppm, silicon nitride (SiN) is 0.3 ppm, and polyimide is 40 ppm. Different. In the conventional structure, since the material composed of each of the first region 301 and the third region 303 is different, thermal expansion is performed in a direction perpendicular to the substrate at the boundary between the first region 301 and the third region 303. The rate is different and residual stress is generated. In particular, a particularly large residual stress is generated at the end of the Cu wiring covered with SiN at the boundary between the first region 301 and the third region 303. As a result, peeling occurs at the Cu / SiN interface with the weakest adhesion, and cracks in the insulating film occur.

上述の第1実施形態のように、第1領域301に隣接して疑似配線が配置される第2領域302を設けた場合、両領域では、Cuが空間を占有する堆積率については異なるが、構成材料が同じである。そのため、基板に垂直な方向について第1領域301と第2領域302との境界を境にした両者の熱膨張率差が小さくなり、第1領域301と第2領域302との境界においてSiNに被覆されるCu配線の端部の残留応力は低下する。この結果、Cu/SiN界面の剥離が起こり難くなる。   When the second region 302 in which the pseudo wiring is arranged adjacent to the first region 301 is provided as in the first embodiment described above, the deposition rate at which Cu occupies the space is different in both regions. The constituent materials are the same. Therefore, the difference in thermal expansion coefficient between the first region 301 and the second region 302 in the direction perpendicular to the substrate becomes small, and SiN is covered at the boundary between the first region 301 and the second region 302. Residual stress at the end of the Cu wiring is reduced. As a result, the Cu / SiN interface is unlikely to peel off.

第2領域302と第3領域303では、第3領域303にCuが配置されない点で、それぞれを構成する材料が異なるが、第2領域302の空間を占めるCu配線の割合が第1領域301に比べて小さい。このように第2領域302を設けることによって、第2領域302と第3領域303の境界を境にした両者の熱膨張率差を小さく抑えることができ、第2領域302と第3領域303との境界においてSiNに被覆されるCu配線の端部の残留応力は小さくなり、Cu/SiN界面の剥離は起こり難くなる。   The second region 302 and the third region 303 are different from each other in that Cu is not disposed in the third region 303, but the proportion of the Cu wiring occupying the space of the second region 302 is different from that in the first region 301. Smaller than that. By providing the second region 302 in this way, the difference in thermal expansion coefficient between the boundary between the second region 302 and the third region 303 can be reduced, and the second region 302 and the third region 303 At the boundary, the residual stress at the end of the Cu wiring covered with SiN becomes small, and peeling of the Cu / SiN interface hardly occurs.

<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態に係る多層配線構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a multilayer wiring structure according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図4を参照して本実施形態の変形例に係る多層構造配線体の構成について詳細に説明する。図4は、図1のC−Dに沿った断面図である。図4に示すように、本実施形態に係る多層配線構造体においても、第1領域301と、第1領域301に隣接する第2領域302と、第2領域302及び基板100の端部に隣接する第3領域303とを含む。   With reference to FIG. 4, the structure of the multilayer structure wiring body which concerns on the modification of this embodiment is demonstrated in detail. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CD in FIG. As shown in FIG. 4, also in the multilayer wiring structure according to the present embodiment, the first region 301, the second region 302 adjacent to the first region 301, the second region 302 and the edge of the substrate 100 are adjacent. 3rd area | region 303 to be included.

図4に示した断面図において、第1領域301には第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の各々を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第5配線層150の上部に配置される第5絶縁層159とを有する多層配線回路が配置されている。第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)は、例えば電源電位や共通電位を供給するための配線である。   In the cross-sectional view shown in FIG. 4, the first region 301 includes first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140). 150), a multilayer wiring circuit having first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating each of the fifth wiring layer 150 and a fifth insulating layer 159 disposed above the fifth wiring layer 150 is disposed. Has been. The first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) are wirings for supplying a power supply potential and a common potential, for example.

第2領域302には、第1領域301の第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の内、第1乃至第4配線層(110、120、130、140)が第2領域302に延長されて配置されている。本実施形態においては、延長された配線の端部の位置が異なっている。延長される配線の長さは、最下層の第1配線層110が最も長く、上層ほど短くなっている。換言すると、図4に示すように、断面図において配線が配置される領域(つまり、第1領域301、及び第2領域302において配線が配置される領域)と、配線が配置されない領域(つまり、第2領域302において配線が配置されない領域、及び第3領域303)との境界C1´が傾斜している。   The second region 302 includes first to fourth wiring layers (110, 120, 130, 140) among the first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) of the first region 301. The second region 302 is extended and arranged. In the present embodiment, the positions of the end portions of the extended wiring are different. The length of the extended wiring is the longest in the first wiring layer 110 at the lowermost layer and is shorter in the upper layer. In other words, as shown in FIG. 4, in the cross-sectional view, a region where wiring is arranged (that is, a region where wiring is arranged in the first region 301 and the second region 302) and a region where wiring is not arranged (that is, In the second region 302, the boundary C1 ′ between the region where no wiring is arranged and the third region 303) is inclined.

境界C1´を傾斜させることにより、D3方向について第1領域301及び第2領域302間の熱膨張率の差を小さくすることができ、Cu配線の角(A1乃至A5)への応力の集中を低下させることができる。これによってSiN/Cu界面の剥離を制御することが可能となる。図4では、第2領域302において下層の配線端が上層に向けて第1領域301側に短くなっている態様を示しているが、これとは反対に、上層に向けて第3領域303側に長くなっても同様の効果を奏する。   By inclining the boundary C1 ′, the difference in thermal expansion coefficient between the first region 301 and the second region 302 in the D3 direction can be reduced, and the stress concentration on the corners (A1 to A5) of the Cu wiring can be reduced. Can be reduced. This makes it possible to control the peeling of the SiN / Cu interface. FIG. 4 shows a mode in which the lower wiring end in the second region 302 is shortened toward the first region 301 toward the upper layer. On the contrary, the third region 303 side toward the upper layer is shown. Even if it becomes longer, the same effect is produced.

尚、後の実施形態においても説明するが、当該領域の境界は、上記の様な傾斜した直線でなくても構わない。第2領域302内に延長された複数の配線の端部が平面視において異なる位置に配置されていればよく、第2領域302内に延長された複数の配線の端部が例えばランダムに配置されていても同様の効果を奏する。   As will be described later, the boundary of the region may not be the inclined straight line as described above. It is only necessary that the ends of the plurality of wirings extended in the second region 302 are arranged at different positions in plan view, and the ends of the plurality of wirings extended in the second region 302 are randomly arranged, for example. Even if it is, the same effect is produced.

第3領域303には、配線層が配置されておらず、第1領域301の第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)の各々と同一層の絶縁層が接して積層されている。   In the third region 303, no wiring layer is disposed, and the same insulating layer as each of the first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) in the first region 301 is in contact. Are stacked.

第2領域302においては、第3領域303に近いほど配線320の積層数が少なくなることに起因して、最上層の第5絶縁層159の高さは第1領域301から第3領域303にかけて低下していく。   In the second region 302, the height of the uppermost fifth insulating layer 159 extends from the first region 301 to the third region 303 due to the fact that the closer to the third region 303, the smaller the number of stacked wirings 320. It goes down.

更に、第3領域303においては、配線層が配置されないため、最上層の第5絶縁層159の高さは第2領域302よりも低い。   Further, in the third region 303, the wiring layer is not disposed, so that the height of the uppermost fifth insulating layer 159 is lower than that of the second region 302.

本実施形態によれば、多層配線回路が配置される第1領域301に隣接する第2領域302を設け、第1領域301よりも配線層の積層数が少なく、第1領域301から延長された第1乃至第4配線層(110、120、130、140)を配置することによって、第1領域301及び第3領域303の高低差による勾配を緩和することができる。   According to the present embodiment, the second region 302 adjacent to the first region 301 in which the multilayer wiring circuit is disposed is provided, and the number of wiring layers stacked is smaller than that of the first region 301 and extended from the first region 301. By disposing the first to fourth wiring layers (110, 120, 130, 140), the gradient due to the height difference between the first region 301 and the third region 303 can be reduced.

これによって、絶縁層の勾配に伴う応力を、第2領域302の両端付近又は第2領域302内に分散させ、緩和することができる。よって、クラックが生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   As a result, the stress accompanying the gradient of the insulating layer can be dispersed near the both ends of the second region 302 or within the second region 302 and relaxed. Therefore, it is possible to provide a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the same, in which cracks are unlikely to occur and a high production yield can be obtained.

更に、第1領域301と第2領域302との熱膨張率の差、及び第2領域302と第3領域303との熱膨張率の差を小さく制御することができるため、それぞれの境界における残留応力を低下させることができる。これによって、配線と絶縁層との剥離が生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   Furthermore, since the difference in the thermal expansion coefficient between the first region 301 and the second region 302 and the difference in the thermal expansion coefficient between the second region 302 and the third region 303 can be controlled to be small, the residual at each boundary can be controlled. Stress can be reduced. As a result, separation between the wiring and the insulating layer is less likely to occur, and a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the multilayer wiring structure can be provided that can provide a high production yield.

ここで、確保すべき第2領域302としては、第1領域301との境界から5μmの領域を含むことが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   Here, the second region 302 to be secured preferably includes a region of 5 μm from the boundary with the first region 301. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

尚、本実施形態における第1領域102に配置された多層配線回路は5層の配線層(110、120、130、140、150)を有するが、これに限定されないことは前述の通りである。   In addition, although the multilayer wiring circuit arrange | positioned in the 1st area | region 102 in this embodiment has five wiring layers (110, 120, 130, 140, 150), as above-mentioned, it is not limited to this.

また、本実施形態においては、第1領域301から延長される配線層は最下層が最も長く、上層ほど短い態様を示したが、これに限定されない。第2領域302に延長して配置される配線層は、第1領域301及び第2領域302の高低差を緩和できるように配置されればよい。つまり、第2領域に配置される配線層は、第1領域に配置される配線層の体積密度よりも小さければよい。また、第1領域301から延長される配線層は、第2領域302に配置されていればよく、配置される位置は特に限定されない。   In the present embodiment, the wiring layer extending from the first region 301 has the longest bottom layer and the shortest upper layer. However, the present invention is not limited to this. The wiring layer disposed extending to the second region 302 may be disposed so as to reduce the height difference between the first region 301 and the second region 302. That is, the wiring layer disposed in the second region only needs to be smaller than the volume density of the wiring layer disposed in the first region. Moreover, the wiring layer extended from the 1st area | region 301 should just be arrange | positioned in the 2nd area | region 302, and the position arrange | positioned is not specifically limited.

<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態に係る多層配線構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a multilayer wiring structure according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図5を参照して本実施形態の変形例に係る多層構造配線体の構成について詳細に説明する。図5は、図1のC−Dに沿った断面図である。図5に示すように、本実施形態に係る多層配線構造体においても、第1領域301と、第1領域301に隣接する第2領域302と、第2領域302及び基板100の端部に隣接する第3領域303とを含む。   With reference to FIG. 5, the structure of the multilayer structure wiring body which concerns on the modification of this embodiment is demonstrated in detail. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CD in FIG. As shown in FIG. 5, also in the multilayer wiring structure according to the present embodiment, the first region 301, the second region 302 adjacent to the first region 301, the second region 302 and the edge of the substrate 100 are adjacent. 3rd area | region 303 to be included.

図5に示した断面図において、第1領域301には第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の各々を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第5配線層150の上部に配置される第5絶縁層159とを有する多層配線回路が配置されている。第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)は、例えば電源電位や共通電位を供給するための配線である。   In the cross-sectional view shown in FIG. 5, the first region 301 includes first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140). 150), a multilayer wiring circuit having first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating each of the fifth wiring layer 150 and a fifth insulating layer 159 disposed above the fifth wiring layer 150 is disposed. Has been. The first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) are wirings for supplying a power supply potential and a common potential, for example.

第2領域302には、各配線層において、それぞれ第1領域301の配線層と同一層に、複数の離散的に配置された配線層170が設けられている。第2領域302に配置された複数の配線層170は、第1領域301の多層配線回路とは電気的に独立しており、疑似的な配線層である。   In the second region 302, a plurality of discretely arranged wiring layers 170 are provided in the same layer as the wiring layer of the first region 301 in each wiring layer. The plurality of wiring layers 170 arranged in the second region 302 are electrically independent of the multilayer wiring circuit in the first region 301 and are pseudo wiring layers.

第3領域303には配線層が配置されておらず、第1領域301の第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)の各々と同一層の絶縁層が接して積層されている。   No wiring layer is disposed in the third region 303, and the first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) in the first region 301 are stacked in contact with the same insulating layer. Has been.

第1領域301及び第2領域302の各層において、配線の上部からの絶縁層の高さは、第2領域302の方が第1領域301よりも低い。これは、絶縁層の成膜時に複数の配線層170の間隙を絶縁膜材料が埋めて成膜されることによる。   In each layer of the first region 301 and the second region 302, the height of the insulating layer from the upper part of the wiring is lower in the second region 302 than in the first region 301. This is because the insulating film material fills the gaps between the plurality of wiring layers 170 when forming the insulating layer.

更に、第3領域303においては、配線層が配置されないため、最上層の第5絶縁層159の高さは第2領域302よりも低い。   Further, in the third region 303, the wiring layer is not disposed, so that the height of the uppermost fifth insulating layer 159 is lower than that of the second region 302.

本実施形態によれば、多層配線回路が配置される第1領域102に隣接する第2領域302を設け、第1領域301に配置された多層配線回路とは電気的に独立した疑似的な配線層170を配置することによって、第1領域301及び第3領域303の高低差による勾配を緩和することができる。   According to the present embodiment, the second region 302 adjacent to the first region 102 in which the multilayer wiring circuit is disposed is provided, and the pseudo wiring that is electrically independent from the multilayer wiring circuit disposed in the first region 301 is provided. By disposing the layer 170, the gradient due to the height difference between the first region 301 and the third region 303 can be reduced.

これによって、絶縁層の勾配に伴う応力を、第2領域302の両端付近又は第2領域302内に分散させ、緩和することができる。よって、クラックが生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   As a result, the stress accompanying the gradient of the insulating layer can be dispersed near the both ends of the second region 302 or within the second region 302 and relaxed. Therefore, it is possible to provide a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the same, in which cracks are unlikely to occur and a high production yield can be obtained.

また、第1実施形態及び第2実施形態による多層配線構造体とは異なり、第1領域301の配線層(110、120、130、140、150)が第2領域302へ延長されないため、多層配線回路における配線抵抗等を変えず、従来通りの回路設計を適用することができる。   Further, unlike the multilayer wiring structure according to the first and second embodiments, the wiring layer (110, 120, 130, 140, 150) in the first region 301 is not extended to the second region 302. The conventional circuit design can be applied without changing the wiring resistance or the like in the circuit.

ここで、確保すべき第2領域302としては、第1領域301との境界から5μmの領域を含むことが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   Here, the second region 302 to be secured preferably includes a region of 5 μm from the boundary with the first region 301. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

また、複数の離散的に配置された複数の配線層170の占有面積率は、10%以上80%以下であることが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   In addition, the occupation area ratio of the plurality of discrete wiring layers 170 is preferably 10% or more and 80% or less. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

尚、本実施形態における第1領域102に配置された多層配線回路は5層の配線層(110、120、130、140、150)を有するが、これに限定されないことは前述の通りである。   In addition, although the multilayer wiring circuit arrange | positioned in the 1st area | region 102 in this embodiment has five wiring layers (110, 120, 130, 140, 150), as above-mentioned, it is not limited to this.

また、本実施形態においては第2領域302の全ての配線層に疑似的な配線層170が配置される態様を示したが、これに限定されない。第2領域302の疑似的な配線層170は、第1領域301及び第2領域302の高低差を緩和できるように配置されればよい。つまり、第2領域に配置される配線層は、第1領域に配置される配線層の体積密度よりも小さければよい。また、第2領域302に配置される疑似的な配線層170は、少なくともいずれか1層に配置されていればよい。また、各配線層の疑似的な配線層170は、本実施形態で示したように複数の間隔を設けた形状である必要は無く、連続した形状であっても構わない。   In the present embodiment, the pseudo wiring layer 170 is arranged in all the wiring layers in the second region 302. However, the present invention is not limited to this. The pseudo wiring layer 170 in the second region 302 may be disposed so as to reduce the height difference between the first region 301 and the second region 302. That is, the wiring layer disposed in the second region only needs to be smaller than the volume density of the wiring layer disposed in the first region. The pseudo wiring layer 170 disposed in the second region 302 only needs to be disposed in at least one of the layers. Further, the pseudo wiring layer 170 of each wiring layer does not need to have a plurality of intervals as shown in the present embodiment, and may have a continuous shape.

ここで、図12に示した従来例、図4に示した第2実施形態及び図5に示した本実施形態に係る多層配線構造体の不良を観察した。その結果、不良発生率は、従来例に係る多層配線構造体で100%、第2実施形態に係る多層配線構造体で15%及び本実施形態に係る多層配線構造体で0%であり、本実施形態に係る構造がクラックの抑制について最も効果的であることがわかった。   Here, defects in the multilayer wiring structure according to the conventional example shown in FIG. 12, the second embodiment shown in FIG. 4, and the present embodiment shown in FIG. 5 were observed. As a result, the defect occurrence rate is 100% for the multilayer wiring structure according to the conventional example, 15% for the multilayer wiring structure according to the second embodiment, and 0% for the multilayer wiring structure according to the present embodiment. It has been found that the structure according to the embodiment is most effective for suppressing cracks.

<第4実施形態>
以下、本発明の第4実施形態に係る多層配線構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<Fourth embodiment>
Hereinafter, a multilayer wiring structure according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図6を参照して本実施形態に係る多層構造配線体の構成について詳細に説明する。図6は、図1のC−Dに沿った断面図である。図6に示すように、本実施形態に係る多層配線構造体においても、第1領域301と、第1領域301に隣接する第2領域302と、第2領域302及び基板100の端部に隣接する第3領域303とを含む。   With reference to FIG. 6, the configuration of the multilayer structure wiring body according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CD in FIG. As shown in FIG. 6, also in the multilayer wiring structure according to the present embodiment, the first region 301, the second region 302 adjacent to the first region 301, the second region 302 and the edge of the substrate 100 are adjacent. 3rd area | region 303 to be included.

図6に示した断面図において、第1領域301には第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の各々を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第5配線層150の上部に配置される第5絶縁層159とを有する多層配線回路が配置されている。第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)は、例えば電源電位や共通電位を供給するための配線である。   In the cross-sectional view shown in FIG. 6, the first region 301 includes first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140). 150), a multilayer wiring circuit having first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating each of the fifth wiring layer 150 and a fifth insulating layer 159 disposed above the fifth wiring layer 150 is disposed. Has been. The first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) are wirings for supplying a power supply potential and a common potential, for example.

本実施形態は、第1実施形態及び第3実施形態を組み合わせた多層配線構造体に相当する。本実施形態において、第2領域302は、更に第4領域304及び第5領域305に分割される。第4領域304には、第1領域301から、第2配線層120及び第4配線層140が延長されて配置されている。更に、第5領域305の各配線層においては、それぞれ第1領域301の配線層と同一層に、複数の疑似的な配線層170が間隔を設けて配置されている。第5領域305に設けられた複数の疑似的な配線層170は、第1領域301の多層配線回路とは電気的に独立している。   This embodiment corresponds to a multilayer wiring structure in which the first embodiment and the third embodiment are combined. In the present embodiment, the second area 302 is further divided into a fourth area 304 and a fifth area 305. In the fourth region 304, the second wiring layer 120 and the fourth wiring layer 140 are extended from the first region 301. Further, in each wiring layer of the fifth region 305, a plurality of pseudo wiring layers 170 are arranged in the same layer as the wiring layer of the first region 301 with a space therebetween. The plurality of pseudo wiring layers 170 provided in the fifth region 305 are electrically independent from the multilayer wiring circuit in the first region 301.

第3領域303には配線層が配置されておらず、第1領域301の第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)の各々と同一層の絶縁層が接して積層されている。   No wiring layer is disposed in the third region 303, and the first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) in the first region 301 are stacked in contact with the same insulating layer. Has been.

第1領域301及び第2領域302の各層において、配線の上部からの絶縁層の高さは、第2領域302の方が第1領域301よりも低い。これは、第4領域304においては第1領域301よりも配線層の数が少ないことと、第5領域305においては絶縁層の成膜時に複数の疑似的な配線層170の間隙を絶縁膜材料が埋めて成膜されるために嵩が下がることによる。   In each layer of the first region 301 and the second region 302, the height of the insulating layer from the upper part of the wiring is lower in the second region 302 than in the first region 301. This is because the number of wiring layers in the fourth region 304 is smaller than that in the first region 301, and in the fifth region 305, gaps between the plurality of pseudo wiring layers 170 are formed during the formation of the insulating layer. This is because the film is filled to form a film and the bulk is lowered.

更に、第3領域303においては、配線層が配置されないため、最上層の第5絶縁層159の高さは第2領域302よりも低い。   Further, in the third region 303, the wiring layer is not disposed, so that the height of the uppermost fifth insulating layer 159 is lower than that of the second region 302.

本実施形態によれば、多層配線回路が配置される第1領域301に隣接する第2領域302を設け、第1領域301よりも配線の数が少なく、第1領域301から延長された配線層(120、140)を配置することと、第1領域301に配置された多層配線回路とは電気的に独立した疑似的な配線層170を配置することとを組み合わせることによって、第1領域301及び第3領域303の高低差による勾配を緩和することができる。   According to the present embodiment, the second region 302 adjacent to the first region 301 in which the multilayer wiring circuit is arranged is provided, the number of wirings is smaller than that of the first region 301, and the wiring layer extended from the first region 301 By combining (120, 140) and disposing a pseudo wiring layer 170 that is electrically independent of the multilayer wiring circuit disposed in the first region 301, the first region 301 and The gradient due to the height difference of the third region 303 can be relaxed.

これによって、絶縁層の勾配に伴う応力を、第2領域302の両端付近又は第2領域302内に分散させ、緩和することができる。よって、クラックが生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   As a result, the stress accompanying the gradient of the insulating layer can be dispersed near the both ends of the second region 302 or within the second region 302 and relaxed. Therefore, it is possible to provide a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the same, in which cracks are unlikely to occur and a high production yield can be obtained.

ここで、確保すべき第2領域302としては、第1領域301との境界から5μmの領域を含むことが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   Here, the second region 302 to be secured preferably includes a region of 5 μm from the boundary with the first region 301. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

尚、本実施形態における第1領域102に配置された多層配線回路は5層の配線層(110、120、130、140、150)を有するが、これに限定されないことは前述の通りである。   In addition, although the multilayer wiring circuit arrange | positioned in the 1st area | region 102 in this embodiment has five wiring layers (110, 120, 130, 140, 150), as above-mentioned, it is not limited to this.

また、本実施形態においては、第1領域301から2本の配線層(120、140)が第2領域302に延長され、第2領域302の全ての配線層に疑似的な配線層170が配置される態様を示したが、これに限定されないことも前述の通りである。また、各配線層の疑似的な配線層170は、本実施形態で示したように複数の間隔を設けた形状である必要は無く、単一の連続した形状であっても構わない。   In the present embodiment, the two wiring layers (120, 140) are extended from the first region 301 to the second region 302, and the pseudo wiring layer 170 is disposed on all the wiring layers in the second region 302. Although the embodiment to be described was shown, it is as above-mentioned that it is not limited to this. Further, the pseudo wiring layer 170 of each wiring layer does not have to have a plurality of intervals as shown in the present embodiment, and may have a single continuous shape.

<第5実施形態>
以下、本発明の第5実施形態に係る多層配線構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, a multilayer wiring structure according to a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図7を参照して本実施形態に係る多層構造配線体の構成について詳細に説明する。図7は、図1のC−Dに沿った断面図である。図7に示すように、本実施形態に係る多層配線構造体においても、第1領域301と、第1領域301に隣接する第2領域302と、第2領域302及び基板100の端部に隣接する第3領域303とを含む。   The configuration of the multilayer wiring body according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along CD in FIG. As shown in FIG. 7, also in the multilayer wiring structure according to the present embodiment, the first region 301, the second region 302 adjacent to the first region 301, the second region 302 and the edge of the substrate 100 are adjacent. 3rd area | region 303 to be included.

図7に示した断面図において、第1領域301には第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)と、第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)の各々を隔離する第1乃至第4絶縁層(119、129、139、149)と、第5配線層150の上部に配置される第5絶縁層159とを有する多層配線回路が配置されている。第1乃至第5配線層(110、120、130、140、150)は、例えば電源電位や共通電位を供給するための配線である。   In the cross-sectional view shown in FIG. 7, the first region 301 includes first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) and first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140). 150), a multilayer wiring circuit having first to fourth insulating layers (119, 129, 139, 149) for isolating each of the fifth wiring layer 150 and a fifth insulating layer 159 disposed on the fifth wiring layer 150 is disposed. Has been. The first to fifth wiring layers (110, 120, 130, 140, 150) are wirings for supplying a power supply potential and a common potential, for example.

本実施形態は、第4実施形態に係る多層配線構造体に類似するが、第1領域301から延長される配線層と、第1領域301の多層配線回路とは電気的に独立した疑似的な配線層170とが第2領域302内で重畳する領域を有する点で異なっている。   This embodiment is similar to the multilayer wiring structure according to the fourth embodiment, but the wiring layer extended from the first region 301 and the multilayer wiring circuit in the first region 301 are pseudo independent electrically. The wiring layer 170 is different from the wiring layer 170 in that it has a region overlapping in the second region 302.

第3領域303には配線層が配置されておらず、第1領域301の第1乃至第5絶縁層(119、129、139、149、159)の各々と同一層の絶縁層が接して積層されている。   No wiring layer is disposed in the third region 303, and the first to fifth insulating layers (119, 129, 139, 149, 159) in the first region 301 are stacked in contact with the same insulating layer. Has been.

前述の実施形態と同等の理由から、本実施形態においても、第1領域301及び第2領域302の各層における配線の上部からの絶縁層の高さについて、第2領域302の方が第1領域301よりも低く形成することができる。   For the same reason as the above-described embodiment, also in this embodiment, the second region 302 is higher in the first region 301 and the second region 302 in terms of the height of the insulating layer from the upper part of the wiring. It can be formed lower than 301.

更に、第3領域303においては、配線層が配置されないため、最上層の第5絶縁層159の高さは第2領域302よりも低い。   Further, in the third region 303, the wiring layer is not disposed, so that the height of the uppermost fifth insulating layer 159 is lower than that of the second region 302.

本実施形態によれば、多層配線回路が配置される第1領域301に隣接する第2領域302を設け、第1領域301よりも配線の数が少なく、第1領域301から延長された配線層(120、140)を配置することと、第1領域301に配置された多層配線回路とは電気的に独立した疑似的な配線層170を配置することとを組み合わせることによって、第1領域301及び第3領域303の高低差による勾配を緩和することができる。   According to the present embodiment, the second region 302 adjacent to the first region 301 in which the multilayer wiring circuit is disposed is provided, the number of wirings is smaller than that of the first region 301, and the wiring layer extended from the first region 301 By combining (120, 140) and disposing a pseudo wiring layer 170 that is electrically independent of the multilayer wiring circuit disposed in the first region 301, the first region 301 and The gradient due to the height difference of the third region 303 can be relaxed.

これによって、絶縁層の勾配に伴う応力を、第2領域302の両端付近又は第2領域302内に分散させ、緩和することができる。よって、クラックが生じにくくなり、高い生産歩留まりが得られる多層配線構造体及びそれを用いた半導体装置を提供することができる。   As a result, the stress accompanying the gradient of the insulating layer can be dispersed near the both ends of the second region 302 or within the second region 302 and relaxed. Therefore, it is possible to provide a multilayer wiring structure and a semiconductor device using the same, in which cracks are unlikely to occur and a high production yield can be obtained.

ここで、確保すべき第2領域302としては、第1領域301との境界から5μmの領域を含むことが好ましい。このような配置を採用することで、絶縁層中の応力を効果的に緩和することができる。   Here, the second region 302 to be secured preferably includes a region of 5 μm from the boundary with the first region 301. By adopting such an arrangement, the stress in the insulating layer can be effectively relieved.

尚、本実施形態における第1領域102に配置された多層配線回路は5層の配線層(110、120、130、140、150)を有するが、これに限定されないことは前述の通りである。   In addition, although the multilayer wiring circuit arrange | positioned in the 1st area | region 102 in this embodiment has five wiring layers (110, 120, 130, 140, 150), as above-mentioned, it is not limited to this.

また、本実施形態においては、第1領域301から2本の配線層(120、140)が第2領域302に延長され、第2領域302の全ての配線層に疑似的な配線層170が配置される態様を示したが、これに限定されないことも前述の通りである。また、各配線層の疑似的な配線層170は、本実施形態で示したように複数の間隔を設けた形状である必要は無く、単一の連続した形状であっても構わない。   In the present embodiment, the two wiring layers (120, 140) are extended from the first region 301 to the second region 302, and the pseudo wiring layer 170 is disposed on all the wiring layers in the second region 302. Although the embodiment to be described was shown, it is as above-mentioned that it is not limited to this. Further, the pseudo wiring layer 170 of each wiring layer does not have to have a plurality of intervals as shown in the present embodiment, and may have a single continuous shape.

<第6〜第8実施形態>
第1領域301、第2領域302及び第3領域303の配置については、図1に示したものに限られない。以下で、幾つかの配置例を示す。
<Sixth to eighth embodiments>
The arrangement of the first area 301, the second area 302, and the third area 303 is not limited to that shown in FIG. Below, some arrangement examples are shown.

図8は、第6実施形態に係る多層配線構造体の平面図であり、基板100の端部付近を示している。本実施形態に係る多層配線構造体は、第1実施形態と比較すると、配線層を有さない第3領域303を含まない点で相違している。クラックを抑制するためには第1領域301の端部付近における応力を緩和できればよいため、第1領域301に隣接して第2領域が設けられればよい。そのため、第3領域303は設けられなくても構わない。   FIG. 8 is a plan view of the multilayer wiring structure according to the sixth embodiment, and shows the vicinity of the end portion of the substrate 100. The multilayer wiring structure according to the present embodiment is different from the first embodiment in that it does not include the third region 303 having no wiring layer. In order to suppress cracks, it is only necessary to relieve stress in the vicinity of the end portion of the first region 301. Therefore, the second region may be provided adjacent to the first region 301. Therefore, the third region 303 may not be provided.

図9は、第7実施形態に係る多層配線構造体の平面図であり、基板100の全面を示している。本実施形態に係る多層配線構造においては、第1領域301を囲むように第2領域302が配置され、更に、第2領域302を囲むように第3領域303が配置されている。第2領域302及び第3領域303は基板100の周辺に配置されており、第3領域303は基板100の端部に隣接している。   FIG. 9 is a plan view of the multilayer wiring structure according to the seventh embodiment, showing the entire surface of the substrate 100. In the multilayer wiring structure according to the present embodiment, the second region 302 is disposed so as to surround the first region 301, and further, the third region 303 is disposed so as to surround the second region 302. The second region 302 and the third region 303 are arranged around the substrate 100, and the third region 303 is adjacent to the end portion of the substrate 100.

このような構成を有することによって、第1領域301の端部が全て第2領域に隣接するため、第1領域301全体について応力を緩和し、クラックの発生を抑制することができる。   By having such a configuration, since the end portions of the first region 301 are all adjacent to the second region, the stress can be relieved in the entire first region 301 and the occurrence of cracks can be suppressed.

尚、本実施形態においても、第2領域302が第1領域との境界から5μm以上の広がりを有していれば第1領域301内の応力を緩和することができるため、第3領域303は配置されなくても構わない。   In the present embodiment, the stress in the first region 301 can be relieved if the second region 302 has a spread of 5 μm or more from the boundary with the first region. It does not need to be arranged.

図10は、第8実施形態に係る多層配線構造体の平面図であり、基板100の面内の一部を示している。本実施形態に係る多層配線構造体は、基板100の面内の一部に第2領域302及び第3領域303が配置された領域を有している。第2領域302は第1領域301に囲まれて隣接し、第3領域303は第2領域302に囲まれて隣接している。換言すると、第2領域302は、第1領域301及び第3領域303の間に配置され、第1領域301及び第3領域303を画定し、第1領域301及び第3領域303を分離している。   FIG. 10 is a plan view of the multilayer wiring structure according to the eighth embodiment, showing a part of the surface of the substrate 100. The multilayer wiring structure according to this embodiment has a region in which the second region 302 and the third region 303 are arranged in a part of the plane of the substrate 100. The second region 302 is adjacent to and surrounded by the first region 301, and the third region 303 is adjacent to and surrounded by the second region 302. In other words, the second region 302 is disposed between the first region 301 and the third region 303, defines the first region 301 and the third region 303, and separates the first region 301 and the third region 303. Yes.

このような構成を有することによって、基板100の面内に配線層が配置されない領域が存在する場合においても、当該領域に起因するクラックの発生を抑制することができる。   By having such a configuration, even when there is a region where the wiring layer is not disposed in the plane of the substrate 100, occurrence of cracks due to the region can be suppressed.

尚、この場合においても第3領域303を設けず、基板100の面内における内部に第2領域302のみが配置されるようにしてもよい。つまり、基板100の面内の一部に、本来は配線層が配置されない領域が存在する場合、当該領域に疑似的な配線層を設けて第2領域302とすることによって、当該領域付近のクラックの発生を抑制することができる。   In this case as well, the third region 303 may not be provided, and only the second region 302 may be arranged inside the substrate 100. That is, when a region where the wiring layer is not originally disposed exists in a part of the surface of the substrate 100, a pseudo wiring layer is provided in the region to form the second region 302, thereby causing a crack in the vicinity of the region. Can be suppressed.

<第2領域における疑似配線の配置例>
第2領域302に配置される疑似的な配線は、配線層の高さを低くして応力を緩和することが目的であるため、疑似的な配線の形状やサイズには依存しない。このことは後に示すように実験でも確認されている。しかし、最近の配線寸法の微細化傾向を考慮すると、疑似配線のサイズは0.5μm以上50μm以下が好ましい。これによって、信号伝送などの動作とは関係の無い領域である第2領域302を小さく抑えて回路全体のサイズを縮小することができ、効率的な配線設計が可能となる。図11に、第2領域302に配置される疑似的な配線の平面視におけるレイアウトの例を幾つか示す。
<Example of Arrangement of Pseudo Wiring in Second Area>
The purpose of the pseudo wiring arranged in the second region 302 is to reduce the stress by reducing the height of the wiring layer, and therefore does not depend on the shape or size of the pseudo wiring. This has been confirmed in experiments as will be shown later. However, considering the recent trend toward miniaturization of wiring dimensions, the size of the pseudo wiring is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less. As a result, the size of the entire circuit can be reduced by suppressing the second area 302, which is an area unrelated to operations such as signal transmission, and efficient wiring design becomes possible. FIG. 11 shows several layout examples in plan view of pseudo wirings arranged in the second region 302.

図11(a)は、第1領域301の配線層と電気的に独立した正方形の疑似的な配線が行列状に配列された例である。図11(b)は、図11(a)の例に対して正方形のサイズのみが異なる疑似的な配線の例である。図11(c)は、長方形の疑似的な配線が配列された例である。図11(d)は、円形状の疑似的な配線が行列状に配列された例である。   FIG. 11A shows an example in which square pseudo wirings electrically independent from the wiring layer of the first region 301 are arranged in a matrix. FIG. 11B is an example of pseudo wiring that differs from the example of FIG. 11A only in the square size. FIG. 11C shows an example in which rectangular pseudo wirings are arranged. FIG. 11D shows an example in which circular pseudo wirings are arranged in a matrix.

上記で例示した疑似的な配線の配置例他にも種々の配置例が考えられる。疑似的な配線は上記で示した正方形、長方形又は円形に限らず、他の多角形や、直線と曲線の組み合わせであってもよい。   In addition to the pseudo wiring arrangement examples exemplified above, various arrangement examples are conceivable. The pseudo wiring is not limited to the square, rectangle, or circle shown above, but may be another polygon or a combination of a straight line and a curve.

ここで、第2領域302の幅、及び第2領域302に配置される疑似的な配線のパターンと、クラック発生率を調べた幾つかの実験結果を示しておく。   Here, the width of the second region 302, the pattern of the pseudo wiring arranged in the second region 302, and some experimental results examining the crack occurrence rate are shown.

図16(a)は、本実験で用いた第2領域302に配置される疑似的な配線パターンを説明する簡略的な断面図である。本実験で用いた多層配線構造体は9層から成り、第2領域302の各層には、第1領域301の配線とは電気的に分離され、離散的に設けられた疑似的な配線が配置される。図16(b)、(c)及び(d)は、本実験で用いた疑似的な配線のパターンを説明する上面図である。疑似的な配線として、図16(b)は正方形、図16(c)は円形、図16(d)は長方形であり、本実験において設定したサイズ及び各々の間隔は図中に示している。それぞれのパターンについて50個のサンプルを作製し、クラック発生率を調べた。   FIG. 16A is a simplified cross-sectional view for explaining a pseudo wiring pattern arranged in the second region 302 used in this experiment. The multilayer wiring structure used in this experiment consists of nine layers, and each layer of the second region 302 is electrically separated from the wiring of the first region 301, and discretely provided pseudo wires are arranged. Is done. FIGS. 16B, 16C, and 16D are top views for explaining pseudo wiring patterns used in this experiment. As pseudo wirings, FIG. 16B is a square, FIG. 16C is a circle, and FIG. 16D is a rectangle, and the sizes and intervals set in this experiment are shown in the figure. Fifty samples were prepared for each pattern, and the crack generation rate was examined.

図17は、本実験の結果を示すグラフである。図17のグラフは、横軸に第2領域302の幅、縦軸にクラック発生率を示している。この結果によれば、第2領域302の幅を5μm以上とすると、疑似的な配線のパターンに依らずクラック発生率が0となった。   FIG. 17 is a graph showing the results of this experiment. In the graph of FIG. 17, the horizontal axis indicates the width of the second region 302, and the vertical axis indicates the crack occurrence rate. According to this result, when the width of the second region 302 is set to 5 μm or more, the crack occurrence rate becomes 0 regardless of the pseudo wiring pattern.

次いで、第2領域302における疑似的な配線の占有面積率とクラック発生率との関係を調べた。ここでは、図16に関する実験と同様に、9層の多層配線構造体を作製し、第2領域302の幅を1000μmに固定した。   Next, the relationship between the pseudo wire occupation area ratio and the crack generation ratio in the second region 302 was examined. Here, as in the experiment related to FIG. 16, a nine-layer multilayer wiring structure was produced, and the width of the second region 302 was fixed to 1000 μm.

図18(a)乃至(b)は、本実験で用いた疑似的な配線のパターンを説明する図である。ここで、占有面積率の定義を示しておく。占有面積率は、図18(a)乃至(c)の各々において、図中に破線で示した単位ユニットの面積に対する一つのパターンの面積の割合と定義する。   FIGS. 18A and 18B are diagrams for explaining a pseudo wiring pattern used in this experiment. Here, the definition of the occupation area ratio is shown. The occupied area ratio is defined as the ratio of the area of one pattern to the area of the unit unit indicated by a broken line in each of FIGS. 18 (a) to 18 (c).

図19は、図18(a)に示した正方形のパターンを用いた実験結果を示すグラフである。図19のグラフは、横軸を占有面積率、縦軸をクラック発生率とし、正方形パターンの2通りのサイズについて重ねて示した。正方形パターンのサイズとしては、ここでは、一辺が10μm及び50μmとした。この結果によれば、第2領域302における疑似的な配線の占有面積率が10%以上80%以下である場合に、いずれのサイズにおいてもクラック発生率が0となった。   FIG. 19 is a graph showing experimental results using the square pattern shown in FIG. In the graph of FIG. 19, the horizontal axis is the occupied area ratio, and the vertical axis is the crack occurrence rate, and the two sizes of the square pattern are overlapped. Here, the size of the square pattern is 10 μm and 50 μm on one side. According to this result, when the occupation area ratio of the pseudo wiring in the second region 302 is 10% or more and 80% or less, the crack occurrence ratio becomes 0 in any size.

図20は、図18(b)に示した円形のパターンを用いた実験結果を示すグラフである。図20のグラフは、横軸を占有面積率、縦軸をクラック発生率とし、円形パターンの2通りのサイズについて重ねて示した。円形パターンのサイズとしては、ここでは、直径が10μm及び50μmとした。この結果によれば、第2領域302における疑似的な配線の占有面積率が10%以上80%以下である場合に、いずれのサイズにおいてもクラック発生率が0となった。   FIG. 20 is a graph showing experimental results using the circular pattern shown in FIG. In the graph of FIG. 20, the horizontal axis represents the occupied area ratio, and the vertical axis represents the crack occurrence rate, and the two sizes of the circular pattern are overlapped. Here, as the size of the circular pattern, the diameters are 10 μm and 50 μm. According to this result, when the occupation area ratio of the pseudo wiring in the second region 302 is 10% or more and 80% or less, the crack occurrence ratio becomes 0 in any size.

図21は、図18(c)に示した長方形のパターンを用いた実験結果を示すグラフである。図21のグラフは、横軸を占有面積率、縦軸をクラック発生率とし、長方形パターンの2通りのサイズについて重ねて示した。長方形パターンのサイズとしては、ここでは、10μm×30μm及び50μm×150μmとした。この結果によれば、第2領域302における疑似的な配線の占有面積率が10%以上80%以下である場合に、いずれのサイズにおいてもクラック発生率が0となった。   FIG. 21 is a graph showing experimental results using the rectangular pattern shown in FIG. In the graph of FIG. 21, the horizontal axis represents the occupied area ratio and the vertical axis represents the crack occurrence rate, and the two sizes of the rectangular pattern are overlapped. Here, the size of the rectangular pattern was 10 μm × 30 μm and 50 μm × 150 μm. According to this result, when the occupation area ratio of the pseudo wiring in the second region 302 is 10% or more and 80% or less, the crack occurrence ratio becomes 0 in any size.

以上、図19乃至図21に示した実験結果から、第2領域302における疑似的な配線の占有面積率が10%以上80%以下であれば、疑似的な配線のパターン及びそのサイズに依らず、クラック発生率が0となることが分かった。   As described above, from the experimental results shown in FIGS. 19 to 21, if the occupation area ratio of the pseudo wiring in the second region 302 is 10% or more and 80% or less, it does not depend on the pseudo wiring pattern and its size. It was found that the crack generation rate was zero.

次いで、第2領域302の幅、及び疑似的な配線の態様とクラック発生率との関係を調べた。図22及び図23は、本実験で用いた多層配線構造体の第2領域302の幅、及び疑似的な配線の態様を説明する断面図である。いずれの多層配線構造体も5層から成り、第1領域301の配線層が、第2領域302に延長される態様を採用した。   Next, the relationship between the width of the second region 302, the mode of pseudo wiring, and the crack generation rate was examined. 22 and 23 are cross-sectional views illustrating the width of the second region 302 of the multilayer wiring structure used in this experiment and the mode of pseudo wiring. Each multilayer wiring structure is composed of five layers, and the wiring layer in the first region 301 is extended to the second region 302.

図22に示した多層配線構造体においては、図4に示した多層配線構造体と同様に、隣り合う上下の層の疑似的な配線の幅の差Xは各層において共通である。つまり、隣り合う上下の層の疑似的な配線の幅の差Xは、第2領域302の幅を4で除した値となる。   In the multilayer wiring structure shown in FIG. 22, as in the multilayer wiring structure shown in FIG. 4, the pseudo wiring width difference X between the adjacent upper and lower layers is common to each layer. That is, the difference X between the pseudo wiring widths of the adjacent upper and lower layers is a value obtained by dividing the width of the second region 302 by four.

図23に示した多層配線構造体においては、下層から1層目、3層目及び5層目において、第1領域301の配線層が第2領域302全体に亘って延長され、下層から2層目及び4層目については疑似的な配線層を設けていない。   In the multilayer wiring structure shown in FIG. 23, in the first, third and fifth layers from the lower layer, the wiring layer of the first region 301 is extended over the entire second region 302, and two layers are formed from the lower layer. No pseudo wiring layer is provided for the eyes and the fourth layer.

図24及び図25はそれぞれ、図22及び図23に示した多層配線構造体を用いた実験結果を示すグラフである。ここで、図24において凡例の括弧内の数値は、隣り合う上下の層の疑似的な配線の幅の差Xを意味している。図24及び図25のグラフは、横軸を第2領域302の長さ、縦軸をクラック発生率とした。この結果によれば、第2領域302の長さが5μm以上である場合に、いずれの多層配線構造体の態様においてもクラック発生率が0となった。   24 and 25 are graphs showing the results of experiments using the multilayer wiring structure shown in FIGS. 22 and 23, respectively. Here, the numerical values in parentheses in the legend in FIG. 24 mean a pseudo wiring width difference X between adjacent upper and lower layers. 24 and 25, the horizontal axis represents the length of the second region 302, and the vertical axis represents the crack occurrence rate. According to this result, when the length of the second region 302 was 5 μm or more, the crack occurrence rate was 0 in any of the multilayer wiring structures.

100:基板
101:下地層
110:第1配線層
111:第1導電層
112:第2導電層
113:第1無機絶縁層
114:第2無機絶縁層
115:第1有機絶縁層
119:第1絶縁層
120:第2配線層
121:第3導電層
122:第4導電層
123:第3無機絶縁層
124:第4無機絶縁層
125:第2有機絶縁層
129:第2絶縁層
130:第3配線層
131:第5導電層
132:第6導電層
133:第5無機絶縁層
134:第6無機絶縁層
135:第3有機絶縁層
139:第3絶縁層
140:第4配線層
141:第7導電層
142:第8導電層
143:第7無機絶縁層
144:第8無機絶縁層
145:第4有機絶縁層
149:第4絶縁層
150:第5配線層
151:第9導電層
152:第10導電層
153:第9無機絶縁層
154:第10無機絶縁層
155:第5有機絶縁層
159:第5絶縁層
160:第6配線層
161:第11導電層
162:第12導電層
163:第13導電層
170:疑似的な配線層
181、182、185:開口部
191:第1ビア
192:第2ビア
193:第3ビア
194:第4ビア
301:第1領域
302:第2領域
303:第3領域
304:第4領域
305:第5領域
310:陰影
100: substrate 101: base layer 110: first wiring layer 111: first conductive layer 112: second conductive layer 113: first inorganic insulating layer 114: second inorganic insulating layer 115: first organic insulating layer 119: first Insulating layer 120: second wiring layer 121: third conductive layer 122: fourth conductive layer 123: third inorganic insulating layer 124: fourth inorganic insulating layer 125: second organic insulating layer 129: second insulating layer 130: second 3 wiring layer 131: 5th conductive layer 132: 6th conductive layer 133: 5th inorganic insulating layer 134: 6th inorganic insulating layer 135: 3rd organic insulating layer 139: 3rd insulating layer 140: 4th wiring layer 141: Seventh conductive layer 142: eighth conductive layer 143: seventh inorganic insulating layer 144: eighth inorganic insulating layer 145: fourth organic insulating layer 149: fourth insulating layer 150: fifth wiring layer 151: ninth conductive layer 152 : 10th conductive layer 153: 9th inorganic insulating layer 154: 1st 0 inorganic insulating layer 155: fifth organic insulating layer 159: fifth insulating layer 160: sixth wiring layer 161: eleventh conductive layer 162: twelfth conductive layer 163: thirteenth conductive layer 170: pseudo wiring layer 181, 182, 185: opening 191: first via 192: second via 193: third via 194: fourth via 301: first region 302: second region 303: third region 304: fourth region 305: fifth Area 310: Shadow

Claims (9)

複数の配線層及び前記複数の配線層の各々を絶縁する複数の絶縁層を含み、第1領域、前記第1領域に隣接する第2領域、及び前記第2領域に隣接する第3領域を備え、前記第1領域に設けられた多層配線回路を備えた多層配線構造体であって、
前記複数の絶縁層は、前記第1領域から前記第2領域に延びており、
前記複数の配線層の一部は、前記第2領域には存在せず、
前記複数の絶縁層は、前記第2領域から前記第3領域に延びており、
前記第1領域から前記第2領域に延びる前記複数の配線層の他の少なくとも一部は、前記第3領域には存在せず、
前記第3領域において、前記複数の絶縁層のうち隣り合う絶縁層は接している、多層配線構造体。
A plurality of wiring layers and a plurality of insulating layers that insulate each of the plurality of wiring layers; a first region; a second region adjacent to the first region; and a third region adjacent to the second region. A multilayer wiring structure having a multilayer wiring circuit provided in the first region,
The plurality of insulating layers extend from the first region to the second region,
Some of the plurality of wiring layers do not exist in the second region,
The plurality of insulating layers extend from the second region to the third region,
At least another part of the plurality of wiring layers extending from the first region to the second region does not exist in the third region,
In the third region, a multilayer wiring structure in which adjacent insulating layers out of the plurality of insulating layers are in contact with each other.
複数の配線層及び前記複数の配線層の各々を絶縁する複数の絶縁層を含み、第1領域及び前記第1領域に隣接する第2領域を備え、前記第1領域に設けられた多層配線回路を備えた多層配線構造体であって、
前記複数の絶縁層は、前記第1領域から前記第2領域に延びており、
前記複数の配線層の一部は、前記第2領域には存在せず、
前記第2領域において、前記一部の前記配線層の上下に位置する前記複数の絶縁層の各々は接している、多層配線構造体。
A multilayer wiring circuit including a plurality of wiring layers and a plurality of insulating layers that insulate each of the plurality of wiring layers, including a first region and a second region adjacent to the first region, and provided in the first region A multilayer wiring structure comprising:
The plurality of insulating layers extend from the first region to the second region,
Some of the plurality of wiring layers do not exist in the second region,
In the second region, each of the plurality of insulating layers positioned above and below the part of the wiring layers is in contact with each other.
複数の配線層及び前記複数の配線層の各々を絶縁する複数の絶縁層を含み、第1領域及び前記第1領域によって囲まれた第2領域を備え、前記第1領域に設けられた多層配線回路を備えた多層配線構造体であって、
前記複数の絶縁層は、前記第1領域から前記第2領域に延びており、
前記複数の配線層の一部は、前記第2領域には存在せず、
前記第2領域において、前記一部の前記配線層の上下に位置する前記複数の絶縁層の各々は接している、多層配線構造体。
A multilayer wiring including a plurality of wiring layers and a plurality of insulating layers for insulating each of the plurality of wiring layers, the first region and a second region surrounded by the first region, and the multilayer wiring provided in the first region A multilayer wiring structure having a circuit,
The plurality of insulating layers extend from the first region to the second region,
Some of the plurality of wiring layers do not exist in the second region,
In the second region, each of the plurality of insulating layers positioned above and below the part of the wiring layers is in contact with each other.
前記複数の絶縁層の少なくとも一部の絶縁層は、有機絶縁層を含む、請求項1乃至3のいずれか一に記載の多層配線構造体。   4. The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein at least a part of the plurality of insulating layers includes an organic insulating layer. 5. 前記複数の絶縁層の少なくとも一部の絶縁層は、無機絶縁層を含む、請求項1乃至4のいずれか一に記載の多層配線構造体。   5. The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein at least a part of the plurality of insulating layers includes an inorganic insulating layer. 6. 前記第2領域における前記配線層の層の数は、前記第1領域における前記配線層の層の数より小さい、請求項1乃至5のいずれか一に記載の多層配線構造体。   The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the number of layers of the wiring layer in the second region is smaller than the number of layers of the wiring layer in the first region. 前記第3領域には、前記配線層は存在しない、請求項1に記載の多層配線構造体。   The multilayer wiring structure according to claim 1, wherein the wiring layer does not exist in the third region. 前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域の各々における前記複数の絶縁層の数は同じである、請求項1又は7に記載の多層配線構造体。   The multilayer wiring structure according to claim 1 or 7, wherein the number of the plurality of insulating layers in each of the first region, the second region, and the third region is the same. 請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の多層配線構造体を有する半導体装置。 A semiconductor device comprising the multilayer wiring structure according to claim 1.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180211A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Ngk Spark Plug Co Ltd Core substrate for manufacturing wiring board and manufacturing method of wiring board
JP2008147498A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Toppan Printing Co Ltd Multilayer wiring board, and semiconductor device package
JP2009246144A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Panasonic Corp Electronic component-incorporating substrate and method of manufacturing the same, and semiconductor device using the same
JP2012019027A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Ngk Spark Plug Co Ltd Intermediate product and manufacturing method of wiring board

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180211A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Ngk Spark Plug Co Ltd Core substrate for manufacturing wiring board and manufacturing method of wiring board
JP2008147498A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Toppan Printing Co Ltd Multilayer wiring board, and semiconductor device package
JP2009246144A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Panasonic Corp Electronic component-incorporating substrate and method of manufacturing the same, and semiconductor device using the same
JP2012019027A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Ngk Spark Plug Co Ltd Intermediate product and manufacturing method of wiring board

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