JP3716958B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP3716958B2 JP07364598A JP7364598A JP3716958B2 JP 3716958 B2 JP3716958 B2 JP 3716958B2 JP 07364598 A JP07364598 A JP 07364598A JP 7364598 A JP7364598 A JP 7364598A JP 3716958 B2 JP3716958 B2 JP 3716958B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に、積層した配線層を接続するプラグを有する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置では単結晶シリコン等の半導体基板主面に形成した各種素子を、層間絶縁膜を介して上層に形成する配線層によって接続し所定の回路を構成している。微細加工技術の進展により半導体装置に形成される前記素子の数が増大し、より複雑な回路を構成することにより、前記素子を接続し回路を構成するのに必要な配線の数も増大し、前記配線層も複数の配線層を層間絶縁膜を介して積層形成した多層配線が用いられている。
【0003】
積層された各配線層間或いは各配線層と半導体基板主面に形成された各種素子、は層間絶縁膜に設けられたスルーホールに形成されたプラグによって互いに接続されている。
【0004】
このような多層配線構造では、微細化の進展に伴い、配線層のパターニング加工が難しくなる、更に、配線層加工後の絶縁膜形成に関して、微細なギャップへの充填性を優先した場合に絶縁膜の膜質が低下する、或いは絶縁膜の平坦化が複雑になる等の問題が生じるため、配線層のための溝を絶縁膜に設け、この溝に金属を充填する埋込型のダマシン法による多層配線層構造が注目されている。
【0005】
加えて、配線の低抵抗化のために配線材料として銅が注目されているが、銅を配線材料とした場合には、エッチング加工が難しく、銅の酸化珪素中への拡散を防止するバリア膜が必要となるが、これらの問題を解決する方法としてもダマシン法による配線形成が適している。ダマシン法の配線形成については、例えば、培風館刊「ULSIプロセス技術」第248頁乃至第251頁、或いは「日経マイクロデバイス」1997年12月号第212頁乃至第217頁に記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
多層配線では、上下に隣接していない配線層を接続する場合には、中間に位置する配線層に接続のための中間配線層を設け、この中間配線層を介して上層のプラグと下層のプラグとを接続している。
【0007】
このような配線層の接続状態を図1或いは図2を説明する。図中、(a)は平面図であり、そのa-a線に沿った断面を(b)に示す。例えば3層の配線層1,2,3の場合には、下層の配線層1と上層の配線層3とを接続するために、配線層1に接続したプラグ4と配線層3に接続したプラグ5とを中間配線層2によって接続している。夫々のプラグ4,5は、従来は平面的な位置を変えて垂直方向に重ならないように形成されていた。たが、配線密度を高める必要から、近年では図3に示すように、夫々のプラグ4,5を平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成する貫通スルーホールによる配線構造が要求されている。このような場合に、配線密度を高める必要から、中間配線層3はプラグ4,5と同等のサイズとすることが求められている。
【0008】
また、隣接する層のプラグを相互に接続する場合に、近年ではプラグを直接接続するスタックドビア(stacked via)が行なわれているが、ダマシン法では配線層形成に先だって層間絶縁膜を形成するために、通常は中間配線層を介してプラグを接続することになる。
【0009】
このような微細化によって、プラグの形状は、0.4μm×0.4μmの正方形パターンのプラグの場合には、ホトリソグラフィの解像マージンの低下によって、平面形状が略円形の円柱状に形成されることとなる。
【0010】
また、こうしたプラグと接続する中間配線層も微細化させるために、配線層の線幅に対して配線層の厚さが相対的に大きい、即ちアスペクト比の高い配線層が必要となっており、0.4μm×0.4μm(配線幅×配線長)の正方形パターンの中間配線層では、断面形状も略正方形状となっている。
【0011】
しかしながら、このようなパターンの中間配線層では、銅を配線材料とした場合に、スパッタでは高アスペクト比の溝部に対するステップカバレッジが充分ではなく、銅膜のリフロー埋込技術が不十分となる。
【0012】
このため、金属材料である銅の充填が充分に行なわれずに、断線が生じ中間配線層の導通不良となる、或いは、ボイドを生じこの部分が高抵抗化する問題がある。このように部分的に高抵抗化した場合には、電流が流れる際の発熱によって経時的に断線するおそれがある。こうした問題を解決する方法としてステップカバレッジの良いCVDによる銅の成膜が考えられるが、実用段階には未だ到っていない。また、CVD或いはメッキによってもアスペクト比の高い正方形パターン状の配線を完全に埋め込むのは難しいという問題がある。
【0013】
また、エッチングの際のマスク合わせの誤差等により、プラグ形成のためのスルーホールが中間配線層からずれてしまう目外れ部分が生じると、絶縁膜のオーバーエッチングによって前記中間配線層側面にクレバス状の隙間が生じることがある。こうした隙間では、酸化珪素膜の含有水分或いは残留水素等を除去する脱ガス処理を行なう際に、水分が放出されにくくなるために、この部分に残留する水分等によるタングステン等の導電体のCVD成膜不良が生じ、これが原因となって高抵抗化或いは断線などのプラグ導通不良が発生する。
【0014】
本発明の課題は、中間配線層に対する埋込不足による断線或いは高抵抗化を防止することが可能な技術を提供することにある。
【0015】
本発明の他の課題は、目外れ部分の絶縁膜に生じるクレバス状の隙間に残留した水分等によるタングステン等の導電体の成膜不良に起因するプラグの導通不良を防止することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0016】
【問題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
層間絶縁膜を介して積層された少なくとも3層以上のダマシン配線層と、上層のダマシン配線層に形成された第1のダマシン配線と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記第1の配線に接続された第1のプラグと、下層のダマシン配線層に形成された第2のダマシン配線と、前記層間絶縁膜を貫通し、前記第2の配線に接続された第2のプラグとを有し、前記第1のプラグと第2のプラグが、平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成されると共に、中間のダマシン配線層に形成された第3のダマシン配線を介して接続され、前記第3のダマシン配線の平面形状が、長方形であり、その短辺の長さが中間のダマシン配線層に形成された他のダマシン配線の配線幅と等しく、その長辺の長さが前記配線幅よりも大きく、前記第3のダマシン配線が形成されている溝のアスペクト比は、前記長辺方向の断面の方が前記短辺方向の断面よりも小さく形成する。
【0017】
上述した手段によれば、中間配線層を拡幅することによって埋込不足による断線或いは高抵抗化を防止することが可能となる。
【0018】
また、前記拡幅部分によって、目外れ部分の発生を回避し、導電体の成膜不良に起因するプラグの導通不良を防止することが可能となる。
【0019】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0020】
【発明の実施の形態】
図4に示すのは、本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す縦断面図である。
【0021】
本実施の形態の半導体装置では、半導体基板11主面をSGI(Shallow Groove Isolation)等の素子間分離絶縁膜12によって各素子形成領域に分離し、各素子形成領域或いは素子間分離絶縁膜12上にはバイポーラトランジスタ13,FET14,拡散抵抗15等の各種素子が形成されている。
【0022】
FET14のゲート電極の側面はサイドウォールによって覆われ、バイポーラトランジスタ13の電極、FET14のソース領域,ドレイン領域、ゲート電極は、上面をチタンなどの高融点金属と反応させ自己整合によってシリサイド化するサリサイド処理がなされている。
【0023】
半導体基板11主面に形成された各素子は、SAC(Self Align Contact)のための窒化珪素膜16によって被覆し、リンによるゲッタリングを行なうPSG膜等の酸化珪素を主体とし、CMP技術により研磨して、素子段差を平坦化した層間絶縁膜17によって覆われている。前記各素子等の接続領域は、層間絶縁膜17を貫通するプラグ18の一端に接続され、プラグ18の他端は層間絶縁膜17を介して積層された1層目の配線層19に接続されている。
【0024】
プラグ18は、スパッタによるチタン、窒化チタン等を堆積させたバリア膜及びCVDによるタングステン膜等によって構成し、1層目の配線層19は、主に局所配線に用いられるためタングステンによって形成し、更に層間絶縁膜20を貫通するプラグ21によって2層目の配線層22と接続されている。
【0025】
2層目の配線層22は、ダマシン法による銅配線となっており、ダマシン法による配線層の形成について図5を用いて説明する。先ず層間絶縁膜20aを貫通するプラグ21形成後に更に層間絶縁膜20bを堆積させた上に、配線形成領域を除いたパターンのレジストマスク23を形成し、次にレジストマスク23を用いたドライエッチングによって配線形成領域にプラグ21に達する溝を形成し、次に窒化チタンを堆積させたバリア膜22a、銅膜22bを順次スパッタによって堆積させ、熱処理を行ない、銅膜22bをリフローさせ、次にCMPによって余分の配線材料を研磨・除去して前記溝内に配線層22を形成する。
【0026】
同様にして、3層目の層間絶縁膜24、プラグ25、配線層26、4層目の層間絶縁膜27、プラグ28、配線層29、5層目の層間絶縁膜30、プラグ31、配線層32、6層目の層間絶縁膜33、プラグ34、配線層35、7層目の層間絶縁膜36、プラグ37、配線層38が形成されている。なお、6層目,7層目配線層35,38では、配線断面積の拡大によって低抵抗化を行ないアルミニウムを用いたスパッタによって配線層35,38を形成してもよい。
【0027】
次に、本実施の形態の配線層の接続状態を配線層26,29,32を例として説明する。図6,図7,図8はそれらの接続状態を示す図であり、図中、(a)は平面図であり、そのa‐a線に沿った断面を(b)表している。
【0028】
先ず、図6に示す例では、下層の配線層26と上層の配線層32とを接続するために、配線層26に接続したプラグ28と配線層32に接続したプラグ31とを中間配線層29によって接続している。夫々のプラグ28,31は平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成する貫通スルーホールによる配線構造となっており、中間配線層29はプラグ28,31に対してオーバーサイズとなる略正方形状に拡幅されている。
【0029】
また、図7に示す例では、夫々のプラグ28,31は平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成する貫通スルーホールによる配線構造となっており、中間配線層29はプラグ28,31に対して配線長方向の一方向に拡幅されている。図8に示す例では、夫々のプラグ28,31は平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成する貫通スルーホールによる配線構造となっており、中間配線層29はプラグ28,31に対して配線長方向の二方向に拡幅されている。
【0030】
このような中間配線層29の拡幅によって、銅膜の埋込不足による中間配線層29の断線或いは高抵抗化を防止することが可能となる。また、前記拡幅部分によって、プラグ31形成のためのスルーホール形成の際にエッチングのマスク合わせの誤差等により、スルーホールが中間配線層29からずれてしまう目外れ部分の発生を回避し、導電体の成膜不良に起因するプラグ31の導通不良を防止することが可能となる。
【0031】
前述した例では中間配線層29を、配線長方向に拡幅したが、同様に配線幅方向への拡幅或いは配線長方向及び配線幅方向の双方向への拡幅、更にそれらの拡幅を一方向或いは二方向に行なってもよい。
【0032】
なお、こうした拡幅に関しては、同層の配線層間の寄生容量或いは配線層の加工限界等を考慮した対向長制限の範囲内で行ない、この対向長制限は配線層の用途或いは配線層の長さなどを考慮して夫々に設定することが可能である。
【0033】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0034】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)本発明によれば、中間配線層を拡幅することによって、微細パターンへの導体膜充填が充分に行なわれるという効果がある。
(2)本発明によれば、上記効果(1)により、充填不良による断線を防止することができるという効果がある。
(3)本発明によれば、上記効果(1)により、充填不良によるボイドの発生を防止することができるという効果がある。
(4)本発明によれば、上記効果(2)(3)により、中間配線層の導通不良を防止することができるという効果がある。
(5)本発明によれば、中間配線層を拡幅することによって、マスク合わせの誤差等による目外れ部分の発生を防止することができるという効果がある。
(6)本発明によれば、上記効果(5)により、中間配線層側面にクレバス状の隙間が生じるのを防止することができるという効果がある。
(7)本発明によれば、上記効果(6)により、残留水分等によるタングステン等の導電体のCVD成膜不良を防止することができるという効果がある。
(8)本発明によれば、上記効果(7)により、プラグ導通不良の発生を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【図2】従来の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【図3】従来の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体装置の要部を示す縦断面図である。
【図5】ダマシン法による配線層形成を示す縦断面図である。
【図6】本発明の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【図7】本発明の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【図8】本発明の半導体装置の配線層接続状態を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
1,2,3…配線層、4,5…プラグ、11…半導体基板、12…素子間分離絶縁膜、13…バイポーラトランジスタ、14…FET、15…拡散抵抗、16…窒化珪素膜、17,2024,27,30,33,36…層間絶縁膜、18,21,25,28,31,34,37…プラグ、19,22,26,29,32,35,38…配線層、23…レジストマスク。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device having a plug for connecting stacked wiring layers.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device, various elements formed on a main surface of a semiconductor substrate such as single crystal silicon are connected by a wiring layer formed on an upper layer through an interlayer insulating film to constitute a predetermined circuit. The number of elements formed in a semiconductor device increases due to the progress of microfabrication technology, and by configuring a more complicated circuit, the number of wirings required to connect the elements and configure a circuit also increases. As the wiring layer, a multi-layer wiring in which a plurality of wiring layers are laminated via an interlayer insulating film is used.
[0003]
The stacked wiring layers or various elements formed on the wiring substrate and the main surface of the semiconductor substrate are connected to each other by plugs formed in through holes provided in the interlayer insulating film.
[0004]
In such a multilayer wiring structure, patterning processing of the wiring layer becomes difficult as the miniaturization progresses. Further, regarding the formation of the insulating film after processing the wiring layer, the insulating film is given priority when filling the fine gap. Since the quality of the film deteriorates or the planarization of the insulating film becomes complicated, a trench for the wiring layer is provided in the insulating film, and the multilayer is formed by a buried damascene method in which the groove is filled with metal. The wiring layer structure has attracted attention.
[0005]
In addition, copper is attracting attention as a wiring material for reducing the resistance of the wiring. However, when copper is used as the wiring material, it is difficult to etch, and a barrier film that prevents diffusion of copper into silicon oxide. However, the formation of wiring by the damascene method is suitable as a method for solving these problems. For example, damascene wiring formation is described in pages 248 to 251 of “ULSI Process Technology” published by Baifukan, or pages 212 to 217 of the December 1997 issue of Nikkei Microdevices.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In multilayer wiring, when connecting wiring layers that are not adjacent to each other vertically, an intermediate wiring layer for connection is provided in the wiring layer located in the middle, and the upper and lower plugs are connected via this intermediate wiring layer. And connected.
[0007]
The connection state of such wiring layers will be described with reference to FIG. 1 or FIG. In the figure, (a) is a plan view, and a cross section along the line aa is shown in (b). For example, in the case of three wiring layers 1, 2, and 3, a plug 4 connected to the wiring layer 1 and a plug connected to the wiring layer 3 in order to connect the lower wiring layer 1 and the upper wiring layer 3. 5 is connected to the intermediate wiring layer 2. Each of the plugs 4 and 5 has been conventionally formed so as not to overlap in the vertical direction by changing the planar position. However, since it is necessary to increase the wiring density, in recent years, as shown in FIG. 3, there is a demand for a wiring structure using through-holes in which the respective plugs 4 and 5 are formed in the same position on the plane in the vertical direction. ing. In such a case, the intermediate wiring layer 3 is required to have the same size as the plugs 4 and 5 in order to increase the wiring density.
[0008]
In addition, when connecting plugs of adjacent layers to each other, in recent years, stacked vias that directly connect plugs have been used. However, in the damascene method, an interlayer insulating film is formed prior to forming a wiring layer. Normally, the plug is connected through the intermediate wiring layer.
[0009]
As a result of such miniaturization, the plug shape is formed into a substantially circular cylindrical shape in the case of a square pattern plug of 0.4 μm × 0.4 μm due to a decrease in the resolution margin of photolithography. The Rukoto.
[0010]
Further, in order to miniaturize the intermediate wiring layer connected to such a plug, a wiring layer having a relatively large wiring layer thickness relative to the wiring layer width, that is, a high aspect ratio is required. In the intermediate wiring layer having a square pattern of 0.4 μm × 0.4 μm (wiring width × wiring length), the cross-sectional shape is also substantially square.
[0011]
However, in the intermediate wiring layer having such a pattern, when copper is used as the wiring material, the step coverage with respect to the groove portion having a high aspect ratio is not sufficient by sputtering, and the reflow embedding technique of the copper film is insufficient.
[0012]
For this reason, there is a problem that the filling of copper, which is a metal material, is not sufficiently performed and disconnection occurs, resulting in poor conduction of the intermediate wiring layer, or voids resulting in high resistance. When the resistance is partially increased in this way, there is a risk of disconnection over time due to heat generated when current flows. As a method for solving these problems, copper film formation by CVD with good step coverage can be considered, but it has not yet reached the practical stage. Further, there is a problem that it is difficult to completely embed a square pattern wiring having a high aspect ratio even by CVD or plating.
[0013]
In addition, when an unacceptable portion in which a through hole for plug formation is displaced from the intermediate wiring layer due to an error in mask alignment at the time of etching, etc., a crevasse-like shape is formed on the side surface of the intermediate wiring layer by overetching of the insulating film. There may be gaps. In such a gap, when performing degassing treatment to remove moisture contained in the silicon oxide film or residual hydrogen, it is difficult to release moisture. Therefore, CVD formation of a conductor such as tungsten by moisture remaining in this portion is difficult. A film failure occurs, and this causes a plug conduction failure such as an increase in resistance or disconnection.
[0014]
An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing disconnection or high resistance due to insufficient embedding in an intermediate wiring layer.
[0015]
Another object of the present invention is a technique capable of preventing a plug conduction failure due to a film formation failure of a conductor such as tungsten due to moisture remaining in a crevasse-like gap generated in an insulating film in an extraordinary portion. Is to provide.
The above and other problems and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0016]
[Means for solving problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
At least three or more damascene wiring layers stacked via an interlayer insulating film, a first damascene wiring formed in an upper damascene wiring layer, and through the interlayer insulating film and connected to the first wiring A first damascene plug, a second damascene wiring formed in a lower damascene wiring layer, and a second plug penetrating the interlayer insulating film and connected to the second wiring, The first plug and the second plug are formed in the same position on the plane and stacked in the vertical direction and connected via a third damascene wiring formed in an intermediate damascene wiring layer, The planar shape of the third damascene wiring is a rectangle, the length of the short side is equal to the wiring width of the other damascene wiring formed in the intermediate damascene wiring layer, and the length of the long side is the wiring. Larger than the width, the third damascene wiring is The aspect ratio of made is to have grooves, towards the long side direction of the cross section is smaller than the short side cross section.
[0017]
According to the above-described means, it is possible to prevent disconnection or high resistance due to insufficient embedding by widening the intermediate wiring layer.
[0018]
In addition, the widened portion can avoid occurrence of an extraordinary portion and can prevent a poor plug conduction due to a poor film formation of the conductor.
[0019]
Embodiments of the present invention will be described below.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0021]
In the semiconductor device of the present embodiment, the main surface of the semiconductor substrate 11 is separated into each element formation region by an element isolation insulating film 12 such as SGI (Shallow Groove Isolation), and the element formation region or the element isolation insulating film 12 is formed. Various elements such as a bipolar transistor 13, an FET 14, and a diffused resistor 15 are formed.
[0022]
The side surface of the gate electrode of the FET 14 is covered with sidewalls, and the salicide process in which the electrode of the bipolar transistor 13, the source region, the drain region, and the gate electrode of the FET 14 are silicided by self-alignment by reacting the upper surface with a refractory metal such as titanium. Has been made.
[0023]
Each element formed on the main surface of the semiconductor substrate 11 is covered with a silicon nitride film 16 for SAC (Self Align Contact), mainly composed of silicon oxide such as a PSG film for gettering with phosphorus, and polished by CMP technology. Then, it is covered with an interlayer insulating film 17 in which the element step is flattened. The connection region of each element or the like is connected to one end of a plug 18 that penetrates the interlayer insulating film 17, and the other end of the plug 18 is connected to the first wiring layer 19 stacked via the interlayer insulating film 17. ing.
[0024]
The plug 18 is constituted by a barrier film on which titanium, titanium nitride, or the like is deposited by sputtering, a tungsten film by CVD, or the like, and the first wiring layer 19 is formed of tungsten because it is mainly used for local wiring. It is connected to the second wiring layer 22 by a plug 21 penetrating the interlayer insulating film 20.
[0025]
The second wiring layer 22 is a copper wiring by the damascene method, and the formation of the wiring layer by the damascene method will be described with reference to FIG. First, after forming the plug 21 penetrating the interlayer insulating film 20a, the interlayer insulating film 20b is further deposited, and then a resist mask 23 having a pattern excluding the wiring formation region is formed, and then dry etching using the resist mask 23 is performed. A trench reaching the plug 21 is formed in the wiring formation region, and then a barrier film 22a and a copper film 22b on which titanium nitride is deposited are sequentially deposited by sputtering, heat treatment is performed, the copper film 22b is reflowed, and then by CMP. Excess wiring material is polished and removed to form a wiring layer 22 in the groove.
[0026]
Similarly, the third interlayer insulating film 24, plug 25, wiring layer 26, fourth interlayer insulating film 27, plug 28, wiring layer 29, fifth interlayer insulating film 30, plug 31, wiring layer An interlayer insulating film 33, a plug 34, a wiring layer 35, and a seventh interlayer insulating film 36, a plug 37, and a wiring layer 38 are formed. In the sixth and seventh wiring layers 35 and 38, the resistance may be lowered by increasing the wiring cross-sectional area, and the wiring layers 35 and 38 may be formed by sputtering using aluminum.
[0027]
Next, the connection state of the wiring layers according to the present embodiment will be described using the wiring layers 26, 29, and 32 as an example. 6, FIG. 7, and FIG. 8 are diagrams showing their connection state. In FIG. 6, (a) is a plan view, and (b) represents a cross section along the line aa.
[0028]
First, in the example shown in FIG. 6, in order to connect the lower wiring layer 26 and the upper wiring layer 32, the plug 28 connected to the wiring layer 26 and the plug 31 connected to the wiring layer 32 are connected to the intermediate wiring layer 29. Connected by. Each of the plugs 28 and 31 has a wiring structure with through-holes formed in the same position on the plane and stacked in the vertical direction, and the intermediate wiring layer 29 is substantially oversized with respect to the plugs 28 and 31. Widened in a square shape.
[0029]
Further, in the example shown in FIG. 7, each plug 28, 31 has a wiring structure with through-through holes formed in the same position on the plane and stacked in the vertical direction, and the intermediate wiring layer 29 has the plug 28, 31 is widened in one direction of the wiring length direction. In the example shown in FIG. 8, each plug 28, 31 has a wiring structure with through-holes formed in the same position on the plane and stacked vertically, and the intermediate wiring layer 29 is connected to the plugs 28, 31. On the other hand, it is widened in two directions in the wiring length direction.
[0030]
By such widening of the intermediate wiring layer 29, it is possible to prevent disconnection or high resistance of the intermediate wiring layer 29 due to insufficient embedding of the copper film. Further, the widened portion avoids the occurrence of an extraordinary portion in which the through hole is displaced from the intermediate wiring layer 29 due to an etching mask alignment error or the like when forming the through hole for forming the plug 31. Therefore, it is possible to prevent the conduction failure of the plug 31 due to the film formation failure.
[0031]
In the above-described example, the intermediate wiring layer 29 is widened in the wiring length direction. Similarly, the intermediate wiring layer 29 is widened in the wiring width direction or in both the wiring length direction and the wiring width direction. It may be done in the direction.
[0032]
Note that such widening is performed within the range of the opposing length limitation considering the parasitic capacitance between the wiring layers in the same layer or the processing limit of the wiring layer, etc. This opposing length limitation is the use of the wiring layer or the length of the wiring layer, etc. Can be set for each.
[0033]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0034]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the present invention, there is an effect that the conductive film is sufficiently filled into the fine pattern by widening the intermediate wiring layer.
(2) According to the present invention, the effect (1) has an effect of preventing disconnection due to poor filling.
(3) According to the present invention, the effect (1) has an effect of preventing generation of voids due to poor filling.
(4) According to the present invention, due to the effects (2) and (3), there is an effect that a poor conduction of the intermediate wiring layer can be prevented.
(5) According to the present invention, by widening the intermediate wiring layer, it is possible to prevent the occurrence of an extraordinary portion due to a mask alignment error or the like.
(6) According to the present invention, the effect (5) has an effect of preventing the formation of a crevasse-like gap on the side surface of the intermediate wiring layer.
(7) According to the present invention, due to the effect (6), there is an effect that it is possible to prevent a CVD film formation defect of a conductor such as tungsten due to residual moisture or the like.
(8) According to the present invention, due to the effect (7), it is possible to prevent occurrence of defective plug conduction.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of wiring layers of a conventional semiconductor device.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of wiring layers of a conventional semiconductor device.
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of wiring layers of a conventional semiconductor device.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing wiring layer formation by a damascene method.
6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of wiring layers in a semiconductor device of the present invention.
7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of a wiring layer of a semiconductor device of the present invention.
8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view showing a connection state of a wiring layer of a semiconductor device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3 ... Wiring layer, 4, 5 ... Plug, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Inter-element isolation insulating film, 13 ... Bipolar transistor, 14 ... FET, 15 ... Diffusion resistance, 16 ... Silicon nitride film, 17, 2024, 27, 30, 33, 36 ... interlayer insulating film, 18, 21, 25, 28, 31, 34, 37 ... plug, 19, 22, 26, 29, 32, 35, 38 ... wiring layer, 23 ... resist mask.

Claims (4)

層間絶縁膜を介して積層された少なくとも3層以上のダマシン配線層と、
上層のダマシン配線層に形成された第1のダマシン配線と、
前記層間絶縁膜を貫通し、前記第1の配線に接続された第1のプラグと、
下層のダマシン配線層に形成された第2のダマシン配線と、
前記層間絶縁膜を貫通し、前記第2の配線に接続された第2のプラグとを有し、
前記第1のプラグと第2のプラグが、平面的に同一の位置に、垂直方向に重ねて形成されると共に、中間のダマシン配線層に形成された第3のダマシン配線を介して接続され、
前記第3のダマシン配線の平面形状が、長方形であり、その短辺の長さが中間のダマシン配線層に形成された他のダマシン配線の配線幅と等しく、その長辺の長さが前記配線幅よりも大きく、
前記第3のダマシン配線が形成されている溝のアスペクト比は、前記長辺方向の断面の方が前記短辺方向の断面よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
At least three or more damascene wiring layers stacked via an interlayer insulating film ;
A first damascene wiring formed in an upper damascene wiring layer;
A first plug passing through the interlayer insulating film and connected to the first wiring;
A second damascene wiring formed in a lower damascene wiring layer;
A second plug penetrating the interlayer insulating film and connected to the second wiring;
The first plug and the second plug are formed in the same position on the plane and stacked in the vertical direction and connected via a third damascene wiring formed in an intermediate damascene wiring layer,
The planar shape of the third damascene wiring is a rectangle, the length of the short side is equal to the wiring width of the other damascene wiring formed in the intermediate damascene wiring layer, and the length of the long side is the wiring. Larger than the width,
The aspect ratio of the groove in which the third damascene wiring is formed is such that the cross section in the long side direction is smaller than the cross section in the short side direction .
前記第1のプラグ及び第2のプラグが、前記長方形の端部に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the first plug and the second plug are connected to the end of the rectangle . 前記第1のプラグ及び第2のプラグが、前記長方形の中央部に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the first plug and the second plug are connected to a central portion of the rectangle . 前記第3のダマシン配線が、中間のダマシン配線層に形成された隣接する他のダマシン配線と対向長制限内にて形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の半導体装置。Said third damascene wiring, one of claims 1 to 3, characterized in that it is formed at the other damascene adjacent formed in the middle of the Damascene wiring line and the opposing length within limits The semiconductor device according to one item.
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