JP5432662B2 - Power supply wiring structure design method, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、電源配線構造の設計方法、半導体装置の製造方法、および、半導体装置に関する。より詳細には、安定な電源電圧を供給する電源配線構造の設計方法、および、この設計方法を利用した半導体装置の製造方法、および、この電源配線構造を備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for designing a power supply wiring structure, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a method for designing a power supply wiring structure for supplying a stable power supply voltage, a method for manufacturing a semiconductor device using this design method, and a semiconductor device provided with this power supply wiring structure.

Si半導体基板上に形成される超高集積回路(ULSI)においては、コスト低減、パフォーマンス向上、消費電力低減を追求するため、設計寸法の微細化が進められている。微細化を行い、集積される素子数を増大させることで機能の向上を図り、チップサイズを小さくすることでコストの低減を図る。また、集積度の向上によって、異なる機能を有する回路ブロックを複数混載することも可能になり、部品点数を削減することでULSIチップを組み込む装置のコストを低減することも可能になる。このような、異種機能を有する回路ブロックの混載はコスト削減のみならず、通信速度の向上など、付加的な性能向上を実現することもできる。さらに、微細化によって、動作電圧を低減することができるため、同一の機能を持つ回路ブロックの消費電力を抑制することも可能である。   In ultra-high integrated circuits (ULSI) formed on a Si semiconductor substrate, design dimensions are being reduced in order to pursue cost reduction, performance improvement, and power consumption reduction. The function is improved by miniaturization and the number of integrated elements is increased, and the cost is reduced by reducing the chip size. Further, by improving the degree of integration, it becomes possible to mount a plurality of circuit blocks having different functions, and by reducing the number of components, it is possible to reduce the cost of a device incorporating a ULSI chip. Such mixed mounting of circuit blocks having different functions can realize not only cost reduction but also additional performance improvement such as improvement of communication speed. Furthermore, since the operating voltage can be reduced by miniaturization, the power consumption of circuit blocks having the same function can be suppressed.

しかし、ULSIの集積化が進むに従って、以下で述べるような電源ノイズが大きな問題となっている。微細化が進むことで低電圧化が推し進められるが、同時に集積される素子数が急激に増加するため、消費する電流量が増加する。個々の能動素子の性能が向上することで、単独素子の電流駆動力も向上するため、消費する総電流は急速に増大する。また、素子の微細化にともなって動作周波数は上昇し続け、スイッチング時間も短縮される。すなわち、スイッチングする際の電流量は増加し、スイッチング時間が短くなるため、電流の時間変化であるdi/dtは急激に大きくなる。この電流の時間変化に回路のインダクタンスLを掛け合わせたL・di/dtは、誘導性の電圧変動となり、同時スイッチングノイズといわれる。同時スイッチングノイズは、電源電位を変動させ、場合によってはロジック状態が反転することもある。   However, as ULSI integration progresses, power supply noise as described below becomes a serious problem. As the miniaturization advances, the voltage reduction is promoted. However, the number of elements integrated at the same time increases rapidly, so that the amount of current consumed increases. Since the performance of each active element is improved, the current driving capability of a single element is also improved, so that the total current consumed increases rapidly. In addition, with the miniaturization of elements, the operating frequency continues to increase and the switching time is shortened. That is, since the amount of current at the time of switching increases and the switching time is shortened, di / dt that is the time change of the current increases rapidly. L · di / dt obtained by multiplying the time variation of the current by the inductance L of the circuit is an inductive voltage fluctuation and is called simultaneous switching noise. Simultaneous switching noise fluctuates the power supply potential, and in some cases, the logic state may be reversed.

上述したように、微細化が進むと電源電圧が低下することに加え、ノイズによる変動電圧が増大するため、ノイズマージンは加速度的に減少する。このような誘導性ノイズは、回路のインピーダンスを低下させることで低減することが可能であり、回路に容量を付加することで電源変動を抑制することができる。このような容量をデカップリング容量とよぶ。従来のULSIでは、トランジスタを形成するときに得られるMOS容量をデカップリング容量として用いている。しかし、微細化の進展によって、MOS容量の絶縁膜厚は薄膜化し、絶縁膜のリーク電流が急増することが問題となっている。また、ノイズマージンが急激に小さくなっているため、絶対的な容量値も不足してきており、電源電位を安定化するために挿入されるデカップリング容量によってチップ面積が増大する傾向も示している。   As described above, as the miniaturization progresses, the power supply voltage decreases, and the fluctuation voltage due to noise increases, so that the noise margin decreases at an accelerated rate. Such inductive noise can be reduced by lowering the impedance of the circuit, and power supply fluctuations can be suppressed by adding capacitance to the circuit. Such a capacity is called a decoupling capacity. In a conventional ULSI, a MOS capacitor obtained when a transistor is formed is used as a decoupling capacitor. However, with the progress of miniaturization, there is a problem that the insulating film thickness of the MOS capacitor becomes thinner and the leakage current of the insulating film increases rapidly. In addition, since the noise margin is drastically reduced, the absolute capacitance value is also insufficient, and the chip area tends to increase due to the decoupling capacitance inserted to stabilize the power supply potential.

以上のような問題点を回避するためには、MOS容量よりも高い誘電率を有する絶縁膜を用いたデカップリング容量を配線層に用意する必要がある。配線層に容量を組み込むことができれば、平面上ではトランジスタと重ねて配置することができるため、設置面積をMOS容量よりも大きくとることができる。また、誘電率を高くすることで、同一面積での容量値を大きくすることができ、限られた面積において大きな容量を設置することが可能となる。   In order to avoid the above problems, it is necessary to prepare a decoupling capacitor using an insulating film having a dielectric constant higher than that of the MOS capacitor in the wiring layer. If a capacitor can be incorporated in the wiring layer, it can be placed over the transistor on a plane, so that the installation area can be made larger than the MOS capacitor. Further, by increasing the dielectric constant, the capacitance value in the same area can be increased, and a large capacitance can be installed in a limited area.

なお、高速動作時のノイズ対策については、容量の問題だけではなく、応答性の問題も考える必要がある。高速動作における電源ノイズには高周波成分が多く含まれる。容量素子には、電極の寄生抵抗成分が存在しており、ノイズに対する応答性を劣化させる効果がある。動作速度がギガヘルツの領域に達すると、電極の寄生抵抗の影響が顕在化し、デカップリング容量の性能を十分に発揮しにくくなってくる。したがって、電極抵抗を可能な限り低減することが必要となってくる。   In addition, regarding noise countermeasures during high-speed operation, it is necessary to consider not only a capacity problem but also a response problem. The power supply noise in high-speed operation contains a lot of high-frequency components. The capacitive element has a parasitic resistance component of the electrode, and has an effect of deteriorating responsiveness to noise. When the operating speed reaches the gigahertz region, the influence of the parasitic resistance of the electrode becomes obvious, and it becomes difficult to sufficiently exhibit the performance of the decoupling capacitance. Therefore, it is necessary to reduce the electrode resistance as much as possible.

以上では、電源電圧の動的な電圧変動について述べた。しかし、電源供給には、抵抗成分による静的な電圧降下の影響も考える必要がある。すなわち、電源供給線自体が有する抵抗成分によって、ULSIチップの各部で供給電圧が一定にならないという問題が起こりうる。   The dynamic voltage fluctuation of the power supply voltage has been described above. However, it is necessary to consider the influence of a static voltage drop due to the resistance component when supplying power. That is, there may be a problem that the supply voltage is not constant in each part of the ULSI chip due to the resistance component of the power supply line itself.

この問題を回避するために、多層配線を活用したメッシュ電源配線の手法が多く用いられる。多層メッシュ電源配線の手法は、具体的には、論理素子の上に電源配線層を上下に複数設け、各電源配線層において電源電圧供給線(以下VDD線という)と接地電圧供給線(以下、GND線という)を、異なる層では異なる並び方向(配線方向)で配線し、層間でGND線同士とVDD線同士とをビアなどで接続する。   In order to avoid this problem, a mesh power supply wiring method using multilayer wiring is often used. Specifically, the multi-layer mesh power supply wiring method is provided with a plurality of power supply wiring layers above and below a logic element. GND lines) are wired in different arrangement directions (wiring directions) in different layers, and GND lines and VDD lines are connected to each other by vias or the like between layers.

ここで、特許文献1、特許文献2には、ULSIチップ全体にわたって、空間的かつ時間的に安定な電源を供給するための手法が記載されている。また、特許文献3には、配線層で形成する容量素子のレイアウト構造が記載されている。   Here, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method for supplying a power supply that is spatially and temporally stable over the entire ULSI chip. Patent Document 3 describes a layout structure of a capacitor element formed of a wiring layer.

特開2002−270771号公報JP 2002-270771 A 特開2007−134468号公報JP 2007-134468 A 特開2007−220716号公報JP 2007-220716 A

電源の安定化を損ねる原因は複雑に絡み合っており、回路の設計段階で、電源の安定化のために必要とする容量を特定するのは困難な場合が多い。かかる場合、実際の回路動作を見た上で、電源の安定化のために必要とする容量を特定することとなる。しかし、回路動作を見て必要とする容量を特定し、その後、必要な容量を回路に付加するよう設計変更していたのでは、作業効率が悪い。   The causes that impair the stabilization of the power supply are intricately intertwined, and it is often difficult to specify the capacity required for the stabilization of the power supply at the circuit design stage. In such a case, the capacity required for stabilizing the power supply is specified after looking at the actual circuit operation. However, if the required capacity is identified by looking at the circuit operation, and then the design is changed to add the required capacity to the circuit, the work efficiency is poor.

そこで、あらかじめ所定の容量を回路に付加するように設計しておき、簡易な設計変更のみで、実際に回路に付加される容量を変更することができる技術が望まれる。   Therefore, a technique is desired in which a predetermined capacity is designed in advance so as to be added to the circuit, and the capacity actually added to the circuit can be changed only by a simple design change.

また、電源安定化のために容量が全く必要ないような場合には、他の工程を変更することなく、あらかじめ設計されていた所定の容量の形成工程をそっくりそのまま取り除いても、製造される半導体装置に不具合が生じない技術が望まれる。この技術によれば、マスク設計を変更する作業が全くない上に、工程数を削除することができ、効果的に製造コストを低減することが期待される。   In addition, when no capacity is required to stabilize the power supply, the manufactured semiconductor can be manufactured by removing the process of forming a predetermined capacity that has been designed in advance without changing other processes. A technique that does not cause problems in the apparatus is desired. According to this technique, there is no work to change the mask design, and the number of steps can be deleted, and it is expected to effectively reduce the manufacturing cost.

本発明によれば、基板上に形成された回路より上の層に設けられる電源配線構造の設計方法であって、異なる電位を供給する第1配線および第2配線を、前記回路より上方の第1層内に配置し、下部電極、容量絶縁膜、上部電極をこの順に積層したMIM容量素子を、前記第1層より上方の第2層内に一つ以上配置し、前記第1配線と同電位の第3配線、および、前記第2配線と同電位の第4配線を、前記第2層より上方の第3層内に配置し、平面視で前記第1配線と前記第3配線が重なる領域を第1領域とし、平面視で前記第2配線と前記第4配線が重なる領域を第2領域とすると、第1の前記MIM容量素子の第1下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、第1の前記MIM容量素子の第1上部電極は、平面視で前記第1領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第2領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、前記第1上部電極と前記第4配線を接続するための第1ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置され、前記第1下部電極と前記第3配線を接続するための第2ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置される電源配線構造の設計方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a design method for a power supply wiring structure provided in a layer above a circuit formed on a substrate, wherein a first wiring and a second wiring for supplying different potentials are provided above the circuit. One or more MIM capacitor elements arranged in one layer and having a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode laminated in this order are arranged in a second layer above the first layer, and the same as the first wiring. A third wiring having a potential and a fourth wiring having the same potential as the second wiring are arranged in a third layer above the second layer, and the first wiring and the third wiring overlap in a plan view. When the region is a first region and the region where the second wiring and the fourth wiring overlap in plan view is the second region, the first lower electrode of the first MIM capacitor element includes at least one first region and The first M is disposed so as to overlap with at least one second region in plan view. The first upper electrode of the M capacitive element does not overlap at least one region where the first region and the first lower electrode overlap in a plan view, and the second region and the first lower electrode in a plan view. The first via for connecting the first upper electrode and the fourth wiring is disposed so as to overlap the second region in plan view, and is arranged so as to overlap with the second region. A method of designing a power supply wiring structure is provided in which a second via for connecting one lower electrode and the third wiring is arranged to overlap the first region in plan view.

また、本発明によれば、基板上に形成された回路より上の層の第1層で異なる電位を供給する第1配線および第2配線と、前記第1層より上方の第2層内に一つ以上設けられる、下部電極、容量絶縁膜、上部電極をこの順に積層したMIM容量素子と、前記第2層より上方の第3層に設けられる、前記第1配線と同電位の第3配線、および、前記第2配線と同電位の第4配線と、前記上部電極と前記第4配線を接続する第1ビア、および、前記下部電極と前記第3配線を接続する第2ビアと、有し、平面視で前記第1配線と前記第3配線が重なる領域を第1領域とし、平面視で前記第2配線と前記第4配線が重なる領域を第2領域とすると、第1の前記MIM容量素子の第1下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、第1の前記MIM容量素子の第1上部電極は、平面視で前記第1領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第2領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、前記第1ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置され、前記第2ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置されている電源配線構造を有する半導体装置が提供される。   According to the present invention, the first wiring and the second wiring for supplying different potentials in the first layer above the circuit formed on the substrate, and the second layer above the first layer are provided. One or more MIM capacitive elements in which a lower electrode, a capacitive insulating film, and an upper electrode are stacked in this order, and a third wiring having the same potential as the first wiring, provided in a third layer above the second layer And a fourth wiring having the same potential as that of the second wiring, a first via connecting the upper electrode and the fourth wiring, and a second via connecting the lower electrode and the third wiring. Then, if a region where the first wiring and the third wiring overlap in a plan view is a first region, and a region where the second wiring and the fourth wiring overlap in a plan view is a second region, the first MIM The first lower electrode of the capacitor element includes at least one first region and at least one first electrode. The first upper electrode of the first MIM capacitor element does not overlap with at least one region in which the first region and the first lower electrode overlap in plan view, And, when viewed in plan, the second region and at least one region where the first lower electrode overlaps are disposed so as to overlap, and the first via is disposed so as to overlap with the second region in plan view, A semiconductor device having a power supply wiring structure in which the second via is disposed so as to overlap the first region in plan view is provided.

本発明では、第1配線および第2配線を配置する層と、第3配線および第4配線を配置する層との間に、MIM容量素子を配置し、第3配線は第1配線と同電位に、第4配線は第2配線と同電位にする。そして、MIM容量素子の上部電極および下部電極は、第3配線または第4配線と接続される。第3配線とMIM容量素子を接続するビアは、平面視で第1配線と第3配線が重なる領域に設けられ、第4配線とMIM容量素子を接続するビアは、平面視で第2配線と第4配線が重なる領域に設けられる。   In the present invention, the MIM capacitance element is disposed between the layer in which the first wiring and the second wiring are disposed and the layer in which the third wiring and the fourth wiring are disposed, and the third wiring has the same potential as the first wiring. In addition, the fourth wiring has the same potential as the second wiring. The upper electrode and lower electrode of the MIM capacitor element are connected to the third wiring or the fourth wiring. A via connecting the third wiring and the MIM capacitive element is provided in a region where the first wiring and the third wiring overlap in a plan view, and a via connecting the fourth wiring and the MIM capacitive element is a second wiring in the plan view. The fourth wiring is provided in the overlapping region.

本発明では、MIM容量素子とその上下に配置する配線をそれぞれ独立に形成することができるため、MIM容量素子の容量絶縁膜を薄膜化して大容量化をしつつ、上下の配線間距離を十分に離すことが可能である。したがって、安定化容量の大容量化と、配線間の寄生容量の削減を両立することができる。   In the present invention, since the MIM capacitor element and the wiring disposed above and below the MIM capacitor element can be formed independently, the capacitance insulating film of the MIM capacitor element is thinned to increase the capacity, and the distance between the upper and lower wires is sufficiently increased. Can be separated. Therefore, it is possible to achieve both an increase in the stabilization capacitance and a reduction in parasitic capacitance between the wirings.

また、本発明では、MIM容量素子と、第3配線および第4配線とを接続するビアのレイアウトを変更するだけで、回路に接続されるMIM容量素子を変更することができる。すなわち、例えばビアのリソグラフィマスクパターンを変更するという簡易な処理だけで、回路に接続されるMIM容量素子を変更することができる。   In the present invention, the MIM capacitance element connected to the circuit can be changed only by changing the layout of the via connecting the MIM capacitance element and the third wiring and the fourth wiring. That is, for example, the MIM capacitor connected to the circuit can be changed only by a simple process of changing the via lithography mask pattern.

また、本発明では、他の製造工程の内容は変更せずにMIM容量素子を配置する工程を除いた場合、第3配線とMIM容量素子を接続するビアは、第3配線と第1配線を接続するビアとなり、第4配線とMIM容量素子を接続するビアは、第4配線と第2配線を接続するビアとなる。このような状態になっても、本発明において、第3配線は第1配線と同電位に、第4配線は第2配線と同電位になっているので、製造される半導体装置に不具合が生じることはない。すなわち、本発明によれば、他の製造工程の内容は変更せずにMIM容量素子を配置する工程を除くことができる。   Further, in the present invention, when the step of arranging the MIM capacitor element is omitted without changing the contents of other manufacturing steps, the vias connecting the third wiring and the MIM capacitor element have the third wiring and the first wiring. A via that connects the fourth wiring and the MIM capacitor element is a via that connects the fourth wiring and the second wiring. Even in such a state, in the present invention, the third wiring is at the same potential as the first wiring, and the fourth wiring is at the same potential as the second wiring. There is nothing. That is, according to the present invention, the step of arranging the MIM capacitor element can be eliminated without changing the contents of other manufacturing steps.

本発明によれば、安定な電源電圧を供給する半導体装置が提供される。また、安定な電源電圧を供給するための電源配線構造の設計方法および半導体装置の製造方法が提供される。   According to the present invention, a semiconductor device that supplies a stable power supply voltage is provided. In addition, a power supply wiring structure design method and a semiconductor device manufacturing method for supplying a stable power supply voltage are provided.

実施形態1の半導体装置の一例を模式的に示した断面構造図である。1 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した平面透過図である。FIG. 3 is a plan transparent view schematically showing an example of the power supply wiring structure of the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a power supply wiring structure according to the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a power supply wiring structure according to the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a power supply wiring structure according to the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a power supply wiring structure according to the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a power supply wiring structure according to the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の製造方法の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a method for manufacturing the power supply wiring structure of the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の製造方法の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically illustrating an example of a method for manufacturing the power supply wiring structure of the first embodiment. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した上面透過図である。3 is a top transparent view schematically showing an example of a power supply wiring structure of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の電源配線構造の一例を模式的に示した上面透過図である。3 is a top transparent view schematically showing an example of a power supply wiring structure of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の電源配線構造の製造方法の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram schematically showing an example of a method for manufacturing a power supply wiring structure of Embodiment 2. 実施形態2の電源配線構造の製造方法の一例を模式的に示した断面構造図である。FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram schematically showing an example of a method for manufacturing a power supply wiring structure of Embodiment 2.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
<実施形態1>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
<Embodiment 1>

図1は、本実施形態の半導体装置の一例を模式的に示す断面構造図である。この半導体装置は基板上に形成された二層以上の多層配線を有し、11はCMOSで構成されるトランジスタ層、12はトランジスタと最下層の配線層を接続するためのコンタクトビアである。これらの上方には、任意の層数で構成される多層配線層13があり、その上に、適当な位置に配置するビア(図示せず)を介して接続された電源配線構造(21より上方の層)が設けられている。なお、本実施形態の半導体装置において、電源配線構造(21より上方の層)より下の層の構成については特段制限されない。   FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram schematically showing an example of the semiconductor device of the present embodiment. This semiconductor device has two or more multilayer wirings formed on a substrate, 11 is a transistor layer composed of CMOS, and 12 is a contact via for connecting the transistor and the lowermost wiring layer. Above these, there is a multilayer wiring layer 13 composed of an arbitrary number of layers, and a power supply wiring structure (above 21) connected via vias (not shown) arranged at appropriate positions thereon. Layer). In the semiconductor device of the present embodiment, the configuration of the layer below the power supply wiring structure (layer above 21) is not particularly limited.

次に、本実施形態の電源配線構造の一例について説明する。   Next, an example of the power supply wiring structure of this embodiment will be described.

本実施形態の電源配線構造は、図1に示すように、基板上に形成された回路(例:11、12、13の層)より上の層の第1層で異なる電位を供給する第1配線21および第2配線22(図示せず)を有する。また、第1層より上方の第2層内に、下部電極34、容量絶縁膜33、上部電極32をこの順に積層したMIM容量素子を一つ以上有する。また、第2層より上方の第3層に、第1配線21と同電位の第3配線51、および、第2配線22(図示せず)と同電位の第4配線52と、を有する。さらに、下部電極34と第3配線51を接続するための第2ビア41b、および、上部電極32と第4配線52を接続するための第1ビア42b(図示せず)、を有する。なお、上部電極32と第3配線51を接続するための第3ビア41a、および、下部電極34と第4配線52を接続するための第4ビア42a(図示せず)、を有してもよい。また、MIM容量素子の容量絶縁膜33の厚さは、8nm以上25nm以下のシリコン窒化膜であってもよい。   As shown in FIG. 1, the power supply wiring structure of the present embodiment has a first potential for supplying different potentials in the first layer above the circuit (eg, layers 11, 12, 13) formed on the substrate. The wiring 21 and the second wiring 22 (not shown) are included. Further, in the second layer above the first layer, one or more MIM capacitor elements in which the lower electrode 34, the capacitor insulating film 33, and the upper electrode 32 are stacked in this order are provided. Further, a third wiring 51 having the same potential as the first wiring 21 and a fourth wiring 52 having the same potential as the second wiring 22 (not shown) are provided in the third layer above the second layer. Furthermore, it has the 2nd via | veer 41b for connecting the lower electrode 34 and the 3rd wiring 51, and the 1st via | veer 42b (not shown) for connecting the upper electrode 32 and the 4th wiring 52. The third via 41a for connecting the upper electrode 32 and the third wiring 51 and the fourth via 42a (not shown) for connecting the lower electrode 34 and the fourth wiring 52 may be provided. Good. Further, the thickness of the capacitor insulating film 33 of the MIM capacitor element may be a silicon nitride film of 8 nm or more and 25 nm or less.

図2に、図1の電源配線構造を図中上から下に向かって見た平面透過図を示す。また、図3に図2のA−A´の断面図を、図4に図2のB−B´の断面図を、図5に図2のC−C´の断面図を示す。   FIG. 2 is a plan transparent view of the power supply wiring structure of FIG. 1 as viewed from the top to the bottom in the drawing. 3 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC ′ in FIG.

図2に示すように、第1配線21と第2配線22は直線状に形成され、互いに平行に、かつ、交互に配置されてもよい。また、第3配線51と第4配線52は直線状に形成され、互いに平行に、かつ、交互に配置されてもよい。そして、第1配線21および第2配線22と、第3配線51および第4配線52とは、平面視で互いに直交するように配置されてもよい。なお、第1配線21、第2配線22、第3配線51、第4配線52の太さは任意の設計事項であるが、第1配線21と第2配線22とは同一の太さに、また、第3配線51と第4配線52とは同一の太さにするのが望ましい。なお、第1配線21、第2配線22、第3配線51、第4配線52すべての太さを同一にしてもよい。第1配線21と第2配線22との間隔、および、第3配線51と第4配線52との間隔等についても任意の設計事項である。   As shown in FIG. 2, the first wiring 21 and the second wiring 22 may be formed in a straight line, and may be arranged in parallel with each other and alternately. The third wiring 51 and the fourth wiring 52 may be formed in a straight line, and may be alternately arranged in parallel with each other. Then, the first wiring 21 and the second wiring 22, and the third wiring 51 and the fourth wiring 52 may be arranged so as to be orthogonal to each other in plan view. In addition, although the thickness of the 1st wiring 21, the 2nd wiring 22, the 3rd wiring 51, and the 4th wiring 52 is arbitrary design matters, the 1st wiring 21 and the 2nd wiring 22 have the same thickness, Further, it is desirable that the third wiring 51 and the fourth wiring 52 have the same thickness. The first wiring 21, the second wiring 22, the third wiring 51, and the fourth wiring 52 may all have the same thickness. The spacing between the first wiring 21 and the second wiring 22 and the spacing between the third wiring 51 and the fourth wiring 52 are also optional design matters.

第1配線21および第3配線51が電源電位を供給する配線である場合、第2配線22および第4配線52は接地電位を供給する配線となる。逆に、第1配線21および第3配線51が接地電位を供給する配線である場合、第2配線22および第4配線52は電源電位を供給する配線となる。第1配線21および第2配線22は、Cuを95%以上含有する金属で構成されてもよい。また、第3配線51および第4配線52は、Cuを95%以上含有する金属またはAlを95%以上含有する金属で構成されてもよい。   When the first wiring 21 and the third wiring 51 are wirings for supplying a power supply potential, the second wiring 22 and the fourth wiring 52 are wirings for supplying a ground potential. Conversely, when the first wiring 21 and the third wiring 51 are wirings that supply a ground potential, the second wiring 22 and the fourth wiring 52 are wirings that supply a power supply potential. The first wiring 21 and the second wiring 22 may be made of a metal containing 95% or more of Cu. The third wiring 51 and the fourth wiring 52 may be made of a metal containing 95% or more of Cu or a metal containing 95% or more of Al.

ここで、平面視で第1配線21と第3配線51が重なる領域を第1領域81とし、平面視で第2配線22と第4配線52が重なる領域を第2領域82と定義する。第1配線21と第3配線51は、1つ以上の第1領域81を形成するように配列される。また、第2配線22と第4配線52は、1つ以上の第2領域82を形成するように配列される。   Here, a region where the first wiring 21 and the third wiring 51 overlap in plan view is defined as a first region 81, and a region where the second wiring 22 and fourth wiring 52 overlap in plan view is defined as a second region 82. The first wiring 21 and the third wiring 51 are arranged so as to form one or more first regions 81. The second wiring 22 and the fourth wiring 52 are arranged so as to form one or more second regions 82.

図2に示すように、第1のMIM容量素子(図中、左上と右下のMIM容量素子)の第1下部電極34b(図中、正方形の電極)は、少なくとも一つの第1領域81および少なくとも一つの第2領域82と平面視で重なるように配置される。そして、第1のMIM容量素子の第1上部電極32b(図中、L字形状の電極)は、平面視で第1領域81と第1下部電極34bが重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で第2領域82と第1下部電極34bが重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置される。そして、第1ビア42bは、平面視で第2領域82と重なるように配置され、第2ビア41bは、平面視で第1領域81と重なるように配置される。すなわち、第1ビア42bは、平面視で第1上部電極32bと第1下部電極34bと第2領域82とが重なる領域に配置される。また、第2ビア41bは、平面視で第1下部電極34bと第1領域81とが重なる領域であって、第1上部電極32bが重ならない領域に配置される。   As shown in FIG. 2, the first lower electrode 34b (square electrode in the figure) of the first MIM capacitor element (upper left and lower right MIM capacitor elements in the figure) has at least one first region 81 and It arrange | positions so that it may overlap with at least 1 2nd area | region 82 by planar view. The first upper electrode 32b (L-shaped electrode in the drawing) of the first MIM capacitor element does not overlap at least one region where the first region 81 and the first lower electrode 34b overlap in plan view. And it arrange | positions so that the 2nd area | region 82 and the 1st lower electrode 34b may overlap with at least 1 area | region in planar view. The first via 42b is disposed so as to overlap the second region 82 in a plan view, and the second via 41b is disposed so as to overlap the first region 81 in a plan view. That is, the first via 42b is disposed in a region where the first upper electrode 32b, the first lower electrode 34b, and the second region 82 overlap in plan view. Further, the second via 41b is disposed in a region where the first lower electrode 34b and the first region 81 overlap in a plan view and does not overlap the first upper electrode 32b.

また、本実施形態の電源配線構造は、図2に示すように、第2のMIM容量素子(図中、右上と左下のMIM容量素子)を備えることもできる。第2のMIM容量素子の第2下部電極34a(図中、正方形の電極)は、少なくとも一つの第1領域81および少なくとも一つの第2領域82と平面視で重なるように配置される。そして、第2のMIM容量素子の第2上部電極32a(図中、L字形状の電極)は、平面視で第2領域82と第2下部電極34aが重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で第1領域81と第2下部電極34aが重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置される。そして、第3ビア41aは、平面視で第1領域81と重なるように配置され、第4ビア42aは、平面視で第2領域82と重なるように配置される。すなわち、第3ビア41aは、平面視で第2上部電極32aと第2下部電極34aと第1領域81とが重なる領域に配置される。また、第4ビア42aは、平面視で第2下部電極34aと第2領域82とが重なる領域であって、第2上部電極32aが重ならない領域に配置される。第2のMIM容量素子は、第1のMIM容量素子と隣接するように配置されてもよい。   In addition, as shown in FIG. 2, the power supply wiring structure of the present embodiment can also include a second MIM capacitor (upper right and lower left MIM capacitors in the figure). The second lower electrode 34a (square electrode in the drawing) of the second MIM capacitor element is disposed so as to overlap with at least one first region 81 and at least one second region 82 in plan view. The second upper electrode 32a (L-shaped electrode in the drawing) of the second MIM capacitor element does not overlap at least one region where the second region 82 and the second lower electrode 34a overlap in plan view. In addition, the first region 81 and at least one region where the second lower electrode 34a overlaps are disposed so as to overlap in plan view. The third via 41a is disposed so as to overlap the first region 81 in a plan view, and the fourth via 42a is disposed so as to overlap the second region 82 in a plan view. That is, the third via 41a is arranged in a region where the second upper electrode 32a, the second lower electrode 34a, and the first region 81 overlap in plan view. The fourth via 42a is disposed in a region where the second lower electrode 34a and the second region 82 overlap in a plan view and does not overlap the second upper electrode 32a. The second MIM capacitor element may be disposed adjacent to the first MIM capacitor element.

ここで、第1のMIM容量素子は「上部電極と第4配線を接続し、下部電極と第3配線を接続する」のに対し、第2のMIM容量素子は「上部電極と第3配線を接続し、下部電極と第4配線を接続する」点で、第1のMIM容量素子と第2のMIM容量素子とは異なる。すなわち、第1のMIM容量素子の上部電極32bと第2のMIM容量素子の下部電極34aとが同電位となり、第1のMIM容量素子の下部電極34bと第2のMIM容量素子の上部電極32aとが同電位となる。このように、第1のMIM容量素子と第2のMIM容量素子とでは、上下の電極に印加する電圧極性が逆転している。   Here, the first MIM capacitive element “connects the upper electrode and the fourth wiring, and connects the lower electrode and the third wiring”, whereas the second MIM capacitive element “connects the upper electrode and the third wiring. The first MIM capacitive element and the second MIM capacitive element are different in that they are connected and the lower electrode and the fourth wiring are connected. That is, the upper electrode 32b of the first MIM capacitive element and the lower electrode 34a of the second MIM capacitive element have the same potential, and the lower electrode 34b of the first MIM capacitive element and the upper electrode 32a of the second MIM capacitive element. And have the same potential. Thus, the polarity of the voltage applied to the upper and lower electrodes is reversed between the first MIM capacitive element and the second MIM capacitive element.

MIM容量素子では、電極と容量絶縁膜の界面に非対称性が発生して容量特性が非対称になったり、上下の電極形状が異なることによって寄生抵抗が非対称になったり、上下電極のコンタクト抵抗が互いに異なることで寄生抵抗が非対称になったりすることが起こりうる。このように、寄生抵抗や容量特性が非対称になると、電源変動に対する応答性に非対称性が発生し、動作に不具合をもたらす。このため、上部電極と下部電極に印加される電位が互いに逆転するようなMIM容量素子を電源配線構造内に適当に配置することで、回路の安定性を確保することができる。望ましくは、第1のMIM容量素子と第2のMIM容量素子の数を略同数にするのがよい。なお、局所的な対称性をも確保するため、第1のMIM容量素子と第2のMIM容量素子とを隣接するように配置してもよい。   In the MIM capacitor element, asymmetry occurs at the interface between the electrode and the capacitor insulating film, the capacitance characteristics become asymmetric, the parasitic resistance becomes asymmetric due to the difference between the upper and lower electrode shapes, and the contact resistances of the upper and lower electrodes are mutually different. It can happen that the parasitic resistance becomes asymmetric due to the difference. As described above, when the parasitic resistance and the capacitance characteristic become asymmetric, the asymmetry occurs in the responsiveness to the power supply fluctuation, resulting in malfunction. For this reason, the stability of the circuit can be ensured by appropriately disposing the MIM capacitor element in which the potentials applied to the upper electrode and the lower electrode are reversed to each other in the power supply wiring structure. Desirably, the number of first MIM capacitive elements and the number of second MIM capacitive elements should be approximately the same. In order to secure local symmetry, the first MIM capacitor and the second MIM capacitor may be arranged adjacent to each other.

なお、本実施形態の電源配線構造は、図1乃至図5に示すように、適当な位置に配置されたビア43により、第1配線21と第3配線51とを接続してもよい。また、適当な位置に配置されたビア44により、第2配線22と第4配線52とを接続してもよい。   In the power supply wiring structure of the present embodiment, the first wiring 21 and the third wiring 51 may be connected by vias 43 arranged at appropriate positions, as shown in FIGS. Further, the second wiring 22 and the fourth wiring 52 may be connected by a via 44 disposed at an appropriate position.

ここで、図2に示すような本実施形態の電源配線構造の場合、第1のMIM容量素子の第1下部電極34bに接続される第1ビア42bと、同じMIM容量素子の第1上部電極32bに接続される第2ビア41bとが、第1配線21および第2配線22と平行な同一直線上に配置されることはない。また、第1ビア42bと第2ビア41bとが、第3配線51および第4配線52と平行な同一直線上に配置されることはない。この関係は、第2のMIM容量素子においても成り立つ。   Here, in the case of the power supply wiring structure of the present embodiment as shown in FIG. 2, the first via 42b connected to the first lower electrode 34b of the first MIM capacitive element and the first upper electrode of the same MIM capacitive element The second via 41 b connected to 32 b is not arranged on the same straight line parallel to the first wiring 21 and the second wiring 22. Further, the first via 42 b and the second via 41 b are not arranged on the same straight line parallel to the third wiring 51 and the fourth wiring 52. This relationship also holds in the second MIM capacitor element.

すなわち、一つのMIM容量素子において、一方の電極(上部電極または下部電極)に接続されるビアと他方の電極(下部電極または上部電極)に接続されるビアが、第1配線21および第2配線22と平行な同一直線上や、第3配線51および第4配線52と平行な同一直線上に配置されることはない。また、一つのMIM容量素子の上下電極それぞれに複数の接続ビアが設けられる場合であっても、上部電極に接続するすべてのビアの中のいずれか一つと、下部電極に接続するすべてのビアの中のいずれか一つとが、第1配線21および第2配線22と平行な同一直線上や、第3配線51および第4配線52と平行な同一直線上に配置されることはない。この構成は、本発明の特徴的な点である。   That is, in one MIM capacitor element, a via connected to one electrode (upper electrode or lower electrode) and a via connected to the other electrode (lower electrode or upper electrode) are connected to the first wiring 21 and the second wiring. 22 on the same straight line parallel to 22 or on the same straight line parallel to the third wiring 51 and the fourth wiring 52. Further, even when a plurality of connection vias are provided in each of the upper and lower electrodes of one MIM capacitor element, any one of all the vias connected to the upper electrode and all the vias connected to the lower electrode Any one of them is not arranged on the same straight line parallel to the first wiring 21 and the second wiring 22 or on the same straight line parallel to the third wiring 51 and the fourth wiring 52. This configuration is a characteristic point of the present invention.

上記関係は、第1配線21と第2配線22とが互いに平行に配置され、かつ、第3配線51と第4配線52とが互いに平行に配置され、第1配線21および第2配線22と、第3配線51および第4配線52とが、平面視で互いに直交するように配置されていれば、第1配線21および第2配線22の位置関係や、第3配線51および第4配線52の位置関係によらず成立する。例えば、第1配線21と第2配線22を交互に配置しなくても、また、第3配線51と第4配線52を交互に配置しなくても成立する。   The above relationship is that the first wiring 21 and the second wiring 22 are arranged in parallel with each other, and the third wiring 51 and the fourth wiring 52 are arranged in parallel with each other, and the first wiring 21 and the second wiring 22 are If the third wiring 51 and the fourth wiring 52 are arranged so as to be orthogonal to each other in plan view, the positional relationship between the first wiring 21 and the second wiring 22, the third wiring 51 and the fourth wiring 52, and so on. This is true regardless of the positional relationship. For example, the first wiring 21 and the second wiring 22 are not arranged alternately, and the third wiring 51 and the fourth wiring 52 are not arranged alternately.

本実施形態の電源配線構造は、MIM容量素子とその上下に配置する配線をそれぞれ独立に形成しているため、MIM容量素子の容量絶縁膜を薄膜化して大容量化をしつつ、上下の配線間距離を十分に離すことが可能である。したがって、安定化容量の大容量化と、配線間の寄生容量の削減を両立することができる。   In the power supply wiring structure of the present embodiment, the MIM capacitor element and the wiring disposed above and below the MIM capacitor element are formed independently. Therefore, the capacitor insulating film of the MIM capacitor element is thinned to increase the capacity, and It is possible to sufficiently separate the distance. Therefore, it is possible to achieve both an increase in the stabilization capacitance and a reduction in parasitic capacitance between the wirings.

上記のような電源配線構造は、以下のような電源配線構造の設計方法により実現することができる。すなわち、基板上に形成された回路より上の層に設けられる電源配線構造の設計方法であって、異なる電位を供給する第1配線および第2配線を、前記回路より上方の第1層内に配置し、下部電極、容量絶縁膜、上部電極をこの順に積層したMIM容量素子を、前記第1層より上方の第2層内に一つ以上配置し、前記第1配線と同電位の第3配線、および、前記第2配線と同電位の第4配線を、前記第2層より上方の第3層内に配置し、平面視で前記第1配線と前記第3配線が重なる領域を第1領域とし、平面視で前記第2配線と前記第4配線が重なる領域を第2領域とすると、第1の前記MIM容量素子の第1下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、第1の前記MIM容量素子の第1上部電極は、平面視で前記第1領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第2領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、前記第1上部電極と前記第4配線を接続する第1ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置され、前記第1下部電極と前記第3配線を接続する第2ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置される電源配線構造の設計方法により実現することができる。   The power supply wiring structure as described above can be realized by the following power supply wiring structure design method. That is, a method for designing a power supply wiring structure provided in a layer above a circuit formed on a substrate, wherein a first wiring and a second wiring for supplying different potentials are placed in a first layer above the circuit. One or more MIM capacitor elements arranged in this order and having a lower electrode, a capacitor insulating film, and an upper electrode laminated in this order are disposed in a second layer above the first layer, and a third potential having the same potential as that of the first wiring is disposed. A wiring and a fourth wiring having the same potential as the second wiring are arranged in the third layer above the second layer, and a region where the first wiring and the third wiring overlap in the plan view is first. If the second region is a region where the second wiring and the fourth wiring overlap in plan view, the first lower electrode of the first MIM capacitor element includes at least one first region and at least one first region. The first MIM container is disposed so as to overlap with the two regions in plan view. The first upper electrode of the element does not overlap at least one region where the first region and the first lower electrode overlap in a plan view, and the second region and the first lower electrode overlap in a plan view. The first via that connects the first upper electrode and the fourth wiring is disposed so as to overlap with at least one region, and is disposed so as to overlap with the second region in plan view, The second via for connecting the third wiring can be realized by a method for designing a power supply wiring structure arranged so as to overlap the first region in plan view.

さらに、第1の前記MIM容量素子と隣接するように第2の前記MIM容量素子を配置し、第2の前記MIM容量素子の第2下部電極は、少なくとも一つの前記第1領域および少なくとも一つの前記第2領域と平面視で重なるように配置され、第2の前記MIM容量素子の第2上部電極は、平面視で前記第2領域と前記第2下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第1領域と前記第2下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、第2上部電極と第3配線を接続する第3ビアは、平面視で第1領域と重なるように配置され、第2下部電極と第4配線を接続する第4ビアは、平面視で第2領域と重なるようにしてもよい。   Further, the second MIM capacitor element is disposed adjacent to the first MIM capacitor element, and the second lower electrode of the second MIM capacitor element includes at least one first region and at least one one region. The second upper electrode of the second MIM capacitor element is arranged so as to overlap with the second region in plan view, and the second upper electrode of the second MIM capacitor element overlaps with at least one region where the second region and the second lower electrode overlap in plan view. And the third via that is arranged so as to overlap at least one region where the first region and the second lower electrode overlap in a plan view and connects the second upper electrode and the third wiring is a plan view. The fourth via that is disposed so as to overlap the first region and connects the second lower electrode and the fourth wiring may overlap the second region in plan view.

次に、上記電源配線構造の設計方法を利用した半導体装置の製造方法の一例について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法では、Si基板、およびSi基板上に形成されているCMOSトランジスタ、コンタクトプラグ、該2層分の配線より下層もしくは上層に位置する任意の層数からなる多層配線層等を形成した後、その上に、電源配線構造を形成する。なお、電源配線構造以外の構成については、従来技術に準じて実現できるので、ここでの説明は省略する。以下、図8、9を用いて、本実施形態の電源配線構造の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device using the design method for the power supply wiring structure will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a Si substrate, a CMOS transistor formed on the Si substrate, a contact plug, and a multi-layer wiring having an arbitrary number of layers positioned below or above the two-layer wiring After forming the layers and the like, a power supply wiring structure is formed thereon. The configuration other than the power supply wiring structure can be realized in accordance with the prior art, and thus the description thereof is omitted here. Hereinafter, an example of the method for manufacturing the power supply wiring structure of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図8(a)に示すように、電源電位VDDもしくは接地電位GNDを供給する第1配線21、第2配線22(図示せず)を同一層内に形成する。ここで、第1配線21がVDD配線だとすると第2配線22がGND配線となり、第1配線21がGND配線だとすると第2配線22がVDD配線となる。第1配線21および第2配線22は、平面上のレイアウトでは互いに平行になるように形成される。   First, as shown in FIG. 8A, the first wiring 21 and the second wiring 22 (not shown) for supplying the power supply potential VDD or the ground potential GND are formed in the same layer. If the first wiring 21 is a VDD wiring, the second wiring 22 is a GND wiring, and if the first wiring 21 is a GND wiring, the second wiring 22 is a VDD wiring. The first wiring 21 and the second wiring 22 are formed to be parallel to each other in a planar layout.

これらの、第1配線21および第2配線22は、Si、O、C、H、Nの元素のうち、少なくとも2つ以上を含む第1の絶縁膜中に、所望の配線パターンを転写した溝を形成し、この溝に金属膜を埋設した後、余剰な金属膜を研磨によって除去することで形成される。ここで、前記金属膜は、第1の絶縁膜との密着性を確保する導電性密着膜、元素の相互拡散を抑制する導電性バリア膜、ならびに主たる配線金属からなってもよい。導電性密着膜および導電性バリア膜は、Ta、Tiなどの高融点金属、もしくはこれらの窒化物などの中から選択し、PVD法、CVD法などの手法にて成膜する。なお、導電性密着膜および導電性バリア膜は、図中、一つの層にまとめて記載してある。主たる配線金属は、銅、もしくは銅を95%以上含有する合金材料を用い、PVD法、CVD法、めっき法などの手法で形成する。第1配線21および第2配線22を形成後、配線材料の酸化を防止するとともに、配線材料を構成する元素の拡散を抑制する絶縁性バリア層を全面に渡って形成し(図示せず)、表面を保護してもよい。この絶縁バリア層としては、Siと、O、C、H、Nの1つ以上から選択した元素と、を含有する膜、好ましくはSiとNとを含有する膜を用いる。   The first wiring 21 and the second wiring 22 are grooves in which a desired wiring pattern is transferred in a first insulating film containing at least two elements of Si, O, C, H, and N. After the metal film is embedded in the groove, the excess metal film is removed by polishing. Here, the metal film may be made of a conductive adhesion film that secures adhesion to the first insulating film, a conductive barrier film that suppresses mutual diffusion of elements, and a main wiring metal. The conductive adhesion film and the conductive barrier film are selected from refractory metals such as Ta and Ti, or nitrides thereof, and are formed by a technique such as PVD or CVD. Note that the conductive adhesion film and the conductive barrier film are collectively described as one layer in the drawing. The main wiring metal is formed by a method such as a PVD method, a CVD method, or a plating method using copper or an alloy material containing 95% or more of copper. After forming the first wiring 21 and the second wiring 22, an insulating barrier layer is formed over the entire surface (not shown) that prevents oxidation of the wiring material and suppresses diffusion of elements constituting the wiring material. The surface may be protected. As this insulating barrier layer, a film containing Si and an element selected from one or more of O, C, H, and N, preferably a film containing Si and N, is used.

次に、図8(b)に示すように、MIM下絶縁膜35、MIM容量素子の下部電極34となる導電膜34A、MIM容量素子の容量絶縁膜33となる絶縁膜33A、MIM容量素子の上部電極32となる導電膜32A、およびビアエッチ時のエッチング停止層として機能するエッチストッパ層31を順次積層する。ここで、MIM下絶縁膜35としては、Si、O、C、H、Nの元素のうち、少なくとも2つ以上を含む膜を用いる。   Next, as shown in FIG. 8B, the MIM lower insulating film 35, the conductive film 34A that becomes the lower electrode 34 of the MIM capacitor, the insulating film 33A that becomes the capacitor insulating film 33 of the MIM capacitor, and the MIM capacitor A conductive film 32A serving as the upper electrode 32 and an etch stopper layer 31 functioning as an etching stop layer during via etching are sequentially stacked. Here, as the MIM lower insulating film 35, a film containing at least two elements of Si, O, C, H, and N is used.

下部電極34となる導電膜34Aは、Ti、Taなどの高融点金属もしくはこれらの金属の窒化物、あるいは複数の導電膜の積層構造としても良く、PVD法、CVD法などの手法により形成する。下部電極34は、その微小な凹凸が容量素子の信頼性に影響する。このため、下部電極34となる導電膜34Aの表面の制御がきわめて重要である。例えば、TiやTiNを用いると、安価ではあるが、結晶粒構造を反映した凹凸が表面に観察される。ここに、TaやTaNをPVD法にて成膜すると、表面の凹凸が大きく改善される。これは、重い元素であるTaがPVD成膜時の直進性に優れており、凹凸の凹部を埋設するように成膜が進んでいくためである。また、TaやTaNが柱状の結晶粒構造をとらないことも、表面凹凸の低減に効果を発する。   The conductive film 34A to be the lower electrode 34 may be a refractory metal such as Ti or Ta, a nitride of these metals, or a stacked structure of a plurality of conductive films, and is formed by a method such as PVD or CVD. The minute unevenness of the lower electrode 34 affects the reliability of the capacitive element. For this reason, it is very important to control the surface of the conductive film 34 </ b> A that becomes the lower electrode 34. For example, when Ti or TiN is used, unevenness reflecting the crystal grain structure is observed on the surface, though it is inexpensive. Here, when Ta or TaN is formed into a film by the PVD method, the surface unevenness is greatly improved. This is because Ta, which is a heavy element, has excellent straightness during PVD film formation, and the film formation proceeds so as to fill the concave and convex portions. In addition, the fact that Ta or TaN does not have a columnar crystal grain structure is effective in reducing surface irregularities.

容量絶縁膜33の材料や膜厚は、容量の特性を決定する重要な要素となる。高い容量を実現するために、膜厚8〜25nmのSiN膜を用いることが好ましい。あるいは、Ta、Ti、Zr、Hf、Laなどの酸化物である金属酸化物を用いると、その高い誘電率を活かして、物理的な膜厚を厚くすることで高い信頼性を確保することが出来る。容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aは、CVD法によって形成するか、または、PVD法で形成した金属膜を酸化処理することで得られる。酸化処理としては、酸素含有雰囲気で250〜350℃の温度範囲にて熱処理する方法、さらに同様の雰囲気にてプラズマを発生させて酸化を促進する方法などがある。   The material and film thickness of the capacitive insulating film 33 are important factors that determine the characteristics of the capacitance. In order to realize a high capacity, it is preferable to use a SiN film having a film thickness of 8 to 25 nm. Alternatively, when a metal oxide that is an oxide such as Ta, Ti, Zr, Hf, or La is used, high reliability can be ensured by increasing the physical film thickness by taking advantage of its high dielectric constant. I can do it. The insulating film 33A to be the capacitor insulating film 33 is formed by a CVD method or is obtained by oxidizing a metal film formed by a PVD method. Examples of the oxidation treatment include a method of performing heat treatment in an oxygen-containing atmosphere at a temperature range of 250 to 350 ° C., and a method of generating plasma in a similar atmosphere to promote oxidation.

上部電極32となる導電膜32Aは、Ti、Taなどの高融点金属もしくはこれらの金属の窒化物、あるいは複数の導電膜の積層構造としても良く、PVD法、CVD法などの手法により形成する。エッチストッパ層31は、Siと、O、C、H、Nの1つ以上から選択した元素と、を含有する膜、好ましくはSiとNとを含有する膜を用いる。   The conductive film 32A to be the upper electrode 32 may be a refractory metal such as Ti or Ta, a nitride of these metals, or a stacked structure of a plurality of conductive films, and is formed by a method such as a PVD method or a CVD method. The etch stopper layer 31 is a film containing Si and an element selected from one or more of O, C, H, and N, preferably a film containing Si and N.

続いて図8(c)に示すように、MIM専用のリソグラフィ工程により、上部電極32となる導電膜32Aのパターニングを行う。この際、上部電極32と下層配線21または22とのアライメントをとりやすくするために、MIM下絶縁膜35にマークパターンを形成しておいてもよい。その際には、マークパターン形成用のリソグラフィ工程も必要となる。上部電極32となる導電膜32Aのパターニングは、エッチストッパ層31と導電膜32Aとを同時に、ドライエッチング法によってエッチングする。この時、導電膜32Aと容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aのエッチング選択性を利用して、容量絶縁膜33となる絶縁膜33A上でエッチングを停止させる。   Subsequently, as shown in FIG. 8C, the conductive film 32A to be the upper electrode 32 is patterned by a lithography process dedicated to MIM. At this time, a mark pattern may be formed in the MIM lower insulating film 35 in order to facilitate alignment between the upper electrode 32 and the lower layer wiring 21 or 22. In that case, a lithography process for forming a mark pattern is also required. For patterning the conductive film 32A to be the upper electrode 32, the etch stopper layer 31 and the conductive film 32A are simultaneously etched by a dry etching method. At this time, the etching is stopped on the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33 by utilizing the etching selectivity of the conductive film 32A and the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33.

次に、図9(d)に示すように、MIM専用のもう一つのリソグラフィ工程により、下部電極34となる導電膜34Aのパターニングを行った後に、MIM上絶縁膜36を形成する。下部電極34となる導電膜34Aのパターニングは、容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aと導電膜34Aとを同時にドライエッチング法によりエッチングする。この時、導電膜34AとMIM下絶縁膜35のエッチング選択性を利用してMIM下絶縁膜35上でエッチングを停止させる。   Next, as shown in FIG. 9D, the MIM upper insulating film 36 is formed after the conductive film 34A to be the lower electrode 34 is patterned by another lithography process dedicated to the MIM. In the patterning of the conductive film 34A to be the lower electrode 34, the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33 and the conductive film 34A are simultaneously etched by a dry etching method. At this time, the etching is stopped on the lower MIM insulating film 35 using the etching selectivity between the conductive film 34A and the lower MIM insulating film 35.

次に、MIM上絶縁膜36は、MIMパターンに起因する凹凸が表面に形成される。そこで、この凹凸を、CMP法によって研磨することで平坦化する。その後、上層の配線(第3配線51および第4配線52)を形成するための層間絶縁膜を形成し、図9(e)に示すように、通常のデュアルダマシン工程にてMIM容量素子の上部電極32、下部電極34、下層の配線(第1配線21または第2配線22)に達するビアホールと、上層の第3配線51、第4配線52を形成するための溝を形成する。その後、図9(f)に示すようなビア43、44(図示せず)および第3配線51、第4配線52を形成する。ビア43、44(図示せず)および第3配線51、第4配線52の形成方法は、第1配線21および第2配線22の形成方法に準じて実現できる。よって、ここでの詳細な説明は省略する。   Next, the MIM upper insulating film 36 has unevenness due to the MIM pattern formed on the surface thereof. Therefore, the unevenness is flattened by polishing by the CMP method. Thereafter, an interlayer insulating film for forming the upper layer wiring (the third wiring 51 and the fourth wiring 52) is formed. As shown in FIG. 9E, the upper portion of the MIM capacitor element is formed by a normal dual damascene process. A via hole reaching the electrode 32, the lower electrode 34, the lower wiring (the first wiring 21 or the second wiring 22), and a groove for forming the upper third wiring 51 and the fourth wiring 52 are formed. Thereafter, vias 43 and 44 (not shown), a third wiring 51 and a fourth wiring 52 as shown in FIG. A method for forming the vias 43 and 44 (not shown) and the third wiring 51 and the fourth wiring 52 can be realized in accordance with the method for forming the first wiring 21 and the second wiring 22. Therefore, detailed description here is omitted.

ここで、本実施形態の電源配線構造の設計方法では、回路の実際の動作に基づいて電源安定のため必要なMIM容量素子の数を算出し、少なくとも算出した数のMIM容量素子が回路に接続されるよう、第1ビアと第2ビア、及び/又は、第3ビアと第4ビアのレイアウトを変更することができる。換言すれば、第1ビアと第2ビア、及び/又は、第3ビアと第4ビアのレイアウトを変更するだけで、回路に接続されるMIM容量素子の数(容量)を変更することができる。例えば上記のような半導体装置の製造方法の場合、ビアのリソグラフィマスクパターンを変更するだけで、回路に接続されるMIM容量素子の数(容量)を変更することができる。   Here, in the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, the number of MIM capacitive elements necessary for power supply stabilization is calculated based on the actual operation of the circuit, and at least the calculated number of MIM capacitive elements are connected to the circuit. As described above, the layout of the first and second vias and / or the third and fourth vias can be changed. In other words, the number (capacitance) of MIM capacitors connected to the circuit can be changed simply by changing the layout of the first and second vias and / or the third and fourth vias. . For example, in the case of the semiconductor device manufacturing method as described above, the number (capacitance) of MIM capacitor elements connected to the circuit can be changed only by changing the lithography mask pattern of the via.

かかる場合、最初の設計段階では、設計した所定数のMIM容量素子すべてに対して第1ビアと第2ビア、及び/又は、第3ビアと第4ビアを接続するように設計しておき、回路の実際の動作に基づいて電源安定のため必要なMIM容量素子の数を算出すると、少なくとも算出した数のMIM容量素子が回路に接続されるようビアのレイアウトを変更するだけで、回路に付与される容量を変更することができる。かかる場合、場合によっては、回路に接続されていないMIM容量素子が存在しうることとなる。このような回路に接続されていないMIM容量素子が電源配線構造内に存在しうる点が、本実施形態の構成上の特徴点である。   In such a case, in the initial design stage, the first via and the second via and / or the third via and the fourth via are designed to be connected to all the predetermined number of designed MIM capacitors. When the number of MIM capacitors required to stabilize the power supply is calculated based on the actual operation of the circuit, it is given to the circuit only by changing the via layout so that at least the calculated number of MIM capacitors are connected to the circuit. Capacity can be changed. In such a case, there may be an MIM capacitor element that is not connected to the circuit in some cases. A feature of the configuration of the present embodiment is that an MIM capacitor element that is not connected to such a circuit can exist in the power supply wiring structure.

また、本実施形態の電源配線構造の設計方法では、回路の実際の動作に基づいて判断した電源安定のために必要なMIM容量素子の数が0(ゼロ)である場合、他の工程の内容は変更せずにMIM容量素子を配置する工程を除くことができる。このようにしても、本実施形態の電源配線構造の設計方法の場合、製造される半導体装置に不具合が生じない。以下、この理由を説明する。   In the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, when the number of MIM capacitance elements necessary for power supply stability determined based on the actual operation of the circuit is 0 (zero), the contents of other steps The step of arranging the MIM capacitor element without changing can be eliminated. Even if it does in this way, in the design method of the power supply wiring structure of this embodiment, a malfunction will not arise in the semiconductor device manufactured. Hereinafter, the reason will be described.

図2に示す電源配線構造において、すべてのMIM容量素子を取り除いた状態でのA−A´の断面図を図6に示す。また、図2に示す電源配線構造においてすべてのMIM容量素子を取り除いた状態でのB−B´の断面図を図7に示す。これらの図に示す電源配線構造は、上記半導体装置の製造方法において、他の工程の内容は変更せずにMIM容量素子を配置する工程を除くことで製造される半導体装置の電源配線構造に該当する。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in a state where all the MIM capacitor elements are removed in the power supply wiring structure shown in FIG. Further, FIG. 7 shows a cross-sectional view of BB ′ in a state where all the MIM capacitor elements are removed from the power supply wiring structure shown in FIG. The power supply wiring structure shown in these drawings corresponds to the power supply wiring structure of the semiconductor device manufactured by removing the process of arranging the MIM capacitor element without changing the contents of other processes in the manufacturing method of the semiconductor device. To do.

MIM容量素子を配置する工程を除いた半導体装置の製造方法によれば、電源配線構造は、図8(a)に示すように第1配線21、第2配線22(図示せず)を形成した後、例えば図9(d)に示す工程に移る。すなわち、第1配線21、第2配線22(図示せず)上に、絶縁膜(MIM上絶縁膜36)を形成する。この時、図9(d)に示すMIM容量素子は形成されていない。その後、図9(e)に示す工程に移る。すなわち、通常のデュアルダマシン工程にてビアホールと、上層の第3配線51、第4配線52を形成するための溝を形成する。この工程において形成されるビアホールは、MIM容量素子が存在する場合、図9(e)に示すように、MIM容量素子の上部電極32、下部電極34、下層の配線(第1配線21または第2配線22)に達するビアホールとなる。しかし、MIM容量素子が存在しない場合には、下層の配線(第1配線21または第2配線22)に達するビアホールとなる。すなわち、MIM容量素子が存在する場合に、MIM容量素子の上部電極32、下部電極34に達するように形成されていたビアホールは、MIM容量素子が存在しなくなると、下層の配線(第1配線21または第2配線22)まで達するビアホールとなる。このように、MIM容量素子を配置する工程を除けば、第3配線51または第4配線52と、上部電極32または下部電極34と、を接続していた第1ビア42b、第2ビア41b、第3ビア41a、第4ビア42aは、第3配線51または第4配線52と、第1配線21または第2配線22とを接続するビアとなる。かかる場合、接続関係によっては、製造した半導体装置に性能上の不都合が生じてしまう。   According to the manufacturing method of the semiconductor device excluding the step of arranging the MIM capacitor element, the power supply wiring structure has the first wiring 21 and the second wiring 22 (not shown) formed as shown in FIG. Thereafter, the process proceeds to, for example, the step shown in FIG. That is, an insulating film (MIM upper insulating film 36) is formed on the first wiring 21 and the second wiring 22 (not shown). At this time, the MIM capacitor shown in FIG. 9D is not formed. Thereafter, the process proceeds to the step shown in FIG. That is, a via hole and grooves for forming the upper third wiring 51 and the fourth wiring 52 are formed by a normal dual damascene process. As shown in FIG. 9E, the via hole formed in this process has an upper electrode 32, a lower electrode 34, and a lower layer wiring (first wiring 21 or second wiring) of the MIM capacitive element, as shown in FIG. The via hole reaches the wiring 22). However, when there is no MIM capacitor, the via hole reaches the lower layer wiring (the first wiring 21 or the second wiring 22). That is, when the MIM capacitive element is present, the via hole formed so as to reach the upper electrode 32 and the lower electrode 34 of the MIM capacitive element has a lower wiring (first wiring 21) when the MIM capacitive element is not present. Alternatively, the via hole reaches the second wiring 22). As described above, except for the step of arranging the MIM capacitor element, the first via 42b, the second via 41b, which connected the third wiring 51 or the fourth wiring 52 and the upper electrode 32 or the lower electrode 34, The third via 41 a and the fourth via 42 a are vias that connect the third wiring 51 or the fourth wiring 52 and the first wiring 21 or the second wiring 22. In such a case, depending on the connection relationship, a disadvantage in performance may occur in the manufactured semiconductor device.

しかし、本実施形態の第1ビア42b、第2ビア41b、第3ビア41a、第4ビア42aはすべて、第1領域81(平面視で第1配線21と第3配線51が重なる領域)又は第2領域82(平面視で第2配線22と第4配線52が重なる領域)と平面視で重なるように配置される。このため、第1ビア42b、第2ビア41b、第3ビア41a、第4ビア42aはすべて、MIM容量素子が存在しなくなった場合、第1配線21と第3配線51を接続するビア、または、第2配線22と第4配線52を接続するビアとなる。本実施形態においては、第1配線21と第3配線51は同電位に設計され、第2配線22と第4配線52は同電位に設計されている。よって、第1ビア42b、第2ビア41b、第3ビア41a、第4ビア42aが、第1配線21と第3配線51を接続するビア、または、第2配線22と第4配線52を接続するビアになっても、製造した半導体装置に性能上の不都合が生じることはない。このように、本実施形態の電源配線構造の設計方法によれば、他の工程の内容は変更せずにMIM容量素子を配置する工程を除いても、製造した半導体装置に性能上の不都合が生じることはない。このように、あらかじめ設計段階では組み込まれていたMIM方容量素子形成工程を飛ばすことができれば、全体の工程数が削減され、チップ製造コストの削減効果もある。   However, all of the first via 42b, the second via 41b, the third via 41a, and the fourth via 42a of the present embodiment are all in the first region 81 (the region where the first wiring 21 and the third wiring 51 overlap in plan view) or It arrange | positions so that it may overlap with the 2nd area | region 82 (area | region where the 2nd wiring 22 and the 4th wiring 52 overlap in planar view) planarly. Therefore, the first via 42b, the second via 41b, the third via 41a, and the fourth via 42a are all vias that connect the first wiring 21 and the third wiring 51 when the MIM capacitance element is not present, or The vias connect the second wiring 22 and the fourth wiring 52. In the present embodiment, the first wiring 21 and the third wiring 51 are designed to have the same potential, and the second wiring 22 and the fourth wiring 52 are designed to have the same potential. Therefore, the first via 42b, the second via 41b, the third via 41a, and the fourth via 42a connect the first wiring 21 and the third wiring 51 or the second wiring 22 and the fourth wiring 52. Even if the via is made, there is no inconvenience in performance in the manufactured semiconductor device. As described above, according to the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, the manufactured semiconductor device has inconvenience in performance even if the step of arranging the MIM capacitor element is omitted without changing the contents of other steps. It does not occur. In this way, if the MIM capacitive element forming process incorporated in advance in the design stage can be skipped, the total number of processes can be reduced and the chip manufacturing cost can be reduced.

また、本実施形態の電源配線構造の設計方法を用いた半導体装置の製造方法によれば、MIM容量素子を形成するための追加リソグラフィ工程は、「上部電極32のパターニング」、「下部電極34のパターニング」、必要に応じて「上部電極32と下層配線21または22とのアライメントを取りやすくするため、MIM下絶縁膜35にマークパターンを形成」、と多くても3工程という少ない工程で安定化容量を形成することが出来る。なお、本実施形態の電源配線構造の設計方法の場合、第1配線21と第3配線51を接続するビアと、第2配線22と第4配線52を接続するビアを用いて、第3配線51および第4配線52とMIM容量素子とを接続しているので、新たに配線とMIM容量素子を接続するビアを形成する工程を設ける必要がない。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device using the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, the additional lithography process for forming the MIM capacitor element includes “patterning of the upper electrode 32” and “of the lower electrode 34”. "Pattern", and if necessary, "Mark pattern is formed in the MIM lower insulating film 35 to facilitate alignment between the upper electrode 32 and the lower layer wiring 21 or 22". Capacitance can be formed. Note that, in the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, the third wiring is formed using the via connecting the first wiring 21 and the third wiring 51 and the via connecting the second wiring 22 and the fourth wiring 52. 51 and the fourth wiring 52 and the MIM capacitor element are connected, it is not necessary to newly provide a step of forming a via for connecting the wiring and the MIM capacitor element.

これに対し、例えば特許文献1に記載の技術の場合、本構造では上層の2層分の配線を電源専用としており、これらを生成するため、(1)下層の回路と(n−1)層目の配線層を接続するビア、(2)n−1層目の配線層、(3)下層の回路とn層目の配線を接続するビア、(4)n層目の配線層、の4回のフォトリソグラフィ工程を行う必要がある。   On the other hand, in the case of the technique described in Patent Document 1, for example, in this structure, the upper two wirings are dedicated to the power source, and in order to generate these, (1) the lower circuit and (n-1) layer 4 of the via connecting the second wiring layer, (2) the (n-1) th wiring layer, (3) the via connecting the lower layer circuit and the nth wiring, and (4) the nth wiring layer. It is necessary to perform the photolithography process once.

このように、本実施形態の電源配線構造の設計方法を用いた半導体装置の製造方法によれば、製造効率を向上させることができ、また、製造コストを抑えることが実現される。   Thus, according to the manufacturing method of the semiconductor device using the design method of the power supply wiring structure of the present embodiment, it is possible to improve the manufacturing efficiency and to suppress the manufacturing cost.

ここで、図2に示したMIM容量素子の上部電極32a、32bおよび下部電極34a、34bの形状はあくまで一例であり、その他の形状とすることもできる。   Here, the shapes of the upper electrodes 32a and 32b and the lower electrodes 34a and 34b of the MIM capacitor element shown in FIG. 2 are merely examples, and other shapes may be employed.

例えば、図10に示すような形状とすることもできる。この構成の場合、図中下側のMIM容量素子が第1のMIM容量素子に該当し、図中上側のMIM容量素子が第2のMIM容量素子に該当する。   For example, a shape as shown in FIG. In the case of this configuration, the lower MIM capacitive element in the figure corresponds to the first MIM capacitive element, and the upper MIM capacitive element in the figure corresponds to the second MIM capacitive element.

すなわち、図中下側の第1のMIM容量素子は、第1下部電極34bが、少なくとも一つの第1領域81および少なくとも一つの第2領域82と平面視で重なるように配置され、第1上部電極32bが、平面視で第1領域81と第1下部電極34bが重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で第2領域82と第1下部電極34bが重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置されている。   That is, the lower first MIM capacitive element in the figure is arranged such that the first lower electrode 34b overlaps at least one first region 81 and at least one second region 82 in plan view, The electrode 32b does not overlap with at least one region where the first region 81 and the first lower electrode 34b overlap in a plan view, and at least one region where the second region 82 and the first lower electrode 34b overlap in a plan view. Are arranged so as to overlap.

そして、図中上側の第2のMIM容量素子は、第2下部電極34aが、少なくとも一つの第1領域81および少なくとも一つの第2領域82と平面視で重なるように配置され、第2上部電極32aが、平面視で第2領域82と第2下部電極34aが重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で第1領域81と第2下部電極34aが重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置されている。   The second MIM capacitive element on the upper side in the drawing is arranged such that the second lower electrode 34a overlaps at least one first region 81 and at least one second region 82 in plan view, and the second upper electrode 32a does not overlap at least one region where the second region 82 and the second lower electrode 34a overlap in plan view, and at least one region where the first region 81 and the second lower electrode 34a overlap in plan view Are arranged to overlap.

その他、例えば図11に示すような形状とすることもできる。この構成の場合、図中下側のMIM容量素子が第1のMIM容量素子に該当し、図中上側のMIM容量素子が第2のMIM容量素子に該当する   In addition, for example, a shape as shown in FIG. In the case of this configuration, the lower MIM capacitive element in the figure corresponds to the first MIM capacitive element, and the upper MIM capacitive element in the figure corresponds to the second MIM capacitive element.

また、第1配線21、第2配線22、第3配線51、第4配線52の形状および配置方法については、平面視で第1配線21と第3配線51が重なる領域である第1領域81と、平面視で第2配線22と第4配線52が重なる領域である第2領域82と、を形成するようなものであれば特段制限されず、図2に示すものに限定されない。例えば、第1配線21と第2配線22を交互に配置しなくてもよい。また、第3配線51と第4配線52交互に配置しなくてもよい。   In addition, regarding the shapes and arrangement methods of the first wiring 21, the second wiring 22, the third wiring 51, and the fourth wiring 52, a first region 81 that is a region where the first wiring 21 and the third wiring 51 overlap in plan view. As long as it forms the second region 82 where the second wiring 22 and the fourth wiring 52 overlap in a plan view, there is no particular limitation, and the present invention is not limited to that shown in FIG. For example, the first wiring 21 and the second wiring 22 do not have to be arranged alternately. Further, the third wiring 51 and the fourth wiring 52 may not be alternately arranged.

しかし、図2に示すように、「第1配線21と第2配線22は直線状に形成され、互いに平行に、かつ、交互に配置。第3配線51と第4配線52は直線状に形成され、互いに平行に、かつ、交互に配置。そして、第1配線21および第2配線22と、第3配線51および第4配線52とは、平面視で互いに直交するように配置。」すれば、効率的に第1領域81と第2領域82を形成することができるので望ましい。
<実施形態2>
However, as shown in FIG. 2, “the first wiring 21 and the second wiring 22 are formed in a straight line, and are arranged in parallel and alternately with each other. The third wiring 51 and the fourth wiring 52 are formed in a straight line. The first wiring 21 and the second wiring 22, and the third wiring 51 and the fourth wiring 52 are arranged so as to be orthogonal to each other in plan view. This is desirable because the first region 81 and the second region 82 can be formed efficiently.
<Embodiment 2>

次に、実施形態1で説明した電源配線構造の設計方法を利用した半導体装置の製造方法の他の一例について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法では、Si基板、およびSi基板上に形成されているCMOSトランジスタ、コンタクトプラグ、該2層分の配線より下層もしくは上層に位置する任意の層数からなる多層配線層等を形成した後、その上に、電源配線構造を形成する。なお、電源配線構造以外の構成については、従来技術に準じて実現できるので、ここでの説明は省略する。以下、図12、13を用いて、本実施形態の電源配線構造の製造方法の一例について説明する。   Next, another example of a semiconductor device manufacturing method using the power supply wiring structure design method described in the first embodiment will be described. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a Si substrate, a CMOS transistor formed on the Si substrate, a contact plug, and a multi-layer wiring having an arbitrary number of layers positioned below or above the two-layer wiring After forming the layers and the like, a power supply wiring structure is formed thereon. The configuration other than the power supply wiring structure can be realized in accordance with the prior art, and thus the description thereof is omitted here. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the power supply wiring structure of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図12(a)に示すように、電源電位VDDもしくは接地電位GNDを供給する第1配線21、第2配線22(図示せず)を同一層内に形成する。ここで、第1配線21がVDD配線だとすると第2配線22がGND配線となり、第1配線21がGND配線だとすると第2配線22がVDD配線となる。第1配線21および第2配線22は、平面上のレイアウトでは互いに平行になるように形成される。   First, as shown in FIG. 12A, the first wiring 21 and the second wiring 22 (not shown) for supplying the power supply potential VDD or the ground potential GND are formed in the same layer. If the first wiring 21 is a VDD wiring, the second wiring 22 is a GND wiring, and if the first wiring 21 is a GND wiring, the second wiring 22 is a VDD wiring. The first wiring 21 and the second wiring 22 are formed to be parallel to each other in a planar layout.

これらの、第1配線21および第2配線22は、Si、O、C、H、Nの元素のうち、少なくとも2つ以上を含む第1の絶縁膜中に、所望の配線パターンを転写した溝を形成し、金属膜を埋設した後に余剰な金属膜を研磨によって除去することで形成される。ここで、金属膜は、前記第1の絶縁膜との密着性を確保する導電性密着膜、元素の相互拡散を抑制する導電性バリア膜、ならびに主たる配線金属からなってもよい。導電性密着膜および導電性バリア膜は、Ta、Tiなどの高融点金属、もしくはこれらの窒化物などの中から選択し、PVD法、CVD法などの手法にて成膜する。主たる配線金属は、銅、もしくは銅を95%以上含有する合金材料を用い、PVD法、CVD法、めっき法などの手法で形成する。第1配線21および第2配線22を形成した後には、配線材料の酸化を防止するとともに、配線材料を構成する元素の拡散を抑制する絶縁性バリア層を全面に渡って形成し(図示せず)、表面を保護する。この絶縁バリア層としては、Siと、O、C、H、Nの1つ以上から選択した元素と、を含有する膜、好ましくはSiとNとを含有する膜を用いる。   The first wiring 21 and the second wiring 22 are grooves in which a desired wiring pattern is transferred in a first insulating film containing at least two elements of Si, O, C, H, and N. After the metal film is embedded, the excess metal film is removed by polishing. Here, the metal film may be made of a conductive adhesion film that secures adhesion to the first insulating film, a conductive barrier film that suppresses mutual diffusion of elements, and a main wiring metal. The conductive adhesion film and the conductive barrier film are selected from refractory metals such as Ta and Ti, or nitrides thereof, and are formed by a technique such as PVD or CVD. The main wiring metal is formed by a method such as a PVD method, a CVD method, or a plating method using copper or an alloy material containing 95% or more of copper. After the first wiring 21 and the second wiring 22 are formed, an insulating barrier layer that prevents the wiring material from being oxidized and suppresses the diffusion of elements constituting the wiring material is formed over the entire surface (not shown). ), Protect the surface. As this insulating barrier layer, a film containing Si and an element selected from one or more of O, C, H, and N, preferably a film containing Si and N, is used.

次に、図12(b)に示すように、MIM下絶縁膜35、MIM容量素子の下部電極34となる導電膜34A、MIM容量素子の容量絶縁膜33となる絶縁膜33A、MIM容量素子の上部電極32となる導電膜32A、およびビアエッチ時のエッチング停止層として機能するエッチストッパ層31を順次積層する。   Next, as shown in FIG. 12B, the MIM lower insulating film 35, the conductive film 34A that becomes the lower electrode 34 of the MIM capacitor, the insulating film 33A that becomes the capacitor insulating film 33 of the MIM capacitor, and the MIM capacitor A conductive film 32A serving as the upper electrode 32 and an etch stopper layer 31 functioning as an etching stop layer during via etching are sequentially stacked.

ここで、MIM下絶縁膜35としては、Si、O、C、H、Nの元素のうち、少なくとも2つ以上を含む膜を用いる。下部電極34となる導電膜34Aは、Ti、Taなどの高融点金属もしくはこれらの金属の窒化物、あるいは複数の導電膜の積層構造としても良く、PVD法、CVD法などの手法により形成する。   Here, as the MIM lower insulating film 35, a film containing at least two elements of Si, O, C, H, and N is used. The conductive film 34A to be the lower electrode 34 may be a refractory metal such as Ti or Ta, a nitride of these metals, or a stacked structure of a plurality of conductive films, and is formed by a method such as PVD or CVD.

容量絶縁膜33の材料や膜厚は、容量の特性を決定する重要な要素となる。高い容量を実現するために、膜厚8〜25nmのSiN膜を用いることが好ましい。あるいは、Ta、Ti、Zr、Hf、Laなどの金属酸化物を用いると、その高い誘電率を活かして、物理的な膜厚を厚くすることで高い信頼性を確保することが出来る。容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aは、CVD法によって形成するか、PVD法で形成した金属膜を酸化処理することで得られる。酸化処理としては、酸素含有雰囲気で250〜350℃の温度範囲にて熱処理する方法、さらに同様の雰囲気にてプラズマを発生させて酸化を促進する方法などがある。上部電極32となる導電膜32Aとしては、Ti、Taなどの高融点金属もしくはこれらの金属の窒化物、あるいは複数の導電膜の積層構造としても良く、PVD法、CVD法などの手法により形成する。エッチストッパ層31については、Siと、O、C、H、Nの1つ以上から選択した元素と、を含有する膜、好ましくはSiとNとを含有する膜を用いる。   The material and film thickness of the capacitive insulating film 33 are important factors that determine the characteristics of the capacitance. In order to realize a high capacity, it is preferable to use a SiN film having a film thickness of 8 to 25 nm. Alternatively, when a metal oxide such as Ta, Ti, Zr, Hf, or La is used, high reliability can be secured by increasing the physical film thickness by utilizing the high dielectric constant. The insulating film 33A to be the capacitor insulating film 33 is obtained by a CVD method or by oxidizing a metal film formed by the PVD method. Examples of the oxidation treatment include a method of performing heat treatment in an oxygen-containing atmosphere at a temperature range of 250 to 350 ° C., and a method of generating plasma in a similar atmosphere to promote oxidation. The conductive film 32A to be the upper electrode 32 may be a refractory metal such as Ti or Ta, a nitride of these metals, or a laminated structure of a plurality of conductive films, and is formed by a technique such as PVD or CVD. . For the etch stopper layer 31, a film containing Si and an element selected from one or more of O, C, H, and N, preferably a film containing Si and N, is used.

続いて図12(c)に示すように、MIM専用のリソグラフィ工程により、上部電極32となる導電膜32Aのパターニングを行う。この際、上部電極32と下層配線21または22とのアライメントをとりやすくするために、MIM下絶縁膜35にマークパターンを形成しておいてもよい。その際には、マークパターン形成用のリソグラフィ工程も必要となる。上部電極32となる導電膜32Aのパターニングは、エッチストッパ層31と導電膜32Aとを同時に、ドライエッチング法によってエッチングする。この時、導電膜32Aと容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aのエッチング選択性を利用して、容量絶縁膜33となる絶縁膜33A上でエッチングを停止させる。   Subsequently, as shown in FIG. 12C, the conductive film 32A to be the upper electrode 32 is patterned by a lithography process dedicated to MIM. At this time, a mark pattern may be formed in the MIM lower insulating film 35 in order to facilitate alignment between the upper electrode 32 and the lower layer wiring 21 or 22. In that case, a lithography process for forming a mark pattern is also required. For patterning the conductive film 32A to be the upper electrode 32, the etch stopper layer 31 and the conductive film 32A are simultaneously etched by a dry etching method. At this time, the etching is stopped on the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33 by utilizing the etching selectivity of the conductive film 32A and the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33.

次に、図12(d)に示すように、MIM専用のもう一つのリソグラフィ工程により、下部電極34となる導電膜34Aのパターニングを行う。下部電極34となる導電膜34Aのパターニングは、容量絶縁膜33となる絶縁膜33Aと導電膜34Aとを同時にドライエッチング法によりエッチングする。この時、導電膜34AとMIM下絶縁膜35のエッチング選択性を利用してMIM下絶縁膜35上でエッチングを停止させる。   Next, as shown in FIG. 12D, the conductive film 34A to be the lower electrode 34 is patterned by another lithography process dedicated to MIM. In the patterning of the conductive film 34A to be the lower electrode 34, the insulating film 33A to be the capacitive insulating film 33 and the conductive film 34A are simultaneously etched by a dry etching method. At this time, the etching is stopped on the lower MIM insulating film 35 using the etching selectivity between the conductive film 34A and the lower MIM insulating film 35.

続いて図13(e)に示すように、MIM上絶縁膜37を形成する。MIM上絶縁膜37は、MIM容量素子に起因する凹凸が表面に形成されている。この凹凸は、このままにして次の工程に移ってもよいし、CMP法で研磨することによって平坦化した後、次の工程に移ってもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 13E, an MIM upper insulating film 37 is formed. The MIM upper insulating film 37 has unevenness caused on the surface due to the MIM capacitor element. The unevenness may be transferred to the next step as it is, or may be transferred to the next step after being flattened by polishing by the CMP method.

次に、図13(f)に示すように、上部電極32、下部電極34、および下層の配線層21または22、に達するビアホールを、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程にて形成する。続いて、図13(g)に示すように、上層の配線層71または72となる導電膜70をPVD法、CVD法などの手法を用いて形成する。この導電膜70は、Ti、Taなどの高融点金属、およびこれらの高融点金属の窒化物、Alを95%以上含有する金属膜の積層で構成される。ここで、ビアホールの下層で上部電極32または下部電極34に接続された部分が電極ビア61となり、下層の配線(第1配線21または第2配線22)に接続された部分が配線ビア63となる。最後に、図13(h)に示すように、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程にて、上層配線パターンを形成する。すなわち、第1配線21と同電位の第3配線71、および、第2配線22と同電位の第4配線72が形成される。なお、第3配線71に接続されるビアの直下には、必ずそれと同電位の第1配線21が位置している。また、第4配線72に接続されるビアの直下には、必ずそれと同電位の第2配線22が位置している。   Next, as shown in FIG. 13F, via holes reaching the upper electrode 32, the lower electrode 34, and the lower wiring layer 21 or 22 are formed by a photolithography process and a dry etching process. Subsequently, as shown in FIG. 13G, a conductive film 70 to be the upper wiring layer 71 or 72 is formed using a PVD method, a CVD method, or the like. The conductive film 70 is composed of a stack of refractory metals such as Ti and Ta, a metal film containing 95% or more of nitrides of these refractory metals and Al. Here, the portion connected to the upper electrode 32 or the lower electrode 34 in the lower layer of the via hole becomes the electrode via 61, and the portion connected to the lower wiring (the first wiring 21 or the second wiring 22) becomes the wiring via 63. . Finally, as shown in FIG. 13H, an upper wiring pattern is formed by a photolithography process and a dry etching process. That is, the third wiring 71 having the same potential as the first wiring 21 and the fourth wiring 72 having the same potential as the second wiring 22 are formed. It should be noted that the first wiring 21 having the same potential is always located immediately below the via connected to the third wiring 71. In addition, the second wiring 22 having the same potential is always located immediately below the via connected to the fourth wiring 72.

本実施形態の半導体装置の製造方法においても、実施形態1で説明した半導体装置の製造方法と同様の優れた効果を実現することができる。また、現状、LSIチップでは最上層にAlを主成分とする配線でボンディングパッド等を形成することが一般的であるが、パッド層に電源配線を配置することで、効率のよい電源配線を設けることが可能となる。さらに、一般的にこのアルミパッドの厚さは下層の銅配線の厚さよりも十分に厚く形成されるので、本実施形態の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置は低抵抗となる。よって、このような半導体装置によれば、静的な電源変動を効果的に抑制することが可能となる。   Also in the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the same excellent effect as that of the manufacturing method of the semiconductor device described in the first embodiment can be realized. In addition, at present, in LSI chips, it is common to form bonding pads or the like with wiring mainly composed of Al as the uppermost layer, but by providing power wiring on the pad layer, efficient power wiring is provided. It becomes possible. Furthermore, since the thickness of this aluminum pad is generally formed sufficiently thicker than the thickness of the underlying copper wiring, the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of this embodiment has a low resistance. Therefore, according to such a semiconductor device, static power supply fluctuation can be effectively suppressed.

11 トランジスタ層
12 ビア
13 多層配線層
21 第1配線
22 第2配線
31 エッチストッパ層
32 上部電極
32A 導電膜
32a 第2上部電極
32b 第1上部電極
33 容量絶縁膜
33A 絶縁膜
34 下部電極
34A 導電膜
34a 第2下部電極
34b 第1下部電極
35 MIM下絶縁膜
36 MIM上絶縁膜
37 MIM上絶縁膜
41a 第3ビア
41b 第2ビア
42a 第4ビア
42b 第1ビア
43 ビア
44 ビア
51 第3配線
52 第4配線
61 電極ビア
63 配線ビア
70 導電膜
71 第3配線
72 第4配線
81 第1領域
82 第2領域
11 transistor layer 12 via 13 multilayer wiring layer 21 first wiring 22 second wiring 31 etch stopper layer 32 upper electrode 32A conductive film 32a second upper electrode 32b first upper electrode 33 capacitive insulating film 33A insulating film 34 lower electrode 34A conductive film 34a Second lower electrode 34b First lower electrode 35 MIM lower insulating film 36 MIM upper insulating film 37 MIM upper insulating film 41a 3rd via 41b 2nd via 42a 4th via 42b 1st via 43 via 44 44 via 51 3rd wiring 52 Fourth wiring 61 Electrode via 63 Wiring via 70 Conductive film 71 Third wiring 72 Fourth wiring 81 First region 82 Second region

Claims (17)

基板上に形成された回路より上の層に設けられる電源配線構造の設計方法であって、
異なる電位を供給する第1配線および第2配線を、前記回路より上方の第1層内に配置し、
下部電極、容量絶縁膜、上部電極をこの順に積層したMIM容量素子を、前記第1層より上方の第2層内に一つ以上配置し、
前記第1配線と同電位の第3配線、および、前記第2配線と同電位の第4配線を、前記第2層より上方の第3層内に配置し、
平面視で前記第1配線と前記第3配線が重なる領域を第1領域とし、平面視で前記第2配線と前記第4配線が重なる領域を第2領域とすると、
第1の前記MIM容量素子の第1下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、
第1の前記MIM容量素子の第1上部電極は、平面視で前記第1領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第2領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、
前記第1上部電極と前記第4配線を接続するための第1ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置され、
前記第1下部電極と前記第3配線を接続するための第2ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置される電源配線構造の設計方法。
A method for designing a power supply wiring structure provided in a layer above a circuit formed on a substrate,
A first wiring and a second wiring for supplying different potentials are disposed in the first layer above the circuit;
One or more MIM capacitive elements in which a lower electrode, a capacitive insulating film, and an upper electrode are laminated in this order are disposed in a second layer above the first layer,
A third wiring having the same potential as the first wiring and a fourth wiring having the same potential as the second wiring are arranged in a third layer above the second layer;
A region where the first wiring and the third wiring overlap in a plan view is a first region, and a region where the second wiring and the fourth wiring overlap in a plan view is a second region,
The first lower electrode of the first MIM capacitor element is disposed so as to overlap with at least one first region and at least one second region in plan view,
The first upper electrode of the first MIM capacitor element does not overlap at least one region where the first region and the first lower electrode overlap in a plan view, and the second region and the first region in a plan view The first lower electrode is disposed so as to overlap with at least one region overlapping,
A first via for connecting the first upper electrode and the fourth wiring is disposed to overlap the second region in plan view;
A method of designing a power supply wiring structure in which a second via for connecting the first lower electrode and the third wiring is arranged to overlap the first region in plan view.
請求項1に記載の電源配線構造の設計方法において、
前記回路の実際の動作に基づいて電源安定のため必要な前記MIM容量素子の数を算出し、少なくとも前記算出した数の前記MIM容量素子が前記回路に接続されるよう、前記第1ビアおよび前記第2ビアのレイアウトを変更する電源配線構造の設計方法。
In the design method of the power supply wiring structure according to claim 1,
The number of the MIM capacitor elements required for power supply stabilization is calculated based on the actual operation of the circuit, and the first via and the at least one of the calculated number of the MIM capacitor elements are connected to the circuit. A method for designing a power supply wiring structure for changing the layout of the second via.
請求項1に記載の電源配線構造の設計方法において、
前記回路の実際の動作に基づいて判断した電源安定のために必要な前記MIM容量素子の数が0である場合、他の工程の内容は変更せずに前記MIM容量素子を配置する工程を除く電源配線構造の設計方法。
In the design method of the power supply wiring structure according to claim 1,
When the number of the MIM capacitor elements required for power supply stability determined based on the actual operation of the circuit is 0, the process of arranging the MIM capacitor elements without changing the contents of other processes is excluded. Design method for power supply wiring structure.
基板上に形成された回路より上の層の第1層で異なる電位を供給する第1配線および第2配線と、
前記第1層より上方の第2層内に一つ以上設けられる、下部電極、容量絶縁膜、上部電極をこの順に積層したMIM容量素子と、
前記第2層より上方の第3層に設けられる、前記第1配線と同電位の第3配線、および、前記第2配線と同電位の第4配線と、
前記上部電極と前記第4配線を接続する第1ビア、および、前記下部電極と前記第3配線を接続する第2ビアと、
を有し、
平面視で前記第1配線と前記第3配線が重なる領域を第1領域とし、平面視で前記第2配線と前記第4配線が重なる領域を第2領域とすると、
第1の前記MIM容量素子の第1下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、
第1の前記MIM容量素子の第1上部電極は、平面視で前記第1領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第2領域と前記第1下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、
前記第1ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置され、
前記第2ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置されている電源配線構造を有する半導体装置。
A first wiring and a second wiring for supplying different potentials in the first layer above the circuit formed on the substrate;
One or more MIM capacitive elements in which a lower electrode, a capacitive insulating film, and an upper electrode are stacked in this order, provided in one or more second layers above the first layer;
A third wiring having the same potential as the first wiring, and a fourth wiring having the same potential as the second wiring, provided in a third layer above the second layer;
A first via connecting the upper electrode and the fourth wiring; and a second via connecting the lower electrode and the third wiring;
Have
A region where the first wiring and the third wiring overlap in a plan view is a first region, and a region where the second wiring and the fourth wiring overlap in a plan view is a second region,
The first lower electrode of the first MIM capacitor element is disposed so as to overlap with at least one first region and at least one second region in plan view,
The first upper electrode of the first MIM capacitor element does not overlap at least one region where the first region and the first lower electrode overlap in a plan view, and the second region and the first region in a plan view The first lower electrode is disposed so as to overlap with at least one region overlapping,
The first via is arranged to overlap the second region in plan view,
The semiconductor device having a power supply wiring structure in which the second via is disposed so as to overlap the first region in plan view.
請求項4に記載の半導体装置において、さらに、
前記上部電極と前記第3配線を接続する第3ビア、および、前記下部電極と前記第4配線を接続する第4ビアを有し、
第2の前記MIM容量素子の第2下部電極は、少なくとも一つの第1領域および少なくとも一つの第2領域と平面視で重なるように配置され、
第2の前記MIM容量素子の第2上部電極は、平面視で前記第2領域と前記第2下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重ならず、かつ、平面視で前記第1領域と前記第2下部電極が重なる少なくとも一つの領域とは重なるように配置され、
前記第3ビアは、平面視で前記第1領域と重なるように配置され、
前記第4ビアは、平面視で前記第2領域と重なるように配置されている半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, further comprising:
A third via that connects the upper electrode and the third wiring; and a fourth via that connects the lower electrode and the fourth wiring;
The second lower electrode of the second MIM capacitor element is disposed so as to overlap with at least one first region and at least one second region in plan view,
The second upper electrode of the second MIM capacitor element does not overlap at least one region where the second region and the second lower electrode overlap in plan view, and the first region and the second region in plan view. The second lower electrode is disposed so as to overlap with at least one region overlapping,
The third via is disposed so as to overlap the first region in plan view,
The semiconductor device is arranged such that the fourth via overlaps with the second region in plan view.
請求項5に記載の半導体装置において、
第1の前記MIM容量素子と第2の前記MIM容量素子とは、互いに隣接するように配置されている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
The semiconductor device in which the first MIM capacitive element and the second MIM capacitive element are disposed adjacent to each other.
請求項4から6のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第1配線と前記第2配線とは、互いに平行に配置されている半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 4 to 6,
The semiconductor device in which the first wiring and the second wiring are arranged in parallel to each other.
請求項4から7のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第3配線と前記第4配線とは、互いに平行に配置されている半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 7,
The semiconductor device in which the third wiring and the fourth wiring are arranged in parallel to each other.
請求項4から8のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第1配線と前記第2配線とは、互いに平行に配置され、
前記第3配線と前記第4配線とは、互いに平行に配置され
前記第1配線および前記第2配線と、前記第3配線および前記第4配線とは、平面視で互いに直交するように配置されている半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 8,
The first wiring and the second wiring are arranged in parallel to each other,
The third wiring and the fourth wiring are arranged in parallel to each other, and the first wiring and the second wiring, and the third wiring and the fourth wiring are arranged to be orthogonal to each other in plan view. Semiconductor device.
請求項4から9のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第1配線および前記第3配線は電源電位を供給する配線であり、前記第2配線および前記第4配線は接地電位を供給する配線である半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 9,
The semiconductor device, wherein the first wiring and the third wiring are wirings for supplying a power supply potential, and the second wiring and the fourth wiring are wirings for supplying a ground potential.
請求項4から9のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第1配線および前記第3配線は接地電位を供給する配線であり、前記第2配線および前記第4配線は電源電位を供給する配線である半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 9,
The semiconductor device, wherein the first wiring and the third wiring are wirings for supplying a ground potential, and the second wiring and the fourth wiring are wirings for supplying a power supply potential.
請求項4から11のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第1配線および前記第2配線はCuを95%以上含有する金属で構成される半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 11,
The first wiring and the second wiring are semiconductor devices made of a metal containing 95% or more of Cu.
請求項12に記載の半導体装置において、
前記第3配線および前記第4配線はCuを95%以上含有する金属で構成される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12,
The third wiring and the fourth wiring are semiconductor devices made of a metal containing 95% or more of Cu.
請求項12に記載の半導体装置において、
前記第3配線および前記第4配線はAlを95%以上含有する金属で構成される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12,
The third wiring and the fourth wiring are semiconductor devices composed of a metal containing 95% or more of Al.
請求項4から14のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記MIM容量素子の前記容量絶縁膜は、厚さ8nm以上25nm以下のシリコン窒化膜である半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 14,
The semiconductor device, wherein the capacitive insulating film of the MIM capacitive element is a silicon nitride film having a thickness of 8 nm to 25 nm.
請求項4から15のいずれか一に記載の半導体装置において、
前記第3配線および前記第4配線と繋がっていない前記MIM容量素子が一つ以上存在する半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 4 to 15,
A semiconductor device in which one or more of the MIM capacitance elements that are not connected to the third wiring and the fourth wiring exist.
請求項1から3のいずれか一に記載の電源配線構造の設計方法を利用した半導体装置の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device using the method for designing a power supply wiring structure according to claim 1.
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