JP6094320B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものであり、例えば、再配線構造形成の際における短絡防止に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and relates to, for example, prevention of a short circuit when forming a rewiring structure.
近年、電子機器に対する小型化、高性能化及び低価格化等の要求に伴い、半導体チップの微細化や多端子化とともに、半導体チップを搭載する回路基板の微細化、多層化、及び該回路基板上での電子部品の高密度実装化が進められている。そのため、半導体チップの多端子化、これら端子の狭ピッチ化に伴い、多層回路基板にも微細配線化が求められている。 In recent years, along with demands for downsizing, high performance, and low prices for electronic devices, along with miniaturization and multi-terminals of semiconductor chips, miniaturization and multilayering of circuit boards on which semiconductor chips are mounted, and the circuit boards High-density mounting of electronic components is being promoted. For this reason, with the increase in the number of terminals of semiconductor chips and the narrowing of the pitch of these terminals, fine wiring is also required for multilayer circuit boards.
このような要請に応えるために、複数種の半導体チップをモールド樹脂で一体化する疑似SOC(System On Chip)が注目を集めている(例えば、特許文献1参照)。このような疑似SOCを形成する際には、その表面に再配線構造を形成する必要がある。 In order to meet such demands, pseudo SOC (System On Chip) in which a plurality of types of semiconductor chips are integrated with a mold resin has attracted attention (for example, see Patent Document 1). When forming such a pseudo SOC, it is necessary to form a rewiring structure on the surface thereof.
このような再配線構造を形成する際には、ダマシン法を用いて埋め込みCu配線を形成することが検討されている。しかし、ダマシン法によりCu配線を形成した場合には、配線の密な領域は、エロージョン(浸食)が進み配線或いはビアの高さが低くなるが、配線の疎な領域では、配線或いはビアの高さが高くなってしまうという問題がある。 When such a rewiring structure is formed, it has been studied to form a buried Cu wiring by using a damascene method. However, when Cu wiring is formed by the damascene method, the erosion (erosion) proceeds in the dense wiring area and the height of the wiring or via decreases, but the wiring or via height increases in the sparse wiring area. There is a problem that becomes high.
そこで、このような問題を解決するために、配線が密な部分に研磨ストッパ膜を設けることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、図9を参照して、従来の改良型ダマシン法による配線形成方法を説明する。まず、図9(a)に示すように、シリコン基板(図示は省略)上に、樹脂層81を介して配線82,83を設け、再び樹脂層84で被覆する。次いで、表面にSiN等の研磨ストッパ膜85を設ける。
Therefore, in order to solve such a problem, it has been proposed to provide a polishing stopper film in a portion where wiring is dense (see, for example, Patent Document 2). Here, with reference to FIG. 9, a conventional wiring forming method by the improved damascene method will be described. First, as shown in FIG. 9A,
次いで、図9(b)に示すように、配線が密な領域以外の研磨ストッパ膜85を選択的エッチングにより除去する。次いで、図9(c)に示すように、配線82,83に達する配線用のトレンチ86或いはビアホール87を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, the
次いで、図9(d)に示すように、全面に、バリア膜及びめっきシード層(いずれも図示を省略)を設けたのち、電解めっき法によりCuめっき膜を堆積させる。次いで、CMP(化学機械研磨)法により、余分なCuめっき膜を除去して、ビア88或いは埋込配線89を形成する。なお、研磨は研磨ストッパ膜85で停止して、研磨ストッパ膜85をエッチングで除去しても良いし或いは研磨ストッパ膜85自体を研磨により除去しても良い。
Next, as shown in FIG. 9D, a barrier film and a plating seed layer (both not shown) are provided on the entire surface, and then a Cu plating film is deposited by an electrolytic plating method. Next, the excess Cu plating film is removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and the
このように、配線が密な領域に研磨ストッパ膜を設けることによって、Cu配線或いはビアの高さの均一化が可能になる。 In this way, by providing the polishing stopper film in a region where the wiring is dense, the height of the Cu wiring or via can be made uniform.
しかし、上述のように配線が密な領域に研磨ストッパ膜を設けた場合に、配線が疎な領域において、CMP工程後にメタルが残る場合がある。そして、この残るパターンを予想することが困難であり、この残渣が配線間を短絡させてしまう可能性がある。 However, when the polishing stopper film is provided in a region where the wiring is dense as described above, the metal may remain in the region where the wiring is sparse after the CMP process. And it is difficult to predict this remaining pattern, and this residue may short-circuit between the wirings.
即ち、従来、LSI再配線、ウェーハレベルパッケージ、或いは、疑似SOCにおいて、樹脂からなる層間絶縁膜に形成したトレンチ内にCuを充填してダマシン配線を形成する際に、樹脂上にバリアメタル兼メッキシードとしてTi/Cuを成膜している。 In other words, in conventional LSI rewiring, wafer level package, or pseudo SOC, when a damascene wiring is formed by filling Cu in a trench formed in an interlayer insulating film made of resin, a barrier metal and plating is formed on the resin. Ti / Cu is formed as a seed.
しかし、配線が疎の領域においてはトレンチ間の間隔が広いため、Ti膜の研磨が不十分となり残渣が発生する場合があり、この残渣が配線間のショートや耐圧の劣化の原因となっていた。ここで、この事情を図10を参照して説明する。 However, since the spacing between the trenches is wide in a region where the wiring is sparse, the Ti film is not sufficiently polished and a residue may be generated. This residue causes a short circuit between the wires and deterioration of the breakdown voltage. . Here, this situation will be described with reference to FIG.
図10は、従来の改良ダマシン法における問題点の説明図であり、図10(a)は概念的平面図であり、図10(b)は、図10(a)におけるA-Bを結ぶ一点鎖線に沿った概念的断面図である。埋込配線95が疎な領域においては、研磨速度が遅くなるので埋込配線95の間にバリア膜残渣96が生じてしまう。なお、図における符号91,92,93は、夫々接続ポスト、樹脂層及び永久絶縁膜であり、図9をより現実的な構成として示している。
FIG. 10 is an explanatory diagram of problems in the conventional improved damascene method, FIG. 10 (a) is a conceptual plan view, and FIG. 10 (b) is a point connecting AB in FIG. 10 (a). It is a conceptual sectional view along a chain line. In a region where the embedded
したがって、半導体装置及びその製造方法において、再配線形成に伴う金属残渣による配線間のショートや耐圧の低下を防止することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the semiconductor device and the manufacturing method thereof to prevent a short circuit between wirings and a decrease in breakdown voltage due to a metal residue accompanying rewiring formation.
開示する一観点からは、素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された埋込配線と、前記埋込配線が疎な領域に表面にバリア膜が形成された凹部パターンを有し、前記凹部パターンに前記バリア膜以外の金属が埋め込まれていないことを特徴とする半導体装置が提供される。 From one aspect disclosed, a semiconductor substrate on which an element is formed, an embedded wiring formed on a surface of the semiconductor substrate, and a recess pattern in which a barrier film is formed on a surface in a region where the embedded wiring is sparse Yes, and the semiconductor device, wherein a metal other than the barrier layer in the recess pattern is not embedded are provided.
また、開示する別の観点からは、素子及び外部接続用ランドが形成された半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に少なくとも埋込配線形成用のトレンチと、前記トレンチの密度が疎な領域に凹部パターンを形成する工程と、前記トレンチ及び前記凹部パターンを含む露出表面にバリア膜及びめっきシード層を形成する工程と、少なくとも前記凹部パターンを除く領域にCuを最大成分とするCu系導電体をめっき法により選択的に成膜して前記トレンチを完全に埋め込む工程と、前記Cu系導電体、めっきシード層及びバリア膜の不要部分を研磨により除去して埋込配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 From another viewpoint to be disclosed, a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate on which an element and an external connection land are formed, a trench for forming at least embedded wiring in the insulating film, and a density of the trench Forming a recess pattern in a sparse region, forming a barrier film and a plating seed layer on the exposed surface including the trench and the recess pattern, and at least Cu in the region excluding the recess pattern. A process of selectively depositing a Cu-based conductor by plating to completely fill the trench, and removing unnecessary portions of the Cu-based conductor, plating seed layer and barrier film by polishing to form a buried wiring There is provided a method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the steps of:
開示の半導体装置及びその製造方法によれば、再配線形成に伴う金属残渣による配線間のショートや耐圧の低下を防止することが可能になる。 According to the disclosed semiconductor device and the manufacturing method thereof, it is possible to prevent a short circuit between wirings and a decrease in breakdown voltage due to a metal residue accompanying rewiring formation.
ここで、図1を参照して、本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。図1は本発明の実施の形態の半導体装置の説明図であり、図1(a)は概念的平面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA−Bを結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。図1に示すように、素子が形成された半導体基板1の表面に形成された絶縁層5に埋め込まれた埋込配線9が疎な領域に表面に研磨促進パターンとなるバリア膜8が形成された凹部パターン7を設ける。なお、図1における符号2,3,4,6は、それぞれ、外部接続用ランド、カバー膜、接続ポスト、トレンチである。
Here, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a conceptual plan view, and FIG. 1 (b) is a point connecting AB in FIG. 1 (a). It is a schematic sectional drawing in alignment with the dashed line. As shown in FIG. 1, a
この場合、凹部パターン7の平面形状は、矩形または円状形のいずれかとし、矩形の短辺または、円状形の短軸長を埋込配線9の最小配線幅Wの3倍以上とすることが望ましい。したがって、埋込配線9の最小配線幅Wが5μmの場合、凹部パターン7の最短部長Lは15μm以上にする。典型的には、一辺が15μm乃至50μmの正方形或いは直径が15μm×50μmの円形とするが、長方形でも、台形でも、楕円でもどのような形状でも良い。
In this case, the planar shape of the
また、凹部パターン7と埋込配線9の間隔dは、埋込配線9の高さの2倍以上とすることが望ましい。即ち、絶縁層5が樹脂層である場合に、樹脂層にトレンチ6と凹部パターン7を形成する際のキュア工程において、両者の間隔dが狭い場合、キュア時の絶縁膜の収縮による応力によりトレンチ6の深さが深いほど、トレンチ6の側壁が傾き、埋込配線9の形状が歪むことになる。したがって、埋込配線9を設計通りに形成するためには、両者の間隔dをトレンチ6の高さの2倍以上とする必要がある。
Further, the distance d between the
また、凹部パターン7の密度は、最少配線幅で形成された埋込配線9の最大密度部分の10%乃至100%、より好適には40%乃至100%にすることが望ましい。ここで、図2を参照して凹部パターン7の密度を説明する。埋込配線9が1:1のL&Sパターンで形成される場合を最大密度とすると、埋込配線の面積占有率は50%になる。
The density of the
上述のように、埋込配線9の最小配線幅Wが5μmの場合、凹部パターン7の最短部長Lは15μm以上となるので、凹部パターン7を一辺が15μmの正方形とした場合を考える。互いに隣接する凹部パターン7の中心の間隔D′を21.3μmにした場合には、凹部パターン7の面積占有率は約50%になり、最少配線幅で形成された埋込配線9の最大密度部分の100%に相当する。また、互いに隣接する凹部パターン7の中心の間隔D′を67.1μmにした場合には、凹部パターン7の面積占有率は約5%になり、最少配線幅で形成された埋込配線9の最大密度部分の10%に相当する。最少配線幅で形成された埋込配線9の最大密度部分の40%にするためには、互いに隣接する凹部パターン7の中心の間隔D′を33.6μmにすれば良い。
As described above, when the minimum wiring width W of the embedded wiring 9 is 5 μm, the shortest portion length L of the
このような、研磨促進パターンとなる凹部パターン7を設けることによって、埋込配線9が疎な領域の平坦部において、バリア膜8の残渣が発生することがなく、それによって、配線間の短絡や耐圧の低下が発生することがない。
By providing such a
このように、表面にバリア膜8を有する凹部パターン7を形成するためには、トレンチ6をCuを最大成分とするCu系導電体で埋め込む工程において、凹部パターンをめっき防止膜で覆って電解メッキを行えば良い。なお、互いに隣接する凹部パターン7の間の領域は、めっき防止膜を設けずにCu系導電体が成膜するようにすることが望ましく、それによって、めっきの膜厚の均一性が向上する。
Thus, in order to form the
このような、再配線構造に伴う研磨促進用の凹部パターンの適用は単一の半導体装置に限られるものではなく、少なくとも一つの特性が他と異なる複数の半導体チップを樹脂モールドにより一体化した擬似SOCにも適用されるものである。さらには、多層回路基板にも設けられるものである。 The application of the recess pattern for promoting polishing accompanying the rewiring structure is not limited to a single semiconductor device, but a pseudo-chip in which a plurality of semiconductor chips having at least one characteristic different from others are integrated by a resin mold. It is also applicable to SOC. Furthermore, it is also provided on a multilayer circuit board.
次に、図3乃至図7を参照して、本発明の実施例1の半導体装置の製造工程を説明する。まず、図3(a)に示すように、内部に素子を形成したLSIチップ21の表面に外部接続用ランド22を設け、SiNからなるカバー膜23で覆う。
Next, with reference to FIGS. 3 to 7, the manufacturing process of the semiconductor device of Example 1 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 3A, an
次いで、図3(b)に示すように、Cuポスト24を選択めっきで形成した後、ポリイミド樹脂からなる樹脂絶縁膜25を設け、Cuポスト24の頂面を露出させる。次いで、図4(c)に示すように、全面に感光性絶縁樹脂WPR−1201(JSR社製商品型番)をポストベーク後の厚さが6〜7μmになるように塗布して感光性樹脂絶縁膜26を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, after the
次いで、図4(d)に示すように、最小線幅が5μmになるように、露光・現像してトレンチ27を形成する。この時、配線が疎な領域には研磨促進用の凹部パターン28を同時に形成する。ここでは、トレンチ27と凹部パターン28との間隔がトレンチ27の深さの2倍以上になるように、15μmの間隙を設ける。また、凹部パターン28の平面形状は15μm×15μmの正方形とし、互いに隣接する凹部パターン28の間隔は30μmとする。
Next, as shown in FIG. 4D, the
次いで、200℃で1時間のキュアを行って感光性樹脂絶縁膜26を永久絶縁膜29にする。この時、トレンチ27と凹部パターン28との間隔を15μmとしているので、トレンチ27の形状が凹部パターン28に引っ張られて歪むことがなく、幅が5μmで高さが5.5〜6.5μmのトレンチ27となる。
Next, curing is performed at 200 ° C. for 1 hour to make the photosensitive
次いで、図5(e)に示すように、スパッタ法を用いて、厚さが30nm〜200nmのTi膜30を密着層兼バリア膜とし、厚さが30nm〜200nmのCu膜31をめっきシード層として順次成膜する。なお、ここでは、Ti膜30及びCu膜31の厚さは、50nm及び100nmとする。
Next, as shown in FIG. 5E, by using a sputtering method, a
次いで、図5(f)に示すように、凹部パターン28を覆うようにレジストを用いてめっき防止膜32を形成する。この時、成膜するめっき層の膜厚を均一にするために、隣接凹部パターン28の間にはめっき防止膜32を設けずに、Cu膜31を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5 (f), a
次いで、図6(g)に示すように、電解めっき法により厚さが10μm以上のCuめっき膜33を堆積させて、トレンチ27を完全に埋め込む。
Next, as shown in FIG. 6G, a
次いで、図6(h)に示すように、めっき防止膜32を除去したのち、CuスラリHS−3C935(日立化成製商品型番)のみを用いて永久絶縁膜29の厚さが5μmとなるまでCMPを行うことで、最小配線間隔が5μm、配線高さが5μmの矩形断面の埋込配線34が形成される。図7はCMP直後の半導体装置の説明図であり、図7(a)は概念的平面図であり、図7(b)は図7(a)におけるA−A′を結ぶ一点鎖線に沿った概念的断面図である。この時、凹部パターン28が研磨促進パターンとなるので、埋込配線34が疎な領域の平坦部の表面にバリア膜残渣が残ることがない。
Next, as shown in FIG. 6 (h), after removing the
以上、説明したように、本発明の実施例1においては、配線が疎な領域に研磨促進用の凹部パターンを設けているので、配線が疎な領域において研磨が十分に行われ、バリア膜残渣が発生することがなく、それによって、配線間の短絡や耐圧低下が防止される。 As described above, in the first embodiment of the present invention, since the concave pattern for promoting polishing is provided in a region where wiring is sparse, the polishing is sufficiently performed in the region where wiring is sparse, and the barrier film residue Does not occur, thereby preventing a short circuit between wires and a decrease in breakdown voltage.
次に、図8を参照して、本発明の実施例2の疑似SOCを説明するが、配線及び研磨促進パターンの形成工程は上記の実施例1と同様であるので、ここでは再配線形成後の疑似SOCの断面図のみを示す。 Next, the pseudo SOC of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. Since the process of forming the wiring and the polishing promoting pattern is the same as that of the first embodiment, here, after the rewiring is formed. Only the sectional view of the pseudo SOC is shown.
図8は、本発明の実施例2の疑似SOCの概念的断面図であり、まず、支持基板(図示は省略)上に、接続用ランド421〜423を形成した複数の異種の半導体チップ411〜413を貼り付けてモールド樹脂43でモールドする。ここでは、半導体チップ411〜413をそれぞれCPU、センサ、メモリとする。
Figure 8 is a schematic cross-sectional view of a pseudo-SOC according to the second embodiment of the present invention, first, on the support substrate (not shown), a plurality of different types of semiconductor chips which form a
支持基板から剥離した後、接続用ランド421〜423にCuポスト44を形成したのち、ポリイミド樹脂から樹脂絶縁膜45で覆うとともに、Cuポスト44の頂面を露出させる。以降は、上記の実施例1と同様に、最終的には永久絶縁膜51となる感光性絶縁膜を塗布したのち、露光・現像してトレンチ及び研磨促進用の凹部パターン52を形成する。次いで、密着層53及びめっきシード層54を介してCuめっき膜で埋め込んだのち、CMP法により平坦化して埋込配線55を形成する。
After peeling from the support substrate, Cu posts 44 are formed on the connecting
次いで、再び、最終的には永久絶縁膜56となる感光性絶縁膜を塗布したのち、露光・現像してビアホールを形成する。次いで、密着層58及びめっきシード層59を介してCuめっき膜で埋め込んだのち、CMP法により平坦化してプラグ60を形成する。この時、プラグが疎な領域に研磨促進用の凹部パターン57を設けても良い。
Next, a photosensitive insulating film that will eventually become a permanent insulating film 56 is applied again, and then exposed and developed to form a via hole. Next, after filling with a Cu plating film via the
次いで、最終的には永久絶縁膜61となる感光性絶縁膜を塗布したのち、露光・現像してトレンチ及び研磨促進用の凹部パターン62を形成する。次いで、密着層63及びめっきシード層64を介してCuめっき膜で埋め込んだのち、CMP法により平坦化して埋込配線65を形成する。このような工程を必要とする層数だけ繰り返す。
Next, after a photosensitive insulating film that will eventually become a permanent insulating film 61 is applied, exposure and development are performed to form trenches and a
次いで、最終的には永久絶縁膜66となる感光性絶縁膜を塗布したのち、露光・現像してビアホールを形成する。次いで、密着層67及びめっきシード層68を介してCuめっき膜で埋め込んだのち、CMP法により平坦化してプラグ69を形成する。最後に、パッド70を形成し、このパッド70の周囲にソルダーレジスト71を設けることにより疑似SOCが完成する。
Next, a photosensitive insulating film that will eventually become a permanent insulating film 66 is applied, and then exposed and developed to form via holes. Next, after filling with a Cu plating film through the
このように、本発明の実施例2では、疑似SOCの再配線構造を形成する際に、研磨促進用の凹部パターンを設けているので、埋込配線間の短絡を防止することができる。また、研磨ストッパを設ける必要もない。 As described above, in the second embodiment of the present invention, when the pseudo-SOC rewiring structure is formed, the concave pattern for promoting polishing is provided, so that a short circuit between the embedded wirings can be prevented. Further, it is not necessary to provide a polishing stopper.
ここで、実施例1及び実施例2を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
(付記1)素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された埋込配線と、前記埋込配線が疎な領域に表面にバリア膜が形成された凹部パターンを有し、前記凹部パターンに前記バリア膜以外の金属が埋め込まれていないことを特徴とする半導体装置。
(付記2)前記凹部パターンの平面形状が、矩形または円状形のいずれかであり、前記矩形の短辺または、円状形の短軸長が前記埋込配線の最小配線幅の3倍以上であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)前記凹部パターンの密度が、前記最少配線幅で形成された配線の最大密度部分の10%乃至100%であることを特徴とする付記1または付記2に記載の半導体装置。(付記4)前記凹部パターンと前記埋込配線を形成する凹部を設ける絶縁層が樹脂層であり、前記凹部パターンと前記埋込配線の間隔が、前記埋込配線の高さの2倍以上であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の半導体装置。
(付記5)素子が形成された少なくとも一つが異なった種類の複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップをモールドして一体化する樹脂層と、前記半導体チップの表面に形成され前記複数の半導体チップ間を電気的に接続する埋込配線と、前記埋込配線が疎な領域に表面にバリア膜が形成された凹部パターンを有することを特徴とする半導体装置。
(付記6)素子及び外部接続用ランドが形成された半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に少なくとも埋込配線形成用のトレンチと、前記トレンチの密度が疎な領域に凹部パターンを形成する工程と、前記トレンチ及び前記凹部パターンを含む露出表面にバリア膜及びめっきシード層を形成する工程と、少なくとも前記凹部パターンを除く領域にCuを最大成分とするCu系導電体をめっき法により選択的に成膜して前記トレンチを完全に埋め込む工程と、前記Cu系導電体、めっきシード層及びバリア膜の不要部分を研磨により除去して埋込配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7)前記トレンチを埋め込む工程において、互いに隣接する前記凹部パターンの間に前記Cu系導電体を成膜させることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)前記凹部パターンと前記埋込配線の間隔が、前記埋込配線の高さの2倍以上であることを特徴とする付記6または付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)素子が形成された少なくとも一つが異なった種類の複数の半導体チップを樹脂でモールとする工程と、前記複数の半導体チップ及び樹脂の表面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に少なくとも前記複数の半導体チップ間を電気的に接続する埋込配線形成用のトレンチと、前記トレンチの密度が疎な領域に凹部パターンを形成する工程と、前記トレンチ及び前記凹部パターンを含む露出表面にバリア膜及びめっきシード層を形成する工程と、少なくとも前記凹部パターンを除く領域にCuを最大成分とするCu系導電体をめっき法により選択的に成膜して前記トレンチを完全に埋め込む工程と、前記Cu系導電体、めっきシード層及びバリア膜の不要部分を研磨により除去して埋込配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Here, the following supplementary notes are attached to the embodiments of the present invention including Example 1 and Example 2.
It possesses (Supplementary Note 1) and the semiconductor substrate in which elements are formed, and the buried wiring formed on the surface of the semiconductor substrate, the recess pattern barrier film on the buried wiring surface sparse regions are formed, A semiconductor device , wherein a metal other than the barrier film is not embedded in the recess pattern .
(Additional remark 2) The planar shape of the said recessed part pattern is either a rectangle or circular shape, and the short side of the said rectangle or the short axis length of a circular shape is 3 times or more of the minimum wiring width of the said embedded wiring. The semiconductor device according to
(Additional remark 3) The semiconductor device of
(Supplementary Note 5 ) A plurality of semiconductor chips of at least one type in which elements are formed, a resin layer that molds and integrates the plurality of semiconductor chips, and the plurality of semiconductors formed on the surface of the semiconductor chip A semiconductor device comprising: embedded wiring for electrically connecting chips; and a recess pattern having a barrier film formed on a surface in a region where the embedded wiring is sparse.
(Appendix 6 ) A step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate on which an element and an external connection land are formed, a trench for forming an embedded wiring at least in the insulating layer, and a recess in a region where the density of the trench is low A step of forming a pattern, a step of forming a barrier film and a plating seed layer on the exposed surface including the trench and the recess pattern, and plating a Cu-based conductor having Cu as a maximum component at least in a region excluding the recess pattern And selectively embedding the trench to form a buried wiring by removing unnecessary portions of the Cu-based conductor, plating seed layer, and barrier film by polishing. A method of manufacturing a semiconductor device.
(Supplementary note 7 ) The method for manufacturing a semiconductor device according to
(Supplementary note 8 ) The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Supplementary Note 9 ) A step of molding a plurality of semiconductor chips of at least one different type formed with an element with resin, a step of forming an insulating film on the surface of the plurality of semiconductor chips and resin, and the insulating film A trench for forming an embedded wiring that electrically connects at least the plurality of semiconductor chips, a step of forming a concave pattern in a region where the density of the trench is low, and an exposed surface including the trench and the concave pattern A step of forming a barrier film and a plating seed layer, and a step of selectively depositing a Cu-based conductor containing Cu as a maximum component in a region excluding at least the recess pattern by a plating method to completely fill the trench. And a step of forming an embedded wiring by removing unnecessary portions of the Cu-based conductor, plating seed layer and barrier film by polishing. A method for manufacturing a semiconductor device.
1 半導体基板
2 外部接続用ランド
3 カバー膜
4 接続ポスト
5 絶縁層
6 トレンチ
7 凹部パターン
8 バリア膜
9 埋込配線
21 LSIチップ
22 外部接続用ランド
23 カバー膜
24 Cuポスト
25 樹脂絶縁膜
26 感光性樹脂絶縁膜
27 トレンチ
28 凹部パターン
29 永久絶縁膜
30 Ti膜
31 Cu膜
32 めっき防止膜
33 Cuめっき膜
34 埋込配線
411〜413 半導体チップ
421〜423 接続用ランド
43 モールド樹脂
44 Cuポスト
45 樹脂絶縁膜
51,56,61,66 永久絶縁膜
52,57,62 凹部パターン
53,58,63,67 密着層
54,59,64,68 めっきシード層
55,65 埋込配線
60,69 プラグ
70 パッド
71 ソルダーレジスト
81 樹脂層
82,83 配線
84 樹脂層
85 研磨ストッパ膜
86 トレンチ
87 ビアホール
88 ビア
89 埋込配線
91 接続ポスト
92 樹脂層
93 永久絶縁膜
94 バリア膜
95 埋込配線
96 バリア膜残渣
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の表面に形成された埋込配線と、
前記埋込配線が疎な領域に表面にバリア膜が形成された凹部パターンを有し、前記凹部パターンに前記バリア膜以外の金属が埋め込まれていないことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate on which an element is formed;
Embedded wiring formed on the surface of the semiconductor substrate;
Wherein a said barrier layer on the surface the buried wiring sparse areas have a concave pattern is formed, a metal other than the barrier layer in the recess pattern is not embedded.
前記矩形の短辺または、円状形の短軸長が前記埋込配線の最小配線幅の3倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The planar shape of the concave pattern is either rectangular or circular,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the short side of the rectangle or the short axis of the circular shape is at least three times the minimum wiring width of the embedded wiring.
前記絶縁膜に少なくとも埋込配線形成用のトレンチと、前記トレンチの密度が疎な領域に凹部パターンを形成する工程と、
前記トレンチ及び前記凹部パターンを含む露出表面にバリア膜及びめっきシード層を形成する工程と、
少なくとも前記凹部パターンを除く領域にCuを最大成分とするCu系導電体をめっき法により選択的に成膜して前記トレンチを完全に埋め込む工程と、
前記Cu系導電体、めっきシード層及びバリア膜の不要部分を研磨により除去して埋込配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an insulating film on the semiconductor substrate on which the element and the external connection land are formed;
Forming at least a trench for forming an embedded wiring in the insulating film, and forming a recess pattern in a region where the density of the trench is low;
Forming a barrier film and a plating seed layer on an exposed surface including the trench and the recess pattern;
A step of selectively embedding a Cu-based conductor having Cu as a maximum component in a region excluding at least the concave pattern by a plating method to completely fill the trench;
And a step of removing unnecessary portions of the Cu-based conductor, plating seed layer and barrier film by polishing to form a buried wiring.
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