JPH1022389A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH1022389A
JPH1022389A JP19559996A JP19559996A JPH1022389A JP H1022389 A JPH1022389 A JP H1022389A JP 19559996 A JP19559996 A JP 19559996A JP 19559996 A JP19559996 A JP 19559996A JP H1022389 A JPH1022389 A JP H1022389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
semiconductor device
layer
dielectric constant
wiring layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19559996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keitoku Ueda
佳徳 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP19559996A priority Critical patent/JPH1022389A/en
Publication of JPH1022389A publication Critical patent/JPH1022389A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase or decrease the capacitance between identical or different wiring layers by preventing wirings from corroding due to external water content, etc. SOLUTION: First and second wiring layers 3, 6 are formed on, a wiring layer base substrate 2. A low-dielectric const. layer 4 is formed in portions between the wiring layers 3, 6 where the capacitance is to be reduced. A high- dielectric const. layer 8 is formed in portions between the wiring layers 3, 6 where the capacitance is to be increased. Other portions are covered with a first and second protective films 5, 7 usually made of silicon oxide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配線間、配線層間
にある絶縁膜の防水性を確保しながら、比誘電率を低減
させたり、増加させたりして、配線間、配線層間の容量
を低減させたり、増加させたりする半導体装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for reducing or increasing the relative permittivity while securing the waterproofness of an insulating film between wirings and between wiring layers to increase the capacity between wirings and between wiring layers. The present invention relates to a semiconductor device which is reduced or increased.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LSI等の高密度集積回路では、
シリコン酸化膜などの絶縁層を使用して2層以上の配線
層を縁膜しながら、これらの各配線層によって半導体素
子同士やパッド電極等とを接続している。この場合、シ
リコン酸化膜として絶縁膜の比誘電率が4.1程度で十
分なとき、不純物を含まないテトラエトキシランなどの
主原料ガスをプラズマCVD法によりシリコン基板上に
気層成長させたものが使用され、また絶縁膜の比誘電率
が3.9程度、必要なとき、シリコン基板を熱酸化法な
どで酸化させたものが使用される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a high-density integrated circuit such as an LSI,
Semiconductor elements, pad electrodes, and the like are connected by these wiring layers while two or more wiring layers are bordered by using an insulating layer such as a silicon oxide film. In this case, when the relative dielectric constant of the insulating film is approximately 4.1 as the silicon oxide film, a main material gas such as tetraethoxysilane containing no impurities is vapor-grown on a silicon substrate by a plasma CVD method. Is used, and the dielectric constant of the insulating film is about 3.9. When necessary, a silicon substrate oxidized by a thermal oxidation method or the like is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体装置の高速化が求められ、これに対応して特開平6−
302704号公報の「半導体装置」、特開平3−21
026号公報の「配線の寄生容量が低い半導体装置およ
びその製造方法」などの技術により、各配線層間の静電
容量、各配線層内の各配線間の静電量の低減が図られて
いる。この場合、特開平6−302704号公報記載の
「半導体装置」では、図4に示す如くその表面上に複数
の半導体素子が形成された半導体基板102と、この半
導体基板102上に形成され、前記各半導体素子同士や
これらの各半導体素子と外部機器とを接続する複数の金
属配線膜103と、これらの各金属配線膜103を覆う
ように形成され、前記各金属配線膜103同士を絶縁す
る弗素を含むシリコン酸化膜104と、このシリコン酸
化膜104上に形成され、前記シリコン酸化膜104に
外部から水分が侵入するのを防止する窒素を含むシリコ
ン酸化膜105とによって半導体装置101を構成する
ことにより、窒素を含むシリコン酸化膜105によって
吸水性が高い弗素を含むシリコン酸化膜104内に水分
が侵入しないようにしながら、各金属配線膜103間に
比誘電率が小さい弗素を含むシリコン酸化膜104を配
置し、これらの各金属配線膜103間の静電容量を小さ
くしている。
In recent years, however, there has been a demand for higher speed semiconductor devices.
No. 302704, “Semiconductor device”, JP-A-3-21
Techniques such as "Semiconductor Device with Low Wiring Parasitic Capacitance and Manufacturing Method thereof" in Japanese Patent No. 026 aim to reduce the capacitance between each wiring layer and the amount of static electricity between each wiring in each wiring layer. In this case, in the “semiconductor device” described in JP-A-6-302704, a semiconductor substrate 102 having a plurality of semiconductor elements formed on its surface as shown in FIG. A plurality of metal wiring films 103 for connecting the semiconductor elements to each other and each of the semiconductor elements and an external device; and fluorine formed to cover the metal wiring films 103 and to insulate the metal wiring films 103 from each other. And a silicon oxide film 105 formed on the silicon oxide film 104 and containing nitrogen for preventing moisture from entering the silicon oxide film 104 from the outside. This prevents moisture from entering the silicon oxide film 104 containing fluorine, which has high water absorption due to the silicon oxide film 105 containing nitrogen. Et al., Placing the silicon oxide film 104 containing fluorine dielectric constant is smaller between the metal wiring film 103 is made smaller these electrostatic capacitance between each of the metal wiring film 103.

【0004】また、特開平3−21026号公報記載の
「配線の寄生容量が低い半導体装置およびその製造方
法」では、図5に示す如くその表面上に複数の半導体素
子が形成された半導体基板112と、この半導体基板1
12上に形成される絶縁層113と、この絶縁層113
上に積層されてエッチングされる下導体層114と、こ
の下導体層114と異なるエッチングレートを持つ材料
によって構成され、前記下導体層14上に積層されてエ
ッチングされる上導体層115と、この上導体層115
の側部に形成されるサイドウオール116と、これら上
導体層115などを覆うように形成される絶縁層117
とによって半導体装置111を構成する。サイドウオー
ル116および上導体層115とをマスクにして、下導
体層114をエッチングすることにより、ミスアライメ
ントに対する余裕度を高くしながら、下導体層114お
よび上導体層115によって構成される各配線を縮小し
て、これら各配線間の静電容量を小さくしている。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-21026, "Semiconductor device having low wiring parasitic capacitance and method of manufacturing the same", a semiconductor substrate 112 having a plurality of semiconductor elements formed on its surface as shown in FIG. And this semiconductor substrate 1
12, an insulating layer 113 formed on
A lower conductor layer 114 that is stacked and etched on the upper conductor layer 114; an upper conductor layer 115 that is formed of a material having an etching rate different from that of the lower conductor layer 114 and is stacked on the lower conductor layer 14 and etched; Upper conductor layer 115
And an insulating layer 117 formed so as to cover the upper conductor layer 115 and the like.
Thus, the semiconductor device 111 is configured. By etching the lower conductor layer 114 using the sidewalls 116 and the upper conductor layer 115 as a mask, each wiring formed by the lower conductor layer 114 and the upper conductor layer 115 can be formed while increasing the margin for misalignment. In this case, the capacitance between these wirings is reduced.

【0005】しかしながら、これら特開平6−3027
04号公報の「半導体装置」、特開平3−21026号
公報の「配線の寄生容量が低い半導体装置およびその製
造方法」においては、次に述べるような問題があった。
まず、特開平6−302704号公報の「半導体装置」
では、各金属配線膜103間の静電容量を小さくするた
めに使用している、弗素を添加したシリコン酸化膜10
4の吸湿性が高いことから、窒素を含むシリコン酸化膜
105によって弗素を含むシリコン酸化膜104全体を
覆わなければならず、その分だけ製造工程が増えてしま
うという問題があった。また、このような窒素を含むシ
リコン酸化膜105によって弗素を含むシリコン酸化膜
104を覆っていても、窒素を含むシリコン酸化膜10
5にちょっとした傷などが付いたとき、この傷から水分
が侵入して弗素を添加したシリコン酸化膜104に水分
が吸収されて、このシリコン酸化膜104で覆われてい
る金属配線膜103が腐蝕されてしまうなど、従来から
広く使用されているSiO2 などを使用したシリコン酸
化膜に比べて、性能が安定しないという問題があった。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-21026 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 3-21026 have the following problems.
First, a "semiconductor device" disclosed in JP-A-6-302704 is disclosed.
Here, the silicon oxide film 10 to which fluorine is added is used to reduce the capacitance between the metal wiring films 103.
Because of the high hygroscopicity of No. 4, the silicon oxide film 105 containing nitrogen must be entirely covered with the silicon oxide film 105 containing nitrogen, and there is a problem that the number of manufacturing steps increases by that much. Even if the silicon oxide film 104 containing fluorine is covered with the silicon oxide film 105 containing nitrogen, the silicon oxide film
When a slight scratch or the like is made on the silicon nitride film 5, the moisture penetrates from the scratch, the moisture is absorbed by the silicon oxide film 104 to which fluorine is added, and the metal wiring film 103 covered with the silicon oxide film 104 is corroded. For example, there is a problem that the performance is not stable as compared with a silicon oxide film using SiO 2 or the like which has been widely used conventionally.

【0006】また、特開平3−21026号に示す「配
線の寄生容量が低い半導体装置およびその製造方法」で
は、下導体層114上に積層される上導体層115のサ
イドに形成されるサイドウオール116の材料として、
通常の誘電体を使用するようにしているので、このサイ
ドウオールが持つ比誘電率により、同一の配線層上で、
配線間の静電容量をあまり小さくすることができないと
いう問題があった。本発明は上記の事情に鑑み、請求項
1、3、4では、外部の水分などによって配線が腐蝕し
ないようにしながら、同一の層または異なる層に形成さ
れた配線層間の静電容量を小さくして、配線遅延、クロ
ストークなどの問題が発生しないようにすることができ
る半導体装置を提供することを目的としている。また、
請求項2、5、6では、外部の水分などによって配線が
腐蝕しないようにしながら、同一の層または異なる層に
形成された配線層間の静電容量を大きくして、電源電圧
や接地電圧などを安定化させることができる半導体装置
を提供することを目的としている。
[0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-21026 discloses a "semiconductor device having a low wiring parasitic capacitance and a method of manufacturing the same", in which a sidewall formed on a side of an upper conductor layer 115 laminated on a lower conductor layer 114 is disclosed. As a material for 116,
Since a normal dielectric material is used, the relative permittivity of the sidewall makes it possible to use the same dielectric layer on the same wiring layer.
There was a problem that the capacitance between the wirings could not be reduced too much. In view of the above circumstances, the present invention reduces the capacitance between wiring layers formed in the same layer or different layers while preventing the wiring from being corroded by external moisture or the like. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device capable of preventing problems such as wiring delay and crosstalk from occurring. Also,
According to the second, fifth and sixth aspects, the capacitance between the wiring layers formed in the same layer or different layers is increased while preventing the wiring from being corroded by external moisture or the like, so that the power supply voltage or the ground voltage is reduced. It is an object to provide a semiconductor device which can be stabilized.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項1では、複数の半導体素子が形成
された配線下地基板と、この配線下地基板上に多層に形
成されて前記半導体素子を電気的に接続する配線層とを
有する半導体装置において、各配線層間のうち、静電容
量を低下させたい配線層間に、他の部分に配置されてい
る絶縁膜の比誘電率より低い比誘電率を持つ絶縁膜を配
置することを特徴としている。上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項2では、複数の半導体素子が形成
された配線下地基板と、この配線下地基板上に多層に形
成されて前記半導体素子を電気的に接続する配線層とを
有する半導体装置において、各配線層間のうち、静電容
量を増加させたい配線層間に、他の部分に配置されてい
る絶縁膜の比誘電率より高い比誘電率を持つ絶縁膜を配
置することを特徴としている。請求項3では、請求項1
に記載の半導体装置において、前記各配線層のうち、同
一の層に配置されている各配線間にのみ低い比誘電率を
持つ絶縁膜を配置することを特徴としている。請求項4
では、請求項1に記載の半導体装置において、前記各配
線層のうち、異なる層に配置されている各配線間にのみ
低い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することを特徴として
いる。請求項5では、請求項2に記載の半導体装置にお
いて、前記各配線層のうち、同一の層に配置されている
各配線間にのみ高い比誘電率を持つ絶縁膜を配置するこ
とを特徴としている。請求項6では、請求項2に記載の
半導体装置において、前記各配線層のうち、異なる層に
配置されている各配線間にのみ高い比誘電率を持つ絶縁
膜を配置することを特徴としている。上記の構成によ
り、請求項1、3、4では、複数の半導体素子が形成さ
れた配線下地基板と、この配線下地基板上に多層に形成
されて前記半導体素子を電気的に接続する配線層とを有
する半導体装置において、各配線層間のうち、静電容量
を低下させたい配線層間に、他の部分に配置されている
絶縁膜の比誘電率より低い比誘電率を持つ絶縁膜を配置
することにより、外部の水分などによって配線が腐蝕し
ないようにしながら、同一の層または異なる層に形成さ
れた配線層間の静電容量を小さくして、配線遅延、クロ
ストークなどの問題が発生しないようにする。請求項
2、5、6では、複数の半導体素子が形成された配線下
地基板と、この配線下地基板上に多層に形成されて前記
半導体素子を電気的に接続する配線層とを有する半導体
装置において、各配線層間のうち、静電容量を増加させ
たい配線層間に、他の部分に配置されている絶縁膜の比
誘電率より高い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することに
より、外部の水分などによって配線が腐蝕しないように
しながら、同一の層または異なる層に形成された配線層
間の静電容量を大きくして、電源電圧や接地電圧などを
安定化させる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a wiring base substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed, and a multilayer formed on the wiring base substrate. In a semiconductor device having a wiring layer for electrically connecting the semiconductor element, a relative dielectric constant of an insulating film disposed in another portion between wiring layers whose capacitance is to be reduced among the wiring layers. It is characterized in that an insulating film having a low dielectric constant is arranged. In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, a wiring base substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed, and a multi-layer formed on the wiring base substrate to electrically connect the semiconductor elements In a semiconductor device having a wiring layer, an insulating film having a relative dielectric constant higher than the relative dielectric constant of an insulating film disposed in another portion is provided between wiring layers of which capacitance is to be increased among respective wiring layers. It is characterized by being arranged. In claim 3, claim 1
In the semiconductor device described in (1), an insulating film having a low relative dielectric constant is arranged only between the wirings arranged in the same layer among the respective wiring layers. Claim 4
The semiconductor device according to claim 1 is characterized in that an insulating film having a low relative dielectric constant is disposed only between wirings arranged in different layers among the wiring layers. According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, an insulating film having a high relative dielectric constant is disposed only between the respective wirings arranged in the same layer among the respective wiring layers. I have. According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, an insulating film having a high relative dielectric constant is arranged only between the wirings arranged in different layers among the wiring layers. . According to the above configuration, in claim 1, 3, and 4, a wiring undersubstrate on which a plurality of semiconductor elements are formed, and a wiring layer formed in multiple layers on the wiring undersubstrate and electrically connecting the semiconductor elements. In the semiconductor device having the above, an insulating film having a relative permittivity lower than the relative permittivity of the insulating film disposed in another part is disposed between wiring layers of which capacitance is to be reduced among the respective wiring layers. Thus, while preventing the wiring from being corroded by external moisture and the like, the capacitance between the wiring layers formed in the same layer or different layers is reduced, so that problems such as wiring delay and crosstalk do not occur. . A semiconductor device according to claim 2, 5, or 6, further comprising: a wiring base substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed; and a wiring layer formed in multiple layers on the wiring base substrate to electrically connect the semiconductor elements. By arranging an insulating film having a dielectric constant higher than the dielectric constant of an insulating film disposed in another portion between wiring layers of which capacitance is to be increased among each wiring layer, external moisture can be reduced. The capacitance between the wiring layers formed in the same layer or different layers is increased while preventing the wiring from being corroded by the above-described method, and the power supply voltage and the ground voltage are stabilized.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による半導
体装置の一形態例を示す概略構成図である。この図に示
す半導体装置1は、その表面上に複数の半導体素子が形
成された半導体基板(配線層下地基板)2と、アルミニ
ウムなどの材料またはこのアルミニウムにシリコン(S
i)、銅(Cu)などを添加した材料、あるいはポリシ
リコンなどの材料またはこのポリシリコン上にタングス
テン(W)、チタン(Ti)などを積層した材料などを
前記配線層下地基板2上に積層した後、エッチングして
形成される第1配線層3と、弗素(F)が添加されたシ
リコン酸化膜や鱗(P)など添加されたシリコン酸化膜
などによって構成され、前記第1配線層3のうち、相互
の間隔が狭くなっている配線層間に形成される低誘電率
層4と、この低誘電率層4および前記第1配線層3を覆
うように形成されたSiO2 膜などによって構成される
第1保護皮膜5と、アルミニウムなどの材料またはこの
アルミニウムにSi、Cuなどを添加した材料、あるい
はポリシリコンなどの材料またはこのポリシリコン上に
W、Tiなどを積層した材料などを前記第1保護皮膜5
上に積層した後、エッチングして形成される第2配線層
6と、この第2配線層6を覆うように形成されたSiO
2 膜などによって構成される第2保護皮膜7と、Si
N、Ta25 などによって構成され、前記第1、第2
保護皮膜5、7のうち、静電容量を高めたい第1配線層
3と第2配線層6との間に形成される高誘電率層8とを
備えている。そして、第1配線層3によって配線層下地
基板2上に形成された各半導体素子同士を電気的に接続
するとともに、この第1配線層3および第2配線層6に
よって前記各半導体素子と外部機器とを接続して、この
半導体装置1を動作させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention. A semiconductor device 1 shown in FIG. 1 has a semiconductor substrate (wiring layer base substrate) 2 on which a plurality of semiconductor elements are formed, and a material such as aluminum or silicon (S
i), a material to which copper (Cu) or the like is added, a material such as polysilicon, or a material in which tungsten (W), titanium (Ti), or the like is laminated on this polysilicon is laminated on the wiring layer base substrate 2. Then, the first wiring layer 3 is formed by etching, a first wiring layer 3 formed by etching, a silicon oxide film to which fluorine (F) is added, a silicon oxide film to which scale (P) is added, and the like. A low-dielectric-constant layer 4 formed between wiring layers having a narrower mutual interval, and a SiO 2 film formed so as to cover the low-dielectric-constant layer 4 and the first wiring layer 3. And a material such as aluminum, a material obtained by adding Si, Cu, or the like to aluminum, a material such as polysilicon, or a material such as W or Ti on the polysilicon. The first protective coating and the like materials 5
A second wiring layer 6 formed by stacking and etching the second wiring layer 6 and SiO 2 formed to cover the second wiring layer 6.
A second protective film 7 composed of two films or the like;
N, Ta 2 O 5, etc., the first and second
The protective film includes a high dielectric constant layer formed between the first wiring layer and the second wiring layer for which the capacitance is to be increased. The first wiring layer 3 electrically connects the semiconductor elements formed on the wiring layer base substrate 2 to each other, and the first wiring layer 3 and the second wiring layer 6 connect the semiconductor elements to external devices. And the semiconductor device 1 is operated.

【0009】次に、前記半導体装置1を構成する低誘電
率層4、高誘電率層8の形成手順について説明する。ま
ず、低誘電率層4を形成するときには、図2(a)に示
す如くアルミニウムなどの材料またはこのアルミニウム
にSi、Cuなどを添加した材料、あるいはポリシリコ
ンなどの材料またはこのポリシリコン上にW、Tiなど
を積層した材料などを配線下地基板2上に積層した後、
これをエッチングして、第1配線層3を形成する。この
後、図2(b)に示す如くプラズマCVDなどの方法に
よって、前記第1配線層3を覆うように、弗素が添加さ
れたシリコン酸化膜9を形成した後、図2(c)に示す
如く異方性エッチングによって、デポジット厚の場所的
な違いを利用して、配線間の静電容量を小さくする必要
がある部分、すなわちこれら第1配線層3間の距離dが
“1μm”以下と比較的、狭い部分のみを残し、他の部
分を除去し、低誘電率層4を形成する。また、高誘電率
層8を形成するときには、図3(a)に示す如く配線下
地基板2上にアルミニウムなどの材料またはこのアルミ
ニウムにSi、Cuなどを添加した材料、あるいはポリ
シリコンなどの材料またはこのポリシリコン上にW、T
iなどを積層した材料などを前記配線層下地基板2上に
積層するとともに、これをエッチングして、第1配線層
3を形成した後、この第1配線層3を覆うように、シリ
コン膜を積層する。
Next, a procedure for forming the low dielectric constant layer 4 and the high dielectric constant layer 8 constituting the semiconductor device 1 will be described. First, when the low dielectric constant layer 4 is formed, as shown in FIG. 2A, a material such as aluminum, a material obtained by adding Si, Cu, or the like to aluminum, a material such as polysilicon, or W on the polysilicon is used. , Ti, etc. are laminated on the wiring base substrate 2,
This is etched to form the first wiring layer 3. Thereafter, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 9 to which fluorine is added is formed so as to cover the first wiring layer 3 by a method such as plasma CVD or the like, and then, as shown in FIG. As described above, the portion where the capacitance between the wirings needs to be reduced by utilizing the locational difference of the deposit thickness by the anisotropic etching, that is, the distance d between the first wiring layers 3 is set to “1 μm” or less. A low dielectric layer 4 is formed by leaving only a relatively narrow portion and removing other portions. When the high dielectric constant layer 8 is formed, as shown in FIG. 3A, a material such as aluminum, a material obtained by adding Si, Cu, or the like to the aluminum, a material such as polysilicon, W, T on this polysilicon
i and the like are laminated on the wiring layer base substrate 2 and are etched to form a first wiring layer 3. Then, a silicon film is formed so as to cover the first wiring layer 3. Laminate.

【0010】次いで、このシリコン膜を酸化させて、第
1保護皮膜5を形成した後、アルミニウムなどの材料ま
たはこのアルミニウムにSi、Cuなどを添加した材
料、あるいはポリシリコンなどの材料またはこのポリシ
リコン上にW、Tiなどを積層した材料などを第1保護
皮膜5上に積層するとともに、これをエッチングして、
第2配線層6を形成した後、この第2配線層3を覆うよ
うに、シリコン膜を積層して、これを酸化させ、第2保
護皮膜7を形成する。そして、図3(b)に示す如く前
記第2保護皮膜7上にレジスト10を塗布した後、CM
Pなどによって平坦化されて、第1、第2配線層3、6
間の高さhが“0.5μm”以下と比較的、薄くされて
いる部分のうち、電源ラインやGNDラインなど、配線
間の静電容量を大きくする必要がある部分に対し、フォ
トリソグフィ工程を使用して第2配線層6上にあるレジ
スト10を除去して開口11を形成する。次いで、前記
開口11部分に、500KeV〜1MeVまたはそれ以
上の高エネルギーで、誘電率を高くする不純物を注入し
て、第1、第2配線層3、6の間に高誘電率層8を形成
した後、図3(c)に示す如く第2保護皮膜7上に残っ
ているレジスト10を除去する。
Next, after the silicon film is oxidized to form the first protective film 5, a material such as aluminum, a material obtained by adding Si, Cu, or the like to aluminum, a material such as polysilicon, or this polysilicon is used. A material such as W, Ti or the like is laminated on the first protective film 5 and is etched,
After forming the second wiring layer 6, a silicon film is laminated so as to cover the second wiring layer 3 and oxidized to form a second protective film 7. Then, as shown in FIG. 3B, after applying a resist 10 on the second protective film 7, CM
The first and second wiring layers 3 and 6 are planarized by P or the like.
A photolithography process is performed on a portion, such as a power supply line or a GND line, where the capacitance between wirings needs to be increased, among the relatively thin portions having a height h of 0.5 μm or less. Then, the resist 10 on the second wiring layer 6 is removed to form an opening 11. Next, an impurity for increasing the dielectric constant is implanted into the opening 11 at a high energy of 500 KeV to 1 MeV or more to form a high dielectric layer 8 between the first and second wiring layers 3 and 6. After that, the resist 10 remaining on the second protective film 7 is removed as shown in FIG.

【0011】このように、この半導体装置1では、各第
1配線層3のうち、相互の間隔が狭くなっている配線層
間に、通常のシリコン酸化膜を使用したときの比誘電率
3.8〜4.2程度より、小さい誘電体、例えば比誘電
率が3.5程度またはそれ以下になる、弗素(F)を添
加したシリコン酸化膜などの低誘電率層4を形成してい
るので、第1配線層3間の静電容量を小さくして、配線
遅延、クロストークなどの問題が発生しないようにする
ことができる(請求項1、3、4の効果)。また、第1
配線層3と、第2配線層6との間のうち、電源ラインや
グランドラインなど、電圧を安定化させなければならな
いライン間に、通常のシリコン酸化膜を使用したときの
比誘電率3.8〜4.2程度より、比誘電率が大きい誘
電体、例えば比誘電率が7程度またはそれ以上になる、
SiN、Ta25 などによって構成される高誘電率層
8を形成しているので、電源ラインやグランドラインの
静電容量を増やして電源ラインのノイズを低減させて、
安定化させることができる(請求項2、5、6の効
果)。
As described above, in this semiconductor device 1, a relative dielectric constant of 3.8 when a normal silicon oxide film is used is provided between wiring layers of each first wiring layer 3 whose distance between them is narrow. Since the low dielectric constant layer 4 such as a silicon oxide film doped with fluorine (F) and having a relative dielectric constant of about 3.5 or less, for example, a dielectric substance smaller than about 4.2, is formed. The capacitance between the first wiring layers 3 can be reduced to prevent problems such as wiring delay and crosstalk from occurring (the effects of claims 1, 3, and 4). Also, the first
2. A relative dielectric constant when a normal silicon oxide film is used between the wiring layer 3 and the second wiring layer 6 and between a line where a voltage must be stabilized, such as a power supply line and a ground line. A dielectric having a higher relative dielectric constant than about 8 to 4.2, for example, having a relative dielectric constant of about 7 or more,
Since the high dielectric constant layer 8 made of SiN, Ta 2 O 5 or the like is formed, the capacitance of the power supply line and the ground line is increased to reduce the noise of the power supply line.
It can be stabilized (the effects of claims 2, 5, and 6).

【0012】さらに、第1、第2配線層3、6間のう
ち、静電容量を増加させたい部分や静電容量を低減させ
たい配線間のみに、低誘電率層4や高誘電率層8を形成
し、それ以外の部分を通常のシリコン酸化膜で覆うよう
にしているので、クリティカルな箇所だけ、静電容量を
増減させ、それ以外の部分について、外部要因に対する
信頼性を高くすることができる(請求項1〜6の共通効
果)。また、上述した形態例においては、第1、第2配
線層3、6の間に高誘電率層8を形成して、第1、第2
配線層3、6間の静電容量を高くするようにしている
が、第1、第2配線層3、6が信号ラインなどのように
クロストークなどが発生しないようにする必要がある信
号ラインであるときには、これら第1、第2配線層3、
6間に低誘電率層4を形成して、第1、第2配線層3、
6間の静電容量を小さくするようにしても良い。
Further, the low dielectric constant layer 4 and the high dielectric constant layer 4 are provided only between the first and second wiring layers 3 and 6 where the capacitance is to be increased or the capacitance is to be reduced. 8 is formed, and the other parts are covered with a normal silicon oxide film. Therefore, the capacitance is increased or decreased only in the critical parts, and the reliability of the other parts is increased with respect to external factors. (Common effects of claims 1 to 6). In the above-described embodiment, the high dielectric constant layer 8 is formed between the first and second wiring layers 3 and 6 so that the first and second wiring layers 3 and 6 are formed.
Although the capacitance between the wiring layers 3 and 6 is set to be high, the first and second wiring layers 3 and 6 need to prevent the occurrence of crosstalk or the like unlike signal lines. , The first and second wiring layers 3,
6, a low dielectric constant layer 4 is formed between the first and second wiring layers 3,
The capacitance between the six may be reduced.

【0013】また、上述した形態例においては、第1配
線層3間に形成する低誘電率層4として、弗素を添加し
たシリコン酸化膜を使用するようにしているが、第1配
線層3を覆うように、弗素を添加していない通常のシリ
コン酸化膜を薄くデポジットした後、このシリコン酸化
膜上に、弗素を添加したシリコン酸化膜をデポジットし
た積層構造のシリコン酸化膜を形成した後、異方性エッ
チングによって、デポジット厚の場所的な違いを利用
し、これら第1配線層3間の距離dが“1μm”以下と
比較的、狭い部分のうち、配線間の静電容量を小さくす
る必要がある部分のみを残し、他の部分を除去し、低誘
電率層4を形成するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the silicon oxide film doped with fluorine is used as the low dielectric constant layer 4 formed between the first wiring layers 3. An ordinary silicon oxide film to which fluorine is not added is thinly deposited so as to cover the silicon oxide film, and a silicon oxide film having a laminated structure in which a silicon oxide film to which fluorine is added is deposited on the silicon oxide film. It is necessary to reduce the capacitance between the wirings in a relatively narrow portion where the distance d between the first wiring layers 3 is “1 μm” or less by utilizing the positional difference in the deposit thickness by the isotropic etching. The low dielectric constant layer 4 may be formed by leaving only a certain portion and removing the other portion.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項1、3、4では、外部の水分などによって配線が腐
蝕しないようにしながら、同一の層または異なる層に形
成された配線層間の静電容量を小さくして、配線遅延、
クロストークなどの問題が発生しないようにすることが
できる。請求項2、5、6では、外部の水分などによっ
て配線が腐蝕しないようにしながら、同一の層または異
なる層に形成された配線層間の静電容量を大きくして、
電源電圧や接地電圧などを安定化させることができる。
As described above, according to the present invention, according to the first, third, and fourth aspects, the wiring layers formed on the same layer or different layers while preventing the wiring from being corroded by external moisture or the like. Wiring delay,
Problems such as crosstalk can be prevented from occurring. According to the second, fifth and sixth aspects, the capacitance between wiring layers formed in the same layer or different layers is increased while preventing the wiring from being corroded by external moisture or the like.
The power supply voltage and the ground voltage can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体装置の一形態例を示す概略
構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】(a)(b)及び(c)は図1に示す低誘電率
層を形成する際の手順例を示す模式図である。
2 (a), 2 (b) and 2 (c) are schematic diagrams showing an example of a procedure when forming a low dielectric constant layer shown in FIG.

【図3】(a)(b)及び(c)は図1に示す高誘電率
装置を形成する際の手順例を示す模式図である。
FIGS. 3A, 3B and 3C are schematic diagrams showing an example of a procedure when forming the high dielectric constant device shown in FIG.

【図4】従来から知られている特開平6−302704
号に示す「半導体装置」の概要を説明するための概略構
成図である。
FIG. 4 shows a conventional Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-302704.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for describing an outline of a “semiconductor device” shown in FIG.

【図5】従来から知られている特開平3−21026号
に示す「配線の寄生容量が低い半導体装置およびその製
造方法」の概要を説明するための概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining an outline of “a semiconductor device having a low wiring parasitic capacitance and a method of manufacturing the same” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-21026.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体装置、2…配線層下地基板、3…第1配線
層、4…低誘電率層(低い比誘電率を持つ絶縁膜)、5
…第1保護皮膜、6…第2配線層、7…第2保護皮膜、
8…高誘電率層(高い比誘電率を持つ絶縁膜)、9…シ
リコン酸化膜、10…レジスト、11…開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 2 ... Wiring layer base board, 3 ... First wiring layer, 4 ... Low dielectric constant layer (insulating film with low relative dielectric constant), 5
... first protective film, 6 ... second wiring layer, 7 ... second protective film,
8 high dielectric constant layer (insulating film having high relative dielectric constant), 9 silicon oxide film, 10 resist, 11 opening

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の半導体素子が形成された配線下地
基板と、この配線下地基板上に多層に形成されて前記半
導体素子を電気的に接続する配線層とを有する半導体装
置において、 各配線層間のうち、静電容量を低下させたい配線層間
に、他の部分に配置されている絶縁膜の比誘電率より低
い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor device comprising: a wiring base substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed; and a wiring layer formed on the wiring base substrate in multiple layers and electrically connecting the semiconductor elements. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film having a lower relative dielectric constant than an insulating film disposed in another portion is disposed between wiring layers whose capacitance is to be reduced.
【請求項2】 複数の半導体素子が形成された配線下地
基板と、この配線下地基板上に多層に形成されて前記半
導体素子を電気的に接続する配線層とを有する半導体装
置において、 各配線層間のうち、静電容量を増加させたい配線層間
に、他の部分に配置されている絶縁膜の比誘電率より高
い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することを特徴とする半
導体装置。
2. A semiconductor device, comprising: a wiring base substrate on which a plurality of semiconductor elements are formed; and a wiring layer formed on the wiring base substrate in a multi-layer and electrically connecting the semiconductor elements. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film having a higher relative dielectric constant than an insulating film disposed in another portion is disposed between wiring layers whose capacitance is to be increased.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記各配線層のうち、同一の層に配置されている各配線
間にのみ低い比誘電率を持つ絶縁膜を配置する、 ことを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film having a low relative dielectric constant is disposed only between the respective wirings arranged in the same layer among the respective wiring layers. Semiconductor device.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記各配線層のうち、異なる層に配置されている各配線
間にのみ低い比誘電率を持つ絶縁膜を配置する、 ことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating film having a low relative dielectric constant is arranged only between the wirings arranged in different layers among the wiring layers. Semiconductor device.
【請求項5】 請求項2に記載の半導体装置において、 前記各配線層のうち、同一の層に配置されている各配線
間にのみ高い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することを特
徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein an insulating film having a high relative dielectric constant is disposed only between the respective wirings arranged in the same layer among the respective wiring layers. Semiconductor device.
【請求項6】 請求項2に記載の半導体装置において、 前記各配線層のうち、異なる層に配置されている各配線
間にのみ高い比誘電率を持つ絶縁膜を配置することを特
徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 2, wherein an insulating film having a high relative dielectric constant is arranged only between the wirings arranged in different layers among the wiring layers. Semiconductor device.
JP19559996A 1996-07-05 1996-07-05 Semiconductor device Pending JPH1022389A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19559996A JPH1022389A (en) 1996-07-05 1996-07-05 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19559996A JPH1022389A (en) 1996-07-05 1996-07-05 Semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1022389A true JPH1022389A (en) 1998-01-23

Family

ID=16343839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19559996A Pending JPH1022389A (en) 1996-07-05 1996-07-05 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1022389A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274476B1 (en) 1998-04-03 2001-08-14 Nec Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6320264B1 (en) 1998-06-02 2001-11-20 Nec Corporation Interconnect wiring with sidewalls and inter-wiring insulation composed of fluorine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274476B1 (en) 1998-04-03 2001-08-14 Nec Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6756676B2 (en) 1998-04-03 2004-06-29 Nec Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6320264B1 (en) 1998-06-02 2001-11-20 Nec Corporation Interconnect wiring with sidewalls and inter-wiring insulation composed of fluorine
KR100327145B1 (en) * 1998-06-02 2002-03-13 가네꼬 히사시 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5155576A (en) Semiconductor integrated circuit having a multilayer wiring structure
EP0795201B1 (en) Method of formation of a capacitor for an integrated circuit and a method of adding on-chip capacitors to an integrated circuit
US6177329B1 (en) Integrated circuit structures having gas pockets and method for forming integrated circuit structures having gas pockets
US5583739A (en) Capacitor fabricated on a substrate containing electronic circuitry
KR100526445B1 (en) Wafer passivation structure
US6858936B2 (en) Semiconductor device having an improved construction in the interlayer insulating film
JPH08162528A (en) Interlayer insulating film structure of semiconductor device
KR20010020476A (en) Ultra high-speed chip interconnect using free-space dielectrics
US7227214B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
EP0703611B1 (en) Method for insulating metal leads using a low dielectric constant material, and structures formed therewith
US7323736B2 (en) Method to form both high and low-k materials over the same dielectric region, and their application in mixed mode circuits
US6015751A (en) Self-aligned connection to underlayer metal lines through unlanded via holes
US5880024A (en) Semiconductor device having wiring self-aligned with shield structure and process of fabrication thereof
US6525922B2 (en) High performance via capacitor and method for manufacturing same
US6979644B2 (en) Method of manufacturing electronic circuit component
JP3467445B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20020055243A1 (en) Gap-type metallic interconnect and method of manufacture
JP3123450B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6563192B1 (en) Semiconductor die with integral decoupling capacitor
JPH1022389A (en) Semiconductor device
JP2948588B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device having multilayer wiring
US6756676B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6285070B1 (en) Method of forming semiconductor die with integral decoupling capacitor
US5420068A (en) Semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing a fully planar multilayer wiring structure
KR100269611B1 (en) Method of forming passivation layer