JPH1174523A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH1174523A
JPH1174523A JP1886998A JP1886998A JPH1174523A JP H1174523 A JPH1174523 A JP H1174523A JP 1886998 A JP1886998 A JP 1886998A JP 1886998 A JP1886998 A JP 1886998A JP H1174523 A JPH1174523 A JP H1174523A
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JP
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wiring
dummy
interlayer insulating
dummy wiring
insulating film
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JP1886998A
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English (en)
Inventor
Noriaki Matsunaga
範昭 松永
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 RIE等のプラズマ工程におけるチャージン
グダメージを防止することが可能な配線構造を提供す
る。 【解決手段】 MIS構造を有する半導体素子と、この
半導体素子のゲートに接続され回路動作に使用される機
能配線17、18とを有する半導体装置において、半導
体基板に接続され回路動作には使用しないダミー配線2
0、21を機能配線の近傍に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、特にチャージングダメージを低減するため
の配線構造に係る半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、しばしば
RIE等のプラズマによるチャージングダメージが発生
し、問題となっている。チャージングダメージの発生原
因にはいくつかのものがあるが、その中の一つとして次
のような機構がある。すなわち、ゲート電極につながる
配線、コンタクト、ビア等がプラズマから電荷を受けて
ゲート絶縁膜に帯電が生じ、その結果、ゲート電位の上
昇により高電界がゲート絶縁膜に印加されてFN電流が
流れ、ゲート絶縁膜にダメージを与えるというものであ
る。
【0003】図13は、Al等の配線をRIEによって
パターニングするときのダメージングメカニズムを説明
するための図である。51はシリコン基板(図示せず)
上に形成された層間絶縁膜、52はAl等を用いた配線
用の金属膜、53はレジストである。
【0004】図13(a)はエッチングの途中の段階を
示したものであるが、配線用の金属膜52は連続膜とな
っており、MOSトランジスタ(図示せず)のゲートは
金属膜52を通して基板に接続されているため、ゲート
部にはチャージングダメージは生じない。
【0005】図13(b)はさらにエッチングが進行し
た段階を示したものである。RIEの特性上、パターン
が疎な領域では密な領域に比べてエッチングが早く進行
するため、エッチングの途中の段階であっても配線パタ
ーンの疎密に応じて島状のパターンが形成される。この
とき島状の金属膜のパターンが基板に接続されていれば
チャージングダメージは生じないが、基板に接続されて
いない場合にはMOSトランジスタのゲート絶縁膜に電
荷が蓄積されることになる。したがって、蓄積された電
荷によってゲートの電位が上昇し、高電界ストレスがゲ
ート絶縁膜にかかることになる。
【0006】図13(c)はさらにエッチングが進行
し、金属膜52のパターンが完全に分離された段階を示
したものである。この段階では分離された金属膜52の
パターンの側壁部分から電荷を受け、ゲート電位の上昇
によって高電界ストレスがゲート絶縁膜にかかることに
なる。
【0007】上記の例は、RIR等による配線加工時の
チャージングダメージについて説明したものであるが、
チャージングダメージは埋め込み配線構造を作製する場
合のRIE等による接続孔や配線溝の形成の際にも問題
となる。すなわち、RIE等によって層間絶縁膜に接続
孔や配線溝を形成する際、電荷の蓄積によってMOSト
ランジスタのゲートと基板との間に電位差が生じ、その
ため高電界ストレスがゲート絶縁膜にかかることにな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来は、配線加工時のRIE等のプラズマ工程においてM
IS構造にチャージングダメージが生じ、ゲート絶縁膜
の劣化の原因となっていた。また、埋め込み配線構造に
おいても、接続孔や配線溝加工時のRIE等のプラズマ
工程においてMIS構造にチャージングダメージが生
じ、ゲート絶縁膜の劣化の原因となっていた。
【0009】本発明の目的は、RIE等のプラズマ工程
におけるチャージングダメージを防止することが可能な
配線構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置は、半導体基板の主面側に形成されたMIS構造を有
する半導体素子と、少なくとも1層以上の層間絶縁膜
と、この層間絶縁膜の接続孔内に形成された第1の機能
配線部及び層間絶縁膜上に形成された第2の機能配線部
からなり前記半導体素子のゲートに接続された回路動作
に使用される機能配線と、この機能配線と離間した領域
に設けられ前記半導体基板に接続された回路動作には使
用しないダミー配線とを有することを特徴とする(構成
Aとする)。
【0011】前記構成Aにおいて、ダミー配線は機能配
線の近傍に設けられていることが好ましい(構成Bとす
る)。また、前記構成Aにおいて、機能配線とダミー配
線との間に1以上の中間配線を設け、ダミー配線及び機
能配線がそれぞれ前記1以上の中間配線の近傍に設けら
れてるようにしてもよい(構成Cとする)。
【0012】このように、ダミー配線を形成することに
より、配線加工の際のRIE等のプラズマ工程のほとん
どの時間において、ゲートの電位と半導体基板(ウエル
等)の電位とを同電位に保つことができる。したがっ
て、配線加工の際のRIE等のプラズマ工程におけるチ
ャージングダメージを防止することができ、ゲート絶縁
膜の劣化を防止することができる。特に、前記構成B或
いはCとすることにより、RIEの終了直前まで、より
高い確率で機能配線とダミー配線とを接続しておくこと
ができる。
【0013】前記構成A〜Cのより具体的な構成は以下
の通りである。ダミー配線が少なくとも1層以上の層間
絶縁膜の接続孔内に形成された第1のダミー配線部及び
少なくとも1層以上の層間絶縁膜上に形成された第2の
ダミー配線部からなる(構成Dとする)。
【0014】ダミー配線が層間絶縁膜の接続孔内に形成
された第1のダミー配線部のみからなる(構成Eとす
る)。ダミー配線が複数の層間絶縁膜の各接続孔内に形
成された複数の第1のダミー配線部及び最上層の層間絶
縁膜以外の層間絶縁膜上に形成された1以上の第2のダ
ミー配線部からなる(構成Fとする)。
【0015】構成E及びFは、最上層の層間絶縁膜(層
間絶縁膜が単層の場合は該単層の層間絶縁膜)上には第
2のダミー配線部を設けず、第1のダミー配線部によっ
てダミー配線を終端させるというものである。第2のダ
ミー配線部がないことから、最上層の第1の機能配線が
ショートを生じる確率が低減されるとともに、配線間容
量を低減できるという効果もある。この場合、第1のダ
ミー配線部と第2の機能配線部とを互いに異なった材料
で構成すれば、第2の機能配線部を第1のダミー配線部
に対して選択的にエッチングすることにより、第1のダ
ミー配線部はエッチングされず接続孔内に残すことがで
きる。
【0016】なお、機能配線とダミー配線との間隔、機
能配線と中間配線との間隔或いはダミー配線と中間配線
との間隔は、少なくとも一部の箇所において、最小設計
配線間距離ルールの5倍以内の距離、或いは1μm以下
の距離で隣接していることが好ましい。
【0017】また、本発明における半導体装置は、半導
体基板の主面側に形成されたMIS構造を有する半導体
素子と、少なくとも1層以上の層間絶縁膜と、この層間
絶縁膜の接続孔内に形成された第1の機能配線部及び層
間絶縁膜の配線溝内に埋め込まれた第2の機能配線部か
らなり前記半導体素子のゲートに接続された回路動作に
使用される機能配線と、この機能配線と離間したダミー
となる領域に設けられ前記半導体基板に接続された回路
動作には使用しないダミー配線とを有することを特徴と
する(構成Gとする)。
【0018】前記構成Gのより具体的な構成は次の通り
である。ダミー配線が少なくとも1層以上の層間絶縁膜
のダミー接続孔内に形成された第1のダミー配線部及び
少なくとも1層以上の層間絶縁膜のダミー配線溝内に埋
め込まれた第2のダミー配線部からなる(構成Hとす
る)。
【0019】前記構成によれば、最終的にダミー配線が
形成されるダミーとなる領域(ダミー接続孔、ダミー配
線溝)が、接続孔や配線溝を加工する際のRIE等のプ
ラズマ工程において同時に形成されることになる。その
ため、プラズマ工程において、電荷がゲートのみならず
ダミー領域を通して半導体基板(ウエル等)にも供給さ
れ、ゲートの電位と半導体基板の電位との電位差を小さ
くすることができる。したがって、接続孔や配線溝の加
工の際のRIE等のプラズマ工程におけるチャージング
ダメージを防止することができ、ゲート絶縁膜の劣化を
防止することができる。
【0020】前記構成A〜Hにおいて、ダミー配線の半
導体基板への接続の仕方としては以下のものがあげられ
る。ダミー配線が半導体基板に設けられた不純物拡散層
(P+ 拡散層又はN+ 拡散層)を介して該不純物拡散層
の導電型と同一又は逆の導電型の基板領域(ウエル領域
でも非ウエル領域でもよい)に接続されている。すなわ
ち、ダミー配線が順方向又は逆方向のダイオードを介し
て基板に接続されることになる。なお、逆方向接続であ
っても、通常数十ボルト以上にチャージアップされてい
るため、逆方向降伏電流によって電荷を基板に逃がすこ
とができる。
【0021】ダミー配線が半導体素子のソース又はドレ
インを構成する不純物拡散層(P拡散層又はN
散層)を介して基板領域(ウエル領域でも非ウエル領域
でもよい)に接続されている。このようにダミー配線を
ソース又はドレイン領域に接続することにより、占有面
積の低減をはかることができる。
【0022】前記構成A〜Fにおいて、ダミー配線の半
導体基板への接続の仕方としてはさらに次のものがあげ
られる。ダミー配線が機能配線にゲートが接続された半
導体素子が形成されている基板領域と同一又は分離され
た基板領域(ウエル領域でも非ウエル領域でもよい)に
接続されている。分離された基板領域に接続される場合
には、配線の自由度を増すことができる。
【0023】前記構成G及びHにおいて、ダミー配線の
半導体基板への接続の仕方としてはさらに次のものがあ
げられる。ダミー配線が機能配線にゲートが接続された
半導体素子が形成されている基板領域(ウエル領域でも
非ウエル領域でもよい)と同一の基板領域に接続されて
いる。同一の基板領域に接続することにより、ゲートの
電位と半導体基板の電位との電位差を効果的に小さくす
ることができる。
【0024】前記構成D及びFにおいて、第2の機能配
線部の配線パターン及び第2のダミー配線部の配線パタ
ーンの短辺どうしが対向している、或いは、第2の機能
配線部の配線パターン及び第2のダミー配線部の配線パ
ターンの一方の短辺と他方の長辺とが対向しているよう
にすれば、第2の機能配線部と第2のダミー配線部との
間の配線間容量を低減することができる。
【0025】前記構成A〜Fにおいて、前記半導体装置
が前記半導体素子を含んで構成される基本セルが複数配
列された領域を有している場合、ダミー配線を基本セル
毎又は複数の基本セル毎に設ければ、ダミー配線を含む
基本的なパターンを繰り返し用いればよいので、回路設
計の手間を大幅に省くことができる。
【0026】本発明における半導体装置の製造方法は、
半導体基板の主面側に形成されたMIS構造を有する半
導体素子と、少なくとも1層以上の層間絶縁膜と、この
少なくとも1層以上の層間絶縁膜を通して前記半導体素
子のゲートに接続され回路動作に使用される機能配線の
一部となる下部機能配線部と、前記少なくとも1層以上
の層間絶縁膜を通して前記半導体基板に接続され回路動
作には使用しないダミー配線の一部となる下部ダミー配
線部とを有する下部構造上に導電膜を形成する工程と、
プラズマを用いたエッチングで前記導電膜を選択的に除
去することにより、前記機能配線の一部となり前記下部
機能配線部に接続される上部機能配線部を形成するとと
もに、前記ダミー配線の一部となり前記下部ダミー配線
部に接続される上部ダミー配線部を形成する工程とを有
することを特徴とする。
【0027】これは、前記構成Dに概ね対応した製造方
法であり、先に述べた作用効果と同様の作用効果を奏す
るものである。また、本発明における半導体装置の製造
方法は、半導体基板の主面側に形成されたMIS構造を
有する半導体素子と、少なくとも1層以上の層間絶縁膜
と、この少なくとも1層以上の層間絶縁膜を通して前記
半導体素子のゲートに接続され回路動作に使用される機
能配線の一部となる下部機能配線部と、前記少なくとも
1層以上の層間絶縁膜を通して前記半導体基板に接続さ
れ回路動作には使用しないダミー配線の少なくとも一部
となる下部ダミー配線部とを有する下部構造上に導電膜
を形成する工程と、プラズマを用いたエッチングで前記
導電膜を選択的に除去することにより、前記機能配線の
一部となり前記下部機能配線部に接続される上部機能配
線部のみを形成する工程とを有することを特徴とするこ
れは、前記構成E及びFに概ね対応した製造方法であ
り、先に述べた作用効果と同様の作用効果を奏するもの
である。
【0028】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、MIS構造を有する半導体素子が形成された半導
体基板の主面側に層間絶縁膜を形成する工程と、プラズ
マを用いたエッチングにより、前記層間絶縁膜に前記半
導体素子のゲートに接続され回路動作に使用される機能
配線を形成するための接続孔及び配線溝を形成するとと
もに、前記層間絶縁膜に半導体基板に接続され回路動作
には使用しないダミー配線を形成するためのダミー接続
孔及びダミー配線溝を形成する工程と、前記接続孔内及
び配線溝内に前記機能配線を形成するとともに、前記ダ
ミー接続孔内及びダミー配線溝内に前記ダミー配線を形
成する工程とを有することを特徴とする。これは、前記
構成Hに概ね対応した製造方法であり、先に述べた作用
効果と同様の作用効果を奏するものである。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について説明する。図1は、本発明の第1
の実施形態を示したものである。11はシリコン基板内
に形成されたPウエル、12は素子分離絶縁膜、13は
ゲート絶縁膜、14はゲート、15はソース又はドレイ
ンとなる不純物拡散層、16は層間絶縁膜である。ゲー
ト14には実際の回路動作に使用される機能配線が接続
されており、この機能配線は層間絶縁膜16の接続孔内
に形成された配線部(以下、層間接続機能配線部と呼
ぶ)17及び層間絶縁膜上に形成された配線部(以下、
層上機能配線部と呼ぶ)18から構成されている。不純
物拡散層19には、実際の回路動作には使用されない
(機能配線等から電気的に分離されている)ダミー配線
が接続されており、このダミー配線は層間絶縁膜16の
接続孔内に形成された配線部(以下、層間接続ダミー配
線部と呼ぶ)20及び層間絶縁膜上に形成された配線部
(以下、層上ダミー配線部と呼ぶ)21から構成されて
いる。層上機能配線部18と層上ダミー配線部21と
は、少なくとも一部の箇所において互いに隣接して配置
されている(最小設計配線間距離ルールの5倍以内の距
離、或いは1μm以下の距離で隣接していることが好ま
しい。)。
【0030】層上機能配線部18は層間絶縁膜16上に
配線金属を成膜した後これをRIEを用いて加工するこ
とにより得られるが、このRIE工程において層上機能
配線部18のパターンの近傍に層上ダミー配線部21の
パターンが形成されるようにしている。このように層上
機能配線部18の近傍に層上ダミー配線部21を形成す
ることにより、RIE工程のほとんどの時間にわたって
MOSトランジスタのゲート16の電位とPウエル11
の電位とを導電位に保つことができる。したがって、ゲ
ート酸化膜13には高電界が印加されず、チャージング
ダメージを抑制することができる。
【0031】なお、層上ダミー配線部21の長さはでき
るだけ短くした方が、層上ダミー配線部21と層上機能
配線部18とで形成される配線間容量が低減でき、回路
動作の点からは好ましいが、回路動作の点で配線間容量
の増大があまり問題にならない場合には、層上ダミー配
線部21の長さを長くした方が、チャージングダメージ
の抑制の点からは好ましい。
【0032】図2は、本発明の第2の実施形態を示した
ものである。図1に示した第1の実施形態と実質的に同
一或いは対応する構成要素には同一の番号を付してあ
り、詳細な説明は省略する(他の実施形態も同様)。
【0033】図1に示した第1の実施形態では、ダミー
配線を層間接続ダミー配線部20及び層上ダミー配線部
21によって構成していたが、本実施形態では、ダミー
配線を層間接続ダミー配線部20のみによって構成し、
図1に示した層上ダミー配線部21は設けていない。層
上機能配線部18と層間接続ダミー配線部20とは、少
なくとも一部の箇所において互いに隣接して配置されて
いる。このように、層上ダミー配線部21を省くことに
より、層上機能配線部18のショートが低減されるとと
もに、配線間容量を低減することができる。
【0034】層上機能配線部18は層間絶縁膜16上に
配線金属を成膜した後これをRIEを用いて加工するこ
とにより得られるが、このRIE工程において層上機能
配線部18のパターンのみが形成されるようにしてい
る。第1の実施形態とは異なり層上ダミー配線部21は
形成されないが、RIE工程の終了間際までは層間絶縁
膜16上に配線金属が残っているため、第1の実施形態
と同様、RIE工程のほとんどの時間にわたってMOS
トランジスタのゲート16の電位とPウエル11の電位
とを導電位に保つことができる。したがって、第1の実
施形態と同様、ゲート酸化膜13には高電界が印加され
ず、チャージングダメージを抑制することができる。
【0035】なお、層間接続ダミー配線部20と層上機
能配線部18とを互いに異なった材料で構成すれば(例
えば、層間接続ダミー配線部20にはタングステン、層
上機能配線部18にはアルミニウム)、層上機能配線部
18を層間接続ダミー配線部20に対して選択的にエッ
チングすることにより、層間接続ダミー配線部20はエ
ッチングされずに接続孔内に残すことができる。
【0036】図3は、本発明の第3の実施形態を示した
ものである。本実施形態は、多層配線構造に本発明を適
用してものである。すなわち、層間絶縁膜16の上層側
に層間絶縁膜31が形成されており、機能配線は層間接
続機能配線部17、層上機能配線部18、層間接続機能
配線部32及び層上機能配線部33から構成され、ダミ
ー配線は層間接続ダミー配線部20、層上ダミー配線部
21、層間接続ダミー配線部34及び層上ダミー配線部
35から構成されている。
【0037】図3に示した例では、層上機能配線部18
と層上ダミー配線部21とが少なくとも一部の箇所にお
いて互いに隣接して配置されるとともに、層上機能配線
部33と層上ダミー配線部35とが少なくとも一部の箇
所において互いに隣接して配置されている。したがっ
て、層上機能配線部18を形成するためのRIE工程及
び層上機能配線部33を形成するためのRIE工程それ
ぞれにおいて、チャージングダメージを抑制することが
できる。
【0038】図4は、本発明の第4の実施形態を示した
ものである。本実施形態も上記第3の実施形態と同様、
多層配線構造に本発明を適用したものである。本実施形
態では、最上層の層間絶縁膜31上には図3に示した層
上ダミー配線部35は設けられていない。層上機能配線
部33と層間接続ダミー配線部34とは、少なくとも一
部の箇所において互いに隣接して配置されている。この
ように、層上ダミー配線部35を省くことにより、図2
に示した第2の実施形態と同様に、層上機能配線部33
のショートが低減されるとともに、配線間容量を低減す
ることができる。
【0039】図5は、本発明の第5の実施形態を示した
ものである。第1の実施形態等では、ダミー配線がP+
不純物拡散層を介してPウエルに接続されており、不純
物拡散層とウエルとは同一導電型のものであった。本実
施形態では、ダミー配線がN+ 不純物拡散層19bを介
してPウエル11に接続されており、不純物拡散層とウ
エルとが逆の導電型となっている。したがって、ダミー
配線はダイオードを介してPウエル11に接続されるこ
とになるが、このような接続であっても第1の実施形態
等と同様の効果を得ることができる。ダイオードはRI
E時のチャージアップの極性によって順方向或いは逆方
向接続となる。なお、逆方向接続であっても、RIE時
には通常数十ボルト以上にチャージアップされているた
め、逆方向降伏電流によって電荷をPウエル11に逃が
すことが可能である。
【0040】図6は、本発明の第6の実施形態を示した
ものである。第1の実施形態等では、ダミー配線はMO
Sトランジスタのソース、ドレインとは別個に設けた不
純物拡散層を介してウエルに接続されていたが、本実施
形態では、MOSトランジスタのソース又はドレインを
構成する不純物拡散層15を介してダミー配線がPウエ
ル11に接続されている。このように、ダミー配線をソ
ース又はドレインを構成する不純物拡散層に接続するこ
とにより、占有面積の低減をはかることができる。
【0041】図7は、本発明の第7の実施形態を示した
ものである。第1の実施形態等では、ゲートに機能配線
17、18が接続されたMOSトランジスタが形成され
たウエルと同一のウエルにダミー配線が接続されていた
が、本実施形態では異なったウエルにダミー配線を接続
している。図7に示した例では、ダミー配線20、21
はN+ 不純物拡散層19aを介してNウエル11aに接
続されている。なお、この例では、機能配線17、18
が接続されたMOSトランジスタが形成されたウエル
(Pウエル11)とダミー配線20、21が接続された
ウエル(Nウエル11a)とは異なった導電型である
が、もちろん同一の導電型のウエルであってもよい。
【0042】図8は、本発明の第8の実施形態を示した
ものである。第1の実施形態等では、ダミー配線を機能
配線の近傍に配置したが、本実施形態では、ダミー配線
と機能配線との間に少なくとも1以上の中間配線22を
配置し、ダミー配線及び機能配線をそれぞれ中間配線2
2の近傍に配置したものである。中間配線が複数ある場
合には、隣り合った中間配線どうしがそれぞれの近傍に
配置されるようにする。ここでいう中間配線とは、実際
の回路動作に使用されるもの(例えば回路動作に使用さ
れる素子に接続されているもの)でもよいし、実際の回
路動作に使用されないもの(例えば素子等から電気的に
分離されているもの)でもよい。
【0043】層上機能配線部18は、第1の実施形態等
と同様、層間絶縁膜16上に配線金属を成膜した後これ
をRIEを用いて加工することにより得られるが、この
RIE工程において層上ダミー配線部21及び中間配線
22のパターンが形成されるようにしている。このよう
にダミー配線と機能配線との間に中間配線22を形成し
た場合にも、RIE工程のほとんどの時間にわたってダ
ミー配線と機能配線とが中間配線22を介して接続され
ることになり、MOSトランジスタのゲート14の電位
とウエル11の電位とを導電位に保つことができる。し
たがって、ゲート酸化膜13には高電界が印加されず、
チャージングダメージを抑制することができる。
【0044】なお、以上述べた第1〜第8の実施形態で
は、ゲートに機能配線が接続されたMOSトランジスタ
が形成されたウエルをPウエルとして説明したが、もち
ろんNウエルであってもよい。また、上記第1〜第8の
実施形態では、MOSトランジスタ及びダミー配線が接
続された不純物拡散層はいずれも半導体基板のウエル領
域に形成されていたが、半導体基板のウエル構成をとら
ない領域(非ウエル領域)に形成されていてもよい。ま
た、第1〜第8の実施形態で説明したそれぞれの構成を
相互に組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【0045】次に、上記第1〜第8の実施形態で示した
機能配線とダミー配線との平面的な位置関係、特に層上
機能配線部18(33)と層上ダミー配線部21(3
5)との平面的な配置関係について、図9及び図10を
参照して説明する。
【0046】図9(A)は、層上機能配線部18(3
3)と層上ダミー配線部21(35)とが平行で、層上
ダミー配線部21(35)の長さを短くしたものであ
る。このように層上ダミー配線部21(35)の長さを
短くすることにより、層上ダミー配線部21(35)と
層上機能配線部18(33)とで形成される配線間容量
を低減することができる。
【0047】図9(B)は、層上機能配線部18(3
3)と層上ダミー配線部21(35)とが平行で、層上
ダミー配線部21(35)の長さを長くしたものであ
る。このように層上ダミー配線部21(35)の長さを
長くすることにより、RIEの終了直前まで、より高い
確率で機能配線とダミー配線とを接続しておくことがで
きる。
【0048】図9(C)は、層上機能配線部18(3
3)と層上ダミー配線部21(35)のそれぞれの短辺
どうしを対向させたものであり、層上ダミー配線部21
(35)と層上機能配線部18(33)とで形成される
配線間容量を低減できる。
【0049】図9(D)は、層上機能配線部18(3
3)と層上ダミー配線部21(35)の一方の短辺と他
方の長辺とが対向しているものであり、層上ダミー配線
部21(35)と層上機能配線部18(33)とで形成
される配線間容量を低減することができる。
【0050】図10は、層上機能配線部18(33)と
層上ダミー配線部21(35)との間に中間配線を設け
た場合の構成例である。この例では、実際の回路動作に
使用される中間配線22a(例えば回路動作に使用され
る素子に接続されているもの)及び実際の回路動作に使
用されない中間配線22b(例えば素子等から電気的に
分離されているもの)を設けている。
【0051】次に、ダミー配線の適用例(適用箇所等)
について説明する。ダミー配線の適用箇所としては、例
えば、CMOSインバ−タの入力に接続される配線の近
傍、SRAMのワード線の近傍、乗算器のデータ線の近
傍等をあげることができる。特に、クロック信号線、ワ
ード線、アドレスバス線等のように配線が長く(アンテ
ナ比が高く)、RIE等のプラズマ工程においてゲート
と基板との間の電位差が生じ易い配線の近傍に配置する
と効果的である。
【0052】図11は、SRAMの基本セル内にダミー
配線を配置し、この基本セルを繰り返し用いてSRAM
アレーを構成したものである。すなわち、ワード線WL
の近傍にダミー配線DMを配置して基本セルを構成し
(図11(A))、これを繰り返し配列してSRAMア
レーを構成している(図11(B))。このように、基
本セルの繰り返しで回路が構成される場合には、ダミー
配線を基本セル毎又は複数の基本セル毎に設ければ、回
路設計の手間を大幅に省くことができる。
【0053】図12は、マイクロプロセッサの回路にダ
ミー配線を適用した場合の例である。図中“×”印で示
した箇所にダミー配線が配置されており、各回路ブロッ
クの内部の他、隣り合った回路ブロックの間にもダミー
配線が配置されている。このような構成を用いれば、回
路ブロックの内部にダミー配線を配置するスペースが確
保できない場合にもダミー配線を形成することが可能と
なる。
【0054】次に、本発明の第9の実施形態について図
14を参照して説明する。本実施形態は、埋め込み配線
構造に対して本発明を適用したものである。なお、図1
に示した第1の実施形態と実質的に同一或いは対応する
構成要素には同一の番号を付してあり、詳細な説明は省
略する(以下、同様)。
【0055】図14(a)は、MOSトランジスタ等が
形成された基板上に層間絶縁膜61を形成し、この層間
絶縁膜61にいわゆるデュアルダマシン構造の配線を形
成するための接続孔62及び配線溝63をRIE工程に
よって形成した状態を示したものであるが、このときダ
ミー接続孔64及びダミー配線溝65も上記RIE工程
によって同時に形成される。
【0056】従来は、RIE工程によってゲート14表
面が露出したときに電荷がゲート14にのみ蓄積される
ため、ゲート14と基板(Pウエル11)との間に大き
な電位差が生じ、ゲート絶縁膜13に高電界ストレスが
印加されるという問題があった。本実施形態では、RI
E工程においてダミー接続孔64及びダミー配線溝65
も同時に形成するため、電荷がゲートのみならず基板に
形成されたP+ 不純物拡散層19にも供給され、ゲート
の電位と基板の電位との電位差を小さくすることができ
る。したがって、ゲート絶縁膜13に印加される電界を
弱めることができ、チャージングダメージを抑制するこ
とができる。
【0057】RIE工程が終了した後、所定の配線用金
属を全面に堆積し、RIE或いはCMPによって配線用
金属を埋め込む。このようにして、図14(b)に示す
ように、接続孔62内に埋め込まれた配線部66(以
下、孔内機能配線部と呼ぶ)及び配線溝63内に埋め込
まれた配線部67(以下、溝内機能配線部と呼ぶ)が形
成されるとともに、ダミー接続孔64内に埋め込まれた
配線部68(以下、孔内ダミー配線部と呼ぶ)及びダミ
ー配線溝65内に埋め込まれた配線部69(以下、溝内
ダミー配線部と呼ぶ)が形成される。
【0058】次に、本発明の第10の実施形態について
図15を参照して説明する。本実施形態は、埋め込み配
線構造の多層配線に対して本発明を適用したものであ
る。図15(a)は、例えば図14の工程によって形成
した下部構造上に層間絶縁膜71を形成し、この層間絶
縁膜71にデュアルダマシン構造の配線を形成するため
の接続孔72及び配線溝73をRIE工程によって形成
した状態を示したものである。このとき、ダミー接続孔
74及びダミー配線溝75も上記RIE工程によって同
時に形成される。
【0059】従来は、RIE工程によって下部配線表面
(溝内機能配線部67表面)が露出したときに電荷が下
部配線(孔内機能配線部66、溝内機能配線部67)を
通してゲート14にのみ蓄積される。したがって、ゲー
ト14と基板(Pウエル11)との間に大きな電位差が
生じ、ゲート絶縁膜13に高電界ストレスが印加される
という問題があった。本実施形態では、RIE工程にお
いてダミー接続孔74及びダミー配線溝75も同時に形
成するため、電荷が下部配線(孔内ダミー配線部68、
溝内ダミー配線部69)を通して基板に形成されたP+
不純物拡散層19にも供給され、ゲートの電位と基板の
電位との電位差を小さくすることができる。したがっ
て、ゲート絶縁膜13に印加される電界を弱めることが
でき、チャージングダメージを抑制することができる。
【0060】RIE工程が終了した後、所定の配線用金
属を全面に堆積し、RIE或いはCMPによって配線用
金属を埋め込む。このようにして、図14(b)に示す
ように、接続孔72内に埋め込まれた孔内機能配線部7
6及び配線溝73内に埋め込まれた溝内機能配線部77
が形成されるとともに、ダミー接続孔74内に埋め込ま
れた孔内ダミー配線部78及びダミー配線溝75内に埋
め込まれた溝内ダミー配線部79が形成される。
【0061】次に、本発明の第11の実施形態について
図16を参照して説明する。本実施形態も、第10の実
施形態と同様、埋め込み配線構造の多層配線に対して本
発明を適用したものである。
【0062】本実施形態では、図16に示すように、同
一ウエル内に複数のダミー配線領域を設けている。ゲー
ト絶縁膜のチャージングダメージを低減するためには、
同一ウエル内においてRIE中にゲートが受ける電荷量
とウエルが受ける電荷量とが均衡することが好ましい。
しかしながら、ゲート上の接続孔の個数が多数で、ゲー
トが受ける電荷量とウエルが受ける電荷量とが著しく異
なるような場合もある。そこで、同一ウエル11内おい
て、ゲート14上の接続孔の総面積とウエル上(P+
散層19上)のダミー接続孔の総面積とができるだけ等
しくなるようにしている。例えば、ゲート14上の接続
孔とP+ 拡散層19上のダミー接続孔の1個あたりの面
積が等しい場合には、両者の個数を等しくすればよい。
【0063】なお、上記第9〜第11の実施形態(埋め
込み配線構造に対して本発明を適用した例)では、デュ
アルダマシン構造の配線に対して説明したが、シングル
ダマシン構造の配線に対しても適用可能である。
【0064】また、上記第9〜第11の実施形態では、
図1に示した第1の実施形態等に対応して、Pウエルに
NMOSトランジスタを作製し、ダミー配線をP+ 拡散
層に接続した例を示したが、図5及び図6に示したよう
な構成を採用することも可能である。
【0065】また、上記第9〜第11の実施形態では、
第1〜第8の実施形態とは異なり、必ずしもダミー配線
を機能配線の近傍に設ける必要はないが、配線金属を埋
め込む際にRIEを用いるような場合には、第1〜第8
の実施形態と同様、配線加工の際のチャージングダメー
ジの問題が生じ得る。したがって、機能配線とダミー配
線との平面的な位置関係について、例えば図9及び図1
0に示すような構成を採用してもよい。
【0066】以上、種々の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して
実施可能である。
【0067】
【発明の効果】本発明によれば、RIE等のプラズマ工
程において、ゲートの電位と半導体基板の電位との電位
差を小さくすることができる。したがって、RIE等の
プラズマ工程におけるチャージングダメージを抑制する
ことができ、ゲート絶縁膜の劣化を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の断面構成を示した
図。
【図2】本発明の第2の実施形態の断面構成を示した
図。
【図3】本発明の第3の実施形態の断面構成を示した
図。
【図4】本発明の第4の実施形態の断面構成を示した
図。
【図5】本発明の第5の実施形態の断面構成を示した
図。
【図6】本発明の第6の実施形態の断面構成を示した
図。
【図7】本発明の第7の実施形態の断面構成を示した
図。
【図8】本発明の第8の実施形態の断面構成を示した
図。
【図9】第1〜第7の実施形態で示した機能配線とダミ
ー配線との平面的な位置関係について示した図。
【図10】第8の実施形態で示した機能配線、ダミー配
線及び中間配線の平面的な位置関係について示した図。
【図11】SRAMの回路にダミー配線を適用したとき
の構成例を示した図。
【図12】マイクロプロセッサの回路にダミー配線を適
用したときの構成例を示した図。
【図13】従来技術の問題点を説明するための図。
【図14】本発明の第9の実施形態における製造工程の
断面構成を示した図。
【図15】本発明の第10の実施形態における製造工程
の断面構成を示した図。
【図16】本発明の第11の実施形態の断面構成を示し
た図。
【符号の説明】
11…Pウエル(半導体基板) 11a…Nウエル(半導体基板) 12…素子分離絶縁膜 13…ゲート絶縁膜 14…ゲート 15…ソース、ドレイン(不純物拡散層) 16、31、61、71…層間絶縁膜 17、32…層間接続機能配線部(第1の機能配線部) 18、33…層上機能配線部(第2の機能配線部) 19…P+ 不純物拡散層 19a、19b…N+ 不純物拡散層 20、34…層間接続ダミー配線部(第1のダミー配線
部) 21、35…層上ダミー配線部(第2のダミー配線部) 22a、22b…中間配線 62、72…接続孔 63、73…配線溝 64、74…ダミー接続孔 65、75…ダミー配線溝 66、76…孔内機能配線部(第1の機能配線部) 67、77…溝内機能配線部(第2の機能配線部) 68、78…孔内ダミー配線部(第1のダミー配線部) 69、79…溝内ダミー配線部(第2のダミー配線部)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の主面側に形成されたMIS
    構造を有する半導体素子と、少なくとも1層以上の層間
    絶縁膜と、この層間絶縁膜の接続孔内に形成された第1
    の機能配線部及び層間絶縁膜上に形成された第2の機能
    配線部からなり前記半導体素子のゲートに接続された回
    路動作に使用される機能配線と、この機能配線と離間し
    た領域に設けられ前記半導体基板に接続された回路動作
    には使用しないダミー配線とを有することを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記ダミー配線は前記機能配線の近傍に
    設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 前記機能配線と前記ダミー配線との間に
    は1以上の中間配線が設けられ、前記ダミー配線及び前
    記機能配線はそれぞれ前記1以上の中間配線の近傍に設
    けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 前記ダミー配線は少なくとも1層以上の
    層間絶縁膜の接続孔内に形成された第1のダミー配線部
    及び少なくとも1層以上の層間絶縁膜上に形成された第
    2のダミー配線部からなることを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記ダミー配線は前記層間絶縁膜の接続
    孔内に形成された第1のダミー配線部のみからなること
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 前記ダミー配線は複数の層間絶縁膜の各
    接続孔内に形成された複数の第1のダミー配線部及び最
    上層の層間絶縁膜以外の層間絶縁膜上に形成された1以
    上の第2のダミー配線部からなることを特徴とする請求
    項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 半導体基板の主面側に形成されたMIS
    構造を有する半導体素子と、少なくとも1層以上の層間
    絶縁膜と、この層間絶縁膜の接続孔内に形成された第1
    の機能配線部及び層間絶縁膜の配線溝内に埋め込まれた
    第2の機能配線部からなり前記半導体素子のゲートに接
    続された回路動作に使用される機能配線と、この機能配
    線と離間したダミーとなる領域に設けられ前記半導体基
    板に接続された回路動作には使用しないダミー配線とを
    有することを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記ダミー配線は少なくとも1層以上の
    層間絶縁膜のダミー接続孔内に形成された第1のダミー
    配線部及び少なくとも1層以上の層間絶縁膜のダミー配
    線溝内に埋め込まれた第2のダミー配線部からなること
    を特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記第2の機能配線部の配線パターン及
    び前記第2のダミー配線部の配線パターンの短辺どうし
    が対向している又は一方の短辺と他方の長辺とが対向し
    ていることを特徴とする請求項4又は6に記載の半導体
    装置。
  10. 【請求項10】 半導体基板の主面側に形成されたMI
    S構造を有する半導体素子と、少なくとも1層以上の層
    間絶縁膜と、この少なくとも1層以上の層間絶縁膜を通
    して前記半導体素子のゲートに接続され回路動作に使用
    される機能配線の一部となる下部機能配線部と、前記少
    なくとも1層以上の層間絶縁膜を通して前記半導体基板
    に接続され回路動作には使用しないダミー配線の一部と
    なる下部ダミー配線部とを有する下部構造上に導電膜を
    形成する工程と、プラズマを用いたエッチングで前記導
    電膜を選択的に除去することにより、前記機能配線の一
    部となり前記下部機能配線部に接続される上部機能配線
    部を形成するとともに、前記ダミー配線の一部となり前
    記下部ダミー配線部に接続される上部ダミー配線部を形
    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。
  11. 【請求項11】 半導体基板の主面側に形成されたMI
    S構造を有する半導体素子と、少なくとも1層以上の層
    間絶縁膜と、この少なくとも1層以上の層間絶縁膜を通
    して前記半導体素子のゲートに接続され回路動作に使用
    される機能配線の一部となる下部機能配線部と、前記少
    なくとも1層以上の層間絶縁膜を通して前記半導体基板
    に接続され回路動作には使用しないダミー配線の少なく
    とも一部となる下部ダミー配線部とを有する下部構造上
    に導電膜を形成する工程と、プラズマを用いたエッチン
    グで前記導電膜を選択的に除去することにより、前記機
    能配線の一部となり前記下部機能配線部に接続される上
    部機能配線部のみ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。
  12. 【請求項12】 MIS構造を有する半導体素子が形成
    された半導体基板の主面側に層間絶縁膜を形成する工程
    と、プラズマを用いたエッチングにより、前記層間絶縁
    膜に前記半導体素子のゲートに接続され回路動作に使用
    される機能配線を形成するための接続孔及び配線溝を形
    成するとともに、前記層間絶縁膜に半導体基板に接続さ
    れ回路動作には使用しないダミー配線を形成するための
    ダミー接続孔及びダミー配線溝を形成する工程と、前記
    接続孔内及び配線溝内に前記機能配線を形成するととも
    に、前記ダミー接続孔内及びダミー配線溝内に前記ダミ
    ー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。
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