JP2018186285A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度の発振子を含む半導体装置をより簡素に安価で製造可能な半導体装置を提供する。【解決手段】少なくとも1つの第1の配線層M1は、基板SUBの主表面上に、第1の絶縁膜SO12は、第1の配線層M1の上面を覆うように、第2の配線層M2は、第1の絶縁膜SO12上に、それぞれ配置されている。金属抵抗素子層Rmnは、複数の第2の配線層M2のうち少なくとも1つの第2の配線層M2の真下に配置されている。複数の導電層CP1は、複数の第2の配線層M2のそれぞれから主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層Rmnに向けて延びている。少なくとも1つの導電層CP1は、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層M2のうち少なくとも1つの第2の配線層M2から少なくとも1つの第1の配線層M1に達するように延びる。抵抗素子領域導電層と配線領域導電層との、主表面に交差する方向に関する深さは等しい。【選択図】図16
Description
本発明は半導体装置に関するものであり、特に金属抵抗素子層を有する半導体装置に関するものである。
従来、マイコン製品と発振子とは別構造であったが、近年、マイコンチップ内に発振子を内蔵することで、レイアウト面積の縮小、コスト低減等が図られるようになってきている。マイコンチップ内に発振子を内蔵するには、あらゆる環境下(電圧・温度)で安定した発振周波数を出力する必要があり、マイコン製品の高速OCO(On Chip Oscillator)回路では、目標精度として、たとえば40MHz±1%を達成することが求められている。
ここで、アナログ回路である高速OCO(On Chip Oscillator)回路内の定電流発生回路の抵抗体には、ポリシリコン抵抗が用いられている。しかし、ポリシリコン抵抗はいわゆるピエゾ抵抗効果に起因して、応力により抵抗値が変動する。特に、パッケージング工程以降のモールド応力による抵抗値の変動が顕著である。そのため、高速OCO回路の周波数変動が大きくなり、高速OCO回路の目標精度を達成することが困難となる場合が考えられる。
マイコン製品の高速OCO回路は、通常いわゆる多層配線構造により形成されるが、多くは抵抗体は多層配線構造の最上層に形成される。このため抵抗体はその上面が保護膜に直接覆われ、保護膜から応力を受けやすくなる。この保護膜からの応力に起因する抵抗値のばらつきを抑制する観点から、多層配線構造の最上層より下側の層に抵抗体を形成する技術が、たとえば特開2001−267320号公報(特許文献1)、特開2011−155192号公報(特許文献2)、特開2008−130918号公報(特許文献3)に開示されている。
特許文献1においては抵抗体の上方の配線層から抵抗体に達するように延びる導電層(埋め込みコンタクトホール)により、配線層と抵抗体とが電気的に接続されている。逆に特許文献2においては抵抗体からその下方に延びる導電層(コンタクトプラグ)により、抵抗体とその下方の配線層とが電気的に接続されている。
しかし特許文献1,2のいずれにおいても、また上記の導電層による電気的な接続がなされていない特許文献3においても、最上層よりも下側の層に形成された抵抗体と電気的に接続するための導電層と、抵抗体でない配線層同士を接続するための導電層とを同一のマスクを用いて同時に形成するための考慮について開示されていない。このように抵抗体用の導電層と、抵抗体でない配線層用の導電層とを同一のマスクで同時に形成するための考慮がなされなければ、抵抗体用の導電層と、抵抗体でない配線層用の導電層とを別個のマスクで形成する必要が生じる可能性がある。すると工程が非常に煩雑となり、製造コストが高騰する可能性がある。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態に係る半導体装置は、複数の第1の配線層と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、複数の第2の配線層と、金属抵抗素子層と、複数の導電層とを備えている。複数の第1の配線層は基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は複数の第1の配線層の上面を覆うように配置されている。第2の絶縁膜は、第1の絶縁膜の上面を覆うように配置されている。複数の第2の配線層は、第2の絶縁膜上に配置されている。金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜の上面上の、複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層の真下に配置されている。複数の導電層は、複数の第2の配線層のそれぞれから主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びている。金属抵抗素子層は金属配線層を含んでいる。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層の側面の少なくとも一部は、金属配線層に接続されている。
他の実施の形態に係る半導体装置は、少なくとも1つの第1の配線層と、第1の絶縁膜と、第2の配線層と、金属抵抗素子層と、複数の導電層とを備えている。少なくとも1つの第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、第1の配線層の上面を覆うように配置されている。第2の配線層は、第1の絶縁膜上に複数配置されている。金属抵抗素子層は、複数の第2の配線層よりも主表面に交差する方向に関して第1の配線層側に配置され、複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層の真下に配置されている。複数の導電層は、複数の第2の配線層のそれぞれから主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びている。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、複数の第2の配線層のうち金属抵抗素子領域に配置された少なくとも1つの第2の配線層から金属抵抗素子層に達するように接続される抵抗素子領域導電層である。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層であり、抵抗素子領域導電層と配線領域導電層との、主表面に交差する方向に関する深さは等しい。
さらに他の実施の形態に係る半導体装置は、複数の第1の配線層と、第1の絶縁膜と、少なくとも1つの金属抵抗素子層と、複数の第2の配線層と、複数の導電層とを備えている。複数の第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、複数の第1の配線層の上面を覆うように配置されている。少なくとも1つの金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜の上面を覆うように、複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層の真上に配置されている。複数の第2の配線層は、第1の絶縁膜上に配置されている。複数の導電層は、少なくとも1つの金属抵抗素子層および少なくとも1つの第2の配線層のそれぞれから主表面に交差する方向に複数の第1の配線層のそれぞれまで延びている。少なくとも1つの金属抵抗素子層の上面は複数の第2の配線層のうち少なくとも1つに覆われる。
一実施の形態によれば、金属抵抗素子層の真上に第2の配線層が配置されるため、金属抵抗素子層が上層からの応力を受けることにより発振子としての精度が低下する可能性を低減することが可能な半導体装置を提供することができる。
他の実施の形態によれば、抵抗素子領域導電層と配線領域導電層とがいずれも第1の絶縁膜上の第2の配線層から延びるように形成されるため、半導体装置の形成の際に、金属抵抗素子層に接続するための導電層のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなる。すなわち配線領域導電層を形成するためのマスクを用いて抵抗素子領域導電層が形成可能となる。このため製造コストを削減することが可能な半導体装置を提供することができる。
さらに他の実施の形態によれば、金属抵抗素子層の上面が第2の配線層に覆われることにより、金属抵抗素子層は第2の配線層に保護される。このため金属抵抗素子層の信頼性が高められた半導体装置を提供することができる。
以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず図1を用いて、本実施の形態の半導体装置の構成としてのマイコンチップの構成について説明する。
(実施の形態1)
まず図1を用いて、本実施の形態の半導体装置の構成としてのマイコンチップの構成について説明する。
図1を参照して、マイコンチップMC1は、RAM形成領域MC11、CPU形成領域MC12、周辺回路形成領域MC13,MC15、ROM形成領域MC14、および電源回路領域MC16などを含む。電源回路領域MC16は、高速OCO回路を含んでいる。これらの各領域を囲むように、複数の電極パッドSPが、互いに間隔をあけて配置されている。なお、本レイアウト構成はあくまでマイコンチップの一例であり、これに限定したものではない。
次に図2を用いて、半導体装置の一例として、高速OCO回路の一部構造について説明する。
図2を参照して、この高速OCO回路は、基板の一方の主表面上に配置される金属抵抗素子層Rmnを有している。金属抵抗素子層Rmnは、ここではたとえば複数(たとえば4つ)の金属抵抗素子層Rm1,Rm2,Rm3,Rm4をまとめた名称としている。なお、金属とは、遷移金属および遷移金属以外の金属を含み、かつ、半金属、半導体、および、非金属を含まない。
図2に示す平面視においては、金属抵抗素子層Rm1〜Rm4は、それぞれX方向に延び、Y方向において相互に所定の間隙を有するように配置されている。金属抵抗素子層Rm1〜Rm4は、それぞれの両端部において、導電層としてのコンタクトプラグCP1を介在してタップ層Mi,Ma〜Mb,Moに連結されている。なお金属抵抗素子層Rm1〜Rm4(Rmn)と電極パッドSPとの間には一定の間隔S1が設けられている。
なお、写真製版技術における製造精度を向上させる観点から、金属抵抗素子層Rm1およびRm4のそれぞれの外側には、ダミー金属抵抗素子層Rmd、およびダミータップ層Mdeが設けられている。
これにより、金属抵抗素子層Rm1〜Rm4は、タップ層Mi→コンタクトプラグCP1→金属抵抗素子層Rm1→コンタクトプラグCP1→タップ層Ma→コンタクトプラグCP1→金属抵抗素子層Rm2→コンタクトプラグCP1→タップ層Mb→コンタクトプラグCP1→金属抵抗素子層Rm3→コンタクトプラグCP1→タップ層Mc→コンタクトプラグCP1→金属抵抗素子層Rm4→コンタクトプラグCP1→タップ層Moと電気的に接続された直列接続となる。
次に図3を用いて、図2中の点線で囲まれた領域Aすなわち金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図3を参照して、この半導体装置は、基板SUBの(一方の)主表面上に配置された層間絶縁膜SO11と、層間絶縁膜SO11の上に、X方向に関して互いに間隔をあけて複数配置された、第1の配線層M1とを有している。
複数の第1の配線層M1の上面を覆うように、層間絶縁膜SO11上には第1の絶縁膜SO12が形成されている。第1の絶縁膜SO12は第1の絶縁膜下層SO12aと第1の絶縁膜上層SO12bとがこの順に積層された構成を有している。
第1の絶縁膜SO12の上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13が形成されている。第2の絶縁膜SO13の上面上には、X方向に関して互いに間隔をあけて複数配置された、第2の配線層M2を有している。複数の第2の配線層M2のそれぞれは、平面視において第1の配線層M1と重なる位置に配置されている。
図3中の点線で囲まれた領域B(金属抵抗素子層Rmn)は、図2中の点線で囲まれた領域A(金属抵抗素子層Rmnを構成する金属抵抗素子層Rm2)に対応する。この金属抵抗素子層Rmnは、第1の絶縁膜SO12の上面上の、複数の第2の配線層M2のうち少なくとも1つの第2の配線層M2の真下に、当該第2の配線層M2と平面視において重なるように配置されている。言い換えればこの金属抵抗素子層Rmnは、複数の第1の配線層M1のうち少なくとも1つの第1の配線層M2の真上に、当該第1の配線層M1と平面視において重なるように配置されている。
より具体的には、図3の金属抵抗素子層Rmnは、X方向に関する一方および他方の端部の近傍において、平面視において第1の配線層M1および第2の配線層M2と重なるように配置されており、金属抵抗素子層Rmnは、第1の配線層M1および第2の配線層M2に挟まれるように両者の間に配置されている。したがって図3の金属抵抗素子層Rmnは2つの第1および第2の配線層M1,M2と平面視において重なるように配置されており、その結果第1の配線層M1と第2の配線層M2とが互いに平面視において重なるように配置されている。金属抵抗素子層Rmnは、金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有している。
図3に示す領域のうち、金属抵抗素子層Rmnが配置された領域(と平面的に重なる領域)は、ここでは金属抵抗素子領域と定義され、金属抵抗素子領域以外の領域はここでは配線領域と定義される。金属抵抗素子領域は高速OCO回路を構成する発振子としての金属抵抗素子を含む領域である。配線領域は高速OCO回路の特に多層配線を構成する部分である。配線領域にも金属抵抗素子領域と同様の第1の配線層M1および第2の配線層M2が形成されており、配線領域においても金属抵抗素子領域と同様に、第1の配線層M1および第2の配線層M2が互いに平面視において重なるように配置されている。
第1の配線層M1は、下層M1aと、配線本体M1bと、上層M1cとを有している。同様に第2の配線層M2は、下層M2aと、配線本体M2bと、上層M2cとを有している。
配線領域および金属抵抗素子領域ともに、第1の配線層M1と、これと平面視において重なる第2の配線層M2とは、導電層としてのコンタクトプラグCP1により互いに電気的に接続されている。コンタクトプラグCP1は、複数の第1の配線層M1のそれぞれと、これらと平面視において重なる複数の第2の配線層M2のそれぞれとを接続するように複数形成されている。コンタクトプラグCP1は、側底面層CP11とその内部の内部充填層CP12とにより形成されている。
上記の金属抵抗素子領域に形成されたコンタクトプラグCP1は、ここでは抵抗素子領域導電層としての抵抗素子領域コンタクトプラグCP1と定義され、配線領域に形成されたコンタクトプラグCP1は、ここでは配線領域導電層としての配線領域コンタクトプラグCP1と定義される。
配線領域においては、コンタクトプラグCP1は、配線領域の(たとえば1つの)第1の配線層M1と、これと平面視において重なる(これに対向する)配線領域の(たとえば1つの)第2の配線層M2との間を、基板SUBなどの主表面に交差する方向(たとえばZ方向)に延びることによりこれらの配線層M1,M2を互いに接続している。言い換えれば配線領域コンタクトプラグCP1は、配線領域の第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するように延びている。
一方、金属抵抗素子領域においては、第1の配線層M1と第2の配線層M2との間に金属抵抗素子層Rmnが挟まれるように配置されている。このため金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1は、たとえば金属抵抗素子領域に配置された複数(たとえば2つ)の第2の配線層M2のそれぞれから、たとえばZ方向に関して金属抵抗素子層Rmnに向けて延びる。当該コンタクトプラグCP1はさらに金属抵抗素子層Rmnに接触し、金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rmを含む)を貫通して、金属抵抗素子領域に配置された複数(たとえば2つ)の第1の配線層M1のそれぞれに達するようにZ方向に延びている。このようにして金属抵抗素子領域においても、複数の第2の配線層M2のそれぞれと、これに対向する(平面的に重なる)第1の配線層M1とがコンタクトプラグCP1により接続されている。その結果、金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1は、その側面(側底面層CP11)が金属配線層Rmに接触し、金属配線層Rmに(電気的に)接続されている。
このように金属抵抗素子層Rmnは第1および第2の配線層M1,M2の間のコンタクトプラグCP1により貫通される。したがって本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnの上層に配線層(第2の配線層M2)が配置されており、この意味で金属抵抗素子層Rmnは高速OCO回路を構成する多層配線構造の最上層よりも下層側に配置されている。
図2における各金属抵抗素子層Rm1〜Rm4の両端部に配置されるコンタクトプラグCP1は、図3における領域Bの金属抵抗素子層Rmnを貫通するコンタクトプラグCP1に相当する。したがって、図2におけるタップ層Maおよびタップ層Mbは、それぞれ図3における金属抵抗素子領域の第2の配線層M2および第1の配線層M1に相当すると考えてよい。
なお複数の第2の配線層M2の上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13上には第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に積層されるように形成されている。
次に図4〜図8を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップの製造方法について説明する。ここでは特に、マイコンチップのうち図3に示す部分の製造方法について説明する。
図4を参照して、まずたとえばシリコンウェハなどの基板SUBの(一方の)主表面上に、公知の多層配線構造が少なくとも部分的に形成され、その過程で表面が平坦化された層間絶縁膜SO11が形成される。層間絶縁膜SO11としてはシリコン酸化膜が、たとえば通常のプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。
次に層間絶縁膜SO11の上に、複数の第1の配線層M1が、X方向に関して互いに間隔をあけて形成される。第1の配線層M1は、下層M1aと、配線本体M1bと、上層M1cとがこの順に積層されるように形成される。下層M1aはたとえばTiN/Ti膜、配線本体M1bはたとえば銅添加アルミニウム(Al−Cu)膜、上層M1cはたとえばTiN/Ti膜であり、これらの各層M1a〜M1cがたとえば通常のスパッタリング法、写真製版技術およびドライエッチング処理により、図4に示す互いに間隔をあけて複数に分離された第1の配線層M1となるように成膜される。ただし配線本体M1bとして、たとえばアルミニウムの単体からなる薄膜が形成されてもよいし、銅またはタングステンの単体からなる薄膜が形成されてもよい。第1の配線層M1全体の膜厚は、数百nm以上1μm以下であることが好ましい。
なお図4において省略されている、基板SUBと層間絶縁膜SO11との間の(Z方向に関する)各層には、第1の配線層M1と同様の配線層が(多層配線構造の一部を構成するように)1層形成された、または2層以上の任意の層数が積層された、構成が形成されていてもよいし、このような配線層が形成されていなくてもよい。
図5を参照して、複数の第1の配線層M1の上面を覆うように第1の絶縁膜SO12が形成される。第1の絶縁膜SO12は、第1の絶縁膜下層SO12aと、第1の絶縁膜上層SO12bとがこの順に積層されるように形成され、いずれもたとえばシリコン酸化膜であることが好ましい。第1の絶縁膜下層SO12aは、いわゆるHDP(High Density Plasma)−CVD法により形成された、HDP−CVD法以外の方法により形成されたシリコン酸化膜に比べて段差被覆性の良いUSG(Undope Silicate Glass)膜(HDP−USG)である。これにより第1の絶縁膜下層SO12aは、第1の配線層M1により生じた段差を吸収可能としている。また第1の絶縁膜上層SO12bは、いわゆるプラズマCVD法により形成されたいわゆるTEOS膜(P−TEOS)であることが好ましい。これら2層が積層され、さらにその上面(第1の絶縁膜上層SO12bの上面)がCMP(Chemical Mechanical Polishing)と呼ばれる化学機械的研磨法により平坦となるように研磨される。以上により、上面が平坦化された第1の絶縁膜SO12が形成される。
図6を参照して、第1の絶縁膜SO12の上面上の、複数の第1の配線層M1のうち少なくとも1つの第1の配線層M1の真上に金属抵抗素子層Rmnが形成される。具体的には、金属抵抗素子領域における2つの第1の配線層M1の真上に金属抵抗素子層Rmnが形成される。金属抵抗素子層Rmnは金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有している。金属配線層Rmには、高融点金属の一例として、TiN膜が通常のスパッタリング法、写真製版技術およびドライエッチング処理により形成される。この工程により、図2の平面図に示すように、金属抵抗素子層Rm1〜Rm4(ダミー金属抵抗素子層Rmdを含む)は、ストライプ状にパターニングが行なわれる。
金属配線層Rmは、抵抗素子として約40Ω/□の抵抗値を得るために、たとえば約30nmの膜厚に成膜する。反射防止膜層SN1には、たとえばプラズマ窒化(P−SiN)膜を用い、CVD法により成膜される。反射防止膜層SN1の膜厚は、たとえば約45nmである。
なお金属配線層Rmとして、上記のTiN膜の代わりにTaN膜が形成されてもよい。また反射防止膜層SN1として、上記のSiN膜の代わりにシリコン酸化膜が形成されてもよい。
図7を参照して、金属抵抗素子層Rmnおよび第1の絶縁膜SO12の上面を覆うように第2の絶縁膜SO13が形成される。第2の絶縁膜SO13としては、プラズマCVD法により成膜したTEOS膜(P−TEOS)が用いられることが好ましい。第2の絶縁膜SO13の上面がCMP法により研磨されてもよいが、このような研磨はなされなくてもよい。
次に、第2の絶縁膜SO13の上面から、基板SUBの主表面に交差する方向(すなわちZ方向)に関して金属抵抗素子層Rmnに向けて延びる複数の導電層CP1が形成される。
具体的には、たとえば金属抵抗素子領域においては、第2の絶縁膜SO13の上面のうち、図7中の2つの第1の配線層M1のそれぞれの真上の領域から、2つのコンタクトホールVa1が金属抵抗素子層Rmnに向けて延び、さらに金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rmを含む)を貫通してそれぞれの真下の第1の配線層M1に達するように形成される。一方、たとえば配線領域においては、第2の絶縁膜SO13の上面のうち、図7中の1つの第1の配線層M1の真上の領域から、1つのコンタクトホールVa1が金属抵抗素子層Rmnに向けて(つまりZ方向に関する下側に向けて)延び、さらにZ方向に関して金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rmを含む)の配置される位置を超えてその真下の第1の配線層M1に達するように形成される。
その後、コンタクトホールVa1内にコンタクトプラグCP1が形成される。ここでのコンタクトプラグCP1には、金属抵抗素子領域の抵抗素子領域コンタクトプラグCP1および配線領域の配線領域コンタクトプラグCP1の双方が含まれる。具体的には、コンタクトホールVa1内には、バリアメタルとしてTiN/Ti積層膜からなる側底面層CP11がスパッタリング法により成膜され、その後、タングステン(W)膜からなる内部充填層CP12がCVD法により成膜される。その後、CMP法により、側底面層CP11および内部充填層CP12の上面が平坦にされる。以上により図7においては合計3つのコンタクトプラグCP1が形成される。
抵抗素子領域コンタクトプラグCP1は金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rmを含む)を貫通するため、形成される抵抗素子領域コンタクトプラグCP1の側面は金属配線層Rmに接続される。
図8を参照して、第2の絶縁膜SO13上に複数の導電層CP1のそれぞれを覆うように複数の第2の配線層M2が、X方向に関して互いに間隔をあけて形成される。第2の配線層M2は、下層M2aと、配線本体M2bと、上層M2cとがこの順に積層されるように形成される。下層M2aはたとえばTiN/Ti膜、配線本体M2bはたとえば銅添加アルミニウム(Al−Cu)膜、上層M2cはたとえばTiN/Ti膜であり、これらの各層M2a〜M2cは基本的に上記の第1の配線層M1の各層M1a〜M1cと同様に形成される。
なお図示されないが、第2の配線層M2の上層M2cの上面を覆うように、反射防止膜としてのたとえばプラズマ酸窒化膜(P−SiON)が通常のCVD法により形成されてもよい。
この第2の配線層M2の形成により、金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1は、第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnを貫通して第1の配線層M1に達するように形成されるといえ、配線領域のコンタクトプラグCP1は、第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するように形成されるといえる。
再度図3を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。第3の絶縁膜SO14としては、P−TEOS膜からなるシリコン酸化膜が、CVD法により形成される。パッシベーション膜SN11には、P−SiN膜が、CVD法により成膜される。必要に応じて第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11が、通常の写真製版技術およびドライエッチング処理によりパターニングされる。
次に、図9〜図11の比較例を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。まず図9を用いて、比較例の高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図9は比較例における、図3と同様の領域を示しており、たとえば図9中の金属抵抗素子層Rmnは図3中の金属抵抗素子層Rmnに対応する(以下の各実施の形態においても同じ)。図9を参照して、比較例においては、金属抵抗素子領域においては金属抵抗素子層Rmnが多層配線構造の最上層となっており、この上層側にたとえば第2の配線層M2および第2の絶縁膜SO13は形成されていない。金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1は、金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで図のZ方向に延びている。
図9の配線領域においては、第1の配線層M1が多層配線構造の最上層となっており、この上層側にたとえば第2の配線層M2および第2の絶縁膜SO13は形成されていない。第3の絶縁膜SO14は、配線領域においては層間絶縁膜SO11の上面を覆うように、金属抵抗素子領域においては金属抵抗素子層Rmnおよび第1の絶縁膜SO11の上面を覆うように、形成されている。
なお、これ以外の当該比較例の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図10〜図11を用いて、図9の比較例の構成の製造方法について説明する。
図10を参照して、図4〜図5に示す工程と同様の処理がなされた後、金属抵抗素子領域において、第1の絶縁膜SO12の上面のうち、図10中の2つの第1の配線層M1のそれぞれの真上の領域から、2つのコンタクトプラグCP1(抵抗素子領域コンタクトプラグCP1)が形成される。
図10を参照して、図4〜図5に示す工程と同様の処理がなされた後、金属抵抗素子領域において、第1の絶縁膜SO12の上面のうち、図10中の2つの第1の配線層M1のそれぞれの真上の領域から、2つのコンタクトプラグCP1(抵抗素子領域コンタクトプラグCP1)が形成される。
図11を参照して、第1の絶縁膜SO12上に2つのコンタクトプラグCP1のそれぞれを跨いで覆うように、単一の金属抵抗素子層Rmnが金属抵抗素子領域に形成される。その後、図11にて形成された構成の全体を覆うように、実施の形態1と同様に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11が形成される。
以上の比較例においては、図10に示す金属抵抗素子層Rmnから延びるコンタクトプラグCP1のみを形成するために1つのマスクを準備する必要が生じる。すなわち多層配線構造を構成する1つの配線層と他の配線層とを接続するための(図示されない任意の)コンタクトプラグCP1を形成するためのマスクと同一のマスクを用いて、金属抵抗素子層Rmnから延びるコンタクトプラグCP1を形成することができない。このためマスクの製造コストが高騰し、必要な総工程数が増加する。このため多層配線構造全体の製造コストが高騰する可能性がある。
また比較例においては、多層配線構造の最上層に金属抵抗素子層Rmnが形成されるため、パッシベーション膜SN11などの最上層の保護膜が金属抵抗素子層Rmnに非常に近い領域に形成され、パッシベーション膜SN11が金属抵抗素子層Rmnの直上に(金属抵抗素子層Rmnの最上層の上面を覆うように)形成される場合もある。この場合、金属抵抗素子層Rmnはパッシベーション膜SN11からの応力を受けやすくなり、金属抵抗素子層Rmnを含むOCO回路の発振子としての精度が低下する可能性がある。
そこで本実施の形態においては、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1は金属抵抗素子層Rmnを貫通する構成となっており、コンタクトプラグCP1の側面が金属抵抗素子層Rmnの特に金属配線層Rmと接触するように接続される構成となっている。たとえば図3においては、金属抵抗素子層Rmnとの電気信号の入出力は、第1の配線層M1と第2の配線層M2との間を延び、第1の配線層M1と第2の配線層M2との間で電気信号をやり取りする抵抗素子領域コンタクトプラグCP1を利用してなされる。このため、したがって金属抵抗素子層Rmnから電気信号を取り出すためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを準備する必要がなくなり、製造コストが削減できる。また金属抵抗素子層Rmnから電気信号を取り出すためのコンタクトプラグCP1のみを形成する工程を要しないため、工程数の削減による製造コストの削減ができる。
また本実施の形態においては金属抵抗素子層Rmnの真上に第2の配線層M2が形成されるため、金属抵抗素子層Rmnはパッシベーション膜SN11に直接覆われない態様となる。このため金属抵抗素子層Rmnがパッシベーション膜SN11から応力を受けることにより高速OCO回路の発振子としての精度が低下する可能性を低減することができる。
ところで金属抵抗素子領域に形成される抵抗素子領域コンタクトプラグCP1は、上記のように第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するように形成されることがより好ましいが、少なくとも金属抵抗素子層Rmnの金属配線層Rm内にコンタクトプラグCP1の側面の一部が接触し、コンタクトプラグCP1の側面と金属配線層Rmとが互いに接続される構成であればよい。このため抵抗素子領域コンタクトプラグCP1は、少なくとも金属配線層Rm内に少しでも入り込む構成であればよい。以下、このような構成を有する本実施の形態の変形例について説明する。
図12を参照して、本実施の形態の第1の変形例においては、基本的に図3と同様の構成を有しているが、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1は、第1の配線層M1の上面に達することなく、金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)の最下部よりもやや下方の領域にまで達するように形成されている。
図13を参照して、図12の構成は、本実施の形態の図7に示す工程において、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1が、第1の配線層M1の上面よりも浅い領域である、金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)の最下部よりもやや下方の領域までのみ達するように形成されている。
図14を参照して、本実施の形態の第2の変形例においては、基本的に図12と同様の構成を有しているが、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1が図12よりもさらに浅くなっており、金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)の最下部にまで達するように形成されている。
図15を参照して、図14の構成は、本実施の形態の図7に示す工程において、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1が、図13よりもさらに浅い領域である、金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)の最下部までのみ達するように形成されている。
図12〜図15においては、いずれも抵抗素子領域コンタクトプラグCP1は、金属配線層Rmの、基板SUBの主表面に沿うX方向に関する反射防止膜層SN1と接する最上面(第1の面)から、上記最上面に対向し第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜上層SO12b)の最上面と接する最下面(第2の面)まで、金属配線層Rmを貫通するように形成されている。
これら第1および第2の変形例においても、コンタクトプラグCP1は、少なくとも第2の配線層M2と金属抵抗素子層Rmnとを電気的に接続可能としている。またコンタクトプラグCP1の形成は配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1を形成するためのマスクと同一のマスクを利用して形成可能である。このため第1および第2の変形例においても図3〜図8と同様に、金属抵抗素子層Rmnとの接続専用のコンタクトプラグCP1を形成する工程を省略する効果を奏する。
ただし図12〜図15の構成においては、配線領域におけるコンタクトプラグCP1のZ方向に延びる深さと、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1のZ方向に延びる深さとが異なっており、具体的には配線領域におけるコンタクトプラグCP1の方が金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1より深い。配線領域におけるコンタクトプラグCP1のコンタクトホールVa1と、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1のコンタクトホールVa1とは同時に形成されるが、このように配線領域と金属抵抗素子領域とで異なる深さのコンタクトホールVa1を形成するために絶縁膜SO13などのエッチングされる深さを制御することは困難となる場合がある。
この観点からは、図3および図4〜図8に示すように、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1(抵抗素子領域コンタクトプラグCP1)と、配線領域におけるコンタクトプラグCP1(配線領域コンタクトプラグCP1)とのZ方向に関する深さが等しいことが好ましい。ここで等しいとは両者の深さが完全に同一である場合と、両者の深さが完全に同一ではないが明らかに異なるとは言えない誤差程度に異なる場合との双方を含む。たとえば両領域のコンタクトプラグCP1のうち深い方と浅い方との深さの差が、深い方の深さの5%以下である場合を含むものとする。
このようにすれば、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さと、配線領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さとを等しくすることができるため、双方のコンタクトホールVa1の深さを個別に制御することなく、双方のコンタクトホールVa1を同時に形成することができる。このことから製造コストを削減することができる。
(実施の形態2)
まず図16を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図16を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図16を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、実施の形態1の当該多層配線構造と比較して、以下の点において異なっている。
本実施の形態においては、第1の絶縁膜SO12の上面を覆うように複数の第2の配線層M2が、X方向に関して互いに間隔をあけて配置されている。第2の絶縁膜SO13は形成されておらず、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜上層SO12b)の上には第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に積層されるように形成されている。
金属抵抗素子層Rmnは、金属抵抗素子領域において第2の配線層M2よりもZ方向に関する第1の配線層M1側(すなわち下側)に配置されていればよい。ここでは第1の絶縁膜SO12を構成する第1の絶縁膜下層SO12a(薄膜絶縁層)の上面を覆うように、かつ金属抵抗素子領域に配置されるたとえば2つの第2の配線層M2の真下に、金属抵抗素子層Rmnが配置されている。すなわち金属抵抗素子層Rmnと(金属抵抗素子領域における)第2の配線層M2とは、平面視において重なっている。第1の絶縁膜下層SO12aは、第1の配線層M1の上面および第1の配線層M1が形成される表面(層間絶縁膜SO11の上面)の双方を覆うように形成されている。
その結果、本実施の形態においては金属抵抗素子領域には第1の配線層M1が形成されておらず、第1の配線層M1は配線領域の層間絶縁膜SO11上のみに形成されている。この第1の配線層M1は少なくとも1つ(たとえば配線領域に)形成される。
金属抵抗素子領域においてはたとえば2つの第2の配線層M2のそれぞれから、(たとえば2つの)コンタクトプラグCP1が、Z方向に延びて金属抵抗素子層Rmnに達するように形成されている。ここではコンタクトプラグCP1は、金属抵抗素子層Rmnを構成する金属配線層Rmを貫通するように、金属抵抗素子層Rmnと接続されている。
配線領域においては実施の形態1と同様にコンタクトプラグCP1が、(たとえば1つの)第2の配線層M2からこれと平面視において重なる(たとえば1つの)第1の配線層M1に達するようにZ方向の下側に(金属抵抗素子層Rmnの存在する方向に向かうように)延びており、第2の配線層M2と第1の配線層M1とを電気的に接続している。
本実施の形態においては金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1と配線領域におけるコンタクトプラグCP1とのZ方向に関する深さが等しい。ここでの等しいとは、実施の形態1と同様に完全に同一である場合に限らず誤差程度の差を有する場合を含んでいる。
配線領域のコンタクトプラグCP1は第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延び、金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1は第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnまで延びている。第1の配線層M1は層間絶縁膜SO11上に配置され、金属抵抗素子層Rmnは第1の絶縁膜下層SO12a上に配置されている。第1の配線層M1と金属抵抗素子層Rmnとは異なる層に形成されるにも拘わらずそれぞれのコンタクトプラグCP1の深さが等しくなるのは、第1の配線層M1と金属抵抗素子層Rmnとの(Z方向に関する)厚みが異なるためである。
このように第1の配線層M1と金属抵抗素子層Rmnとが異なる層に形成されることにより、金属抵抗素子領域の抵抗素子領域コンタクトプラグCP1と配線領域の配線領域コンタクトプラグCP1とのZ方向に関する深さが等しくなるように形成することができ、結果的に金属抵抗素子領域と配線領域とのコンタクトホールVa1の深さを個別に制御する必要がなくなる。このため工程を簡素にし、製造コストを削減することができる。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図17〜図21を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図16に示す部分)の製造方法について説明する。なお基本的に実施の形態1と同一の符号を付した同一の構成要素は、特に記載がない限り実施の形態1と同一の材質からなり実施の形態1と同様の処理により形成される(以下の各実施の形態においても同じ)。
図17を参照して、実施の形態1と同様に基板SUBが準備され、その(一方の)主表面の上方に層間絶縁膜SO11が形成される。
層間絶縁膜SO11の上に少なくとも1つの第1の配線層M1が形成される。ここでは配線領域にたとえば1つの第1の配線層M1が形成されている。
図18を参照して、第1の配線層M1の上面およびこれが形成される層間絶縁膜SO11の表面の双方を覆うように第1の絶縁膜下層SO12a(薄膜絶縁層)が、いわゆるHDP−CVD法により形成される。
図19を参照して、第1の絶縁膜下層SO12aの上面を覆うように金属抵抗素子層Rmnが形成される。ここでは金属抵抗素子層Rmnは第1の配線層M1が形成された領域と平面的に異なる領域に形成される。具体的には上記の第1の配線層M1が配線領域に形成されたのに対し、金属抵抗素子層Rmnは金属抵抗素子領域に形成される。なお金属抵抗素子層Rmnは実施の形態1と同様に金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有しており、これらが平面視におけるストライプ状にパターニングされる。
図20を参照して、まず金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように第1の絶縁膜下層SO12a上に第2の絶縁膜上層SO12bが形成され、その上面がCMP法により平坦となるように研磨される。これにより第1の配線層M1および金属抵抗素子層Rmnの上面が第1の絶縁膜SO12に覆われる。なおここでは金属抵抗素子層Rmnの上面は第1の絶縁膜SO12のうち第1の絶縁膜上層SO12bのみに覆われ、第1の絶縁膜下層SO12aには覆われないが、この場合においても金属抵抗素子層Rmnは第1の絶縁膜SO12に覆われると表現することとする。
次に、第1の絶縁膜SO12の上面から、基板SUBの主表面に交差する方向(すなわちZ方向)に関して金属抵抗素子層Rmnに向けて延びる複数の導電層CP1が形成される。
具体的には、たとえば金属抵抗素子領域においては、金属抵抗素子層Rmnと平面的に重なるように、たとえば2つのコンタクトホールVa1が、互いに間隔をあけて形成される。この2つのコンタクトホールVa1は、第1の絶縁膜SO12の上面から金属抵抗素子層Rmnに達するように形成される。同様に、たとえば配線領域においては、たとえば1つのコンタクトホールVa1が、第1の絶縁膜SO12の上面のうち、図20中の1つの第1の配線層M1の真上の領域から、Z方向に延びて第1の配線層M1に達するように形成される。その後、コンタクトホールVa1内に側底面層CP11および内部充填層CP12が形成されることにより、コンタクトプラグCP1が形成される。
図21を参照して、第1の絶縁膜SO12上に複数の導電層CP1のそれぞれを覆うように複数の第2の配線層M2が、X方向に関して互いに間隔をあけて形成される。
この第2の配線層M2の形成により、金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1は、第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnに達するように形成されるといえ、配線領域のコンタクトプラグCP1は、第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するように形成されるといえる。また金属抵抗素子層Rmnは、複数の第2の配線層M2よりもZ方向に関して第1の配線層M1側(下側)に、かつ複数の第2の配線層M2のうち少なくとも1つの(金属抵抗素子領域の)第2の配線層M2の真下に形成される。なお金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1と配線領域のコンタクトプラグCP1とは、そのZ方向に関する深さが等しい。
再度図16を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態において、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnまで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1と配線領域のコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
本実施の形態において、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnまで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1と配線領域のコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
本実施の形態においては実施の形態1の図3〜図8の構成と同様に、金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さと、配線領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さとを等しくすることができるため、双方のコンタクトホールVa1の深さを個別に制御することなく、双方のコンタクトホールVa1を同時に形成することができる。このことから製造コストを削減することができる。
金属抵抗素子領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さと、配線領域におけるコンタクトプラグCP1を形成するためのコンタクトホールVa1の深さとを等しくすることにより、両者の深さを浅くすることができ、コンタクトホールVa1への内部充填層CP12などの埋め込みを容易にすることができる。
また本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnの真上に第2の配線層M2が形成されるため、金属抵抗素子層Rmnはパッシベーション膜SN11に直接覆われない態様となる。このため金属抵抗素子層Rmnがパッシベーション膜SN11から応力を受けることにより高速OCO回路の発振子としての精度が低下する可能性を低減することができる。
(実施の形態3)
まず図22を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図22を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図22を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、実施の形態1の当該多層配線構造と比較して、以下の点において異なっている。
本実施の形態においては、第1の絶縁膜SO12上において、複数の第1の配線層M1のうち特に金属抵抗素子領域に形成された(たとえば2つの)第1の配線層M1の真上に(たとえば1つの)金属抵抗素子層Rmnが配置されている。ここでは金属抵抗素子層Rmnは、金属抵抗素子領域においてX方向に互いに間隔をあけて2つ配置された第1の配線層M1の双方を跨ぐように、第1の配線層M1上に配置されている。
一方、第1の絶縁膜SO12上には、複数の第2の配線層M2が配置されている。複数の第2の配線層M2とは、ここでは第1の絶縁膜SO12の上面上に形成された金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように配置される第2の配線層M2と、配線領域において第1の配線層M1と平面的に重なるように第1の絶縁膜SO12の上面上に配置される第2の配線層M2との双方を意味する。このように本実施の形態においては、複数の第2の配線層M2のうち少なくとも1つは金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように形成されている。
金属抵抗素子領域および配線領域ともに、コンタクトプラグCP1は、第1の絶縁膜SO12の上面において複数の第1の配線層M1のそれぞれと平面的に重なる領域から、Z方向に関して複数の第1の配線層M1の少なくとも1つまで延びるように形成されている。具体的には、金属抵抗素子領域においては、その上に第2の配線層M2が載置された金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)からその真下の第1の配線層M1までZ方向に延びるようにコンタクトプラグCP1が形成されている。また配線領域においては、第2の配線層M2からその真下の第1の配線層M1までZ方向に延びるようにコンタクトプラグCP1が形成されている。これにより金属抵抗素子領域においては金属配線層Rmとその真下の第1の配線層M1とがコンタクトプラグCP1により電気的に接続され、配線領域においては第2の配線層M2とその真下の第1の配線層M1とがコンタクトプラグCP1により電気的に接続されている。
本実施の形態においては第2の絶縁膜SO13は形成されておらず、配線領域および金属抵抗素子領域ともに、第2の配線層M2の上面を覆うように第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11が形成されている。
図23を参照して、本実施の形態においては金属抵抗素子層Rmnは、その上面上に載置される第2の配線層M2よりも平面視において大きいサイズを有することが好ましい。したがって金属抵抗素子層Rmn上の第2の配線層M2は、平面視においてその中央部が金属抵抗素子層Rmnの中央部とほぼ一致するように配置され、金属抵抗素子層Rmnの最外縁と第2の配線層M2の最外縁との間に一定幅の(金属抵抗素子層Rmn外周近傍の)領域を有するように配置されることが好ましい。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図24〜図26を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図22に示す部分)の製造方法について説明する。
図24を参照して、実施の形態1と同様に基板SUBが準備され、その(一方の)主表面の上方に層間絶縁膜SO11が形成される。次に層間絶縁膜SO11の上に、複数の第1の配線層M1が、X方向に関して互いに間隔をあけて形成される。次に複数の第1の配線層M1の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12として第1の絶縁膜下層SO12aと第1の絶縁膜上層SO12bとが形成され、CMP法によりその上面が研磨される。
次に第1の絶縁膜SO12の上面から、基板SUBの主表面に交差する方向(すなわちZ方向)に関してその真下(平面的に重なる領域)の第1の配線層M1にまで延びる複数のコンタクトプラグCP1が形成される。ここでは金属抵抗素子領域および配線領域ともに、第1の絶縁膜SO12の上面のうち、図24中の1つの第1の配線層M1の真上の領域から、Z方向に延びて第1の配線層M1に達するように、コンタクトプラグCP1が形成される。
図25を参照して、第1の絶縁膜SO12の上面上のうち、たとえば金属抵抗素子領域のX方向に関して互いに間隔をあけて形成された2つのコンタクトプラグCP1の真上に、2つのコンタクトプラグCP1を跨ぐように少なくとも1つの金属抵抗素子層Rmnが形成される。
図26を参照して、第1の絶縁膜SO12上に複数の第2の配線層M2が形成される。具体的には、金属抵抗素子領域においては金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように第2の配線層M2が形成され、配線領域においては第1の絶縁膜SO12の上面を覆いかつ第1の配線層M1と平面的に重なるように第2の配線層M2が形成される。
再度図22を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnの上面が配線領域の第2の配線層M2と同一の層としての第2の配線層M2により覆われ、この第2の配線層M2はその直下の金属抵抗素子層Rmnに対する保護膜のように金属抵抗素子層Rmnを保護する役割を有する。このため金属抵抗素子層Rmnの信頼性をより高めることができ、高速OCO回路の信頼性をより高めることができる。特に当該保護膜により、第2の配線層M2を構成するアルミニウム材料のドライエッチングの際に、その真下の金属抵抗素子層Rmnが意図せずエッチングされその形状に不具合を来すなどの問題が発生する可能性を低減することができる。
本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnの上面が配線領域の第2の配線層M2と同一の層としての第2の配線層M2により覆われ、この第2の配線層M2はその直下の金属抵抗素子層Rmnに対する保護膜のように金属抵抗素子層Rmnを保護する役割を有する。このため金属抵抗素子層Rmnの信頼性をより高めることができ、高速OCO回路の信頼性をより高めることができる。特に当該保護膜により、第2の配線層M2を構成するアルミニウム材料のドライエッチングの際に、その真下の金属抵抗素子層Rmnが意図せずエッチングされその形状に不具合を来すなどの問題が発生する可能性を低減することができる。
また本実施の形態において、金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1と配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。
(実施の形態4)
まず図27を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図27を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図27を参照して、まず本実施の形態においても金属抵抗素子領域と配線領域とが形成されており、金属抵抗素子領域においては金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように第2の配線層M2が形成されている。この点においては本実施の形態は実施の形態3と同様である。
ただし本実施の形態においては、金属抵抗素子領域が第1の金属抵抗素子領域と第2の金属抵抗素子領域との2つの金属抵抗素子領域に分かれており、2つの金属抵抗素子領域のそれぞれに少なくとも1つの金属抵抗素子層Rmnが配置されている。このうち第2の金属抵抗素子領域における金属抵抗素子層Rmn(第2の金属抵抗素子層)は、実施の形態3の金属抵抗素子層Rmnと同様に、複数(2つ)のコンタクトプラグCP1により複数(2つ)の第1の配線層M1のそれぞれと接続されている。
これに対して第1の金属抵抗素子領域においては、1つのコンタクトプラグCP1により1つの第1の配線層M1と接続された金属抵抗素子層Rmn(第1の金属抵抗素子層)が、第2の金属抵抗素子層としての金属抵抗素子層Rmnおよび配線領域の第2の配線層M2と同一の層を含むように第1の絶縁膜SO12の上面上に形成されている。第1の金属抵抗素子領域においては、第2の配線層M2と第1の絶縁膜SO12の上面との間に金属抵抗素子層Rmnが挟まれるように配置される点を除き、配線領域の構成と同様である。第1の金属抵抗素子層Rmnは、第2の金属抵抗素子層Rmnと同様に、その上面を覆うように第2の配線層M2が形成されている。
すなわち第1および第2の金属抵抗素子層Rmnの上面を覆う複数(たとえば2つ)の第2の配線層M2のそれぞれは、実施の形態3の金属抵抗素子層Rmnの上面を覆う第2の配線層M2と同様に、金属抵抗素子層Rmnを上層の応力から保護するための保護用第2の配線層である。一方、これらの金属抵抗素子層Rmnと間隔をあけて、配線領域のこれらの金属抵抗素子層Rmnと同一の層(第1の絶縁膜SO12の上面上)に形成される(たとえば1つの)第2の配線層M2は、配線用第2の配線層である。
第1の金属抵抗素子層Rmnと、その上面を覆う第2の配線層M2とは容量素子を形成する。これについて以下に説明する。上記のように金属抵抗素子層Rmnは金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有している。反射防止膜層SN1の上面を覆うように第2の配線層M2が形成されている。導電体からなる金属配線層Rmおよび第2の配線層M2により絶縁体からなる反射防止膜層SN1が挟まれる構成を有するため、これらは容量素子を構成するといえる。
また図27の構成は、実施の形態3(図22)の構成と比較して次の構成が追加されている。保護用および配線用第2の配線層M2の上面を覆うように第1の絶縁膜SO12上に第2の絶縁膜SO13が形成され、容量素子の第2の配線層M2および配線用第2の配線層M2の上面から、Z方向に関して上側(基板SUBと反対方向)に向けて延びた他の導電層としてのコンタクトプラグCP2と、これらのコンタクトプラグCP2のそれぞれの真上に第3の配線層M3が形成されている。他の導電層としてのコンタクトプラグCP2は、第3の配線層M3と接続されている。したがって本実施の形態においては、金属抵抗素子領域には少なくとも1つ(たとえば2つ)の抵抗素子領域コンタクトプラグCP1,CP2が、配線領域には少なくとも1つ(ここでは2つ)の配線領域コンタクトプラグCP1,CP2が、それぞれ形成されている。そして第3の配線層M3の上面を覆うように第2の絶縁膜SO13上には第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に積層されている。
第2の絶縁膜SO13は第2の絶縁膜下層SO13aと第2の絶縁膜上層SO13bとにより形成されており、これらの構成は第1の絶縁膜SO12の第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12bと同様である。コンタクトプラグCP2は、側底面層CP21とその内部の内部充填層CP22とにより形成されており、これらの構成はコンタクトプラグCP1の側底面層CP11および内部充填層CP12と同様である。また第3の配線層M3は、下層M3aと、配線本体M3bと、上層M3cとがこの順に積層されるように形成される。各層M3a〜M3cは基本的に上記の第1および第2の配線層M1,M2の各層M1a〜M1c,M2a〜M2cと同様である。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態3の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図28〜図31を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図27に示す部分)の製造方法について説明する。
図28を参照して、実施の形態3と同様に基板SUBが準備され、第1の配線層M1、第1の絶縁膜SO12、コンタクトプラグCP1が実施の形態3と同様の処理により形成される。ただし本実施の形態においては、金属抵抗素子領域として第1の金属抵抗素子層Rmnを有する第1の金属抵抗素子領域と第2の金属抵抗素子層Rmnを有する第ん2の金属抵抗素子領域とが形成されるため、そのことを考慮した数の第1の配線層M1およびコンタクトプラグCP1が形成される。
図29を参照して、第1の金属抵抗素子領域において、コンタクトプラグCP1の真上に、これを覆うように少なくとも1つの金属抵抗素子層Rmnが形成される。このとき金属配線層Rmとその上面を覆う反射防止膜層SN1とが形成される。また第2の金属抵抗素子領域において、X方向に関して互いに間隔をあけて形成されたたとえば2つのコンタクトプラグCP1の真上に、2つのコンタクトプラグCP1を跨ぐように1つの金属抵抗素子層Rmnが形成される。このとき金属配線層Rmとその上面を覆う反射防止膜層SN1とが形成される。
図30を参照して、第1の絶縁膜SO12上に複数の第2の配線層M2が形成される。具体的には、第1および第2の金属抵抗素子領域においては金属抵抗素子層Rmnの上面を覆うように(たとえば2つの)保護用第2の配線層M2が形成され、配線領域においては第1および第2の金属抵抗素子層Rmnと同一の層に、第1の絶縁膜SO12の上面を覆いかつ第1の配線層M1と平面的に重なるように(たとえば1つの)配線用第2の配線層M2が形成される。保護用第2の配線層M2と配線用第2の配線層M2とは同時に形成される。これにより第1の金属抵抗素子領域においては、第1の金属抵抗素子層Rmnを構成する金属配線層Rm、反射防止膜層SN1および第2の配線層M2により容量素子が形成される。また第2の金属抵抗素子領域においては抵抗素子として(2つの)第1の配線層M1と電気的に接続される第2の金属抵抗素子層が形成される。
図31を参照して、保護用および配線用第2の配線層M2のそれぞれの上面を覆うように第1の絶縁膜SO12上に第2の絶縁膜SO13が形成される。第2の絶縁膜SO13は第2の絶縁膜下層SO13aおよび第2の絶縁膜上層SO13bとを有するように形成されるが、これらは第1の絶縁膜SO12を構成する第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12bと同様の処理により形成される。
次に第2の絶縁膜SO13(第2の絶縁膜上層SO13b)の上面のうち各領域の第2の配線層M2の真上の領域から、Z方向に延びて第2の配線層M2に達するように、複数のコンタクトプラグCP2が形成される。具体的にはまず第2の絶縁膜SO13の上面のうち図31の各領域の第2の配線層M2の真上の領域から、Z方向に延びて第2の配線層M2に達するようにコンタクトホールVa2が形成される。その後、コンタクトホールVa1内に側底面層CP21および内部充填層CP22が形成されることにより、コンタクトプラグCP2が形成される。側底面層CP21および内部充填層CP22は、側底面層CP11および内部充填層CP12と同様の処理により形成されてもよい。このようにして、保護用および配線用第2の配線層M2のそれぞれの上面から、Z方向に関して上側(基板SUBと反対方向)に延びるコンタクトプラグCP2が形成される。
次に第2の絶縁膜SO13上に複数の導電層CP2のそれぞれを覆うように(保護用および配線用第2の配線層M2の真上に)複数(たとえば2つ)の第3の配線層M3が、X方向に関して互いに間隔をあけて形成される。第3の配線層M3は第1および第2の配線層M1,M2と同様の処理により形成されてもよい。これにより第3の配線層M3とコンタクトプラグCP2とが電気的に接続される。
再度図27を参照して、その後、第3の配線層M3の上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態において、金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1と配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。
本実施の形態において、金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1と配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。
本実施の形態においては、多層配線構造の一部をなす配線領域のみならず、容量素子を構成する第1の金属抵抗素子領域が、抵抗素子としての機能をもたらすために形成される第2の金属抵抗素子領域と同時に形成され得る。このため高速OCO回路を有する半導体装置をさらに高集積化することができる。
本実施の形態においては容量素子および金属抵抗素子層の上にさらに第3の配線層M3を形成することにより、金属抵抗素子層Rmnはパッシベーション膜SN11に直接覆われない態様となる。このため金属抵抗素子層Rmnがパッシベーション膜SN11から応力を受けることにより高速OCO回路の発振子としての精度が低下する可能性を低減することができる。
また本実施の形態においても、実施の形態3と同様に、金属抵抗素子層Rmnの上面が第2の配線層M2に覆われるため、この第2の配線層M2は金属抵抗素子層Rmnが意図せずエッチングされないようにするための保護膜として作用する。
(実施の形態5)
まず図32を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図32を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図32を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、基板SUBの(一方の)主表面上に層間絶縁膜SO11を有しており、層間絶縁膜SO11の上にX方向に関して互いに間隔をあけて複数配置された第1の配線層M1を有している。複数の第1の配線層M1の上面を覆うように、層間絶縁膜SO11上には第1の絶縁膜SO12として第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12bがこの順に形成されている。さらにその上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13が形成されており、さらにその上面を覆うように、第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成されている。
本実施の形態においても、金属抵抗素子領域と配線領域とを有している。配線領域においては、第2の絶縁膜SO13の上に、第1の配線層M1と平面的に重なるように少なくとも1つの第2の配線層M2が形成されている。また金属抵抗素子領域においては、第1の絶縁膜SO12上において、複数の第1の配線層M1のうち特に金属抵抗素子領域に形成された少なくとも1つ(たとえば2つ)の第1の配線層M1の真上に(たとえば1つの)金属抵抗素子層Rmnが配置されている。ここでは金属抵抗素子層Rmnは、金属抵抗素子領域においてX方向に互いに間隔をあけて2つ配置された第1の配線層M1の双方を跨ぐように、第1の配線層M1上に配置されている。
配線領域においては、第2の配線層M2から第1の配線層M1まで、Z方向に延びる配線領域コンタクトプラグCP2が延びており、これにより第1の配線層M1と第2の配線層M2とが電気的に接続されている。また金属抵抗素子領域においては、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1が金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1までZ方向に延びている。このように複数のコンタクトプラグCP1,CP2のそれぞれはZ方向に関して第1の配線層まで延びている。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図33〜図34を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図32に示す部分)の製造方法について説明する。
図33を参照して、実施の形態1と同様に基板SUBが準備され、その(一方の)主表面の上方に層間絶縁膜SO11が形成される。その後、上記の図4,5,10,11と同様の処理がなされる。具体的には、基板SUBの主表面上に複数の第1の配線層M1が形成され、その上面を覆うように第1の絶縁膜SO12が形成される。複数の第1の配線層M1のうち少なくとも1つの第1の配線層M1、特に金属抵抗素子領域の第1の配線層M1に対して、第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜上層SO12b)の上面のうち第1の配線層M1と平面的に重なる領域からZ方向に関してその真下の第1の配線層まで延びる、少なくとも1つ(たとえば2つ)のコンタクトプラグCP1が形成される。
前に形成されたコンタクトプラグCP1の真上に、2つのコンタクトプラグCP1のそれぞれを跨いで覆うように、たとえば1つの金属抵抗素子層Rmnが金属抵抗素子領域に形成される。次に金属抵抗素子層Rmnと第1の絶縁膜SO12の上面を覆うように第2の絶縁膜SO13が形成される。
次に、先の工程においてコンタクトプラグCP1が形成されなかった特に配線領域において、第2の絶縁膜SO13の上面における少なくとも1つの第1の配線層M1と平面的に重なる領域から、Z方向に関してその真下の第1の配線層M1まで延びる導電層としてのコンタクトプラグCP2(他の導電層)が形成される。このコンタクトプラグCP2の構成は実施の形態4のコンタクトプラグCP2と同様である。
図34を参照して、コンタクトプラグCP2を覆うように第2の絶縁膜SO13上に少なくとも1つの第2の配線層M2が形成される。
再度図32を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。なお省略した工程の詳細については基本的に上記の各実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnが最上層の配線層である第2の配線層M2よりも下側(基板SUB側)に配置されている。このため金属抵抗素子層Rmnがパッシベーション膜SN11から応力を受けることにより高速OCO回路の発振子としての精度が低下する可能性を低減することができる。
本実施の形態においては、金属抵抗素子層Rmnが最上層の配線層である第2の配線層M2よりも下側(基板SUB側)に配置されている。このため金属抵抗素子層Rmnがパッシベーション膜SN11から応力を受けることにより高速OCO回路の発振子としての精度が低下する可能性を低減することができる。
(実施の形態6)
まず図35を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図35を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図35を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、基板SUBの(一方の)主表面上に層間絶縁膜SO11を有しており、層間絶縁膜SO11の上に少なくとも1つの第1の配線層M1を有している。複数の第1の配線層M1の上面を覆うように、層間絶縁膜SO11上には第1の絶縁膜SO12として第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12bがこの順に形成されている。さらにその上面を覆うように、第2の絶縁膜SO13が形成されており、さらにその上面を覆うように、第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成されている。
本実施の形態においても、金属抵抗素子領域と配線領域とを有している。配線領域においては、第2の絶縁膜SO13の上に、第1の配線層M1と平面的に重なるようにたとえば1つの第2の配線層M2が配置されている。また金属抵抗素子領域においては、第2の絶縁膜SO13の上に、金属抵抗素子層Rmnと平面的に重なるように、X方向に関して互いに間隔をあけて複数(たとえば2つ)の第2の配線層M2が配置されている。
金属抵抗素子領域においては、第1の絶縁膜SO12を構成する第1の絶縁膜上層SO12bの上面を覆うように、かつ金属抵抗素子領域に配置される少なくとも1つ(たとえば2つ)の第2の配線層M2の真下に、金属抵抗素子層Rmnが配置されている。
金属抵抗素子領域においては少なくとも1つ(たとえば2つ)の第2の配線層M2のそれぞれから、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1が、Z方向に延びて金属抵抗素子層Rmnに達するように形成されている。ここではコンタクトプラグCP1は、金属抵抗素子層Rmnを構成する金属配線層Rmに達するように、金属抵抗素子層Rmnと接続されている。配線領域においては実施の形態1と同様に配線領域コンタクトプラグCP1が、第2の配線層M2からこれと平面視において重なる第1の配線層M1に達するようにZ方向(第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnに向かう方向)に延びており、第2の配線層M2と第1の配線層M1とを電気的に接続している。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図36〜図38を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図35に示す部分)の製造方法について説明する。
図36を参照して、実施の形態1と同様に基板SUBが準備され、その(一方の)主表面の上方に層間絶縁膜SO11が形成される。その後、上記の図17,18と同様の処理がなされる。具体的には、たとえば配線領域に少なくとも1つの第1の配線層M1が形成され、第1の配線層M1の上面を覆うように第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12b)が形成される。
第1の絶縁膜上層SO12bの上面を覆うように金属抵抗素子層Rmnが形成される。ここでは金属抵抗素子層Rmnは第1の配線層M1が形成された領域と平面的に異なる領域に形成される。具体的には上記の第1の配線層M1が配線領域に形成されたのに対し、金属抵抗素子層Rmnは金属抵抗素子領域に形成される。
図37を参照して、金属抵抗素子層Rmnおよび第1の絶縁膜SO12の上面を覆うように第2の絶縁膜SO13が形成される。次に、第2の絶縁膜SO13の上面から、基板SUBの主表面に交差する方向(すなわちZ方向)に関して金属抵抗素子層Rmnに向けて延びる複数の導電層CP1(コンタクトプラグCP1)が形成される。ここでは配線領域においては第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するように、金属抵抗素子領域においては第2の配線層から金属抵抗素子層Rmnに達するように、コンタクトプラグCP1が形成される。
図38を参照して、金属抵抗素子領域および配線領域ともに、形成された複数のコンタクトプラグCP1のそれぞれを覆うように、複数の第2の配線層M2が形成される。
再度図35を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。なお省略した工程の詳細については基本的に上記の各実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、実施の形態2と同様に、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnまで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
本実施の形態においては、実施の形態2と同様に、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2から金属抵抗素子層Rmnまで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
(実施の形態7)
まず図39を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図39を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図39を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、基板SUBの(一方の)主表面上に層間絶縁膜SO11を有しており、層間絶縁膜SO11の上に複数の第1の配線層M1を有している。複数の第1の配線層M1の上面を覆うように、層間絶縁膜SO11上に第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜下層SO12aおよび第1の絶縁膜上層SO12b)が形成されている。
本実施の形態においても、金属抵抗素子領域と配線領域とを有している。金属抵抗素子領域においては、第1の絶縁膜SO12の上に、複数の第1の配線層M1のうち特に金属抵抗素子領域に形成された(たとえば2つの)第1の配線層M1の真上に(少なくとも1つの)金属抵抗素子層Rmnが配置されている。ここでは金属抵抗素子層Rmnは、金属抵抗素子領域においてX方向に互いに間隔をあけて2つ配置された第1の配線層M1の双方を跨ぐように、第1の配線層M1上に配置されている。
配線領域においては、第1の絶縁膜SO12の上に、第1の配線層M1と平面的に重なるように少なくとも1つの第2の配線層M2が形成されている。この第2の配線層M2は、(少なくとも1つの)金属抵抗素子層Rmnと同一の層を含むように配置されており、言い換えれば第2の配線層M2と金属抵抗素子層Rmnとはいずれも同一の面すなわち第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜上層SO12b)の上に配置されている。
第2の配線層M2を有する領域である配線領域においては、第2の配線層M2から第1の配線層M1まで、Z方向に延びる配線領域コンタクトプラグCP1が延びており、これにより第1の配線層M1と第2の配線層M2とが電気的に接続されている。また金属抵抗素子層を有する領域である金属抵抗素子領域においては、抵抗素子領域コンタクトプラグCP1が金属抵抗素子層Rmnからそれと対向する少なくとも1つの第1の配線層M1(たとえば2つの第1の配線層M1のそれぞれ)までZ方向に延びている。このように複数のコンタクトプラグCP1のそれぞれのうち少なくとも1つは抵抗素子領域コンタクトプラグCP1として、他の少なくとも1つは配線領域コンタクトプラグCP1として、複数の第1の配線層M1のそれぞれまで延びている。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態3の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図40を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図39に示す部分)の製造方法について説明する。
図40を参照して、たとえば実施の形態3の図24〜図25に示す工程と同様の処理がなされる。すなわち実施の形態1と同様に基板SUBが準備され、層間絶縁膜SO11、複数の第1の配線層M1、第1の絶縁膜SO12が形成される。第1の絶縁膜SO12の上面から、基板SUBの主表面に交差する方向(すなわちZ方向)に関してその真下(平面的に重なる領域)の第1の配線層M1にまで延びる複数のコンタクトプラグCP1が形成される。第1の絶縁膜SO12の上面上のうち、たとえば金属抵抗素子領域のX方向に関して互いに間隔をあけて形成された複数(たとえば2つ)のコンタクトプラグCP1の真上に、2つのコンタクトプラグCP1を跨ぐように少なくとも1つの金属抵抗素子層Rmnが形成される(金属抵抗素子領域が形成される)。配線領域において、第1の絶縁膜SO12の上面を覆いかつ第1の配線層M1と平面的に重なるように第2の配線層M2が形成される(配線領域が形成される)。
再度図39を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。なお省略した工程の詳細については基本的に上記の各実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態において、金属抵抗素子領域の金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1と配線領域のコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
本実施の形態において、金属抵抗素子領域の金属抵抗素子層Rmnから第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1は、配線領域において第2の配線層M2から第1の配線層M1まで延びるコンタクトプラグCP1の形成に用いるマスクと同一のマスクを用いて形成することができる。これは金属抵抗素子領域のコンタクトプラグCP1と配線領域のコンタクトプラグCP1とはいずれも同一の面(第1の絶縁膜SO12の上面)から形成されるためである。したがってたとえば金属抵抗素子層Rmnに接続するためのコンタクトプラグCP1のみを形成するためのマスクを別個に準備する必要がなくなり、多層配線構造の形成用のマスクを用いて金属抵抗素子層Rmn用のコンタクトプラグCP1を形成することができる。このため製造コストを削減することができる。
(実施の形態8)
まず図41を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
まず図41を用いて、本実施の形態における金属抵抗素子層Rmnを含む、高速OCO回路がなす多層配線構造の一部について説明する。
図41を参照して、本実施の形態の半導体装置の高速OCO回路がなす多層配線構造は、実施の形態7と同様に、第1の絶縁膜SO12(第1の絶縁膜上層SO12b)上に、(配線領域の)第2の配線層M2と(金属抵抗素子領域の)金属抵抗素子層Rmnとが、同一の層を含むように形成されている。ただし図41においては、金属抵抗素子領域において互いに隣り合う複数(1対)の第2の配線層M2のそれぞれの上面および側面、ならびに互いに隣り合う複数(1対)の第2の配線層M2の間における第1の絶縁膜SO12上に、金属抵抗素子層Rmnが配置されている。上記のように金属抵抗素子層Rmnは金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有しており、金属配線層Rmが図の下側に、すなわち第2の配線層M2および第1の絶縁膜上層SO12bと接触するように配置されている。このため金属抵抗素子領域の1対の(上面および側面に金属抵抗素子層Rmnを有する)金属抵抗素子領域の互いに隣り合う1対の第2の配線層M2同士は互いに電気的に接続されている。
本実施の形態においては、配線領域、金属抵抗素子領域ともに、第2の配線層M2から第1の配線層M1に達するようにコンタクトプラグCP1がZ方向に延びている。ただし金属抵抗素子領域の第2の配線層M2はその上面などを覆う金属抵抗素子層Rmnの金属配線層Rmと電気的に接続されているため、金属抵抗素子領域の金属抵抗素子層Rmn(金属配線層Rm)は抵抗素子領域コンタクトプラグCP1と電気的に接続されている。
また図41においては、配線領域の第2の配線層M2の側面が他の金属抵抗素子層Rmnに覆われている。他の金属抵抗素子層Rmnは金属抵抗素子層Rmnと同一の層として形成されている(金属抵抗素子層Rmnが分割されたものである)ため、金属抵抗素子層Rmnと同様に、金属配線層Rmと反射防止膜層SN1との2層構造を有している。
図42を参照して、図41中の点線で囲まれた領域Cが示す配線領域においては、第2の配線層M2の上面および側面の双方が他の金属抵抗素子層Rmnに覆われてもよいし、図43を参照して、図41中の点線で囲まれた領域Cが示す配線領域においては、第2の配線層M2の上面のみが他の金属抵抗素子層Rmnに覆われてもよい。これらをまとめると、配線領域における第2の配線層M2の上面および側面の少なくともいずれかが金属抵抗素子層Rmnと同一の層を含む他の金属抵抗素子層Rmnに覆われている。
なお図43に示すように、本実施の形態においては配線領域の第2の配線層M2の上面(のみ)に金属抵抗素子層Rmnが形成される場合には、金属抵抗素子層Rmnは、第2の配線層M2よりも平面視において小さいサイズを有することが好ましい。したがって第2の配線層M2上の第2の金属抵抗素子層Rmnは、平面視においてその中央部が第2の配線層M2の中央部とほぼ一致するように配置され、金属抵抗素子層Rmnの最外縁と第2の配線層M2の最外縁との間に一定幅の(第2の配線層M2外周近傍の)領域を有するように配置されることが好ましい。
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態7の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
次に図44〜図47を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方法としてのマイコンチップ(特に図41〜43に示す部分)の製造方法について説明する。
図44を参照して、基本的に図40の工程と同様の処理により、図44に示す構造が形成される。ただし図44は図40と比較して、金属抵抗素子領域においても配線領域と同様に、複数(たとえば2つ)並ぶ第1の配線層M1のそれぞれと平面的に重なるように複数(たとえば2つ)の第2の配線層M2が形成される点において異なっている。配線領域および金属抵抗素子領域ともに、第1の配線層M1のそれぞれとこれらに対向する第2の配線層M2とがコンタクトプラグCP1により接続される。
図45を参照して、図44の工程で形成された複数の第2の配線層M2の上面および側面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に金属抵抗素子層Rmnが形成される。その後、金属抵抗素子領域においては互いに隣り合う1対の第2の配線層M2の上面および側面、ならびに互いに隣り合う1対の第2の配線層M2の間における第1の絶縁膜SO12上に金属抵抗素子層Rmnが残存するように、写真製版技術およびドライエッチング処理により金属抵抗素子層Rmnがパターニングされる。これによりコンタクトプラグCP1の真上にも(第2の配線層M2を介して)金属抵抗素子層Rmnが残存するように形成される。
このとき配線領域においては第2の配線層M2の側面において金属抵抗素子層Rmnが(他の金属抵抗素子層Rmnとして)残存するように、写真製版技術およびドライエッチング処理により金属抵抗素子層Rmnがパターニングされてもよい。あるいは図46を参照して、配線領域においては第2の配線層M2の上面および側面の双方において金属抵抗素子層Rmnが(他の金属抵抗素子層Rmnとして)残存するように、写真製版技術およびドライエッチング処理により金属抵抗素子層Rmnがパターニングされてもよい。あるいは図47を参照して、配線領域においては第2の配線層M2の上面のみの双方において金属抵抗素子層Rmnが(他の金属抵抗素子層Rmnとして)残存するように、写真製版技術およびドライエッチング処理により金属抵抗素子層Rmnがパターニングされてもよい。
より具体的には、たとえば平面視において金属抵抗素子層Rmnのサイズが第2の配線層M2のサイズよりも大きい場合には、図46(図42)に示すように金属抵抗素子層Rmnが第2の配線層M2の上面および側面の双方を覆うように形成される。また平面視において金属抵抗素子層Rmnのサイズが第2の配線層M2のサイズよりも小さい場合には、図47(図43)に示すように金属抵抗素子層Rmnが第2の配線層M2の上面のみを覆うように形成される。
再度図41〜図43を参照して、その後、第2の配線層M2の上面を覆うように、第1の絶縁膜SO12上に第3の絶縁膜SO14およびパッシベーション膜SN11がこの順に形成される。なお省略した工程の詳細については基本的に上記の各実施の形態と同様である。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においても、金属抵抗素子領域と配線領域とのコンタクトプラグCP1を同一のマスクを用いて形成することができるため、製造コストを削減することができる。また本実施の形態においては、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の上面および側面が金属抵抗素子層Rmnに覆われることにより、第2の配線層M2が金属抵抗素子層Rmnにより保護される。このため金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の信頼性を高めることができる。さらに配線領域の第2の配線層M2もその上面および側面の少なくともいずれかが金属抵抗素子層Rmnに覆われることにより、第2の配線層M2が金属抵抗素子層Rmnにより保護される。このため配線領域の第2の配線層M2の信頼性を高めることができる。
本実施の形態においても、金属抵抗素子領域と配線領域とのコンタクトプラグCP1を同一のマスクを用いて形成することができるため、製造コストを削減することができる。また本実施の形態においては、金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の上面および側面が金属抵抗素子層Rmnに覆われることにより、第2の配線層M2が金属抵抗素子層Rmnにより保護される。このため金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の信頼性を高めることができる。さらに配線領域の第2の配線層M2もその上面および側面の少なくともいずれかが金属抵抗素子層Rmnに覆われることにより、第2の配線層M2が金属抵抗素子層Rmnにより保護される。このため配線領域の第2の配線層M2の信頼性を高めることができる。
図48の本実施の形態の第1の変形例を参照して、これは実施の形態3の図22に示す多層配線構造の一部である、配線領域および金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の上面および側面の双方が金属抵抗素子層Rmnで覆われた構造である。図49の本実施の形態の第2の変形例を参照して、これは実施の形態4の図27に示す多層配線構造の一部である、(第1および第2の)金属抵抗素子領域の第2の配線層M2の上面および側面が金属抵抗素子層Rmnで覆われた構造である。このように、金属抵抗素子領域において金属抵抗素子層Rmnの上面を覆う第2の配線層M2の上面および側面(の少なくともいずれか)を覆うように(他の)金属抵抗素子層Rmnが形成されてもよい。また配線領域における第2の配線層M2の上面および側面(の少なくともいずれか)を覆うように(他の)金属抵抗素子層Rmnが形成されてもよい。これらの構造も、図45の工程と同様に第1の絶縁膜SO12上に金属抵抗素子層Rmnが形成され、それが図48および図49に示す形状となるようにパターニングされることにより形成される。第2の配線層M2の上面または側面の、金属抵抗素子層Rmnに覆われた部分は、金属抵抗素子層Rmnのエッチング時に意図せずエッチングされて形状に不具合を来すなどの問題の発生が抑制される。
その他、実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載(付記)する。
(1) 半導体装置は、複数の第1の配線層と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、少なくとも1つの第2の配線層と、金属抵抗素子層と、複数の導電層とを備えている。複数の第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、複数の第1の配線層の上面を覆うように配置されている。第2の絶縁膜は、第1の絶縁膜の上面を覆うように配置されている。少なくとも1つの第2の配線層は、第2の絶縁膜上に配置されている。金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜の上面上の、複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層の真上に配置されている。複数の導電層は、主表面に交差する方向に関して複数の第1の配線層のそれぞれまで延びている。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子層から主表面に交差する方向に関して第1の配線層まで延びている。
(1) 半導体装置は、複数の第1の配線層と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、少なくとも1つの第2の配線層と、金属抵抗素子層と、複数の導電層とを備えている。複数の第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、複数の第1の配線層の上面を覆うように配置されている。第2の絶縁膜は、第1の絶縁膜の上面を覆うように配置されている。少なくとも1つの第2の配線層は、第2の絶縁膜上に配置されている。金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜の上面上の、複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層の真上に配置されている。複数の導電層は、主表面に交差する方向に関して複数の第1の配線層のそれぞれまで延びている。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子層から主表面に交差する方向に関して第1の配線層まで延びている。
(2) 半導体装置は、少なくとも1つの第1の配線層と、第1の絶縁膜と、第2の絶縁膜と、複数の第2の配線層と、金属抵抗素子層と、複数の導電層とを備えている。少なくとも1つの第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、少なくとも1つの第1の配線層の上面を覆うように配置されている。第2の絶縁膜は、第1の絶縁膜の上面を覆うように配置されている。複数の第2の配線層は、第2の絶縁膜上に配置されている。金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜の上面上の、複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層の真下に配置されている。複数の導電層は、複数の第2の配線層のそれぞれから主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びている。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、第2の配線層から主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層まで延びている。
(3) (2)の半導体装置において、複数の導電層のうち少なくとも1つの、金属抵抗素子層まで延びる導電層は、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置された抵抗素子領域導電層である。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層である。
(4) 半導体装置は、複数の第1の配線層と、第1の絶縁膜と、少なくとも1つの金属抵抗素子層と、少なくとも1つの第2の配線層と、複数の導電層とを備えている。複数の第1の配線層は、基板の主表面上に配置されている。第1の絶縁膜は、複数の第1の配線層の上面を覆うように配置されている。少なくとも1つの金属抵抗素子層は、第1の絶縁膜上に配置されている。少なくとも1つの第2の配線層は、少なくとも1つの金属抵抗素子層と同一の層を含んでいる。複数の導電層は、少なくとも1つの金属抵抗素子層を有する金属抵抗素子領域および少なくとも1つの第2の配線層を有する配線領域のそれぞれにおいて、金属抵抗素子層または第2の配線層の少なくともいずれかから主表面に交差する方向に複数の第1の配線層のそれぞれまで延びている。
(5) (4)の半導体装置において、複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、少なくとも1つの金属抵抗素子層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように接続される抵抗素子領域導電層である。複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子領域でない配線領域において少なくとも1つの第2の配線層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層である。
(6) (5)の半導体装置において、金属抵抗素子領域において複数の第2の配線層がある。金属抵抗素子領域において互いに隣り合う1対の第2の配線層の上面および側面、ならびに互いに隣り合う1対の第2の配線層の間における第1の絶縁膜上に金属抵抗素子層が配置される。
(7) (5)の半導体装置において、配線領域における第2の配線層の上面および側面の少なくともいずれかが金属抵抗素子層と同一の層を含む他の金属抵抗素子層に覆われる。
(8) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に複数の第1の配線層が形成される。複数の第1の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面上の、複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層の真上に金属抵抗素子層が形成される。金属抵抗素子層および第1の絶縁膜の上面を覆うように第2の絶縁膜が形成される。第2の絶縁膜の上面から主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びる複数の導電層が形成される。第2の絶縁膜上に複数の導電層のそれぞれを覆うように複数の第2の配線層が形成される。金属抵抗素子層は金属配線層を含む。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層の側面の少なくとも一部は、金属配線層に接続される。
(9) (8)の半導体装置の製造方法において、金属配線層は、主表面に沿う第1の面と第1の面に対向する第2の面とを有する。上記複数の導電層を形成する工程においては、複数の導電層のうち少なくとも1つの、金属配線層に接続される導電層は、金属配線層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に抵抗素子領域導電層として形成される。抵抗素子領域導電層は、第1の面から第2の面まで金属配線層を貫通するように形成される。
(10) (9)の半導体装置の製造方法において、抵抗素子領域導電層は、複数の第2の配線層のうち金属抵抗素子領域に形成された少なくとも1つの第2の配線層から金属配線層を貫通して複数の第1の配線層のうち金属抵抗素子領域に形成された少なくとも1つの第1の配線層に達するように接続される。
(11) (9)の半導体装置の製造方法において、金属抵抗素子領域における抵抗素子領域導電層と、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層との、主表面に交差する方向の深さは等しい。
(12) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に少なくとも1つの第1の配線層および金属抵抗素子層が形成される。第1の配線層および金属抵抗素子層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面から主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びる複数の導電層が形成される。第1の絶縁膜上に、複数の導電層のそれぞれを覆うように複数の第2の配線層が形成される。上記金属抵抗素子層を形成する工程においては、複数の第2の配線層よりも主表面に交差する方向に関して第1の配線層側に、かつ複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層の真下に金属抵抗素子層が形成される。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、複数の第2の配線層のうち金属抵抗素子領域に配置された少なくとも1つの第2の配線層から金属抵抗素子層に達するように接続される抵抗素子領域導電層である。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層である。抵抗素子領域導電層と配線領域導電層との、主表面に交差する方向に関する深さは等しい。
(13) (12)の半導体装置の製造方法において、第1の絶縁膜は、少なくとも1つの第1の配線層の上面および少なくとも1つの第1の配線層が形成される表面の双方を覆う薄膜絶縁層を含む。金属抵抗素子層は、薄膜絶縁層の上面を覆うように形成されている。
(14) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に複数の第1の配線層が形成される。複数の第1の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面において複数の第1の配線層のそれぞれと平面的に重なる領域から、主表面に交差する方向に関して複数の第1の配線層の少なくとも1つの第1の配線層まで延びる複数の導電層が形成される。第1の絶縁膜の上面上のうち、複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層の真上に少なくとも1つの金属抵抗素子層が形成される。第1の絶縁膜上に複数の第2の配線層が形成される。少なくとも1つの金属抵抗素子層の上面は複数の第2の配線層のうち少なくとも1つに覆われる。
(15) (14)の半導体装置の製造方法において、金属抵抗素子層は複数形成される。上記少なくとも1つの金属抵抗素子層を形成する工程は、金属配線層を形成する工程と、金属配線層の上面を覆う反射防止膜層を形成する工程とを含む。上記少なくとも1つの金属抵抗素子層を形成する工程においては、金属抵抗素子層を構成する金属配線層および反射防止膜層と反射防止膜層の上面を覆う第2の配線層とが容量素子を形成する第1の金属抵抗素子層と、複数の導電層により複数の第1の配線層のそれぞれと接続される第2の金属抵抗素子層とが形成される。
(16) (15)の半導体装置の製造方法において、上記複数の第2の配線層を形成する工程においては、第1および第2の金属抵抗素子層のそれぞれの上面を覆うように形成された複数の保護用第2の配線層と、第1および第2の金属抵抗素子層と同一の層に金属抵抗素子層と間隔をあけて配置される少なくとも1つの配線用第2の配線層との双方が形成される。
(17) (16)の半導体装置の製造方法において、容量素子を構成する保護用第2の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が形成される。容量素子から主表面に交差する方向に関して基板と反対方向に向けて延びる他の導電層が形成される。第2の絶縁膜上における容量素子の真上に第3の配線層が形成される。他の導電層は第3の配線層と接続される。
(18) (16)の半導体装置の製造方法において、配線用第2の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜が形成される。配線用第2の配線層の上面から主表面に交差する方向に関して基板と反対方向に向けて延びる他の導電層が形成される。第2の絶縁膜上における配線用第2の配線層の真上に第3の配線層が形成される。他の導電層は第3の配線層と接続される。
(19) (14)の半導体装置の製造方法において、上記複数の導電層を形成する工程においては、複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、少なくとも1つの金属抵抗素子層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように接続される抵抗素子領域導電層として形成される。複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層として形成される。
(20) (19)の半導体装置の製造方法において、金属抵抗素子領域において金属抵抗素子層の上面を覆う第2の配線層の上面および側面を少なくともいずれかを覆うように他の金属抵抗素子層が形成される。
(21) (20)の半導体装置の製造方法において、配線領域における第2の配線層の上面および側面の少なくともいずれかが他の金属抵抗素子層に覆われる。
(22) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に複数の第1の配線層が形成される。複数の第1の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面において複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層と平面的に重なる領域から、主表面に交差する方向に関して複数の第1の配線層の少なくとも1つの第1の配線層まで延びる少なくとも1つの導電層が形成される。第1の絶縁膜の上面上の、少なくとも1つの導電層の真上に金属抵抗素子層が形成される。金属抵抗素子層および第1の絶縁膜の上面を覆うように第2の絶縁膜が形成される。第2の絶縁膜の上面において、導電層を形成する工程において導電層が形成されなかった、複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層と平面的に重なる領域から、主表面に交差する方向に関して少なくとも1つの導電層が形成されなかった第1の配線層まで延びる少なくとも1つの他の導電層が形成される。第2の絶縁膜上に少なくとも1つの他の導電層を覆うように少なくとも1つの第2の配線層が形成される。
(23) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に少なくとも1つの第1の配線層が形成される。少なくとも1つの第1の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面上の、少なくとも1つの第1の配線層の真上以外の領域に金属抵抗素子層が形成される。金属抵抗素子層および第1の絶縁膜の上面を覆うように第2の絶縁膜が形成される。第2の絶縁膜の上面から主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層に向けて延びる複数の導電層が形成される。第2の絶縁膜上に複数の導電層のそれぞれを覆うように複数の第2の配線層が形成される。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、第2の配線層から主表面に交差する方向に関して金属抵抗素子層まで延びる。
(24) (23)の半導体装置の製造方法において、上記複数の導電層を形成する工程においては、複数の導電層のうち少なくとも1つの、金属抵抗素子層まで延びる導電層は、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置された抵抗素子領域導電層として形成される。複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層は、金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の第2の配線層のうち少なくとも1つの第2の配線層から少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層として形成される。
(25) 半導体装置の製造方法は、まず基板の主表面上に複数の第1の配線層が形成される。複数の第1の配線層の上面を覆うように第1の絶縁膜が形成される。第1の絶縁膜の上面において複数の第1の配線層のそれぞれと平面的に重なる領域から、主表面に交差する方向に関して複数の第1の配線層の少なくとも1つの第1の配線層まで延びる複数の導電層が形成される。第1の絶縁膜の上面上のうち、複数の導電層のうち少なくとも1つの導電層の真上に少なくとも1つの金属抵抗素子層を有する金属抵抗素子領域が形成される。第1の絶縁膜上に少なくとも1つの第1の配線層と平面的に重なるように少なくとも1つの第2の配線層を形成することにより配線領域が形成される。少なくとも1つの第2の配線層は、少なくとも1つの金属抵抗素子層と同一の層を含むように形成される。
(26) (25)の半導体装置の製造方法において、上記複数の導電層を形成する工程においては、複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、少なくとも1つの金属抵抗素子層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように接続される抵抗素子領域導電層として形成される。複数の導電層のうち少なくとも1つは、金属抵抗素子領域でない配線領域において少なくとも1つの第2の配線層から複数の第1の配線層のうち少なくとも1つの第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層として形成される。
(27) (26)の半導体装置の製造方法において、第2の配線層を有する領域形成する工程においては金属抵抗素子領域において複数の第2の配線層が形成される。金属抵抗素子領域において互いに隣り合う1対の第2の配線層の上面および側面、ならびに互いに隣り合う1対の第2の配線層の間における第1の絶縁膜上に金属抵抗素子層が形成される。
(28) (26)の半導体装置の製造方法において、上記金属抵抗素子層を形成する工程においては、配線領域における第2の配線層の上面および側面の少なくともいずれかが金属抵抗素子層と同一の層を含む他の金属抵抗素子層に覆われる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
CP1,CP2 コンタクトプラグ、CP11,CP21 側底面層、CP12,CP22 内部充填層、M1 第1の配線層、M1a,M2a,M3a 下層、M1b,M2b,M3b 配線本体、M1c,M2c,M3c 上層、M2 第2の配線層、M3 第3の配線層、Ma,Mb,Mi,Mo タップ層、MC1 マイコンチップ、Rm 金属配線層、Rm1,Rm2,Rm3,Rm4,Rmn 金属抵抗素子層、SN1 反射防止膜層、SN11 パッシベーション膜、SO11 層間絶縁膜、SO12 第1の絶縁膜、SO12a 第1の絶縁膜下層、SO12b 第1の絶縁膜上層、SO13 第2の絶縁膜、SO14 第3の絶縁膜、SUB 基板、Va1,Va2 コンタクトホール。
Claims (10)
- 基板の主表面上に配置された少なくとも1つの第1の配線層と、
前記第1の配線層の上面を覆うように配置された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に複数配置された第2の配線層と、
複数の前記第2の配線層よりも前記主表面に交差する方向に関して前記第1の配線層側に配置され、複数の前記第2の配線層のうち少なくとも1つの前記第2の配線層の真下に配置される金属抵抗素子層と、
複数の前記第2の配線層のそれぞれから前記主表面に交差する方向に関して前記金属抵抗素子層に向けて延びる複数の導電層とを備え、
複数の前記導電層のうち少なくとも1つの前記導電層は、前記金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、複数の前記第2の配線層のうち前記金属抵抗素子領域に配置された少なくとも1つの前記第2の配線層から前記金属抵抗素子層に達するように接続される抵抗素子領域導電層であり、
複数の前記導電層のうち少なくとも1つの前記導電層は、前記金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の前記第2の配線層のうち少なくとも1つの前記第2の配線層から少なくとも1つの前記第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層であり、
前記抵抗素子領域導電層と前記配線領域導電層との、前記主表面に交差する方向に関する深さは等しい、半導体装置。 - 前記第1の絶縁膜は、少なくとも1つの前記第1の配線層の上面および少なくとも1つの前記第1の配線層が形成される表面の双方を覆う薄膜絶縁層を含み、
前記金属抵抗素子層は、前記薄膜絶縁層の上面を覆うように形成されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 基板の主表面上に配置された複数の第1の配線層と、
複数の前記第1の配線層の上面を覆うように配置された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の上面を覆うように、複数の前記第1の配線層のうち少なくとも1つの前記第1の配線層の真上に配置された少なくとも1つの金属抵抗素子層と、
前記第1の絶縁膜上に配置された複数の第2の配線層と、
少なくとも1つの前記金属抵抗素子層および少なくとも1つの前記第2の配線層のそれぞれから前記主表面に交差する方向に複数の前記第1の配線層のそれぞれまで延びる複数の導電層とを備え、
少なくとも1つの前記金属抵抗素子層の上面は複数の前記第2の配線層のうち少なくとも1つに覆われる、半導体装置。 - 前記金属抵抗素子層は複数配置され、
前記金属抵抗素子層は金属配線層と、前記金属配線層の上面を覆う反射防止膜層とを含み、
複数の前記金属抵抗素子層は、前記金属抵抗素子層を構成する前記金属配線層および前記反射防止膜層と前記反射防止膜層の上面を覆う前記第2の配線層とが容量素子を形成する少なくとも1つの第1の金属抵抗素子層と、複数の前記導電層により複数の前記第1の配線層のそれぞれと接続される少なくとも1つの第2の金属抵抗素子層とを含む、請求項3に記載の半導体装置。 - 複数の前記第2の配線層には、前記第1および第2の金属抵抗素子層のそれぞれの上面を覆うように形成された複数の保護用第2の配線層と、前記第1および第2の金属抵抗素子層と同一の層に前記金属抵抗素子層と間隔をあけて配置される少なくとも1つの配線用第2の配線層との双方を含む、請求項4に記載の半導体装置。
- 前記容量素子を構成する前記保護用第2の配線層の上面を覆うように前記第1の絶縁膜上に配置された第2の絶縁膜と、
前記容量素子から前記主表面に交差する方向に関して前記基板と反対方向に向けて延びる他の導電層と、
前記第2の絶縁膜上における前記容量素子の真上に配置された第3の配線層とをさらに備え、
前記他の導電層は前記第3の配線層と接続される、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記配線用第2の配線層の上面を覆うように前記第1の絶縁膜上に配置された第2の絶縁膜と、
前記配線用第2の配線層の上面から前記主表面に交差する方向に関して前記基板と反対方向に向けて延びる他の導電層と、
前記第2の絶縁膜上における前記配線用第2の配線層の真上に配置された第3の配線層とをさらに備え、
前記他の導電層は前記第3の配線層と接続される、請求項5に記載の半導体装置。 - 複数の前記導電層のうち少なくとも1つは、前記金属抵抗素子層と平面的に重なる金属抵抗素子領域に配置され、少なくとも1つの前記金属抵抗素子層から複数の前記第1の配線層のうち少なくとも1つの前記第1の配線層に達するように接続される抵抗素子領域導電層であり、
複数の前記導電層のうち少なくとも1つは、前記金属抵抗素子領域でない配線領域において複数の前記第2の配線層のうち少なくとも1つの前記第2の配線層から複数の前記第1の配線層のうち少なくとも1つの前記第1の配線層に達するように延びる配線領域導電層である、請求項3に記載の半導体装置。 - 前記金属抵抗素子領域において前記金属抵抗素子層の上面を覆う前記第2の配線層の上面および側面の少なくともいずれかを覆うように他の金属抵抗素子層が配置される、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記配線領域における前記第2の配線層の上面および側面の少なくともいずれかが他の金属抵抗素子層に覆われる、請求項8に記載の半導体装置。
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