專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改善半導(dǎo)體器件的可靠性的技術(shù)，特別是涉及實(shí)現(xiàn)對(duì)在由低相對(duì)介電系數(shù)膜構(gòu)成的絕緣膜內(nèi)發(fā)生的熱應(yīng)力的導(dǎo)電部分的耐久性的提高的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，為了使以LSI為首的半導(dǎo)體器件的高速化，布線電阻的低電阻化，或?qū)娱g絕緣膜的低介電系數(shù)化等不斷前進(jìn)。具體地說(shuō)，布線的材料已從鋁(Al)向銅(Cu)轉(zhuǎn)移。此外，層間絕緣膜也已實(shí)現(xiàn)了從單純的SiO2膜向包括摻氟SiO2膜或含有有機(jī)成分的SiO2膜在內(nèi)的低相對(duì)介電系數(shù)膜(low-k)膜的轉(zhuǎn)移。
低相對(duì)介電系數(shù)膜，采用使其材料的密度降低，或排除材料中的極性等的辦法形成。例如，為了實(shí)現(xiàn)材料密度的降低，一般地說(shuō)可進(jìn)行材料的多孔質(zhì)化(疏松化)。這樣一來(lái)，由于低相對(duì)介電系數(shù)膜密度低，故一般地說(shuō)楊氏模量等的機(jī)械物性值低。就是說(shuō)，低相對(duì)介電系數(shù)膜其自身的強(qiáng)度弱。除此之外，低相對(duì)介電系數(shù)膜，為了降低膜中的介電系數(shù)而具有極性低的膜構(gòu)造。為此，使低相對(duì)介電系數(shù)膜之間，或低相對(duì)介電系數(shù)膜與別的膜進(jìn)行疊層后的疊層膜的疊層界面上的貼緊強(qiáng)度弱。具體地說(shuō)，歸因于在在低相對(duì)介電系數(shù)膜上加工形成通路孔或布線用溝等時(shí)使用的氣體的浸透，或加工工藝等，膜的材料將會(huì)變質(zhì)。因此，就存在著低相對(duì)介電系數(shù)膜的材料自身的機(jī)械強(qiáng)度劣化，或含有低相對(duì)介電系數(shù)膜的疊層膜的界面上的貼緊強(qiáng)度劣化等的可能性。
這些低相對(duì)介電系數(shù)膜的膜強(qiáng)度的弱或含有低相對(duì)介電系數(shù)膜的疊層膜的界面處的貼緊強(qiáng)度的弱，特別是在把半導(dǎo)體器件的布線形成為多層構(gòu)造的多層化工藝中將成為一個(gè)大障礙。為了克服該障礙，人們采用界面處理技術(shù)或RIE加工時(shí)的工藝最佳化等的辦法，實(shí)現(xiàn)了低相對(duì)介電系數(shù)膜的膜強(qiáng)度或含有低相對(duì)介電系數(shù)膜的多層布線構(gòu)造中的貼緊強(qiáng)度的提高(例如，參看專利文獻(xiàn)1)。
特開(kāi)平11-176635號(hào)公報(bào)如上所述，低相對(duì)介電系數(shù)膜的材料，與一般的SiO2系的絕緣膜的材料比較，從本質(zhì)上說(shuō)楊氏模量低。除此之外，人們還知道低相對(duì)介電系數(shù)膜的材料，與一般的SiO2系的絕緣膜的材料比較，線膨脹系數(shù)高。這些低相對(duì)介電系數(shù)膜的楊氏模量低，和其線膨脹系數(shù)高，在半導(dǎo)體器件及其制造工藝中，產(chǎn)生未知的不合格的可能性高。然而，對(duì)低相對(duì)介電系數(shù)膜的楊氏模量低和其線膨脹系數(shù)高的真正的研究和對(duì)策，幾乎尚未進(jìn)行。
本發(fā)明人等，鑒于這一點(diǎn)進(jìn)行了模擬。其結(jié)果是首先弄明白了存在著產(chǎn)生其次要講述的問(wèn)題的隱患。當(dāng)要形成布線的層間絕緣膜的楊氏模量減小時(shí)，例如，抑制在多層布線形成工藝中在因金屬布線上產(chǎn)生的熱而引起的變形的力減弱。因此，雖然布線自身所產(chǎn)生的熱應(yīng)力降低，但是布線卻變成為自由地伸縮。其結(jié)果是，給在布線的端部上形成的通路插針加上布線的變位的量的負(fù)載。以下，邊參看圖41到43邊具體地進(jìn)行說(shuō)明。圖41和圖42示出了對(duì)設(shè)想為把由楊氏模量不同的材料構(gòu)成的層間絕緣膜一直加熱到約400℃的狀態(tài)時(shí)的、加在通路插針的勢(shì)壘金屬膜上的應(yīng)力的大小和各自的形狀，進(jìn)行模擬的結(jié)果。
圖41(a)、(b)示出了作為層間絕緣膜使用本身為楊氏模量為60GPa的一般的TEOS膜201的情況下的模擬結(jié)果。在該情況下，如圖41(a)所示，在通路插針202中在勢(shì)壘金屬膜(TaN膜)203的左側(cè)部分和右側(cè)部分上，未產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。就如在圖41(a)中用實(shí)線箭頭示出的那樣，在易于加上應(yīng)力的通路插針202的勢(shì)壘金屬膜(TaN膜)203的上端部(頂部)和下端部(底部)上，左側(cè)部分和右側(cè)部分都未產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。進(jìn)而，在通路插針202的全體和勢(shì)壘金屬膜203全體上，也未產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。
此外，在把變形量擴(kuò)大到10倍后再對(duì)剖面形狀進(jìn)行模擬的情況下，如圖41(b)所示，在通路插針202和勢(shì)壘金屬膜203上，也幾乎未能確認(rèn)由金屬布線204的應(yīng)力產(chǎn)生的變形。另外，圖41(a)所示的的插針，示出的是對(duì)在通路插針202和勢(shì)壘金屬膜203的界面附近的、沿著通路插針202的高度方向的垂直方向應(yīng)力(σz)的分布進(jìn)行模擬的結(jié)果。在進(jìn)行該模擬時(shí)，在圖41(b)中把作為頂部勢(shì)壘層的SiC層205的下表面設(shè)定為原點(diǎn)，把通路插針202的高度方向設(shè)定為Z軸。這對(duì)于其次要說(shuō)明的圖42(a)、(b)所示的模擬及其結(jié)果也是同樣的。
圖42(a)、(b)示出了作為層間絕緣膜使用楊氏模量為11GPa的低相對(duì)介電系數(shù)膜(low-k膜)206的情況下的模擬結(jié)果。在該情況下，由于抑制由熱引起的沿著金屬布線2 04的長(zhǎng)邊方向的延伸的力減弱，故就如圖42(a)中的實(shí)線箭頭所示的那樣，在通路插針202的勢(shì)壘金屬膜(TaN膜)203中，在其左側(cè)部分和右側(cè)部分的下端部(底部)或上端部(頂部)上就集中有大的應(yīng)力。以下，把沿著布線的長(zhǎng)邊方向加到通路插針202上的應(yīng)力叫做水平負(fù)載應(yīng)力。此外，如圖42(b)所示，歸因于在布線204上產(chǎn)生的水平負(fù)載應(yīng)力通路插針202和勢(shì)壘金屬膜203產(chǎn)生了大變形。
根據(jù)這些結(jié)果，就存在著水平負(fù)載應(yīng)力變成為原因使得本身為通路插針的側(cè)壁的勢(shì)壘金屬膜被破壞的可能性高的危機(jī)感。當(dāng)勢(shì)壘金屬膜被破壞時(shí)，就存在著例如Cu等的布線用金屬材料從該破壞的部分突出到層間絕緣膜內(nèi)的可能。當(dāng)布線用金屬?gòu)耐凡遽槂?nèi)向?qū)娱g絕緣膜內(nèi)突出出來(lái)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生因通路插針內(nèi)的金屬不足所引起的導(dǎo)電層的開(kāi)路(open)不合格，或突出出來(lái)的布線用金屬與鄰接的導(dǎo)電部分之間的短路，進(jìn)而因布線用金屬一直擴(kuò)散到器件部分產(chǎn)生器件不合格的可能性增高。如上所述，當(dāng)布線用金屬?gòu)耐凡遽槂?nèi)突出到層間絕緣膜內(nèi)時(shí)，導(dǎo)致產(chǎn)生致命性的通路插針缺陷的可能性高。
此外，如上所述，低相對(duì)介電系數(shù)膜，其機(jī)械強(qiáng)度比一般的層間絕緣膜的機(jī)械強(qiáng)度要低1到20GPa左右。除此之外，低相對(duì)介電系數(shù)膜，其線膨脹系數(shù)比一般的層間絕緣膜或布線材料的線膨脹系數(shù)要高20到70ppm左右。例如，作為布線材料的Cu的膨脹系數(shù)約為16ppm左右。為此，如圖43所示，低相對(duì)介電系數(shù)膜206，例如即便是沿著其厚度方向也易于熱膨脹，在其內(nèi)部易于產(chǎn)生沿著厚度方向的由熱應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)載。就是說(shuō)，在低相對(duì)介電系數(shù)膜206中，易于產(chǎn)生對(duì)襯底的表面垂直的方向，或沿著膜中的通路插針102的高度方向由熱應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)載。以下，把沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜的厚度方向加到通路插針202上的應(yīng)力叫做垂直負(fù)載應(yīng)力。
在低相對(duì)介電系數(shù)膜206中產(chǎn)生的垂直負(fù)載應(yīng)力，易于加到例如膜206中的通路插針202上。特別是在孤立地配置通路插針202的情況下，在把孤立通路插針202包圍起來(lái)的通路插針周邊區(qū)域全體的低相對(duì)介電系數(shù)膜206的垂直負(fù)載應(yīng)力一極集中于孤立通路插針202上。其結(jié)果可以設(shè)想半導(dǎo)體器件的制造工藝的高溫加熱時(shí)，在低相對(duì)介電系數(shù)膜206內(nèi)發(fā)生的垂直負(fù)載應(yīng)力是與孤立通路插針202的破壞連在一起的。這樣的現(xiàn)象，顯然主要是起因于通路插針202的疏密的配設(shè)而產(chǎn)生的。特別是在與未形成布線204的寬的間隔部分(場(chǎng)部分)207鄰接地配設(shè)的通路插針202上，擔(dān)心會(huì)顯著地出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。
如上所述，在層間絕緣膜采用低相對(duì)介電系數(shù)膜的情況下，歸因于在熱工序中在布線上產(chǎn)生的水平負(fù)載應(yīng)力和在膜內(nèi)發(fā)生的垂直負(fù)載應(yīng)力，在包括通路插針在內(nèi)的導(dǎo)電部分內(nèi)產(chǎn)生致命性的缺陷的可能性非常高。因此，在半導(dǎo)體器件中及其制造工序中產(chǎn)生致命性的缺點(diǎn)的可能性非常高。就是說(shuō)，存在著半導(dǎo)體器件的性能或品質(zhì)等降低、半導(dǎo)體器件的可靠性降低的可能性。與此同時(shí)，還存在著因制造不合格的半導(dǎo)體器件而使半導(dǎo)體器件的成品率降低，使半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)效率降低的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，就是為解決上述那樣的問(wèn)題而發(fā)明的，其目的在于提供在具備由低相對(duì)介電系數(shù)膜構(gòu)成的絕緣膜的半導(dǎo)體器件中，因?qū)崿F(xiàn)對(duì)在導(dǎo)電部分和低相對(duì)介電系數(shù)膜內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載的導(dǎo)電部分的耐久性的提高而得以提高可靠性的半導(dǎo)體器件。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的半導(dǎo)體器件，其特征在于具備在襯底上至少設(shè)置1層，相對(duì)介電系數(shù)在3.4以下的絕緣膜；在上述絕緣膜的內(nèi)部設(shè)置的至少一個(gè)導(dǎo)電層；在上述絕緣膜的內(nèi)部被形成為與上述導(dǎo)電層電連，構(gòu)成通電路徑的至少一個(gè)導(dǎo)電插針；在上述導(dǎo)電層的至少下側(cè)至少設(shè)置1個(gè)，楊氏模量在30GPa以上的增強(qiáng)材料；和被形成為在與上述導(dǎo)電層連接的同時(shí)，與上述增強(qiáng)材料接連的至少1個(gè)第1增強(qiáng)插針。
此外，為了解決上述課題，本發(fā)明的另外一個(gè)形態(tài)的半導(dǎo)體器件，具備在襯底上設(shè)置，相對(duì)介電系數(shù)在3.4以下的絕緣膜；在上述絕緣膜的內(nèi)部設(shè)置的導(dǎo)電層；在上述絕緣膜的內(nèi)部被形成為與上述導(dǎo)電層電連，構(gòu)成通電路徑的導(dǎo)電插針；在上述絕緣膜的內(nèi)部，被設(shè)置為與由上述導(dǎo)電層和上述導(dǎo)電插針構(gòu)成的布線層電截?cái)嗟脑鰪?qiáng)金屬層；在上述絕緣膜的內(nèi)部被形成為連接到上述增強(qiáng)金屬層的下表面上的增強(qiáng)插針，其特征在于上述絕緣膜在上述襯底上設(shè)置2層以上，同時(shí)，在距上述布線層5微米以內(nèi)，沿著上述各個(gè)絕緣膜的表面被形成為使得比上述增強(qiáng)插針的直徑延伸得更長(zhǎng)，而且，在上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向上彼此重疊，同時(shí)沿著與上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)，在上述各個(gè)絕緣膜之中至少2層不同的上述絕緣膜內(nèi)至少每層設(shè)置1個(gè)的上述增強(qiáng)金屬層，為了沿著上述絕緣膜的疊層方向把這些至少2個(gè)上述增強(qiáng)金屬層彼此間連接起來(lái)，在上述襯底上至少設(shè)置1條由在至少1層的上述絕緣膜內(nèi)形成的至少1個(gè)上述增強(qiáng)插針構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈(dummy via chain)。
倘采用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在導(dǎo)電層和導(dǎo)電插針等的導(dǎo)電部分和低相對(duì)介電系數(shù)膜的內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載的、導(dǎo)電部分的耐久性的提高，可以提高可靠性。


圖1的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖2的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖3的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖4的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖5的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖6的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖7的工序剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的制造工序。
圖8的剖面圖示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件。
圖9的剖面圖模式性地示出了實(shí)施方案1的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部的布線構(gòu)造和在裝置內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
圖10的剖面圖示出了實(shí)施方案2的半導(dǎo)體器件。
圖11的剖面圖模式性地示出了實(shí)施方案2的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部的布線構(gòu)造和在裝置內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
圖12的俯視圖示出了實(shí)施方案2的半導(dǎo)體器件的布線層和增強(qiáng)布線層各自的配設(shè)區(qū)域。
圖13的剖面圖示出了實(shí)施方案3的半導(dǎo)體器件。
圖14的剖面圖示出了實(shí)施方案4的半導(dǎo)體器件。
圖15的剖面圖示出了實(shí)施方案5的半導(dǎo)體器件。
圖16的俯視圖和剖面圖示出了實(shí)施方案6的半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)布線層的配設(shè)圖形。
圖17的俯視圖和剖面圖示出了實(shí)施方案6的半導(dǎo)體器件的另一增強(qiáng)布線層的另一配設(shè)圖形。
圖18的俯視圖和剖面圖示出了實(shí)施方案6的半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)布線層的再一配設(shè)圖形。
圖19的俯視圖和剖面圖示出了實(shí)施方案7的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。
圖20是把本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果畫(huà)成曲線示出的特性圖。
圖21的俯視圖和剖面圖示出了實(shí)施方案8的半導(dǎo)體器件的焊盤部分附近的有效布線的構(gòu)造。
圖22的俯視示出了實(shí)施方案8的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。
圖23是把本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果畫(huà)成曲線示出的特性圖。
圖24的俯視圖示出了實(shí)施方案9的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。
圖25的俯視圖示出了實(shí)施方案9的另一虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。
圖26的俯視圖示出了實(shí)施方案9的虛設(shè)通路鏈的再一配設(shè)圖形。
圖27的俯視圖示出了實(shí)施方案9的虛設(shè)通路鏈的再一配設(shè)圖形。
圖28的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的構(gòu)造。
圖29的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的另一構(gòu)造。
圖30的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖31的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖32的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖33的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖34的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖35的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖36的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖37的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖38的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖39的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖40的剖面圖示出了實(shí)施方案10的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的再一構(gòu)造。
圖41的特性圖和剖面圖示出了本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果。
圖42的特性圖和剖面圖示出了本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果。
圖43的剖面圖示出了由低相對(duì)介電系數(shù)膜構(gòu)成的層間絕緣膜熱膨脹后的狀態(tài)。
圖44的俯視圖示出了作為對(duì)實(shí)施方案7的比較例的半導(dǎo)體器件的布線構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式
以下，邊參看附圖邊說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案。
(實(shí)施方案1)首先，邊參看圖1到圖9說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案1。圖1到圖7的工序剖面圖分別示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖8的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。此外，圖9的剖面圖模式性地示出了在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部的布線構(gòu)造和在器件內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力。在該實(shí)施方案1中，在作為層間絕緣膜采用低相對(duì)介電系數(shù)膜(low-k膜)的半導(dǎo)體器件中，對(duì)抑制歸因于布線等熱膨脹在半導(dǎo)體器件的內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力的技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。此外，在本實(shí)施方案中，2層疊層地設(shè)置具備半導(dǎo)體器件的布線層。以下沿著制造工序的順序系統(tǒng)地說(shuō)明本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
首先，如圖1(a)所示，在已形成了構(gòu)成未畫(huà)出來(lái)的各種電子電路的有源區(qū)或下層布線等的硅襯底(半導(dǎo)體襯底)1上，依次疊層地設(shè)置絕緣膜3、層間絕緣膜(ILDInter-level Dielectrics)4和另一絕緣膜2。具體地說(shuō)，首先，在硅襯底1的表面上，例如用CVD法一直到其膜厚變成為約50nm為止淀積楊氏模量在約30GPa以上的絕緣膜3。該絕緣膜3，是作為第1增強(qiáng)膜(增強(qiáng)材料)起作用的絕緣膜，在本實(shí)施方案中，作為絕緣膜3，例如采用SiCN。接著，在該SiCN膜3的表面上，用CVD法一直到其膜厚變成為約300nm為止淀積第1層的層間絕緣膜4。
層間絕緣膜4，采用相對(duì)介電系數(shù)約3.4以下的、所謂的低相對(duì)介電系數(shù)膜(low-k膜)。作為這樣的低相對(duì)介電系數(shù)膜4，例如可以舉出SiOC組成的MSQ(Metyl-Polysiloxane)系的low-k膜，或PAE(聚亞芳基醚)系的low-k膜等。在本實(shí)施方案中，作為層間絕緣膜4，采用楊氏模量約5Gpa，并且線膨脹系數(shù)約40ppm的PAE系的低相對(duì)介電系數(shù)膜4。因此，在本實(shí)施方案中，楊氏模量約30GPa以上的SiCN膜3，被設(shè)置為直接接觸相對(duì)介電系數(shù)為約3.4以下，楊氏模量約為5GPa，而且，線膨脹系數(shù)約40ppm的PAE系的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的下側(cè)(里面)。接著，在該低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面上，用CVD法一直到其膜厚變成為約50nm為止淀積楊氏模量在約30GPa以上的第1層絕緣膜2。該低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面上的絕緣膜2，就作為第1層的封蓋層(封蓋膜)發(fā)揮作用。此外，若把上面所說(shuō)的SiCN膜3作為第1增強(qiáng)膜，則該低相對(duì)介電系數(shù)膜4上的絕緣膜2，就將起著第2增強(qiáng)膜的作用。在本實(shí)施方案中，作為絕緣膜2，采用例如SiC膜。
其次，如圖1(b)所示，從低相對(duì)介電系數(shù)膜4上的SiC膜2到低相對(duì)介電系數(shù)膜4的正下邊的SiC膜3，形成用來(lái)形成后述的第1層的導(dǎo)電層14和導(dǎo)電插針15的第1層的布線層用凹部5。導(dǎo)電插針15被形成為使得電連到導(dǎo)電層14上，并與導(dǎo)電層14一起構(gòu)成實(shí)際上通電的通電路徑。就是說(shuō)，導(dǎo)電層14和導(dǎo)電插針15，由于實(shí)際上可以通電而構(gòu)成原本作為布線起作用的布線層(有效布線層)13。在本實(shí)施方案中，布線層13可與導(dǎo)電層14和導(dǎo)電插針15形成一體。就是說(shuō)，布線層13，被形成為所謂的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，要把布線層用凹部5形成其上側(cè)由導(dǎo)電層用凹部6，其下側(cè)由導(dǎo)電插針用凹部7構(gòu)成的的2階構(gòu)造。這時(shí)，導(dǎo)電層用凹部6和導(dǎo)電插針用凹部7要形成一體。另外，第1層的導(dǎo)電插針15，可作為用來(lái)確保與在硅襯底1上形成的電子電路等之間的導(dǎo)電的接觸插針15形成。因此，第1層的導(dǎo)電插針用凹部7，可以作為通常的接觸插針用凹部7形成。
布線層用凹部5，例如可以用RIE法形成。這時(shí)，接觸插針用凹部7，為了確保與在接觸插針15和在硅襯底1上形成的電子電路等之間的導(dǎo)電，要貫通第1層的SiCN膜3等地形成，以便使硅襯底1的表面露出來(lái)。
此外，在布線層13(導(dǎo)電層14)上，要連接上，如后所述，為了實(shí)現(xiàn)布線層13對(duì)作為導(dǎo)電部分的布線層13和作為絕緣膜的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部發(fā)生的熱應(yīng)力的耐久性的提高的、第1增強(qiáng)插針(機(jī)械增強(qiáng)插針)16。在本實(shí)施方案中，把1個(gè)第1增強(qiáng)插針1 6形成為直接把其上端部(頂部)連接到導(dǎo)電層14的下表面(里面)上。就是說(shuō)，與上面所說(shuō)的導(dǎo)電層14和導(dǎo)電插針15同樣，導(dǎo)電層14和第1增強(qiáng)插針16，被形成為本身為一體構(gòu)造的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，用來(lái)形成第1增強(qiáng)插針16的第1增強(qiáng)插針用凹部8，與導(dǎo)電層用凹部6形成一體。實(shí)際上，第1增強(qiáng)插針用凹部8，可以用RIE法與接觸插針用凹部7并行地形成。因此，第1增強(qiáng)插針用凹部8，要貫通第1層的SiCN膜3等地形成，以便使硅襯底1的表面露出來(lái)。
其次，如圖2(a)所示，在第1層的SiC膜(第1層封蓋層)2的表面上，在布線層用凹部5的內(nèi)側(cè)和第1增強(qiáng)插針用凹部8的內(nèi)側(cè)上，設(shè)置勢(shì)壘金屬膜9。勢(shì)壘金屬膜9采用由本身為金屬層的Ta膜10和本身為具有導(dǎo)電性的層的TaN膜11構(gòu)成的Ta/TaN疊層膜9。具體地說(shuō)，把勢(shì)壘金屬膜9形成為這樣的2層構(gòu)造與布線層13直接接觸的內(nèi)側(cè)為Ta膜10，在該Ta膜10的外側(cè)為TaN膜11。勢(shì)壘金屬膜9用例如施加偏置形式的濺射成膜法一直到其膜厚變成為約10nm為止進(jìn)行成膜。
接著，使得已形成了勢(shì)壘金屬膜9的硅襯底1不會(huì)暴露在大氣中那樣地，在高真空中搬運(yùn)硅襯底1，搬運(yùn)到用來(lái)形成將成為導(dǎo)電層14的基礎(chǔ)(基底)的電鍍薄層(膜)12a的未畫(huà)出來(lái)的濺射裝置的處理室內(nèi)。之后，在Ta膜10的表面上，設(shè)置導(dǎo)電層14、導(dǎo)電插針15和第1增強(qiáng)插針16的形成材料。在本實(shí)施方案中，用銅(Cu)一體地形成導(dǎo)電層14、導(dǎo)電插針15和第1增強(qiáng)插針16。具體地說(shuō)，首先，在Ta膜10的表面上，設(shè)置由Cu構(gòu)成的電鍍薄層(膜)12a。該電鍍薄層12a，用全膜換算一直到其膜厚變成為約70nm為止，用例如自我離子化方式的濺射法(SIS法)進(jìn)行成膜。
其次，如圖2(b)所示，在銅電鍍薄層12a的表面上，設(shè)置Cu電鍍膜12b。該銅電鍍膜12b，例如可用電解電鍍法成膜。Cu電鍍膜12b，可邊與Cu電鍍薄層12a一體化邊進(jìn)行成膜。借助于此，就可以在Ta膜10的表面上，成膜將成為導(dǎo)電層14、導(dǎo)電插針15和第1增強(qiáng)插針16的各自的形成材料的Cu膜12。
其次，如圖3(a)所示，除去不要的勢(shì)壘金屬膜9和Cu膜12。具體地說(shuō)。用CMP法，研磨除去第1層的SiC膜(第1層的封蓋層)2的表面上的勢(shì)壘金屬膜9和Cu膜12。借助于此，從封蓋層2上除去布線層用凹部5和第1增強(qiáng)插針用凹部8的外側(cè)的不要的勢(shì)壘金屬膜9和Cu膜12，僅僅在布線層用凹部5和第1增強(qiáng)插針用凹部8的內(nèi)側(cè)上，才剩下勢(shì)壘金屬膜9和Cu膜12。就是說(shuō)，僅僅向布線層用凹部5和第1增強(qiáng)插針用凹部8的內(nèi)側(cè)上，埋入由Ta膜10和TaN膜11的疊層膜構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜9，以及由導(dǎo)電層14、導(dǎo)電插針15和第1增強(qiáng)插針16構(gòu)成的Cu膜12。其結(jié)果是從第1層的SiC膜2到第1層的SiCN膜3，形成由Cu導(dǎo)電層14和Cu導(dǎo)電插針(Cu接觸插針)15構(gòu)成的第1層的Cu布線層13，以及第1層的Cu第1增強(qiáng)插針16。Cu布線層13，是所謂的Cu雙鑲嵌布線。
Cu第1增強(qiáng)插針16，與Cu接觸插針15同樣，貫通本身為楊氏模量約為30GPa以上的第1層的SiCN膜3地形成，以便使得中間存在著勢(shì)壘金屬膜9地間接地與硅襯底1的表面上進(jìn)行接觸。就是說(shuō)，Cu第1增強(qiáng)插針16，在其下端部(底部)上，被形成為使得中間存在著勢(shì)壘金屬膜9地實(shí)質(zhì)上連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。Cu第1增強(qiáng)插針16實(shí)質(zhì)上是不起布線作用的、所謂的虛設(shè)插針(犧牲插針)。此外，第1層的Cu笫1增強(qiáng)插針16，也可以叫做Cu增強(qiáng)接觸插針，或Cu犧牲接觸插針。
其次，如圖3(b)所示，在第1層SiC膜2和第1層的Cu布線層13等上，依次疊層地設(shè)置第2層的SiCN膜3、第2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4和第2層的SiC膜(第2層封蓋層)2。具體地說(shuō)，首先，在第1層的SiC膜2和第1層的Cu布線層13等的各自的表面上，用CVD法，淀積第2層的SiCN膜3，一直到其膜厚變成為約50nm為止。該第2層的SiCN膜3，將起著第1層的頂層勢(shì)壘層(頂層勢(shì)壘膜)的作用。接著，在第2層的SiCN膜3的表面上，用CVD法一直到其膜厚變成為約300nm為止淀積第2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4。接著，在第2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面上，用CVD法一直到其膜厚變成為約50nm為止淀積第2層的SiC膜2。
其次，如圖4所示，從第2層的SiC膜2到第2層的SiCN膜3。形成用來(lái)形成后述的第2層導(dǎo)電層26和導(dǎo)電插針27的第2層的布線層用凹部17。與第1層的導(dǎo)電層14和導(dǎo)電插針15同樣，第2層的導(dǎo)電插針27，被形成為使得與第2層的導(dǎo)電層26電連，與導(dǎo)電層26一起構(gòu)成實(shí)質(zhì)上可通電的通電路徑。就是說(shuō)，導(dǎo)電層26和導(dǎo)電插針27，由于實(shí)際上可以通電而構(gòu)成原本作為布線起作用的布線層(有效布線層)25。此外，與第1層的布線層13同樣，第2層的布線層25可與導(dǎo)電層26和導(dǎo)電插針27形成一體。就是說(shuō)，布線層25，被形成為所謂的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，要把布線層用凹部17形成其上側(cè)由導(dǎo)電層用凹部18，其下側(cè)由導(dǎo)電插針用凹部19構(gòu)成的的2階構(gòu)造。這時(shí)，導(dǎo)電層用凹部18和導(dǎo)電插針用凹部19要形成一體。另外，第2層的導(dǎo)電插針27，可作為用來(lái)確保與在第1層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)形成的第1層的導(dǎo)電插針13之間的導(dǎo)通的通路插針27形成。因此，第2層的導(dǎo)電插針用凹部19，可以作為通常的通路插針用凹部19形成。
布線層用凹部17，例如可以用RIE法形成。這時(shí)，通路插針用凹部19，為了確保通路插針27和第1層布線層13之間的導(dǎo)通，要貫通第2層的SiCN膜3等地形成，以便使得第1層的布線層13的表面露出來(lái)。
此外，與第1層的布線層13同樣，在第2層的布線層25(導(dǎo)電層26)上，連接用來(lái)實(shí)現(xiàn)布線層25對(duì)在布線層25和低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力的耐久性的提高的、第2層的第1增強(qiáng)插針28(機(jī)械增強(qiáng)插針)。在本實(shí)施方案中，把3個(gè)第1增強(qiáng)插針28形成為使它們的上端部(頂部)直接連接到導(dǎo)電層26的下表面(里面)上。就是說(shuō)，與上面所說(shuō)的導(dǎo)電層26和導(dǎo)電插針27同樣，導(dǎo)電層26與3個(gè)第1增強(qiáng)插針28，形成本身為一體構(gòu)造的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，用來(lái)形成第1增強(qiáng)插針28的3個(gè)第2層的第1增強(qiáng)插針用凹部20，與導(dǎo)電層用凹部18形成一體。實(shí)際上，各個(gè)第1增強(qiáng)插針用凹部20，可以用RIE法與通路插針用凹部19并行地形成。因此，各個(gè)第1增強(qiáng)插針用凹部20，貫通第2層的SiCN膜3等地形成，以便使第1層的SiC膜2的表面露出來(lái)。
另外，在實(shí)際的RIE工序中，如圖4所示，有這樣的可能性產(chǎn)生第1增強(qiáng)插針20的底部達(dá)到比第1層的SiC膜2的表面更往下側(cè)的、所謂的過(guò)度刻蝕現(xiàn)象。即便是在產(chǎn)生了該過(guò)度刻蝕現(xiàn)象的情況下，只要第1增強(qiáng)插針用凹部20的深度，是在其內(nèi)部形成的第2層的第1增強(qiáng)插針28不與在其下方的未畫(huà)出來(lái)的本來(lái)的布線層等電連接的深度，就沒(méi)有任何問(wèn)題。
其次，如圖5所示，在第2層的SiC膜(第2層封蓋層)2的表面上，在布線層用凹部17的內(nèi)側(cè)和各個(gè)第1增強(qiáng)插針用凹部20的內(nèi)側(cè)上，設(shè)置笫2層的勢(shì)壘金屬膜21。與笫1層的勢(shì)壘金屬膜9同樣，第2層的勢(shì)壘金屬膜21，采用由Ta膜22和TaN膜23構(gòu)成的Ta/TaN疊層膜21。具體地說(shuō)，把勢(shì)壘金屬膜21形成為這樣的2層構(gòu)造與布線層25直接接觸的內(nèi)側(cè)為Ta膜22，在該Ta膜22的外側(cè)為TaN膜23。勢(shì)壘金屬膜21用例如施加偏置形式的濺射成膜法一直到其膜厚變成為約10nm為止進(jìn)行成膜。
接著，使得已形成了勢(shì)壘金屬膜21的硅襯底1不會(huì)暴露在大氣中那樣地，在高真空中搬運(yùn)硅襯底1，搬運(yùn)到濺射裝置的處理室內(nèi)。之后，在Ta膜22的表面上，設(shè)置導(dǎo)電層26、導(dǎo)電插針27和第1增強(qiáng)插針28的形成材料。與第1層的導(dǎo)電層14、導(dǎo)電插針15和第1增強(qiáng)插針16同樣，用銅(Cu)一體地形成第2層的導(dǎo)電層26、導(dǎo)電插針27和第1增強(qiáng)插針28。具體地說(shuō)，首先，在Ta膜22的表面上，設(shè)置由Cu構(gòu)成的電鍍薄層(膜)24a。該電鍍薄層24a，用全膜換算一直到其膜厚變成為約70nm為止，用SIS法進(jìn)行成膜。
其次，如圖6所示，在Cu電鍍薄層24a的表面上，設(shè)置Cu電鍍膜24b。與第1層的Cu電鍍膜12b同樣，Cu電鍍膜24b，可用電解電鍍法成膜。Cu電鍍膜24b，可邊與Cu電鍍薄層24a一體化邊進(jìn)行成膜。借助于此，就可以在Ta膜22的表面上，成膜將成為導(dǎo)電層26、導(dǎo)電插針27和第1增強(qiáng)插針28的形成材料的第2層Cu膜24。
其次，如圖7所示，除去不要的勢(shì)壘金屬膜21和Cu膜24。具體地說(shuō)。用CMP法，研磨除去第2層的SiC膜(第2層的封蓋層)2的表面上的勢(shì)壘金屬膜21和Cu膜24。借助于此，從封蓋層2上除去布線層用凹部17和第1增強(qiáng)插針用凹部20的外側(cè)的不要的勢(shì)壘金屬膜21和Cu膜24，僅僅在布線層用凹部17和第1增強(qiáng)插針用凹部20的內(nèi)側(cè)上，才剩下勢(shì)壘金屬膜21和Cu膜24。就是說(shuō)，僅僅向布線層用凹部17和第1增強(qiáng)插針用凹部20的內(nèi)側(cè)上，埋入由Ta膜22和TaN膜23的疊層膜構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜21，以及由導(dǎo)電層26、導(dǎo)電插針27和第1增強(qiáng)插針28構(gòu)成的Cu膜24。其結(jié)果是從第2層的SiC膜2到第2層的SiCN膜3，形成由Cu導(dǎo)電層26和Cu導(dǎo)電插針(Cu導(dǎo)電通路插針)27構(gòu)成的第2層的Cu布線層25，以及第2層的3個(gè)Cu第1增強(qiáng)插針28。Cu布線層25，是所謂的Cu雙鑲嵌布線。
3個(gè)Cu第1增強(qiáng)插針28，大體上貫通第2層的SiCN膜3地形成，以便使得中間存在著勢(shì)壘金屬膜21地間接地與第1層的SiC膜2進(jìn)行接觸。就是說(shuō)，各個(gè)Cu第1增強(qiáng)插針28，在其下端部(底部)上，被形成為使得中間存在著勢(shì)壘金屬膜21地實(shí)質(zhì)上連接到楊氏模量約為30Gpa以上的第2層的SiCN膜3和第1層的SiC膜2上。與第1層的Cu第1增強(qiáng)插針16同樣，第2層的各個(gè)Cu第1增強(qiáng)插針28，實(shí)質(zhì)上是不起布線作用的、所謂的虛設(shè)插針(犧牲插針)。此外，第2層的各個(gè)Cu第1增強(qiáng)插針28，也可以叫做Cu增強(qiáng)通路插針，或Cu犧牲通路插針。
借助于迄今為止的工序，就可以在硅襯底1上形成由第1層的Cu布線層13和第2層的Cu布線層25等構(gòu)成，實(shí)際上起著布線的作用的2層構(gòu)造的有效布線部分29。
其次，如圖8所示，在第2層SiC膜2和第2層的Cu布線層25等上，依次疊層地設(shè)置第3層的SiCN膜3和鈍化膜30。具體地說(shuō)，首先，在第2層的SiC膜2和第2層的Cu布線層25的各自的表面上，用CVD法，淀積第3層的SiCN膜3，一直到其膜厚變成為約50nm為止。該第3層的SiCN膜3，將起著第2層的頂層勢(shì)壘層(頂層勢(shì)壘膜)的作用。接著，在該第2層的頂部勢(shì)壘層(SiCN膜)3的表面上，例如，用CVD法成膜由規(guī)定的材料和膜厚構(gòu)成的鈍化膜30。以后，經(jīng)由預(yù)先決定好的工序，得到圖8所示的半導(dǎo)體器件31。就是說(shuō)，得到具有2層的疊層布線構(gòu)造的本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31。
其次，邊參看圖9邊對(duì)在對(duì)半導(dǎo)體器件31加熱時(shí)，在2層構(gòu)造的低相對(duì)介電系數(shù)膜4、第1層的Cu布線層13，Cu增強(qiáng)接觸插針以及第2層的Cu布線層25和Cu增強(qiáng)接觸插針28等中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，以及起因于該熱應(yīng)力的負(fù)載等進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖9中，為了易于觀看在半導(dǎo)體器件31的內(nèi)部產(chǎn)生的主要的熱應(yīng)力方向，省略了低相對(duì)介電系數(shù)膜4、Cu布線層13、Cu增強(qiáng)接觸插針16、Cu布線層25和Cu增強(qiáng)通路插針28的斜線部分而畫(huà)出。
在圖9中，各個(gè)實(shí)線箭頭和各個(gè)虛線箭頭，示出了在半導(dǎo)體器件31的內(nèi)部產(chǎn)生的主要的熱應(yīng)力的方向。具體地說(shuō)，圖9中的虛線箭頭，示出了在給半導(dǎo)體器件31加熱時(shí)，在低相對(duì)介電系數(shù)膜4、Cu布線層13和Cu布線層25中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，和起因于該熱應(yīng)力的負(fù)載的方向。此外，圖9中的實(shí)線箭頭，則示出了在給半導(dǎo)體器件31加熱時(shí)，為反抗上述熱應(yīng)力和熱應(yīng)力負(fù)載而在Cu導(dǎo)電接觸插針15、Cu增強(qiáng)接觸插針16、Cu導(dǎo)電通路插針27和Cu增強(qiáng)通路插針28中產(chǎn)生的應(yīng)力(反抗力)的方向。在以下的說(shuō)明中，把在用圖9中的虛線所示的上述熱應(yīng)力和熱應(yīng)力負(fù)載之中，沿著Cu布線層13(Cu導(dǎo)電層14)和Cu布線層25(Cu導(dǎo)電層26)的長(zhǎng)邊方向的熱應(yīng)力和熱應(yīng)力負(fù)載總稱為水平負(fù)載應(yīng)力。同樣，把用圖9的中的虛線箭頭所示的上述熱應(yīng)力和熱應(yīng)力負(fù)載之中，沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的厚度方向的熱應(yīng)力和熱應(yīng)力負(fù)載總稱為垂直負(fù)載應(yīng)力。
如圖9所示，在第1層的Cu布線層13(Cu導(dǎo)電層14)的下側(cè)設(shè)置的Cu增強(qiáng)接觸插針16，實(shí)質(zhì)上已連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。同樣，在笫2層的Cu布線層25(Cu導(dǎo)電層26)的下側(cè)設(shè)置的Cu增強(qiáng)通路插針28，實(shí)質(zhì)上已連接到第1層的SiC膜(第1層的封蓋層)2和第2層的SiCN膜(第1層的Cu布線頂部勢(shì)壘層)3上。此外，Cu增強(qiáng)接觸插針16，對(duì)于Cu導(dǎo)電接觸插針15以規(guī)定的間隔C鄰近地配置。此外，3個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28則在距Cu導(dǎo)電通路插針27規(guī)定的范圍A內(nèi)彼此隔以間隔地配設(shè)。此外，在3個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28之中，距Cu導(dǎo)電通路插針27最近的Cu增強(qiáng)通路插針28，則被配設(shè)為以規(guī)定的間隔B鄰近Cu導(dǎo)電通路插針27。倘采用這樣的構(gòu)成，則可以降低水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力集中在Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu導(dǎo)電通路插針27上的可能性。因而，可以降低水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力集中到由Cu布線層13和Cu布線層25構(gòu)成的有效布線部分29上的可能性。以下，具體地進(jìn)行說(shuō)明。
人們知道低相對(duì)介電系數(shù)膜4，與表示其機(jī)械強(qiáng)度的楊氏模量一般的層間絕緣膜的SiO2系的絕緣膜的楊氏模量比本質(zhì)上小1到20GPa左右。
根據(jù)本發(fā)明人等進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以確認(rèn)在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的相對(duì)介電系數(shù)與楊氏模量之間存在著某種程度的相關(guān)關(guān)系。例如，在相對(duì)介電系數(shù)k為3.4左右的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的情況下，已經(jīng)確認(rèn)其楊氏模量相當(dāng)于20GPa左右。因此，當(dāng)把楊氏模量約在20GPa以下強(qiáng)度的低相對(duì)介電系數(shù)膜4用做層間絕緣膜時(shí)，在加熱工序等中就存在著發(fā)生由熱引起的各種各樣的問(wèn)題的憂患。
就是說(shuō)，當(dāng)作為層間絕緣膜的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的楊氏模量小時(shí)，在給設(shè)置在低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的Cu布線層13和Cu布線層25加熱時(shí)，抑制在各個(gè)布線層13、25內(nèi)產(chǎn)生的熱變形的力就會(huì)減弱。于是，各個(gè)布線層13、25的內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力雖然會(huì)降低，但是，各個(gè)布線層13、25的變形(伸縮)卻會(huì)變成為自由起來(lái)。其結(jié)果是，給在各個(gè)布線層13、25的端部上形成的Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu導(dǎo)電通路插針27加上各個(gè)布線層13、25的變形(變位)所產(chǎn)生的負(fù)載。沿著該各個(gè)布線層13、25的長(zhǎng)邊方向的應(yīng)力，構(gòu)成上面所說(shuō)的水平負(fù)載應(yīng)力。
此外，人們知道低相對(duì)介電系數(shù)膜4，其線膨脹系數(shù)比一般的SiO2系的絕緣膜或布線的膨脹系數(shù)高20到70ppm左右。例如，作為各個(gè)布線層13、25的材料的Cu的膨脹系數(shù)為16ppm左右。為此，例如當(dāng)給低相對(duì)介電系數(shù)膜4加熱時(shí)，低相對(duì)介電系數(shù)膜4就易于沿著其厚度方向熱膨脹，在膜內(nèi)易于產(chǎn)生由沿著厚度方向的熱應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)載。就是說(shuō)，在低相對(duì)介電系數(shù)膜4中，對(duì)于硅襯底1的表面垂直的方向，或沿著膜中的各個(gè)插針15、16、27、28的高度方向易于產(chǎn)生由熱應(yīng)力引起的負(fù)載。沿著該低相對(duì)介電系數(shù)膜4的厚度方向的應(yīng)力，構(gòu)成上面所說(shuō)的垂直負(fù)載應(yīng)力。
然而，如圖9所示，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31的情況下，Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu增強(qiáng)接觸插針16與在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部設(shè)置的Cu導(dǎo)電層14形成一體，同時(shí)，實(shí)質(zhì)上與硅襯底1和第1層的SiCN膜3連接起來(lái)。借助于此，Cu導(dǎo)電層14就通過(guò)Cu增強(qiáng)接觸插針16實(shí)質(zhì)上連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。同樣，1個(gè)Cu導(dǎo)電通路插針27和3個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28與設(shè)置在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部的Cu導(dǎo)電層26形成一體，同時(shí)，已實(shí)質(zhì)上連接到第1層的Cu導(dǎo)電層14(Cu布線層13)/第1層的SiC膜2，和第2層的SiCN膜3上。借助于此，Cu導(dǎo)電層26，就通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28實(shí)質(zhì)上連接到第1層的SiC膜2和第2層的SiCN膜3上。第1層的SiC膜2和第1層和第2層的SiCN膜3，其楊氏模量都在30GPa以上，具有比相對(duì)介電系數(shù)膜4更高的強(qiáng)度。此外，硅襯底1的楊氏模量也在30GPa以上，具有比低相對(duì)介電系數(shù)膜4更高的強(qiáng)度，這是理所當(dāng)然的。因此，硅襯底1也起著第3增強(qiáng)材料的作用。
倘采用這樣的構(gòu)造，則在例如半導(dǎo)體器件31的制造工藝中的加熱工序中，就可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28等抑制低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部的沿著Cu導(dǎo)電層14、26各自的長(zhǎng)邊方向的熱所引起的變形(伸展)。因而，可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28等分散由低相對(duì)介電系數(shù)膜4的熱膨脹在低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載，使之緩和或進(jìn)行吸收，或者使之逃逸。
此外還可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28等抑制例如沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的厚度方向的熱膨脹。因而，可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28等分散由低相對(duì)介電系數(shù)膜4的熱膨脹在低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載，使之緩和或進(jìn)行吸收，或者使之逃逸。借助于此，就可以抑制由低相對(duì)介電系數(shù)膜4的熱膨脹引起的負(fù)載集中在Cu導(dǎo)電層14、26和Cu導(dǎo)電插針15、27等的導(dǎo)電部分上。
如上所述，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31的情況下，可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28等降低水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力集中到Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu導(dǎo)電通路插針27等上的憂患。特別是可以降低水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力集中到Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu導(dǎo)電通路插針27的各自的上下兩端部上的憂患。
此外，如圖9所示，如給Cu增強(qiáng)接觸插針16和Cu增強(qiáng)通路插針28加上水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力，在各個(gè)增強(qiáng)插針16、28自身中就產(chǎn)生對(duì)這些應(yīng)力的反抗力。如在圖9中用實(shí)線箭頭所示的那樣，各個(gè)增強(qiáng)插針16、28自身中產(chǎn)生的反抗力的方向，是與加到在圖9中用虛線箭頭所示的各個(gè)增強(qiáng)插針16、28上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力的方向相反的方向。因此，就可以借助于在各個(gè)增強(qiáng)插針16、28自身中產(chǎn)生的對(duì)熱應(yīng)力的反抗力來(lái)降低加到各個(gè)增強(qiáng)插針16、28上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力。因而，可以借助于對(duì)在各個(gè)增強(qiáng)插針16、28自身上產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反抗力，抵消加到各個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針16、28上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力。
就是說(shuō)，在由上面所說(shuō)的構(gòu)造構(gòu)成的半導(dǎo)體器件31中，可以在包括Cu增強(qiáng)接觸插針16和Cu增強(qiáng)通路插針28的有效布線部分29全體中減小在其內(nèi)部產(chǎn)生的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力。加到Cu導(dǎo)電接觸插針15或Cu導(dǎo)電通路插針27上的負(fù)載則可借助于Cu增強(qiáng)接觸插針16和Cu增強(qiáng)通路插針28降低。因此，Cu導(dǎo)電接觸插針15或Cu導(dǎo)電通路插針27，幾乎不會(huì)因加在它們上的負(fù)載而劣化。
如上所述，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31中，幾乎不存在Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu導(dǎo)電通路插針27，歸因于由熱產(chǎn)生的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力而遭受破壞的可能性。此外，把Cu導(dǎo)電接觸插針15或Cu導(dǎo)電通路插針27覆蓋起來(lái)的勢(shì)壘金屬膜也幾乎不會(huì)因水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力而遭受破壞的可能性。即，由Cu導(dǎo)電層14、26和Cu導(dǎo)電插針15、27等構(gòu)成的導(dǎo)電部分(Cu布線層13、25)就幾乎不存在被破壞的可能性。因此，就幾乎不存在產(chǎn)生本身為布線材料的Cu因從各個(gè)導(dǎo)電插針15、27突出到低相對(duì)介電系數(shù)膜層間絕緣膜(層間絕緣膜)4上而引起的各個(gè)布線層13、25的開(kāi)路(open)不合格、相鄰的導(dǎo)電部分彼此間的短路或器件31內(nèi)的器件不合格等的可能性。因而幾乎不存在在實(shí)際上起著原來(lái)的布線的作用的有效布線部分29上產(chǎn)生致命性的缺陷的可能性。
因此，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31中，在其自身及其制造工藝中，幾乎不存在產(chǎn)生致命性的缺點(diǎn)的可能性。其結(jié)果是幾乎不存在半導(dǎo)體器件31的性能或品質(zhì)等降低，半導(dǎo)體器件31的可靠性降低的可能性。與此同時(shí)，幾乎不存在因制造不合格品而使半導(dǎo)體器件31的成品率降低，使半導(dǎo)體器件31的生產(chǎn)效率降低的可能性。
其次，參看圖9和表1到表3對(duì)本發(fā)明人等進(jìn)行的試驗(yàn)及其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在這里，為了評(píng)價(jià)由Cu增強(qiáng)通路插針28產(chǎn)生的應(yīng)力緩和效果，把第1層的層間絕緣膜4作成為其楊氏模量約為60GPa的TEOS膜，把第2層層間絕緣膜4作成為低楊氏模量的低相對(duì)介電系數(shù)膜。除此之外，把Cu導(dǎo)電接觸插針15、Cu增強(qiáng)接觸插針16、Cu導(dǎo)電通路插針27和Cu增強(qiáng)通路插針28的直徑分別形成為約0.13微米。此外，把用圖9的B所示的各個(gè)插針27、28彼此的間隔和這些各個(gè)插針27、28的個(gè)數(shù)，設(shè)定為表1到表3所示的大小和個(gè)數(shù)，形成Cu布線層(Cu雙鑲嵌布線)13、25。此外，把Cu布線層13、25分別形成為單布線。這時(shí)，把Cu布線層13、25中的每一者的各個(gè)布線圖形的布線寬度設(shè)定為約0.13微米，把這些的布線長(zhǎng)度設(shè)定為約100微米。另外，雖然未畫(huà)出來(lái)，但是Cu增強(qiáng)通路插針28彼此間的間隔也以上述間隔B為準(zhǔn)。
然后，形成用具有電路功能的單一的Cu導(dǎo)電通路插針27在疊層方向上把第1層的Cu布線層13和第2層的Cu布線層25電連起來(lái)的所謂的無(wú)邊界鏈圖形。此外，具有該圖形的電路功能的插針規(guī)模定為10k個(gè)。Cu布線層13、25的各自的未畫(huà)出來(lái)的終端進(jìn)行4端子連接，測(cè)定本身為2層布線層(多層布線層)的Cu布線層13、25的電阻變動(dòng)。此外，以約2微米的間隔多個(gè)并設(shè)插針的無(wú)邊界鏈圖形。
然后，用同種膜形成本身為增強(qiáng)材料的頂部勢(shì)壘膜(頂部勢(shì)壘層)和封蓋膜(封蓋層)。具體地說(shuō)，把這些各種膜分成形成材料的楊氏模量約為30GPa的SiC系膜，約20GPa的MSQ系膜，和約60GPa的p-SiH4膜這3種不同的膜。此外，它們的楊氏模量用MTS系統(tǒng)公司制的Nano Indenter進(jìn)行測(cè)定。
出于根據(jù)這樣的設(shè)定，評(píng)價(jià)有效布線部分29進(jìn)而半導(dǎo)體器件31全體的可靠性的目的，在在多層布線工藝工序中加上10次從室溫到約400℃的熱循環(huán)后，測(cè)定電阻變化。其結(jié)果也一并示于表1。評(píng)價(jià)用下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。把試驗(yàn)后的Cu布線層13、25的電阻增加率10％以上的定為不合格。而且，把半導(dǎo)體器件31的制造工藝中的成品率在90％以下的情況定為×，把為90到99％的情況定為△，把99％以上的情況定為○。
表1.頂部勢(shì)壘層楊氏模量30GPa

表2.頂部勢(shì)壘層楊氏模量20Gpa

表3頂部勢(shì)壘層楊氏模量60Gpa

如表1到表3所示，該試驗(yàn)的結(jié)果，不具有Cu增強(qiáng)插針28的插針數(shù)1的比較材料(試樣)全都不合格而與頂部勢(shì)壘層和封蓋層的楊氏模量的大小無(wú)關(guān)。相對(duì)于此，在包括Cu導(dǎo)電插針27在內(nèi)插針在3個(gè)以上(Cu增強(qiáng)插針28在2個(gè)以上)，而且，Cu導(dǎo)電插針27、Cu增強(qiáng)插針28彼此間的間隔在約1微米以下的試樣中，在頂部勢(shì)壘層和封蓋層的楊氏模量約為30GPa以上的情況下，成品率都在99％以上。就是說(shuō)，可以得到極其良好的結(jié)果。另外，雖然未畫(huà)出來(lái)，根據(jù)本發(fā)明人等進(jìn)行的試驗(yàn)，在含包括Cu導(dǎo)電插針27在內(nèi)設(shè)置3個(gè)以上的插針的情況下，取決于各個(gè)插針的直徑的大小，即便是Cu導(dǎo)電插針27、Cu增強(qiáng)插針28彼此間的間隔為約1.5微米左右，試樣的成品率也會(huì)變成為99％以上。就是說(shuō)，可以得到極其良好的結(jié)果。
此外，由表2可知，例如，即便是在包括Cu導(dǎo)電插針27在內(nèi)設(shè)置5個(gè)以上插針(Cu增強(qiáng)插針28，4個(gè))的情況下，當(dāng)頂部勢(shì)壘層和封蓋層的楊氏模量低于約30GPa時(shí)，成品率也會(huì)下降，不能得到良好的結(jié)果。借助于此，得知Cu增強(qiáng)插針28的下端部(底部)所接連的增強(qiáng)膜(增強(qiáng)材料)，其楊氏模量必須具有30GPa以上的強(qiáng)度。
如上所述，根據(jù)本試驗(yàn)，則可知采用把各個(gè)插針15、16、27、28彼此間的間隔B、C和增強(qiáng)材料的楊氏模量設(shè)定為適宜、恰當(dāng)?shù)闹档霓k法，就可以形成可靠性高的半導(dǎo)體器件31。
另外，Cu增強(qiáng)插針16、28的間隔B、C越窄則應(yīng)力減小效果越大。但是，按水平和垂直的各個(gè)負(fù)載應(yīng)力分類的恰當(dāng)?shù)牟遽槀€(gè)數(shù)和間隔，由上面所說(shuō)的試驗(yàn)結(jié)果可知，理想的是以下所述的值。
在以垂直負(fù)載應(yīng)力的緩和為目的的情況下，插針間隔B理想的是在約5微米以下，即便是僅僅設(shè)置1個(gè)Cu增強(qiáng)插針16、28，也可以緩和垂直負(fù)載應(yīng)力。另一方面，當(dāng)也考慮水平負(fù)載應(yīng)力的緩和時(shí)，則理想的是包括具有電路功能的Cu導(dǎo)電插針15、27在內(nèi)設(shè)置3個(gè)以上(Cu增強(qiáng)插針28為2個(gè)以上)。此外，理想的是使得插針間隔B、C變成為約1微米以內(nèi)那樣地配設(shè)Cu導(dǎo)電插針15、27和Cu增強(qiáng)插針16、28。但是，插針間隔B、C，只要是上面所說(shuō)的約1微米(規(guī)定間隔)以下即可，沒(méi)有必要完全是等間隔。此外，可知即便是在以垂直負(fù)載應(yīng)力和水平負(fù)載應(yīng)力中的任何一者的應(yīng)力緩和為目的的情況下，圖中9A所示的插針的配設(shè)范圍，只要在約5微米以下即可。此外，還可知雖然圖示省略了，但是在沒(méi)有電連接而且配設(shè)有進(jìn)行交叉的導(dǎo)電布線的區(qū)域內(nèi)，即便是在規(guī)定間隔內(nèi)不設(shè)置增強(qiáng)插針，歸因于這些各個(gè)布線自身的強(qiáng)度，在應(yīng)力緩和效果方面也未看到劣化。
如上所述，倘采用該實(shí)施方案1，則在具備由低相對(duì)介電系數(shù)膜4構(gòu)成的層間絕緣膜的半導(dǎo)體器件31中，就可以實(shí)現(xiàn)Cu布線層13、25對(duì)在本身為導(dǎo)電部分的Cu布線層13、25和低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)發(fā)生的熱應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)載的耐久性的提高，可以提高可靠性。另外，在不具有例如增強(qiáng)插針的布線層中，已集中在單一的導(dǎo)電插針上的應(yīng)力(水平負(fù)載應(yīng)力)的分散，采用把布線層自身分割成短的布線進(jìn)行多層化的辦法，也是可能的。然而，在短布線分割的情況下，結(jié)果就變成為為了保持1層的量的導(dǎo)電功能需要2層，大大受到設(shè)計(jì)制約。相對(duì)于此，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31中，采用把增強(qiáng)插針16、28形成為使得避開(kāi)它們的下側(cè)導(dǎo)電布線的辦法，就可以對(duì)垂直負(fù)載應(yīng)力和水平負(fù)載應(yīng)力都發(fā)揮應(yīng)力降低功能。因此，倘采用本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件31，就可以提供具有由高可靠性的Cu布線層/low-k膜構(gòu)造構(gòu)成的多層布線層的半導(dǎo)體器件31而無(wú)須增加布線層數(shù)。
(實(shí)施方案2)其次，邊參看圖10到圖12邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案2。圖10的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。圖11的剖面圖模式性地示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部的布線構(gòu)造和在器件內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力。圖12的俯視圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的布線層和增強(qiáng)層各自的配設(shè)區(qū)域。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施方案中，如圖10所示，其特征在于在未形成Cu布線層13、25的寬范圍的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的間隔區(qū)域(場(chǎng)部分)內(nèi)形成多層構(gòu)造的增強(qiáng)布線部分(犧牲多層布線)54。增強(qiáng)布線部分(犧牲多層布線)54，可采用以增強(qiáng)插針47、53在疊層方向上把不具有電路功能的增強(qiáng)布線層(增強(qiáng)導(dǎo)電層、犧牲布線)連接起來(lái)的辦法構(gòu)成。以下，以2層構(gòu)造為例具體地進(jìn)行說(shuō)明。
如圖10所示，在第1層上，把由1個(gè)增強(qiáng)金屬層46和2個(gè)增強(qiáng)插針(第2增強(qiáng)插針)47構(gòu)成的的第1層的增強(qiáng)布線層45設(shè)置為與Cu布線層13鄰近。增強(qiáng)布線層45，與Cu布線層13同樣，由Cu構(gòu)成。此外，增強(qiáng)布線層45，被形成為增強(qiáng)金屬層46和各個(gè)增強(qiáng)插針47為一體的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，形成該第1層增強(qiáng)布線層45的第1層的增強(qiáng)布線層用凹部42，被形成為其上側(cè)為增強(qiáng)金屬層用凹部43，其下側(cè)為增強(qiáng)插針用凹部44構(gòu)成的的2階構(gòu)造。這時(shí)，增強(qiáng)金屬層用凹部43和增強(qiáng)插針用凹部44被形成一體。此外，增強(qiáng)插針用凹部44被形成為使得貫通第1層的SiCN膜3等使硅襯底1的表面露出來(lái)，以便使得各個(gè)增強(qiáng)插針47可以實(shí)質(zhì)上接觸到硅襯底1上。該第1層的增強(qiáng)布線層用凹部42，，用RIE法被與第1層的布線層用凹部5并行地形成。
在增強(qiáng)布線層45的外側(cè)，設(shè)置有由Ta膜10和TaN膜11構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜9。各個(gè)增強(qiáng)插針47，與Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu增強(qiáng)接觸插針16同樣，使得通過(guò)勢(shì)壘金屬膜9間接地接觸到硅襯底1的表面上那樣地，貫通楊氏模量約30GPa以上的第1層的SiCN膜3地形成。就是說(shuō)，增強(qiáng)插針47，被形成為使得在其下端部(底部)上通過(guò)勢(shì)壘金屬膜9實(shí)質(zhì)上連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。另外，在像這樣地把增強(qiáng)布線部分54的增強(qiáng)插針47連接到作為增強(qiáng)材料的硅襯底1上的情況下，要預(yù)先使要連接有效布線部分29中的接觸插針15的硅襯底1的區(qū)域，和要連接增強(qiáng)插針47的硅襯底1的區(qū)域彼此電絕緣。
此外，增強(qiáng)金屬層46，被形成為與Cu布線層13電截?cái)唷＞褪钦f(shuō)，增強(qiáng)布線層45與Cu布線層13電絕緣。因此，增強(qiáng)布線層45，被形成為實(shí)質(zhì)上不作為布線發(fā)揮作用的虛設(shè)布線(犧牲布線)。第1層的增強(qiáng)插針47，也可以叫做增強(qiáng)接觸插針或犧牲接觸插針。
該第1層的增強(qiáng)布線層45和勢(shì)壘金屬膜9，在形成第1層的Cu布線層13和勢(shì)壘金屬膜9時(shí)并行地形成。此外，在以下的說(shuō)明中，把增強(qiáng)布線層45、增強(qiáng)金屬層46、和增強(qiáng)插針47分別叫做Cu增強(qiáng)布線層45、Cu增強(qiáng)金屬層46和Cu增強(qiáng)接觸插針47。
在第2層中，設(shè)置由1個(gè)增強(qiáng)金屬層52和1個(gè)增強(qiáng)插針(第2增強(qiáng)插針)53構(gòu)成的第2層的增強(qiáng)布線層51。該第2層的增強(qiáng)布線層51，沿著層間絕緣膜(低相對(duì)介電系數(shù)膜)4的疊層方向被設(shè)置為使得連接到第1層的增強(qiáng)布線層45上。增強(qiáng)布線層51，也和Cu布線層25同樣，由Cu形成。此外，增強(qiáng)布線層51，被形成為增強(qiáng)金屬層52和各個(gè)增強(qiáng)插針53為一體的所謂的雙鑲嵌構(gòu)造。因此，要把要形成該第2層的增強(qiáng)布線層51的第2層增強(qiáng)布線層用凹部48形成為由其上側(cè)為增強(qiáng)金屬層用凹部49，其下側(cè)為增強(qiáng)插針用凹部50構(gòu)成的的2階構(gòu)造。這時(shí)，增強(qiáng)布線層用凹部49和增強(qiáng)插針用用凹部50要形成一體。此外，增強(qiáng)插針用凹部50，被形成為使得貫通第2層的SiCN膜3等使第1層的Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)露出來(lái)，以便使得各個(gè)增強(qiáng)插針53實(shí)質(zhì)上可以接觸到第1層的Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)上。該第2層的增強(qiáng)布線層用凹部48，用RIE法與第2層的布線用凹部17并行地形成。
在增強(qiáng)布線層51的外側(cè)，設(shè)置有由Ta膜22和TaN膜23的疊層膜構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜21。各個(gè)增強(qiáng)插針53，與Cu導(dǎo)電通路插針27同樣，被形成為使得大體上貫通第2層的SiCN膜3以便通過(guò)勢(shì)壘金屬膜21間接地連接到Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)的表面上。就是說(shuō)，各個(gè)增強(qiáng)插針53，被形成為使得在其下端部(底部)上，通過(guò)勢(shì)壘金屬膜21實(shí)質(zhì)上連接到楊氏模量約為30GPa以上的Cu增強(qiáng)金屬層46和第2層的SiCN膜3上。
此外，增強(qiáng)金屬層52，被形成為與Cu布線層25電截?cái)?。就是說(shuō)，增強(qiáng)布線層51與Cu布線層25電絕緣。因此，增強(qiáng)布線層51，被形成為不作為布線發(fā)揮作用的虛設(shè)布線(犧牲布線)。第2層的增強(qiáng)插針53，也可以叫做增強(qiáng)通路插針或犧牲通路插針。
該第2層的增強(qiáng)布線層51和勢(shì)壘金屬膜21，可在形成第2層的Cu布線層25和勢(shì)壘金屬膜21時(shí)并行地形成。此外，在以下的說(shuō)明中，決定把增強(qiáng)布線層51、增強(qiáng)金屬層52、和增強(qiáng)插針53分別叫做Cu增強(qiáng)布線層51、Cu增強(qiáng)金屬層52和Cu增強(qiáng)通路插針53。
如上所述，第1層的Cu增強(qiáng)布線層45和第2層Cu增強(qiáng)布線層51，實(shí)際上是不作為布線發(fā)揮作用的虛設(shè)布線(犧牲布線)。就是說(shuō)，各個(gè)Cu增強(qiáng)布線層45、51，是構(gòu)成由用來(lái)提高相鄰的有效布線部分29的機(jī)械強(qiáng)度的2層構(gòu)造構(gòu)成的的增強(qiáng)布線部分54的布線層。因此，如圖10所示，本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件41，具備分別由2層的疊層布線構(gòu)造構(gòu)成的的有效布線部分29和增強(qiáng)布線部分54。倘采用這樣的構(gòu)造，則可以降低水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力集中于由Cu布線層13和Cu布線層25構(gòu)成的有效布線部分29內(nèi)的憂患。特別是可以減小垂直負(fù)載應(yīng)力集中于有效布線部分29內(nèi)的憂患。以下，邊參看圖11邊具體地進(jìn)行說(shuō)明。
另外，在圖11中，為了便于觀看在半導(dǎo)體器件41的內(nèi)部產(chǎn)生的主要熱應(yīng)力的方向，省略斜線地畫(huà)出了低相對(duì)介電系數(shù)膜4、Cu布線層13、Cu增強(qiáng)接觸插針16、Cu布線層25、Cu增強(qiáng)通路插針28、Cu增強(qiáng)布線層45和Cu增強(qiáng)布線層51。此外，圖11中的實(shí)線箭頭和虛線箭頭所示的應(yīng)力(負(fù)載、反抗力)，與圖9中的實(shí)線箭頭和虛線箭頭是同樣的。
如圖11所示，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件41中，與Cu布線層13電截?cái)嗟腃u增強(qiáng)金屬層46，在由低相對(duì)介電系數(shù)膜4構(gòu)成的的第1層的層間絕緣膜的內(nèi)部被設(shè)置為與Cu布線層13接近。此外，2個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針47，在與Cu增強(qiáng)金屬層46形成一體的同時(shí)，實(shí)質(zhì)上已連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。借助于此，Cu增強(qiáng)金屬層46，就通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針47實(shí)質(zhì)上連接到硅襯底1和第1層的SiCN膜3上。同樣，在由低相對(duì)介電系數(shù)膜4構(gòu)成的的第2層的層間絕緣膜的內(nèi)部且在Cu增強(qiáng)金屬層46的上方，設(shè)置與Cu布線層25電截?cái)嗟?個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層52。此外，Cu增強(qiáng)通路插針53在與各個(gè)增強(qiáng)金屬層52形成一體的同時(shí)，實(shí)質(zhì)上連接到第1層的Cu增強(qiáng)金屬層46(Cu增強(qiáng)布線層45)和第2層的SiCN膜3上。借助于此，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層52，就實(shí)質(zhì)上通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針53連接到第1層的Cu增強(qiáng)金屬層46(Cu增強(qiáng)布線層45)和第2層的SiCN膜3上。
倘采用這樣的構(gòu)造，例如在半導(dǎo)體器件41的制造工藝中的加熱工序中，就可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針47和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針53等抑制沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的厚度方向的熱膨脹。進(jìn)而，可以借助于Cu增強(qiáng)接觸插針47和各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針53分散緩和或吸收歸因于低相對(duì)介電系數(shù)膜4的熱膨脹而在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力所引起的負(fù)載，或者使之逃逸。借助于此，就可以抑制由低相對(duì)介電系數(shù)膜4的熱膨脹所產(chǎn)生的負(fù)載集中于Cu導(dǎo)電層14、26和Cu導(dǎo)電插針15、27等的導(dǎo)電部分(有效布線部分29)。此外，還可以借助于Cu增強(qiáng)金屬層46、52自身和各個(gè)Cu增強(qiáng)插針47、53自身中產(chǎn)生的對(duì)熱應(yīng)力的反抗力減小由在低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載。
其次，邊參看圖11和圖12以及表4邊對(duì)本發(fā)明人等進(jìn)行的試驗(yàn)及其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
用與實(shí)施方案1同樣的試驗(yàn)工藝，進(jìn)行對(duì)半導(dǎo)體器件41的有效布線部分29的垂直負(fù)載應(yīng)力耐性的圖形依賴性評(píng)價(jià)。另外，評(píng)價(jià)方法，也以實(shí)施方案1為準(zhǔn)。但是，在本試驗(yàn)中，第1層和第2層的層間絕緣膜4，采用具有楊氏模量為約10GPa，線膨脹系數(shù)約為60ppm的物性值的MSQ(Metyl-Polysiloxane)系的低相對(duì)介電系數(shù)膜(low-k膜)。此外，頂部勢(shì)壘層3，采用楊氏模量約為30GPa的SiCN膜3。
在本試驗(yàn)中，如下所示地設(shè)定具有電路功能的有效布線部分29的周邊構(gòu)造。根據(jù)實(shí)施方案1的試驗(yàn)結(jié)果，共計(jì)設(shè)置4個(gè)Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu增強(qiáng)接觸插針16，此外，共計(jì)設(shè)置4個(gè)Cu導(dǎo)電通路插針27和Cu增強(qiáng)通路插針28。此外，Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu增強(qiáng)接觸插針16之間的間隔C，和Cu增強(qiáng)接觸插針16彼此間的間隔設(shè)定為約0.26微米。另一方面，在第2層的Cu布線層25上，以表4所述的間隔配設(shè)Cu導(dǎo)電通路插針27和Cu增強(qiáng)通路插針28。此外，如圖11和圖12所示，在與有效布線部分29鄰接的間隔部分(場(chǎng)部分)上，以表4所述的間隔(E)配設(shè)增強(qiáng)布線部分(增強(qiáng)多層布線)54。
此外，增強(qiáng)布線部分54的Cu增強(qiáng)插針47、53彼此間的間隔，根據(jù)實(shí)施方案1的試驗(yàn)結(jié)果，以與在具有電路功能的有效布線部分29上形成的插針間隔B同一間隔進(jìn)行配設(shè)。此外，增強(qiáng)布線部分54，變成為使得在各層間Cu增強(qiáng)布線層45、51大體上垂直那樣地排列的構(gòu)造。此外，布線寬度被形成為使得與Cu增強(qiáng)布線層45、51中的每一者相鄰的間隔的寬度都變成為等間隔。即，使增強(qiáng)布線部分54成為使得變成為所謂的線和間隔圖形(line and space pattern)變成為等間隔。同時(shí)，還把Cu增強(qiáng)布線層45、51形成為使之變成為對(duì)每一層決定的設(shè)計(jì)規(guī)則的最小規(guī)則寬度。
如圖11所示，設(shè)Cu增強(qiáng)接觸插針47彼此間和Cu增強(qiáng)通路插針53彼此間的間隔為D。此外，如圖11和圖12所示，設(shè)第1層的Cu導(dǎo)電層14和第1層的Cu增強(qiáng)金屬層46之間的間隔為E。但是，圖12所示的Cu布線層13、25和Cu增強(qiáng)布線層45、51中的每一者的大小或布線圖形的形狀等，與圖10和圖11所示的Cu布線層13、25和增強(qiáng)布線層45、51中的每一者的大小和布線圖形的形狀等不一致。為了易于觀看圖面以便易于理解本發(fā)明的宗旨，在圖10、圖11和圖12中都有意地把Cu布線層13、25和Cu增強(qiáng)布線層45、51中的每一者大小和布線圖形的形狀等畫(huà)得不同。
表4

基于以上面所說(shuō)明的設(shè)定的結(jié)果，如表4所示，配設(shè)在Cu布線層25上的插針間隔B，已判明理想的是約為5微米以下。就是說(shuō)，從緩和垂直負(fù)載應(yīng)力的觀點(diǎn)來(lái)看，要配設(shè)在Cu布線層13、25上的插針間隔B、C，只要作成為約5微米以下即可。同樣，各個(gè)Cu增強(qiáng)布線層(犧牲多層布線)45、51的插針間隔D也希望在約5微米以下。此外，還已經(jīng)判明有效布線部分29的第1層的Cu導(dǎo)電層14，和增強(qiáng)布線部分54的第1層的Cu增強(qiáng)金屬層46之間的間隔(圖形間距離)E理想的也是在約5微米以下。此外，包括本身為本試驗(yàn)的試樣的2層構(gòu)造在內(nèi)，在布線層已形成為多層構(gòu)造的多層布線構(gòu)造中，已經(jīng)判明在各層中，更為理想的是把有效布線部分29的Cu導(dǎo)電層14(26)、和增強(qiáng)布線部分54的Cu增強(qiáng)金屬層46(52)之間的間隔(圖形間距離)E作成為5微米以下。此外，為了緩和垂直負(fù)載應(yīng)力，希望把Cu導(dǎo)電接觸插針15和Cu增強(qiáng)接觸插針47之間的插針間隔，或Cu導(dǎo)電通路插針27與Cu增強(qiáng)通路插針53之間的插針間隔，配設(shè)為用本實(shí)施方案得到的規(guī)定的間隔(約5微米以下)。
此外，至于增強(qiáng)布線部分(增強(qiáng)多層布線)54的圖形形狀，已經(jīng)判明可以得到后述的圖16到圖18所示的那樣各種各樣的形狀。即便是在這樣的情況下，也可以得到與本實(shí)施方案同樣的結(jié)果。對(duì)于這一點(diǎn)將在后述的實(shí)施方案6中詳細(xì)地說(shuō)明。
此外，如上所述，在增強(qiáng)布線部分54中，承擔(dān)增強(qiáng)功能的部分主要是Cu增強(qiáng)接觸插針47和Cu增強(qiáng)通路插針53。借助于此，各個(gè)Cu增強(qiáng)布線層45、51就沒(méi)有必要以最小規(guī)則線寬形成。即便是用寬度寬的布線形成各個(gè)Cu增強(qiáng)布線層45、51，只要各個(gè)插針47、53彼此間的間隔D在上面所說(shuō)的規(guī)定范圍內(nèi)，仍可以得到良好的結(jié)果。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案2，則可以得到與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1同樣的效果。此外，特別是由于把Cu導(dǎo)電層14和Cu增強(qiáng)金屬層46之間的間隔E設(shè)定為約5微米以下，故可以大幅度地減小要加到有效布線部分29上的垂直負(fù)載應(yīng)力。
此外，在不構(gòu)成通電路徑的增強(qiáng)布線部分54中，作為頂部勢(shì)壘層的各層的SiCN膜3和作為封蓋層的SiC膜2就不是非要不可。因此，倘采用本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件41，則即便是不設(shè)置由這些SiCN膜3和SiC膜2構(gòu)成的增強(qiáng)材料，也可以減小要加到有效布線部分29上的垂直負(fù)載應(yīng)力。就是說(shuō)，可以發(fā)揮增強(qiáng)布線部分54的機(jī)械增強(qiáng)功能。其理由如下。
如上所述，本身為虛設(shè)布線(犧牲布線)的第1層的Cu增強(qiáng)布線層45的各個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針47，實(shí)質(zhì)上通過(guò)勢(shì)壘金屬膜9連接到硅襯底1上。硅襯底1當(dāng)然其楊氏模量在30GPa以上，與SiCN膜3與SiC膜2同樣，可以作為增強(qiáng)材料發(fā)揮作用。因此，即便是在第1層的SiCN膜3已被省略的情況下，各個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針47實(shí)質(zhì)上仍可以連接到增強(qiáng)材料上。借助于此，第1層的Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)，實(shí)質(zhì)上通過(guò)各個(gè)增強(qiáng)接觸插針47連接到硅襯底1上。
此外，如上所述，本身為虛設(shè)布線的第2層的Cu增強(qiáng)布線層51，被形成為使得沿著層間絕緣膜(低相對(duì)介電系數(shù)膜)4的疊層方向連接到第1層的Cu增強(qiáng)布線層45上。第2層的Cu增強(qiáng)布線層51的各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針53，實(shí)質(zhì)上通過(guò)勢(shì)壘金屬膜21連接到第1層的Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)上。Cu增強(qiáng)布線層45，當(dāng)然其楊氏模量在30GPa以上，與SiCN膜3和SiC膜2同樣，可作為增強(qiáng)材料發(fā)揮作用。因此，即便是在省略了第2層的SiCN膜3和SiC膜2的情況下，各個(gè)Cu增強(qiáng)接觸插針53，實(shí)質(zhì)上可以連接到增強(qiáng)材料上。借助于此，第2層的Cu增強(qiáng)布線層51(Cu增強(qiáng)金屬層52)實(shí)質(zhì)上通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針5 3連接到作為增強(qiáng)材料的第1層的Cu增強(qiáng)布線層45(Cu增強(qiáng)金屬層46)上。
如上所述，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件41中，第1層的Cu增強(qiáng)布線層45在實(shí)質(zhì)上可以連接到作為增強(qiáng)材料的硅襯底1上的同時(shí)，第2層的Cu增強(qiáng)布線層51可以實(shí)質(zhì)上連接到作為增強(qiáng)材料的第1層的Cu增強(qiáng)布線層45上。因此，即便是省略作為增強(qiáng)材料的SiCN膜3和SiC膜2的情況下，仍可以發(fā)揮在增強(qiáng)布線部分54中的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)功能。借助于此，就可以減小加到有效布線部分29上的垂直負(fù)載應(yīng)力。
此外，倘采用本實(shí)施方案，由于具有這樣的增強(qiáng)布線部分54，故也可以實(shí)現(xiàn)頂部勢(shì)壘層3或封蓋層2與低相對(duì)介電系數(shù)膜4之間的界面處的貼緊強(qiáng)度的改善，也可以提供具有由可靠性高的Cu布線層/low-k膜構(gòu)造構(gòu)成的多層布線層的半導(dǎo)體器件41。
(實(shí)施方案3)其次，邊參看圖13邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案3。圖13的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖13所示，在本實(shí)施方案3的半導(dǎo)體器件61中，還把1個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28附加到第2層的Cu布線層25上，以下，具體地進(jìn)行說(shuō)明。
通常，具有電路功能的通路插針，從布線布局(設(shè)計(jì)規(guī)則)的效率上的觀點(diǎn)看，理想的是配設(shè)在各層的布線層的最端部上。但是，在已形成了布線層的層間絕緣膜的內(nèi)部具有可以延長(zhǎng)布線層的余裕的區(qū)域中，理想的是把具有電路功能的通路插針配設(shè)在被增強(qiáng)通路插針(犧牲通路插針)夾持的位置上。就是說(shuō)，用已形成了具有電路功能的通路插針的布線層的部分，在與已形成了本來(lái)的布線層的一側(cè)相反的一側(cè)形成延長(zhǎng)部分(貯存器)。然后，在該貯存器上形成增強(qiáng)通路插針。
如圖13所示，在半導(dǎo)體器件61中，在與已形成了3個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28的一側(cè)相反的一側(cè)形成延長(zhǎng)地形成第2層的Cu布線層25的Cu導(dǎo)電層26。該延長(zhǎng)部分就變成為貯存器62。然后，在該貯存器62距Cu導(dǎo)電通路插針27遠(yuǎn)的一側(cè)的端部上，形成1個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28。借助于此，就變成為在Cu導(dǎo)電通路插針27的兩側(cè)，配設(shè)有Cu增強(qiáng)通路插針28的構(gòu)造。
如上所述，倘采用該實(shí)施方案3，則可以得到與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1同樣的效果。此外，由于變成為Cu導(dǎo)電通路插針27從其兩側(cè)用Cu增強(qiáng)通路插針28夾起來(lái)(圍起來(lái))的構(gòu)造，故可以大幅度地減小要加在Cu導(dǎo)電通路插針27上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力。因此，若采用本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件61，則可以進(jìn)一步提高Cu布線層13、25對(duì)由在本身為導(dǎo)電部分的Cu布線層13、25和低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)發(fā)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載的耐久性。就是說(shuō)，半導(dǎo)體器件61，可以進(jìn)一步提高其可靠性。
(實(shí)施方案4)其次，邊參看圖14邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案4。圖14的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖14所示，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件71中，各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28都被形成為朝向下方延長(zhǎng)，完全貫通第2層的SiCN膜3和第1層的SiC膜2。此外，各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28的下端部突入到第1層的低相對(duì)介電系數(shù)膜(層間絕緣膜)4的內(nèi)部。因此，各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針28，在其中間部分(中腹部分)處就實(shí)質(zhì)上連接到本身為增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)的SiCN膜3和SiC膜2上。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案4，就可以得到上面所說(shuō)的實(shí)施方案1和2的各個(gè)實(shí)施方案同樣的效果。此外，本實(shí)施方案的Cu增強(qiáng)通路插針28，如圖14所示，可以形成與在下層(第1層)的低相對(duì)介電系數(shù)膜(層間絕緣膜)4的內(nèi)部形成的Cu導(dǎo)電層14(Cu布線層13)等不進(jìn)行電接觸的位置和形狀。借助于此，就可以幾乎消除在器件71內(nèi)產(chǎn)生層間的短路等的電性不合格的憂患。與此同時(shí)，還可以減小要加到由第2層的Cu導(dǎo)電層26和Cu導(dǎo)電通路插針27構(gòu)成的的Cu布線層25上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力。
(實(shí)施方案5)其次，邊參看圖15邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案5。圖15的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖15所示，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件81中，未設(shè)置成為封蓋層的SiC膜。作為增強(qiáng)材料，僅僅把實(shí)質(zhì)上要把Cu增強(qiáng)通路插針28、53連接起來(lái)的SiCN膜3設(shè)置為直接與第1層和第2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜(層間絕緣膜)4進(jìn)行接觸。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案5，則可以得到與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1到4同樣的效果。即便是省略了SiC膜，實(shí)質(zhì)上Cu增強(qiáng)通路插針28、53也可以連接到本身為增強(qiáng)膜的SiCN膜3上。因此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)由在本身為導(dǎo)電部分的Cu布線層13、25和低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)發(fā)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載的Cu布線層13、25的耐久性的提高。就是說(shuō)，可以提高半導(dǎo)體器件81的可靠性。
此外，與上面所說(shuō)的實(shí)施方案2的半導(dǎo)體器件41同樣，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件81中，在不構(gòu)成通電路徑的增強(qiáng)布線部分54中，并非一定需要作為頂部勢(shì)壘層的各層的SiCN膜3不可。此外，即便是不設(shè)置本身為增強(qiáng)材料的各個(gè)SiCN膜3，也可以減小要加在有效布線部分29上的垂直負(fù)載應(yīng)力。就是說(shuō)，可以發(fā)揮增強(qiáng)布線部分54的機(jī)械增強(qiáng)功能。其理由如在實(shí)施方案2中說(shuō)明的那樣。
(實(shí)施方案6)其次，邊參看圖16到圖18邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案6。圖16到圖18的俯視圖和剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)布線層的各種各樣的配設(shè)圖形。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在圖16所示的半導(dǎo)體器件91中，由Cu增強(qiáng)金屬層93和Cu增強(qiáng)接觸插針94(Cu增強(qiáng)通路插針94)構(gòu)成的Cu增強(qiáng)布線層92，被形成為把3層(n-1層、n層、n+1層)疊層起來(lái)。就是說(shuō)，半導(dǎo)體器件91，具有多層增強(qiáng)布線構(gòu)造。此外，如圖16(a)、(b)所示，各層的Cu增強(qiáng)布線層92，被配置為使得它們的長(zhǎng)邊方向與相鄰的層的Cu增強(qiáng)布線層92的長(zhǎng)邊方向大體上垂直。另外，圖16(b)是沿著圖16(a)中點(diǎn)劃線X-X示出的剖面圖。
此外，在圖17所示的半導(dǎo)體器件101中，與上面所說(shuō)的半導(dǎo)體器件91同樣，由Cu增強(qiáng)金屬層93和Cu增強(qiáng)接觸插針94(Cu增強(qiáng)通路插針94)構(gòu)成的Cu增強(qiáng)布線層92，被形成為把3層(n-1層、n層、n+1層)疊層起來(lái)。就是說(shuō)，半導(dǎo)體器件101，也具有多層增強(qiáng)布線構(gòu)造。但是，在半導(dǎo)體器件101中，如圖17(a)、(b)所示，各層的Cu增強(qiáng)布線層92，要在疊層方向上大體上同一位置上配設(shè)，以便使得它們的長(zhǎng)邊方向在所有的層中都一致(變成為大體上平行)。另外，圖17(b)是沿著圖17(a)中點(diǎn)劃線Y-Y示出的剖面圖。
此外，在圖1 8所示的半導(dǎo)體器件111中，由Cu增強(qiáng)接觸插針(Cu增強(qiáng)通路插針)114和與增強(qiáng)插針114大體上同一大小(尺寸)和形狀的Cu增強(qiáng)金屬層113構(gòu)成的Cu增強(qiáng)布線層112，被形成為把3層(n-1層、n層、n+1層)疊層起來(lái)。就是說(shuō)，半導(dǎo)體器件111，也具有多層增強(qiáng)布線構(gòu)造。另外，圖18(b)是沿著圖18(a)中點(diǎn)劃線Z-Z示出的剖面圖。
另外，在圖16到圖18中，為了便于看圖，省略了最上層的SiC膜2、SiCN膜3、和鈍化膜30。此外，各個(gè)半導(dǎo)體器件91、101、111各自的有效布線部分的構(gòu)成，由于與把上面所說(shuō)的實(shí)施方案1到5中的任何一個(gè)實(shí)施方案的有效布線部分29作成為3層構(gòu)造的情況是同樣的，故省略其圖示。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案6，則可以得到上面所說(shuō)實(shí)施方案2、4、和5同樣的效果。特別是，就如本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件91、101、111所示，采用把Cu增強(qiáng)布線層92、112形成為適宜、恰當(dāng)?shù)拇笮『托螤?，同時(shí)在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙吓渲玫霓k法，就可以在保持增強(qiáng)效果的同時(shí)，減小設(shè)計(jì)規(guī)則要求的Cu增強(qiáng)布線層(犧牲多層布線)92、112的設(shè)計(jì)上的制約。就是說(shuō)，在可以保持Cu增強(qiáng)布線層91、112的機(jī)械增強(qiáng)效果的同時(shí)，提高設(shè)計(jì)上的自由度。另外，在已把布線層形成為多層構(gòu)造的多層布線構(gòu)造的情況下，在各層中，把未畫(huà)出來(lái)的有效布線部分的Cu導(dǎo)電層，和增強(qiáng)布線部分的Cu增強(qiáng)金屬層93、103之間的間隔(圖形間距離)作成為約5微米以下是理想的。
(實(shí)施方案7)其次，邊參看圖19和圖20邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案7。圖19的俯視圖和剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。此外，圖20是把本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果畫(huà)成為曲線示出的特性圖。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施方案中，例如在具有Cu多層布線構(gòu)造的半導(dǎo)體器件中，用其楊氏模量約為20GPa以下的低相對(duì)介電系數(shù)膜，形成在已設(shè)置了有效布線部分的通路插針(接觸插針)的多層的絕緣膜(層間絕緣膜)之中至少1層的絕緣膜。這時(shí)，在有效布線的附近，配設(shè)由所謂的通路鏈構(gòu)成的虛設(shè)布線(虛設(shè)通路鏈)。借助于此，抑制在把插針覆蓋起來(lái)設(shè)置的勢(shì)壘金屬膜、和插針周圍的絕緣膜中產(chǎn)生龜裂(裂紋)的可能性。
首先，對(duì)本實(shí)施方案的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，用做層間絕緣膜的一般的低相對(duì)介電系數(shù)膜，幾乎都是其楊氏模量低到約20Gpa以下，而且線膨脹系數(shù)大到約20ppm以上的膜。此外，例如作為布線材料的Cu線膨脹系數(shù)，在從室溫到約500℃的溫度范圍內(nèi)，約為16ppm到30ppm。相對(duì)于此，在在Cu布線和層間絕緣膜之間使用的勢(shì)壘金屬膜多為Ta或Ti等的高熔點(diǎn)金屬或其化合物，它們的線膨脹系數(shù)約為10ppm以下。為此，在退火或熔結(jié)等的高溫工藝中，在被夾在Cu和低相對(duì)介電系數(shù)絕緣膜之間的勢(shì)壘金屬膜中，就會(huì)因這些各個(gè)材料的線膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。當(dāng)該熱應(yīng)力增大到根據(jù)勢(shì)壘金屬膜的材料的種類定好的規(guī)定的值以上時(shí)，在勢(shì)壘金屬膜上就會(huì)產(chǎn)生裂紋。一般地說(shuō)，把通路插針的側(cè)壁部分覆蓋起來(lái)設(shè)置的勢(shì)壘金屬膜，由于膜厚比在別的地方設(shè)置的勢(shì)壘金屬膜更薄，故易于產(chǎn)生裂紋。
此外，出于防止由例如進(jìn)行CMP時(shí)的凹進(jìn)或外部應(yīng)力產(chǎn)生的層間絕緣膜的剝離的目的，可以采取所謂的在孤立布線的周圍圍上虛設(shè)布線的對(duì)策。以下，對(duì)在孤立布線的周圍圍上虛設(shè)布線的技術(shù)，邊參看圖44(a)、(b)邊簡(jiǎn)潔地進(jìn)行說(shuō)明。
圖44(a)、(b)的俯視圖示出了對(duì)后述的本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的、作為比較例的半導(dǎo)體器件的布線構(gòu)造。在圖44(a)中示出了在設(shè)置有通路插針301的孤立布線(有效布線)302的周圍，圍上由通路插針或無(wú)接縫的單一構(gòu)造構(gòu)成，布線長(zhǎng)度長(zhǎng)的虛設(shè)布線303的布線構(gòu)造。相對(duì)于此，在圖44(b)中，則示出了僅僅由設(shè)置有通路插針301的孤立布線302構(gòu)成的布線構(gòu)造。此外，在圖44(a)、(b)所示的各半導(dǎo)體器件中，作為通路插針301和孤立布線302的周圍的層間絕緣膜304，使用了楊氏模量約為5GPa，而且，線膨脹系數(shù)約40ppm的低相對(duì)介電系數(shù)膜。但是，在圖44(a)、(b)中，為了便于看圖，省略了勢(shì)壘金屬膜。
本發(fā)明人等，用模擬技術(shù)，求在對(duì)圖44(a)、(b)所示的各個(gè)半導(dǎo)體器件進(jìn)行退火處理時(shí)的通路插針301和孤立布線302的勢(shì)壘金屬膜中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。根據(jù)該模擬的結(jié)果，在把虛設(shè)布線303配設(shè)在孤立布線302的周圍的情況下，與僅僅孤立布線302的情況下比較，可知在通路插針301的側(cè)壁部分的勢(shì)壘金屬膜中產(chǎn)生的熱應(yīng)力大。就是說(shuō)，可知如果在孤立布線302的周圍配設(shè)單一而且布線長(zhǎng)度長(zhǎng)的現(xiàn)有的虛設(shè)布線303，則在通路插針301的側(cè)壁部分勢(shì)壘金屬膜上易于產(chǎn)生由熱應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋。當(dāng)在勢(shì)壘金屬膜上產(chǎn)生了裂紋時(shí)，存在著該裂紋一直進(jìn)展到低相對(duì)介電系數(shù)絕緣膜304內(nèi)，在絕緣膜304上也產(chǎn)生裂紋的可能。如果在絕緣膜304上產(chǎn)生了裂紋，則在其內(nèi)部出于高溫的壓縮應(yīng)力狀態(tài)的Cu等的布線材料就易于突出出來(lái)。而當(dāng)布線材料突出到絕緣膜304內(nèi)的裂紋上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生短路不合格，降低半導(dǎo)體器件的成品率。
為了解決這樣的問(wèn)題，在本實(shí)施方案中，把上面所說(shuō)的虛設(shè)布線構(gòu)成為所謂的虛設(shè)通路鏈，并把該虛設(shè)通路鏈配設(shè)在孤立布線等的有效布線的附近。借助于此，就可以抑制把有效布線或通路插針等覆蓋起來(lái)設(shè)置的勢(shì)壘金屬膜或絕緣膜上產(chǎn)生裂紋的可能。以下詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
首先，邊參看圖19(a)、(b)，邊對(duì)本實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。另外，圖19(b)是沿著圖19(a)中的虛線W-W示出的剖面圖。此外，在圖19(a)中為了便于看圖，省略了勢(shì)壘金屬膜9(10、11)的圖示。
如圖19(a)所示，在本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件121中，把作為孤立布線(有效布線)的Cu布線層25設(shè)置為從其周圍把它圍起來(lái)，作為虛設(shè)布線的虛設(shè)通路鏈122沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面進(jìn)行擴(kuò)展。本實(shí)施方案的虛設(shè)通路鏈122的構(gòu)成為用Cu增強(qiáng)通路插針125把多個(gè)由1個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124和2個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針125構(gòu)成的的Cu增強(qiáng)布線層123連接起來(lái)。各個(gè)Cu增強(qiáng)布線層123被設(shè)置為，如圖19(b)所示，使得沿著與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向連續(xù)地延伸那樣地，疊層成2層。
說(shuō)得更詳細(xì)點(diǎn)，在硅襯底1上設(shè)置多層低相對(duì)介電系數(shù)膜4。然后，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124，沿著與各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)，在各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4之中相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)每層各設(shè)置多個(gè)。此外，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124，被形成為沿著各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面比Cu增強(qiáng)通路插針125的直徑延長(zhǎng)得還長(zhǎng)的長(zhǎng)方形形狀。但是，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124，卻比Cu導(dǎo)電層26形成得充分地短。各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124，借助于在它們的端部上一體地設(shè)置的Cu增強(qiáng)通路插針125，沿著各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向彼此連接起來(lái)。由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈122，如圖19(a)所示，在硅襯底1上設(shè)置有多個(gè)，使得把Cu布線層25從其周圍圍起來(lái)地沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的表面進(jìn)行延展。
另外，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124，實(shí)際上如圖19(b)所示，借助于Cu增強(qiáng)通路插針125通過(guò)由Ta膜10和TaN膜11構(gòu)成的勢(shì)壘金屬膜9彼此進(jìn)行連接。但是，在圖19(b)中，為了便于看圖，是采用省略最上層的SiCN膜3和鈍化膜30的辦法畫(huà)出來(lái)的。此外，在以下的說(shuō)明中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，對(duì)于各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124彼此間的連接，都采用省略勢(shì)壘金屬膜9的辦法進(jìn)行說(shuō)明。此外，在本實(shí)施方案中把各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124彼此間連接起來(lái)的Cu增強(qiáng)通路插針125，如圖19(b)所示，已連接到作為Cu增強(qiáng)金屬層124和作為增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)的SiCN膜3上。因此，本實(shí)施方案的Cu增強(qiáng)通路插針125，實(shí)際上是與上面所說(shuō)實(shí)施方案2和4到6的各個(gè)實(shí)施方案的Cu增強(qiáng)通路插針53、94、114同樣的增強(qiáng)插針。
此外，本實(shí)施方案的虛設(shè)通路鏈122的形成方法，與上面所說(shuō)的實(shí)施方案2的第1層的Cu增強(qiáng)布線層45和第2層的Cu增強(qiáng)布線層51是同樣的。就是說(shuō)，虛設(shè)通路鏈122的形成方法，由于與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1到5的各個(gè)實(shí)施方案的第1層Cu布線層13和第2層的Cu布線層25是同樣的，故省略其說(shuō)明。
其次，邊參看圖20邊對(duì)本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明人等，把多條虛設(shè)通路鏈122設(shè)置為圖19(a)、(b)所示的構(gòu)成和配置狀態(tài)。此外，在對(duì)半導(dǎo)體器件121實(shí)施退火處理的情況下，借助于模擬計(jì)算在設(shè)置在本身為孤立布線的Cu布線層25的Cu導(dǎo)電通路插針27的側(cè)壁部分上的未畫(huà)出來(lái)的勢(shì)壘金屬膜9上產(chǎn)生的熱應(yīng)力。此外，采用畫(huà)出其最大熱應(yīng)力對(duì)構(gòu)成虛設(shè)通路鏈122的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124的長(zhǎng)度(單位布線長(zhǎng)度)的依賴性，使之變成為曲線的辦法予以示出。其結(jié)果是，由圖20可知，當(dāng)單位布線長(zhǎng)度變成為約2微米以下時(shí)，就可以良好地減小在設(shè)置在Cu導(dǎo)電通路插針27的側(cè)壁部分上的勢(shì)壘金屬膜9上產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
此外，雖然未予圖示，但是，本發(fā)明人等采用實(shí)際制作分別具備不同的虛設(shè)布線的3種半導(dǎo)體器件的辦法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。1個(gè)是作為虛設(shè)布線具備由單位布線長(zhǎng)度約1微米的Cu增強(qiáng)金屬層124構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈的半導(dǎo)體器件。把該半導(dǎo)體器件設(shè)為第1實(shí)驗(yàn)例。此外，另一個(gè)是作為虛設(shè)布線具備由單位布線長(zhǎng)度約10微米的Cu增強(qiáng)金屬層1 24構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈的半導(dǎo)體器件。把該半導(dǎo)體器件設(shè)為第2實(shí)驗(yàn)例。在這2個(gè)半導(dǎo)體器件中，各個(gè)虛設(shè)通路鏈，如圖19(a)、(b)所示的那樣地配設(shè)。此外，剩下的1個(gè)是作為具備未設(shè)置增強(qiáng)通路插針的虛設(shè)布線的比較例的半導(dǎo)體器件。把該半導(dǎo)體器件設(shè)為第3實(shí)驗(yàn)例。在該半導(dǎo)體器件中，虛設(shè)布線，如圖44(a)所示的那樣進(jìn)行配設(shè)。本發(fā)明人等對(duì)這3種半導(dǎo)體器件進(jìn)行退火處理，研究其后的成品率。
該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在第1實(shí)驗(yàn)例的情況下其成品率大體上為100％。相對(duì)于此，在第2和第3實(shí)驗(yàn)例的情況下，則在設(shè)置在連接到孤立布線(有效布線)上的導(dǎo)電通路插針的側(cè)壁部分上的勢(shì)壘金屬膜中產(chǎn)生裂紋，發(fā)生了短路不合格。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案7，則可以得到與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1到6的各實(shí)施方案同樣的效果。此外，采用把構(gòu)成虛設(shè)通路鏈122的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層124的單位布線長(zhǎng)度作成為約2微米以下的辦法，則即便是作為層間絕緣膜使用低相對(duì)介電系數(shù)膜4，也可以良好地減小在退火或熔結(jié)這樣的高溫工藝中設(shè)置在Cu導(dǎo)電通路插針27的側(cè)壁部分上的勢(shì)壘金屬膜9中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。借助于此，就可以幾乎全部消除在設(shè)置在Cu導(dǎo)電通路插針27(接觸插針)的周圍的勢(shì)壘金屬膜9上產(chǎn)生裂紋的憂患。因而，可以幾乎完全地消除起因于該勢(shì)壘金屬膜9的裂紋而在低相對(duì)介電系數(shù)膜4上產(chǎn)生裂紋的憂患。結(jié)果是可以得到品質(zhì)、性能和可靠性高且生產(chǎn)性高的半導(dǎo)體器件121。
(實(shí)施方案8)其次邊參看圖21到圖23邊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案8進(jìn)行說(shuō)明。圖21的俯視圖和剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的焊盤部分附近的有效布線層的構(gòu)造。圖22的俯視圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。圖23是把本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬結(jié)果畫(huà)成曲線示出的特性圖。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施方案中，制作多個(gè)在半導(dǎo)體器件的焊盤部分的有效布線附近，含有在實(shí)施方案7中說(shuō)明的虛設(shè)通路鏈1 22的不同的種類的虛設(shè)布線的半導(dǎo)體器件。與此同時(shí)，制作完全不設(shè)置虛設(shè)布線的半導(dǎo)體器件。此外，還對(duì)這些各個(gè)半導(dǎo)體器件實(shí)施熱處理，或引線鍵合到各個(gè)半導(dǎo)體器件的焊盤部分上等的試驗(yàn)，對(duì)每個(gè)虛設(shè)布線構(gòu)造的效果進(jìn)行比較。同時(shí)，還對(duì)各個(gè)半導(dǎo)體器件的焊盤部分的荷重模擬，比較每個(gè)虛設(shè)布線構(gòu)造的效果。以下詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
圖21(a)示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件131內(nèi)遍及多層地設(shè)置的有效布線層132之中，焊盤部分133附近的有效布線層132的構(gòu)造。在該半導(dǎo)體器件131中，在硅襯底1上，疊層多層地設(shè)置由低相對(duì)介電系數(shù)膜4或TEOS膜134構(gòu)成的層間絕緣膜。此外，在最上層的TEOS膜134的表面上，設(shè)置SiCN膜135。焊盤136由A1形成，設(shè)置在最上層的TEOS膜134內(nèi)。A1焊盤136通過(guò)與之形成一體的多個(gè)的A1導(dǎo)電通路插針137，電連到下層的Cu布線層140上。A1焊盤136和多個(gè)A1導(dǎo)電通路插針137，構(gòu)成作為有效布線層132的焊盤部分有效布線層138。此外，在A1焊盤136的上方，貫通最上層的TEOS膜134和SiCN膜135地形成焊盤開(kāi)口部分139。
在焊盤部分有效布線層138的下方，疊層成2層地設(shè)置構(gòu)成Cu布線層140的Cu導(dǎo)電層141。這些各個(gè)Cu導(dǎo)電層141，分別設(shè)置在低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，并借助于Cu導(dǎo)電通路插針142電連起來(lái)。在各個(gè)Cu導(dǎo)電層141之中，上層的Cu導(dǎo)電層141，把其布線長(zhǎng)度形成為約100微米，把其布線寬度形成為約0.1微米。另外，與上面所說(shuō)的實(shí)施方案1到4、實(shí)施方案6和實(shí)施方案7不同，本實(shí)施方案的低相對(duì)介電系數(shù)膜4彼此間、和低相對(duì)介電系數(shù)膜4與設(shè)置有A1導(dǎo)電通路插針137的TEOS膜134之間疊層地設(shè)置SiCN膜3和SiO2膜143。此外，在設(shè)置有A1焊盤136的TEOS膜134，和設(shè)置有A1導(dǎo)電通路插針137的TEOS膜134之間，設(shè)置SiN膜144。
此外，圖21(b)是從上層Cu導(dǎo)電層141的上方面朝圖21(a)所示的各個(gè)Cu導(dǎo)電層141的附近示出的俯視圖。用圖21(b)中內(nèi)側(cè)和外側(cè)的2條點(diǎn)劃線圍起來(lái)的區(qū)域，是本實(shí)施方案的虛設(shè)布線形成區(qū)域(增強(qiáng)布線部分)145。在本實(shí)施方案中，把圖21(b)中用F表示的各個(gè)Cu導(dǎo)電層141和虛設(shè)布線形成區(qū)域145的內(nèi)側(cè)之間的間隔設(shè)定為約0.2微米。另外，在圖21(a)、(b)中，為了便于看圖，省略了設(shè)置在各個(gè)Cu導(dǎo)電層141和Cu導(dǎo)電通路插針142的周圍的勢(shì)壘金屬膜的圖示。
其次，對(duì)本發(fā)明人等進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明人等，實(shí)際上制作成了在設(shè)置有各個(gè)Cu導(dǎo)電層141的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，在虛設(shè)布線形成區(qū)域145內(nèi)設(shè)置的分別由不同的形狀和配設(shè)圖形構(gòu)成的虛設(shè)布線146的3種的半導(dǎo)體器件。1種，如圖22(a)所示，是在虛設(shè)布線形成區(qū)域145內(nèi)設(shè)置有各用1個(gè)的Cu增強(qiáng)通路插針(增強(qiáng)插針)148把在上層和下層中沿著彼此垂直的方向延伸得長(zhǎng)地排列起來(lái)的多條長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層147彼此間連接起來(lái)的虛設(shè)布線146a的半導(dǎo)體器件。把它設(shè)為第4實(shí)驗(yàn)例。
此外，另1種，如圖22(b)所示，是在虛設(shè)布線形成區(qū)域145內(nèi)設(shè)置有各用2個(gè)的Cu增強(qiáng)通路插針148把上層和下層都沿著同一方向延伸得長(zhǎng)地排列的多條長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層149彼此間連接起來(lái)的作為虛設(shè)布線的虛設(shè)通路鏈146b的半導(dǎo)體器件。但是，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149的長(zhǎng)度(單位布線長(zhǎng)度)約為1微米，比上面所說(shuō)的實(shí)施方案4的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層147充分地短。此外，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149的配置狀態(tài)、和各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149彼此間的連接狀態(tài)，與圖19(b)所示的上述實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122是同樣的，把它設(shè)為第5實(shí)驗(yàn)例。
此外，剩下的1種，如圖22(c)所示，是在虛設(shè)布線形成區(qū)域145內(nèi)設(shè)置有各用1個(gè)的Cu增強(qiáng)通路插針148把上層和下層都作為孤立的島狀形狀的孤立布線形成的多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間連接起來(lái)的虛設(shè)布線146c的半導(dǎo)體器件。各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150，被設(shè)置在沿著層間絕緣膜4的疊層方向(上下方向)彼此大體上重疊的位置上。此外，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150的長(zhǎng)度，與Cu增強(qiáng)通路插針148的直徑大小大體上相同，比上面所說(shuō)的實(shí)施方案5的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149更短。把它設(shè)為第6實(shí)驗(yàn)例。
該實(shí)驗(yàn)例6的各個(gè)虛設(shè)布線146c，和上面所說(shuō)的實(shí)施方案5的各個(gè)虛設(shè)通路鏈146b之間的不同，可由圖22(b)和圖22(c)弄明白。在實(shí)驗(yàn)例5的各個(gè)虛設(shè)通路鏈146b中，如圖22(b)所示，沿著它們的長(zhǎng)邊方向相鄰的至少3個(gè)上層和下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149彼此間各用1個(gè)的Cu增強(qiáng)通路插針148連接起來(lái)。就是說(shuō)，在上層的下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149之中，沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈146b的長(zhǎng)邊方向排列的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149，通過(guò)Cu增強(qiáng)通路插針148與在其上層或下層上相鄰的另外的Cu增強(qiáng)金屬層149連接起來(lái)。相對(duì)于此，在實(shí)驗(yàn)例6的各個(gè)虛設(shè)布線146c中，如圖22(c)所示，在上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150和下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150之中，僅僅在層間絕緣膜4的疊層方向上彼此重疊的Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間才通過(guò)Cu增強(qiáng)通路插針148進(jìn)行連接。就是說(shuō)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間完全未進(jìn)行連接。同樣，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間也完全未進(jìn)行連接。
另外，作為對(duì)這些各個(gè)實(shí)驗(yàn)例4到6的比較例，本發(fā)明人等，還同時(shí)制作了在虛設(shè)布線形成區(qū)域145內(nèi)完全不設(shè)置虛設(shè)布線的半導(dǎo)體器件。把它設(shè)為第7實(shí)驗(yàn)例。本發(fā)明人等，對(duì)于這些各個(gè)實(shí)驗(yàn)例4到7的半導(dǎo)體器件，在成型氣體中在約370℃下進(jìn)行了約1個(gè)小時(shí)的熱處理試驗(yàn)(熔結(jié))。然后，用未畫(huà)出來(lái)的光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察試驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)例4到7的各個(gè)半導(dǎo)體器件(試樣)。其結(jié)果是可以觀測(cè)到以下的事實(shí)。
在實(shí)驗(yàn)例4和實(shí)驗(yàn)例7的各個(gè)試樣中，在與上面所說(shuō)的具有約100微米的長(zhǎng)度的上層的Cu導(dǎo)電層141形成一體的Cu導(dǎo)電通路插針142的側(cè)壁部分上設(shè)置的、勢(shì)壘金屬膜上，觀測(cè)到了裂紋。同樣，在Cu導(dǎo)電通路插針142的側(cè)壁部分的周圍的低相對(duì)介電系數(shù)膜4上觀測(cè)到了裂紋。相對(duì)于此，在實(shí)驗(yàn)例5和實(shí)驗(yàn)例6的各個(gè)試樣中，未觀測(cè)到這樣的勢(shì)壘金屬膜的裂紋和低相對(duì)介電系數(shù)膜4的裂紋。人們認(rèn)為這是因?yàn)椋腿缭谏鲜鰧?shí)施方案7在參看圖20說(shuō)明的那樣，當(dāng)構(gòu)成虛設(shè)布線146b、146c的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層149、150的長(zhǎng)度(單位布線長(zhǎng)度)變成為約2微米以下時(shí)，抑制在Cu導(dǎo)電通路插針142的側(cè)壁部分上產(chǎn)生的熱應(yīng)力的效果變大的緣故。
此外，本發(fā)明人等，對(duì)于上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)例4到7的半導(dǎo)體器件，還進(jìn)行了焊盤部分133的鍵合貼緊試驗(yàn)。具體地說(shuō)，首先，邊給未畫(huà)出來(lái)的鋁制引線(A1引線)加上約50g重的荷重，鍵合到A1焊盤136上。然后，給A1引線加上拉伸荷重試驗(yàn)貼緊力。其結(jié)果是判明了以下的事實(shí)。
在實(shí)驗(yàn)例4和實(shí)驗(yàn)例5的各個(gè)試樣中，可以得到良好的貼緊力。相對(duì)于此，實(shí)驗(yàn)例6和實(shí)驗(yàn)例7的各個(gè)試樣則變成為不合格品。在該試驗(yàn)后，用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)例6和7的各個(gè)試樣。于是，在實(shí)驗(yàn)例6和7的各個(gè)試樣中，在A1焊盤136的正下邊的TEOS膜134上產(chǎn)生了裂紋。因此可知在給A1引線加上拉伸荷重時(shí)，A1焊盤136的每個(gè)A1引線都從TEOS膜134上剝離下來(lái)。
表5歸納起來(lái)示出了以上說(shuō)明的試驗(yàn)的結(jié)果。在該表5中，○意味著在試樣中未發(fā)生上面所說(shuō)的不合格，×意味著在試樣中產(chǎn)生了不合格。
表5

由該表5可知由圖22(b)所示的虛設(shè)通路鏈146b構(gòu)成的的實(shí)驗(yàn)例5的虛設(shè)布線構(gòu)造，即便是對(duì)于起因于熱應(yīng)力的絕緣膜破壞和起因于外部應(yīng)力的絕緣膜破壞都具有強(qiáng)的耐性。
其次，邊參看圖23邊對(duì)本發(fā)明人等進(jìn)行的模擬進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明人等，對(duì)上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)例4到7的半導(dǎo)體器件(試樣)，進(jìn)行在給每一個(gè)A1焊盤136加上約50g重的荷重時(shí)的、在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134上產(chǎn)生的應(yīng)力集中的模擬。根據(jù)該模擬，就可以得到圖23的各個(gè)直方曲線所示的那樣的結(jié)果。
具體地說(shuō)。在實(shí)驗(yàn)例4和5的各個(gè)試樣中，在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134中產(chǎn)生的應(yīng)力的大小，約為700MPa。其理由如下。在實(shí)驗(yàn)例4和5的虛設(shè)布線構(gòu)造中，由圖22(a)、(b)可知，上層的下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層147、149，借助于Cu增強(qiáng)通路插針148連接起來(lái)，虛設(shè)布線146a、146b變成為長(zhǎng)距離的網(wǎng)絡(luò)。借助于此，就可以借助于虛設(shè)布線146a、146b廣范圍地分散阻擋住對(duì)焊盤部分133附近有效布線層132的來(lái)自外部的施加荷重。其結(jié)果是可以認(rèn)為A1焊盤136正下邊的TEOS膜134上難于產(chǎn)生大的應(yīng)力集中。
相對(duì)于此，在實(shí)驗(yàn)例6的試樣中，在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134上產(chǎn)生的應(yīng)力的大小，約為1500MPa。就是說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)例6的試樣中，在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134中，集中了實(shí)驗(yàn)例4和5的各個(gè)試樣的大約2倍的大小的應(yīng)力?？梢哉J(rèn)為其理由如下。在實(shí)驗(yàn)例6的虛設(shè)布線構(gòu)造中，由圖22(c)可知，上層和下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150，僅僅在上下方向上彼此重疊的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間，才1對(duì)1地用Cu增強(qiáng)通路插針148連接起來(lái)。因此，上層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層150彼此間或下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層150彼此間，在各自的層內(nèi)并未彼此連接。就是說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)例6的虛設(shè)布線構(gòu)造中，各個(gè)虛設(shè)布線146c一個(gè)一個(gè)地被分?jǐn)嚅_(kāi)來(lái)。借助于此，實(shí)驗(yàn)例6的虛設(shè)布線構(gòu)造，與實(shí)驗(yàn)例4和5的各個(gè)虛設(shè)布線構(gòu)造比，應(yīng)力緩和能力小。其結(jié)果是，可以認(rèn)為在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134上，易于產(chǎn)生應(yīng)力集中。
此外，在實(shí)驗(yàn)例7的試樣中，在A1焊盤136正下邊的TEOS膜134上產(chǎn)生的應(yīng)力的大小約為1700MPa。在各個(gè)實(shí)驗(yàn)例4到7的試樣之中最大?？梢哉J(rèn)為其理由如下。由于在實(shí)驗(yàn)例7的試樣中完全未設(shè)置虛設(shè)布線，故幾乎沒(méi)有緩和在A1焊盤136及其正下邊的TEOS膜134上產(chǎn)生的應(yīng)力的能力。其結(jié)果是可以認(rèn)為幾乎把加到A1焊盤136上的荷重，幾乎全部都傳達(dá)給A1焊盤136正下邊的TEOS膜134的緣故。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案8，則可以得到與上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)施方案1到7同樣的效果。此外，采用把虛設(shè)布線146構(gòu)成為虛設(shè)通路鏈146b，并把它配設(shè)為與焊盤部分133鄰接的辦法，就可以幾乎消除在焊盤部分133上產(chǎn)生不合格的可能性。進(jìn)而，可以提高半導(dǎo)體器件的成品率，得到品質(zhì)、性能和可靠性高而且生產(chǎn)性高的半導(dǎo)體前進(jìn)。
(實(shí)施方案9)其次，邊參看圖24到圖27邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案9。圖24到圖27的俯視圖示出了本實(shí)施方案的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形和形狀。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分都賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施方案中，對(duì)可以得到與在各個(gè)實(shí)施方案7和8中說(shuō)明的各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b同樣的效果的虛設(shè)通路鏈的、俯視圖中的各種配設(shè)圖形，進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)圖24(a)到(c)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161進(jìn)行說(shuō)明。在圖24(a)到(c)中，示出了與各個(gè)實(shí)驗(yàn)例7和8的虛設(shè)通路鏈122、146b同樣，分別用多個(gè)長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層162和Cu增強(qiáng)通路插針(增強(qiáng)插針)163構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈161a、161b、161c。
在圖24(a)中所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a，被設(shè)置為與上面所說(shuō)的圖22(b)所示的實(shí)施方案8的各個(gè)虛設(shè)通路鏈146b同樣地構(gòu)成。具體地說(shuō)，各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a被配置為沿著與未畫(huà)出來(lái)的各個(gè)層間絕緣膜的疊層方向垂直的方向，彼此并行地多條排列起來(lái)。構(gòu)成各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的上層和下層的多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被形成為都在相同的方向上延伸得長(zhǎng)。具體地說(shuō)，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被形成為沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向延伸得長(zhǎng)。而且，各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，使得它們的長(zhǎng)邊方向都沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向那樣地排列成1列。
此外，在圖24(a)中用虛線示出的下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，使得與圖24(a)中用實(shí)線示出的上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的各個(gè)端部重疊那樣地，對(duì)于上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162沿著虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向錯(cuò)開(kāi)地配置。此外，相鄰的虛設(shè)通路鏈161a間，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162彼此間沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向彼此錯(cuò)開(kāi)地配置。這時(shí)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得各自的端部沿著與各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向垂直的方向大體上位于1條直線地排列的位置上。同樣，在相鄰的虛設(shè)通路鏈161間，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162彼此間，則被配設(shè)為沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向彼此錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，則被配置為使得各自的端部沿著與各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a的長(zhǎng)邊方向垂直的方向大體上排列成1條直線。
此外，在圖24(b)所示的虛設(shè)通路鏈161b中，沿著其長(zhǎng)邊方向2列排列起來(lái)地配置上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162。各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使它們的長(zhǎng)邊方向沿著虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向。此外，沿著與虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向垂直的方向相鄰的上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162彼此間，被配置為使得沿著虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向彼此錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得各自的端部沿著與虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向垂直的方向位于大體上一條直線上。然后，使得與像這樣地配置的上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的各個(gè)端部重疊那樣地，在下層上沿著虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向配置多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162。這些下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得它們的長(zhǎng)邊方向沿著與虛設(shè)通路鏈161b的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。
此外，在圖24(c)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161c中，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為沿著與它們的長(zhǎng)邊方向垂直的方向排列多列。與此同時(shí)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得沿著與它們的長(zhǎng)邊方向垂直的方向相鄰的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162彼此間，沿著各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的長(zhǎng)邊方向彼此錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得各自的端部沿著與各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的長(zhǎng)邊方向垂直的方向大體上排列成1條直線。此外，在下層上配置多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，使得與像這樣地配置的上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的各個(gè)端部重疊。這些下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得它們的長(zhǎng)邊方向沿著與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。此外，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得在通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針163與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162連接起來(lái)時(shí)，虛設(shè)通路鏈161c沿著上層和下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162的各自的長(zhǎng)邊方向延伸。借助于此，把各個(gè)虛設(shè)通路鏈161c配置為使得沿著層間絕緣膜的表面在與層間絕緣膜的疊層方向垂直的方向上2維地延展。
其次，對(duì)圖25(a)、(b)所示的虛設(shè)通路鏈161進(jìn)行說(shuō)明。圖25(a)、(b)示出了用多個(gè)L形狀的Cu增強(qiáng)各金屬層164和Cu增強(qiáng)通路插針163構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈161d、161e。
在圖25(a)所示的虛設(shè)通路鏈161d中，沿著其長(zhǎng)邊方向，在上層上把多個(gè)L形狀的Cu增強(qiáng)金屬層164配置為排列成1列。這些上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164，全都以同一姿勢(shì)配置。說(shuō)得更詳細(xì)點(diǎn)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164，被配置為使得每一者的1邊都沿著虛設(shè)通路鏈161d長(zhǎng)邊方向，而且，另1邊沿著與虛設(shè)通路鏈161d的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。此外，對(duì)于這樣地配置的上層各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164來(lái)說(shuō)，在下層上把多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164配置為沿著虛設(shè)通路鏈161d的長(zhǎng)邊方向錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164，被配置為使得每一者的端部都與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164的各個(gè)端部重疊。與此同時(shí)，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164，使它們的方向?qū)τ谏蠈拥母鱾€(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164的方向進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
此外，圖25(b)所示的各虛設(shè)通路鏈161e，是在上面所說(shuō)的圖24(c)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161c中，不使用長(zhǎng)方形形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，而代之以使用L形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164構(gòu)成的構(gòu)造。但是，在各個(gè)虛設(shè)通路鏈161e中，與圖25(a)所示的虛設(shè)通路鏈161d不同，上層和下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層164都朝向同一方向地配置。該虛設(shè)通路鏈161e，也和上面所說(shuō)的圖24(c)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161c同樣，被設(shè)置為沿著層間絕緣膜的表面在與層間絕緣膜的疊層方向垂直的方向上2維地延展。
其次，對(duì)圖26(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161進(jìn)行說(shuō)明。在圖26(a)、(b)中示出了用多個(gè)長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層162，四角框形狀的Cu增強(qiáng)金屬層165，和Cu增強(qiáng)通路插針163構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈161f、161g。
在圖26(a)所示的虛設(shè)通路鏈161f中，沿著其長(zhǎng)邊方，在上層上排列成1列地配置多個(gè)四角框形狀的Cu增強(qiáng)金屬層165。這些上層的Cu增強(qiáng)金屬層165，全都用同一姿勢(shì)配置。說(shuō)得更詳細(xì)點(diǎn)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165，都被配置為使得每一者的對(duì)向的2邊都沿著虛設(shè)通路鏈161f的長(zhǎng)邊方向，而且，剩下的2邊都沿著與虛設(shè)通路鏈161f的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。此外，對(duì)于這樣地配置的上層各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165來(lái)說(shuō)，在下層上把多個(gè)長(zhǎng)方形形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162配置為沿著虛設(shè)通路鏈161d的長(zhǎng)邊方向錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得每一者的端部都與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165的各個(gè)端部重疊。此外，下層的Cu增強(qiáng)金屬層162，使得每一者的長(zhǎng)邊方向都沿著虛設(shè)通路鏈161f的長(zhǎng)邊方向那樣地，用與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165大體上同一寬度排列成2列配置。
此外，在圖26(b)所示的虛設(shè)通路鏈161g中，沿著規(guī)定的方向，在上層把多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165配置為排列成多列。這些上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165，全都用同一姿勢(shì)配置。說(shuō)得更詳細(xì)點(diǎn)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165，被配置為使得每一者的對(duì)向的2邊沿著1個(gè)方向，而且剩下的2邊沿著另1方向。此外，在相鄰的Cu增強(qiáng)金屬層165的列間，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165彼此間，被配置為沿著各列的長(zhǎng)邊方向彼此錯(cuò)開(kāi)。這時(shí)，上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165，被配置為使得每一者的拐角沿著與各列的長(zhǎng)邊方向垂直的方向大體上位于1條直線上。此外，對(duì)于這樣地配置的上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165來(lái)說(shuō)，在下層上配置多個(gè)長(zhǎng)方形形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162。這時(shí)，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，被配置為使得每一者的端部都與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165的各個(gè)拐角重疊。此外，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，使得每一者的長(zhǎng)邊方向都沿著與由多個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的各列的長(zhǎng)邊方向垂直的方向那樣地，以與上層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165大體上同一寬度配置為排列成2列。此外，下層的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，配置在這樣的位置上在與Cu增強(qiáng)金屬層165的列的長(zhǎng)邊方向垂直的方向上，可以通過(guò)各個(gè)Cu增強(qiáng)通路插針163把相鄰的Cu增強(qiáng)金屬層165彼此間連接起來(lái)。該虛設(shè)通路鏈161g，也和上面所說(shuō)的圖24(c)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161c和圖25(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161e同樣，被設(shè)置為沿著層間絕緣膜的表面，在與層間絕緣膜的疊層方向垂直的方向上2維地進(jìn)行延展。
其次，對(duì)圖27(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161進(jìn)行說(shuō)明。在圖27(a)、(b)中示出了用多個(gè)四角框形狀的Cu增強(qiáng)金屬層165，和Cu增強(qiáng)通路插針163構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈161h、161i。
圖27(a)所示的虛設(shè)通路鏈161h，是在上面所說(shuō)的圖26(a)中所示的虛設(shè)通路鏈161f中，不使用下層的長(zhǎng)方形形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，而代之以使用四角框形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的構(gòu)造。
此外，圖2 7(b)所示的虛設(shè)通路鏈161i，是在上面所說(shuō)的圖26(b)中所示的虛設(shè)通路鏈161g中，不使用下層的長(zhǎng)方形形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層162，而代之以使用四角框形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的構(gòu)造。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案9，則可以得到與上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)施方案1到8同樣的效果。此外，用L形狀的Cu增強(qiáng)金屬層164構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161d、161e，與僅僅用長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層162構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a、161b、161c比較，可以更好地對(duì)抗從各種各樣的方向加上的外力。同樣，用四角框形狀的Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161f、161g，至少在上層中，與僅僅用L形狀的Cu增強(qiáng)金屬層164構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161d、161e比較，可以更好地對(duì)抗從各種各樣的方向加上的外力。再有，由四角框形狀的Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161h、161i，與在上層和下層這兩層中，把Cu增強(qiáng)金屬層165和長(zhǎng)方形形狀的Cu增強(qiáng)金屬層162組合起來(lái)構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161f、161g比較，可以更好地對(duì)抗從各種各樣的方向加上的外力。
另外，在上面所說(shuō)的圖26(a)、(b)和圖27(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161f、161g、161h、161i中，也可以不使用四角框形狀的各個(gè)Cu增強(qiáng)金屬層165，而代之以使用圖27(c)所示的四角形狀的Cu增強(qiáng)金屬層166，借助于此，就可以制作成比由Cu增強(qiáng)金屬層165構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161f、161g、161h、161i來(lái)更能夠?qū)箯母鞣N各樣的方向加上的外力的虛設(shè)通路鏈。
再有，圖24到27所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a到161i，如果每一個(gè)單體的構(gòu)造是相同的，則也可以設(shè)置為沿著層間絕緣膜的表面使全體朝向各種各樣的方向地錯(cuò)開(kāi)或斜向，或者使之旋轉(zhuǎn)。例如，也可以把各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a到161i，配置為分別對(duì)圖24到圖2 7所示的方向旋轉(zhuǎn)約90度。即便是這樣的配置，也可以得到與上述各個(gè)虛設(shè)通路鏈161a到161i同樣的效果。
(實(shí)施方案10)其次，邊參看圖28到圖40邊說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案10。圖28到圖40的剖面圖示出了本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的虛設(shè)通路鏈的構(gòu)造。另外，對(duì)于那些與實(shí)施方案1同一部分都賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施方案中，對(duì)可以得到與在各個(gè)實(shí)施方案7到9中說(shuō)明的各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161同樣的效果的虛設(shè)通路鏈的、剖面視圖的各種各樣的構(gòu)造和配設(shè)圖形進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)圖28(a)、(b)和圖29(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明。在圖28(a)、(b)和圖2 9(a)、(b)中，分別示出了由2個(gè)增強(qiáng)金屬層172和至少1個(gè)通路插針173構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171a、171b、171c、171d。
在圖28(a)所示的虛設(shè)通路鏈171a中，在相鄰的2層的層間絕緣膜(低相對(duì)介電系數(shù)膜)4內(nèi)分別各設(shè)置1個(gè)增強(qiáng)金屬層172。上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)與之一體地設(shè)置的1個(gè)通路插針173，連接到下層的增強(qiáng)金屬層172上。上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172，以通路插針173為大體上的中心，分別被形成為朝向相反一側(cè)延伸。該虛設(shè)通路鏈171a，在可以得到各種各樣的構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈中，是實(shí)質(zhì)上構(gòu)成最小單位的虛設(shè)通路鏈。另外，在該虛設(shè)通路鏈171a中，通路插針173連接到增強(qiáng)金屬層172和作為增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)的SiCN膜3上。因此，該虛設(shè)通路鏈171a的通路插針173，是與上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)施方案2和4到9的Cu增強(qiáng)通路插針53、94、114、125、163同樣的增強(qiáng)插針174。
此外，在圖28(b)所示的虛設(shè)通路鏈171b中，在連續(xù)的3層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4之中，在上層和下層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，分別各設(shè)置1個(gè)增強(qiáng)金屬層172。在上層的增強(qiáng)金屬層172上一體地設(shè)置2個(gè)增強(qiáng)插針174。此外，在下層的增強(qiáng)金屬層172上一體地設(shè)置1個(gè)增強(qiáng)插針174。上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)設(shè)置在中間層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的1個(gè)通路插針173，和設(shè)置在上層的增強(qiáng)金屬層172上的1個(gè)增強(qiáng)插針174，連接到下層的增強(qiáng)金屬層172上。與上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171a同樣，該虛設(shè)通路鏈171b，也以通路插件173為大體上的中心，把上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172形成為分別朝向相反一側(cè)延伸。
并非一定要像該虛設(shè)通路鏈171b那樣，把上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172，設(shè)置在相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)不可。也可以在上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172之間，設(shè)置1層未設(shè)置增強(qiáng)金屬層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4。此外，假定在已設(shè)置有虛設(shè)通路鏈171的多層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4中具有未設(shè)置有效布線的低相對(duì)介電系數(shù)膜4。在該情況下，在未設(shè)置有效布線的低相對(duì)介電系數(shù)膜4中，并非非要設(shè)置增強(qiáng)金屬層172不可?？梢詢H僅在至少已設(shè)置了有效布線的低相對(duì)介電系數(shù)膜4之中設(shè)置增強(qiáng)金屬層172。這一點(diǎn)，在在多層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)設(shè)置3個(gè)以上的增強(qiáng)金屬層172的情況下也是同樣的。
就是說(shuō)，具備虛設(shè)通路鏈171的增強(qiáng)金屬層172的個(gè)數(shù)，和設(shè)置虛設(shè)通路鏈171的層間絕緣膜4的層數(shù)，并不一定非要一致不可。具備虛設(shè)通路鏈171的增強(qiáng)金屬層172的個(gè)數(shù)，也可以比設(shè)置虛設(shè)通路鏈171的層間絕緣膜4的層數(shù)少?；蛘?，具備虛設(shè)通路鏈171的增強(qiáng)金屬層172的個(gè)數(shù)，也可以比設(shè)置虛設(shè)通路鏈171的層間絕緣膜4的層數(shù)多。假定在沿著層間絕緣膜4的疊層方向不連續(xù)的多層的層間絕緣膜4內(nèi)，設(shè)置多個(gè)增強(qiáng)金屬層172。在該情況下，可以在未設(shè)置增強(qiáng)金屬層172的層間絕緣膜4內(nèi)設(shè)置通路插針173，并沿著層間絕緣膜4的疊層方向把各個(gè)增強(qiáng)金屬層172彼此間連接起來(lái)。
此外，在圖29(a)所示的虛設(shè)通路鏈171c中，與上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171a、171b不同，上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172被設(shè)置為使得各自的長(zhǎng)邊方向的中心大體上一致。但是，上層的增強(qiáng)金屬層172形成得比下層的增強(qiáng)金屬層172更長(zhǎng)。就是說(shuō)，上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172，被設(shè)置為實(shí)質(zhì)上沿著與層間絕緣膜4的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)來(lái)。
同樣，圖29(b)所示的虛設(shè)通路鏈171d，也和上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171a、171b不同，上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172，被設(shè)置為使得各自的長(zhǎng)邊方向的中心大體上一致。但是，與圖29(a)所示的虛設(shè)通路鏈171c不同，上層的增強(qiáng)金屬層172形成得比下層的增強(qiáng)金屬層172更短。但是，即便是這樣的構(gòu)成也和上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171c同樣，上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172，被設(shè)置為實(shí)質(zhì)上沿著與層間絕緣膜4的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)來(lái)。
就像這些各個(gè)虛設(shè)通路鏈171c、171d那樣，即便是在把上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172設(shè)置為使得各自的長(zhǎng)邊方向的中心大體上一致的情況下，也可以把上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的增強(qiáng)金屬層172的長(zhǎng)度設(shè)定為不同的大小。借助于此，與上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171a、171b同樣，在層間絕緣膜4的疊層方向或與層間絕緣膜4的疊層方向垂直的方向中的不論哪一個(gè)方向上，都可以用通路插針173把多個(gè)虛設(shè)通路鏈171c、171d彼此間連接起來(lái)進(jìn)行延伸。
其次，對(duì)圖30和圖31所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明。在圖30和圖31中，分別示出了由3個(gè)增強(qiáng)金屬層172和至少2個(gè)通路插針173構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171e、171f。
在圖30所示的虛設(shè)通路鏈171e中，在連續(xù)的4層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4之中，在最上層、從上數(shù)第2層和最下層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)分別各設(shè)置1個(gè)增強(qiáng)金屬層172。最上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)1個(gè)的增強(qiáng)插針174(通路插針173)與從上數(shù)第2層的增強(qiáng)金屬層172連接起來(lái)。與此同時(shí)，最上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)1個(gè)增強(qiáng)插針174和2個(gè)通路插針173與最下層的增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。與上面所說(shuō)的圖19(a)、(b)所示的實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122不同，該虛設(shè)通路鏈171e，在與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向上，在比在兩側(cè)部分上設(shè)置的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172還往上層處，設(shè)置在中央部分上設(shè)置的增強(qiáng)金屬層172。即便是用由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171e，也可以得到與實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122同樣的效果，這是不言而喻的。
此外，在圖31所示的虛設(shè)通路鏈171f的情況下，在連續(xù)的6層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4之中，在最上層、最下層和從下邊數(shù)第3層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)每者各1個(gè)地分別設(shè)置增強(qiáng)金屬層172。最上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)1個(gè)的增強(qiáng)插針174和2個(gè)的通路插針173與從下邊數(shù)第3層的增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。此外，從下邊數(shù)第3層的增強(qiáng)金屬層172，則通過(guò)1個(gè)的增強(qiáng)插針174和1個(gè)的通路插針173與最上層的增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。與上面所說(shuō)的實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122和圖30所示的虛設(shè)通路鏈171e不同，該虛設(shè)通路鏈171f，被形成為使得對(duì)于低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向斜向地延伸。就是說(shuō)，在虛設(shè)通路鏈171f中，使得從其一端部側(cè)朝向另一端部側(cè)單純地在斜向方向上延伸那樣地，配置各個(gè)增強(qiáng)金屬層172并把將之連接起來(lái)。即便是用由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171f，理所當(dāng)然地也可以得到與虛設(shè)通路鏈122、171e同樣的效果。
其次，對(duì)圖32(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明。在圖32(a)、(b)中，分別示出了由4個(gè)增強(qiáng)金屬層172和多個(gè)增強(qiáng)插針174構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171g、171h。
在圖32(a)所示的虛設(shè)通路鏈171g中，在相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)設(shè)置4個(gè)增強(qiáng)金屬層172。在上層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，設(shè)置1個(gè)增強(qiáng)金屬層172。此外，在下層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，設(shè)置3個(gè)增強(qiáng)金屬層172。上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)5個(gè)增強(qiáng)插針174與下層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。此外，該虛設(shè)通路鏈171g，與上面所說(shuō)的圖29(a)所示的虛設(shè)通路鏈171c同樣，把上層的增強(qiáng)金屬層172的長(zhǎng)度，形成得比把下層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172合在一起的長(zhǎng)度還長(zhǎng)。就是說(shuō)，上層的增強(qiáng)金屬層172和下層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172，被設(shè)置為沿著與層間絕緣膜4的疊層方向垂直的方向?qū)嵸|(zhì)上彼此錯(cuò)開(kāi)。借助于此，在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向或與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向中的任何方向上，都可以用通路插針173把多個(gè)虛設(shè)通路鏈171g彼此連接起來(lái)進(jìn)行延伸。
此外，在圖32(b)所示的虛設(shè)通路鏈171h中，在相鄰的3層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)設(shè)置4個(gè)增強(qiáng)金屬層172。在最上層和最下層的各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)每層各一個(gè)地分別設(shè)置增強(qiáng)金屬層172。此外，在中間層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)設(shè)置2個(gè)增強(qiáng)金屬層172。最上層的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)1個(gè)增強(qiáng)插針174和1個(gè)通路插針173，與最下層的增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。此外，中間層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172則通過(guò)1個(gè)或2個(gè)增強(qiáng)插針174與最下層的增強(qiáng)金屬層172進(jìn)行連接。
該虛設(shè)通路鏈171h，從其下層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172的上方向外側(cè)伸出來(lái)地形成最上層的增強(qiáng)金屬層172。就是說(shuō)，最上層的增強(qiáng)金屬層172與其下層的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172，被設(shè)置為實(shí)質(zhì)上沿著與層間絕緣膜4的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)。借助于此，在低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向或與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向中的任何方向上，都可以用通路插針173把多個(gè)虛設(shè)通路鏈171h彼此間連接起來(lái)進(jìn)行延伸。
其次，對(duì)圖33到圖35所示的虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明，在圖33到圖35中，示出了被設(shè)置為沿著與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向延伸的虛設(shè)通路鏈171i、171j、171k、171m、171n、171p。
在圖3 3中示出了交互地設(shè)置2種虛設(shè)通路鏈171i、171j，使得沿著與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向延伸的構(gòu)成。各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j，都由在相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)設(shè)置的3個(gè)增強(qiáng)金屬層172的構(gòu)造構(gòu)成。一方的虛設(shè)通路鏈171i，與上面所說(shuō)的圖30所示的虛設(shè)通路鏈171e同樣，在比設(shè)置在兩端部上的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172還往上的上層上設(shè)置設(shè)置在中央部分上的增強(qiáng)金屬層172。此外，另一方虛設(shè)通路鏈171j，與圖19(a)、(b)所示的實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122同樣，在比設(shè)置在中央部分上的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172還往下的下層上設(shè)置設(shè)置在兩端部上的增強(qiáng)金屬層172。
使這些由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j、如圖33所示的那樣地交互地組合起來(lái)配置。這時(shí)，要配置為使得相鄰的虛設(shè)通路鏈171i、171j的端部彼此間沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向彼此重合。借助于此，相鄰的虛設(shè)通路鏈171i、171j彼此間實(shí)質(zhì)上可以得到與通過(guò)通路插針(增強(qiáng)插針)連接起來(lái)的情況接近的效果。就是說(shuō)，可以把個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j當(dāng)作1個(gè)單位虛設(shè)通路鏈，把由這些多個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j構(gòu)成的的虛設(shè)通路鏈171k看作是設(shè)置在相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的虛設(shè)通路鏈。
此外，圖34示出了在上面所說(shuō)的圖33所示的虛設(shè)通路鏈171k中，分別借助于每者各一個(gè)的增強(qiáng)插針把174相鄰的虛設(shè)通路鏈171i、171j連接起來(lái)的構(gòu)成。就是說(shuō)，示出了通過(guò)1個(gè)的增強(qiáng)插針174把1個(gè)的虛設(shè)通路鏈171i和1個(gè)的虛設(shè)通路鏈171j連接起來(lái)的虛設(shè)通路鏈171m，被設(shè)置為使得沿著與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向延伸的構(gòu)成。此外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171m，被配置為使得相鄰的虛設(shè)通路鏈171m的端部彼此間沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向彼此重合。借助于此，就可以與上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171k同樣，把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171m當(dāng)作1個(gè)單位虛設(shè)通路鏈，把這些由多個(gè)的虛設(shè)通路鏈171m構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171n，看作是設(shè)置在相鄰的2層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的虛設(shè)通路鏈。另外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171m的下層一側(cè)的兩端部的增強(qiáng)金屬層172，通過(guò)1個(gè)或2個(gè)的增強(qiáng)插針174連接到增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)3上。
由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171m，比虛設(shè)通路鏈171i、171j更為強(qiáng)韌，對(duì)外力的對(duì)抗力大。因而，由多個(gè)虛設(shè)通路鏈171m構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171n的對(duì)外力對(duì)抗力，比由多個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171k大。其結(jié)果是，虛設(shè)通路鏈171n的應(yīng)力緩和能力提高得比虛設(shè)通路鏈171k更高。
此外，圖35示出了在上面所說(shuō)的圖33所示的虛設(shè)通路鏈171k中，相鄰的所有的虛設(shè)通路鏈171i、171j分別用每者各1個(gè)的增強(qiáng)插針174連接起來(lái)的構(gòu)成。就是說(shuō)，示出了通過(guò)1個(gè)增強(qiáng)插針174把多個(gè)虛設(shè)通路鏈171i和多個(gè)虛設(shè)通路鏈171j連接起來(lái)的虛設(shè)通路鏈171p，配設(shè)為使得沿著與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向延伸。另外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j的下層一側(cè)的增強(qiáng)金屬層172，全都通過(guò)2個(gè)第2增強(qiáng)插針174連接到增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)3上。由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171p，比上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171n更為強(qiáng)韌，而且，應(yīng)力緩和能力也更高。
此外，即便是不使用各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j，而代之以像圖28(a)、(b)和圖29(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171a、171b、171c、171d那樣，使用由2個(gè)的增強(qiáng)金屬層172和至少1個(gè)通路插針173構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈，當(dāng)然也可以得到與圖33到35所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171k、171n、171p同樣的效果。
其次，對(duì)圖36到圖39所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明。圖36到圖39示出了被設(shè)置為沿低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向延伸的虛設(shè)通路鏈171q、171r、171s、171t、171u。
圖36示出了在相鄰的多層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)，使得沿著其疊層方向大體上一條直線狀地進(jìn)行重疊那樣地疊層多個(gè)上面所說(shuō)的圖33所示的虛設(shè)通路鏈171i的構(gòu)成。倘采用這樣的構(gòu)成，就可以得到與用通路插針173實(shí)質(zhì)上把相鄰的虛設(shè)通路鏈171i彼此間連接起來(lái)的情況接近的效果。就是說(shuō)，就可以把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i當(dāng)作1個(gè)單位虛設(shè)通路鏈，把由這些多個(gè)的虛設(shè)通路鏈171i構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171q看作是設(shè)置在相鄰的8層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的虛設(shè)通路鏈。
此外，在圖37中示出了上面所說(shuō)的圖36所示的虛設(shè)通路鏈171q中，分別用每者各1個(gè)的增強(qiáng)插針174把相鄰的虛設(shè)通路鏈171i連接起來(lái)的構(gòu)成。就是說(shuō)，示出了把通過(guò)1個(gè)增強(qiáng)插針174把相鄰的2個(gè)虛設(shè)通路鏈171i連接起來(lái)的虛設(shè)通路鏈171r，設(shè)置為使得沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向延伸的構(gòu)成。借助于此，就可以與上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171q同樣，把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171r當(dāng)作1個(gè)單位虛設(shè)通路鏈，把由這些多個(gè)虛設(shè)通路鏈171r構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171s看作設(shè)置在相鄰的多層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)的虛設(shè)通路鏈。
由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171r，比虛設(shè)通路鏈171i更強(qiáng)韌，對(duì)外力的對(duì)抗力大。因而，由多個(gè)虛設(shè)通路鏈171r構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171s，對(duì)外力的對(duì)抗力比由多個(gè)虛設(shè)通路鏈171i構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171q更大。其結(jié)果是，虛設(shè)通路鏈171s，應(yīng)力緩和能力比虛設(shè)通路鏈171q更高。
此外，圖38示出了在上面所說(shuō)的圖36所示的虛設(shè)通路鏈171q中，相鄰的所有的虛設(shè)通路鏈171i分別用每者各2個(gè)的增強(qiáng)插針174連接起來(lái)的構(gòu)成。就是說(shuō)，示出了分別通過(guò)2個(gè)增強(qiáng)插針174把多個(gè)虛設(shè)通路鏈171i彼此間連接起來(lái)的虛設(shè)通路鏈171t，配設(shè)為使得沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向延伸的構(gòu)成。另外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171t的最下層一側(cè)的兩端部的增強(qiáng)金屬層172，分別通過(guò)1個(gè)的增強(qiáng)插針174連接到增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)3上。由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171t，比上面所說(shuō)的虛設(shè)通路鏈171q更為強(qiáng)韌，而且，應(yīng)力緩和能力也更高。
此外，在圖39中，示出了在相鄰的3層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4內(nèi)沿著其疊層方向疊層上面所說(shuō)的圖33所示的虛設(shè)通路鏈171i和虛設(shè)通路鏈171j的構(gòu)成。相鄰的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j，通過(guò)增強(qiáng)插針174(通路插針173)連接起來(lái)。借助于此，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j，就可以沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向和與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向這2個(gè)方向延伸。另外，至于低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向，相當(dāng)于在圖33所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j的下層一側(cè)的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172的下側(cè)，通過(guò)多個(gè)增強(qiáng)插針174(通路插針173)僅僅把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j的上層一側(cè)的增強(qiáng)金屬層172連接起來(lái)的構(gòu)成?；蛘?，相當(dāng)于在圖33所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j的上層一側(cè)的各個(gè)增強(qiáng)金屬層172的上側(cè)，通過(guò)多個(gè)增強(qiáng)插針174(通路插針173)僅僅把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171i、171j的下層一側(cè)的增強(qiáng)金屬層172連接起來(lái)的構(gòu)成。
借助于此，就可以構(gòu)成由多條虛設(shè)通路鏈171i、171j和多個(gè)增強(qiáng)金屬層172構(gòu)成的3層構(gòu)造的虛設(shè)通路鏈171u。由這樣的構(gòu)成構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171u，比圖33所示的虛設(shè)通路鏈171k更為強(qiáng)韌，而且應(yīng)力緩和能力也更高。
此外，即便是不使用虛設(shè)通路鏈171i、171j，而代之以如圖28(a)、(b)和圖29(a)、(b)所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171a、171b、171c、171d那樣，使用由2個(gè)增強(qiáng)金屬層172和至少1個(gè)通路插針173構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈，不言而喻也可以得到與圖36到圖39所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171q、171s、171t、171u同樣的效果。
其次，對(duì)圖40所示的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171進(jìn)行說(shuō)明。圖40示出了被設(shè)置為使得沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向和與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向這兩個(gè)方向延伸的虛設(shè)通路鏈171v、171w。
在圖40中，如圖40中用2點(diǎn)劃線所示，示出了被設(shè)置為使得從硅襯底1開(kāi)始連續(xù)地沿著低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向和與低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向垂直的方向這兩個(gè)方向延伸的多條虛設(shè)通路鏈171v。就是說(shuō)，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v，在硅襯底上邊被設(shè)置為對(duì)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的疊層方向斜向地延伸。更為詳細(xì)地說(shuō)，在虛設(shè)通路鏈171v中，使得從其一端部(下端部)朝向另一端部(上端部)地單純地向斜上方延伸那樣地配置各個(gè)增強(qiáng)金屬層172并把它們連接起來(lái)。
在這些各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v之中的若干個(gè)，就如在圖40中用實(shí)線的圓圍起來(lái)示出的部分H1、H2那樣，在相鄰的虛設(shè)通路鏈171v間，通過(guò)增強(qiáng)插針174(通路插針173)把在上下方向上相鄰的最上層的增強(qiáng)金屬層172和最上層的下一層的增強(qiáng)金屬層172連接起來(lái)。同樣，在各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v之中的若干個(gè)，就如在圖40中用實(shí)線的圓圍起來(lái)地示出的部分M1、M2那樣，在相鄰的虛設(shè)通路鏈171v間，在中間層上通過(guò)增強(qiáng)插針174把在上下方向上相鄰的增強(qiáng)金屬層172彼此間連接起來(lái)。同樣，在各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v之中的若干個(gè)，就如在圖40中用實(shí)線的圓圍起來(lái)地示出的部分L1、L2那樣，在相鄰的虛設(shè)通路鏈171v間，通過(guò)增強(qiáng)插針174，把在上下方向上相鄰的最下層的增強(qiáng)金屬層172和最下層的上1層的增強(qiáng)金屬層172連接起來(lái)。
倘采用這樣的構(gòu)成。則可以把各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v當(dāng)作1個(gè)單位虛設(shè)通路鏈，把由這些多個(gè)虛設(shè)通路鏈171v構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈171w，看作是從最下層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4到最上層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4為止從硅襯底1開(kāi)始連續(xù)地設(shè)置的虛設(shè)通路鏈。另外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈171V的最下層的增強(qiáng)金屬層172，全都通過(guò)2個(gè)增強(qiáng)插針174連接到增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)3和硅襯底1上。此外，在圖40中，為了便于看明白各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v的延伸方向和各個(gè)虛設(shè)通路鏈171v彼此間的連接部分，省略了各個(gè)增強(qiáng)金屬層172的斜線。
如上所述，倘采用本實(shí)施方案10，則可以得到與上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)施方案1到9同樣的效果。此外，采用把本實(shí)施方案的各個(gè)虛設(shè)通路鏈171的剖面視圖中的配設(shè)圖形，和上面所說(shuō)的實(shí)施方案9的虛設(shè)通路鏈161的俯視圖中的配設(shè)圖形組合起來(lái)的辦法，則可以極其多樣地構(gòu)成虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。就是說(shuō)，在具有多層布線構(gòu)造的半導(dǎo)體器件中，可以得到得以根據(jù)有效布線的俯視圖和剖面視圖中的配設(shè)圖形得到適宜、恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力緩和能力的虛設(shè)通路鏈的配設(shè)圖形。這一點(diǎn)在上面所說(shuō)的實(shí)施方案7的虛設(shè)通路鏈122和實(shí)施方案8的虛設(shè)通路鏈146b中也是同樣的。
此外，這些各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的配設(shè)圖形，并不限定于在本實(shí)施方案或在實(shí)施方案9中說(shuō)明的各個(gè)配設(shè)圖形。除此之外，各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171，還可以采取各種各樣的配設(shè)圖形。
例如，還可以作成為在與設(shè)置有已變成為各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的兩端部之中的至少一方的端部的增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172的層不同的層的層間絕緣膜4中，至少設(shè)置1個(gè)的增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172。此外，也可以作成為這樣的構(gòu)成通過(guò)增強(qiáng)插針125、148、163、173，把該增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172，再連接到在已變成為各虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的一端部的增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172上。即便是像這樣地把增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172連接到各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的端部上，各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的長(zhǎng)度也僅僅變長(zhǎng)了而已，不會(huì)存在降低其應(yīng)力緩和效果的憂患。同樣，上面所說(shuō)的單位虛設(shè)通路鏈的長(zhǎng)度，也可以設(shè)定為適宜、恰當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。
此外，各個(gè)增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172也可以形成為在所有的層中都在同一方向上延伸得長(zhǎng)。或者，各個(gè)增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172也可以形成為在各層的每一層上都在不同的方向上延伸得長(zhǎng)。同樣，各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171也可以設(shè)置為在所有的層中都在沿著同一方向排列。或者，各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171也可以設(shè)置為在各層的每一層上都沿著不同的方向排列。再有，各個(gè)增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172也可以形成為沿著各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的排列方向延伸得長(zhǎng)?；蛘?，各個(gè)增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172也可以沿著與各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的排列方向垂直的方向延伸得長(zhǎng)。如上所述，各個(gè)增強(qiáng)金屬層124、149、162、164、165、166、172的形狀或朝向，對(duì)于各個(gè)虛設(shè)通路鏈122、146b、161、171的形狀、朝向和配置方向等，可以設(shè)定為各種各樣的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，并不受制約于上面所說(shuō)的各個(gè)實(shí)施方案1到10。在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以采用把這些構(gòu)成或制造工序等的一部分變更為各種各樣的設(shè)定，或者把各種設(shè)定適宜、恰當(dāng)?shù)亟M合起來(lái)使用的辦法予以實(shí)施。
例如，各個(gè)增強(qiáng)插針，實(shí)質(zhì)上可以把它們的一部分連接到機(jī)械強(qiáng)度(楊氏模量)高的增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)上。連接部位，也可以是下端部或中間部分(中腹部)以外的部位。再有，也可以另外設(shè)置要連接到導(dǎo)電層或增強(qiáng)金屬層的上表面上的增強(qiáng)插針，以便使得可以連接到設(shè)置在其上方的增強(qiáng)材料上?；蛘撸部梢园迅鱾€(gè)增強(qiáng)插針形成為使得可以連接到設(shè)置在把它連接起來(lái)的導(dǎo)電層或增強(qiáng)金屬層的下方設(shè)置的所有的增強(qiáng)材料上。此外，導(dǎo)電層和導(dǎo)電插針、導(dǎo)電層和第1增強(qiáng)插針、增強(qiáng)金屬層和第2增強(qiáng)插針，也可以形成為每一者都是單體的所謂的單鑲嵌構(gòu)造。導(dǎo)電層或增強(qiáng)金屬層與各個(gè)增強(qiáng)插針之間的接合部分的強(qiáng)度，只要比要加到該接合部分上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力大即可。
此外，作為相對(duì)介電系數(shù)在3.4以下的相對(duì)介電系數(shù)膜，例如可以使聚硅氧烷、氫倍半硅氧烷、聚甲基硅氧烷、甲基倍半硅氧烷等具有烷氧烷骨架的膜，以聚亞芳基醚、聚苯并噁唑、聚苯并環(huán)丁烯等有機(jī)樹(shù)脂為主要成分的膜或多孔質(zhì)二氧化硅膜等的疏松膜等。
此外，楊氏模量在30GPa以上的增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)并不限于SiCN膜或SiC膜。也可以用楊氏模量在30GPa以上，而且不具有電功能(導(dǎo)電性)的材料形成。例如，也可以用陶瓷等形成。具體地說(shuō)，可以使用d-TEOS、p-SiH4、SiO2、SiO、SiOP、SiOF、SiN、SiON、SiCH、SiOC、SiOCH等。此外，在封蓋膜(封蓋層)的楊氏模量約30GPa以上，且可以把該封蓋膜用做增強(qiáng)材料(增強(qiáng)膜)的情況下，取決于布線的材料等，也可以省略頂部勢(shì)壘膜(頂部勢(shì)壘層)。就是說(shuō)，增強(qiáng)材料只要至少設(shè)置1種(1層)即可。但是，當(dāng)然也可以設(shè)置多種(多層)增強(qiáng)材料。只要根據(jù)所希望的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成或功能等設(shè)定為適宜、恰當(dāng)?shù)姆N類數(shù)(層數(shù))即可。
此外，導(dǎo)電層、導(dǎo)電插針、第1增強(qiáng)插針、增強(qiáng)金屬層、第2增強(qiáng)插針的形成材料，并不限定于銅(Cu)。具體地說(shuō)也可以用以Cu、Al、W、Ta、Nb、Ti、v、Ru、Mo等的金屬元素之中的1種以上為主成分的金屬膜或把這些元素組合起來(lái)的金屬疊層膜形成。此外，也可以用彼此不同的材料形成導(dǎo)電層、導(dǎo)電插針和第1增強(qiáng)插針，增強(qiáng)金屬層和第2增強(qiáng)插針。由增強(qiáng)金屬層和第2增強(qiáng)插針構(gòu)成的增強(qiáng)布線部分可以用可以減小要施加在由導(dǎo)電層、導(dǎo)電插針和第1增強(qiáng)插針構(gòu)成的有效布線部分上的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力的材料形成。
此外，勢(shì)壘金屬膜也不限定于Ta和TaN的疊層膜，也可以是Ti和TiN、Nb和NbN、W和WN或Zr和ZrN等的各種組合。再有，也可以單體地設(shè)置這些各個(gè)金屬、化合物或TaSiN、TiSiN等。此外，由化合物構(gòu)成的層，并不限于氮化物，例如也可以是以例如上述各個(gè)金屬元素為主成分的碳化物或硼化物等。就是說(shuō)，勢(shì)壘金屬膜，可以根據(jù)導(dǎo)電層、導(dǎo)電插針、第1增強(qiáng)插針、增強(qiáng)金屬層、和第2增強(qiáng)插針等的各自的形成材料，用可以提高對(duì)有效布線部分的水平負(fù)載應(yīng)力和垂直負(fù)載應(yīng)力的耐久性和增強(qiáng)布線部分的增強(qiáng)功能的材料形成。作為這樣的勢(shì)壘金屬膜的形成材料，例如，可以從IV-A族、V-A族、或VI-A族的金屬及其化合物等中選擇使用。
此外，以上所說(shuō)明的低相對(duì)介電系數(shù)膜、增強(qiáng)材料、布線和勢(shì)壘金屬膜的形成材料，不言而喻，理想的是把可以在它們之間可以互相提高彼此的功能的材料組合起來(lái)使用。
此外，各個(gè)實(shí)施方案1到10的有效布線部分或增強(qiáng)布線部分的布線圖形的形狀等，并不限于在圖8、圖10、圖13到圖18、圖19、圖21、圖22和圖24到圖40中所示的形狀。例如，也可以像圖14所示的實(shí)施方案4的Cu增強(qiáng)通路插針28那樣，把圖13所示的實(shí)施方案3的所有的Cu增強(qiáng)通路插針28都形成為使之突入到下層的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部的形狀。此外，也可以像圖15所示的實(shí)施方案5那樣，把與低相對(duì)介電系數(shù)膜4相鄰地設(shè)置的絕緣膜作成為僅僅是SiCN膜3。即便是這樣的設(shè)定，也可以充分地得到本發(fā)明的效果。
此外，層間絕緣膜、增強(qiáng)材料、布線層和增強(qiáng)布線層的層數(shù)，并不限定于2層或3層。1層也罷或4層以上也罷，理所當(dāng)然地都可以。
再有，在實(shí)施方案7中，雖然把硅襯底1上邊的各個(gè)絕緣膜的構(gòu)成作與實(shí)施方案1同樣的構(gòu)成，但是，并不限定于此。例如，也可以用SiO2膜取代SiC膜2。同樣，也可以用SiN膜取代SiCN膜3。相當(dāng)于SiC膜2和SiCN膜3的膜，只要共楊氏模量在約30GPa以上即可。此外，在設(shè)置有導(dǎo)電插針27的層的絕緣膜4之中，只要至少1層的絕緣膜4的楊氏模量在20GPa以下即可。這樣的構(gòu)成，在各個(gè)實(shí)施方案8到10中也是同樣的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于具備在襯底上至少設(shè)有1層，相對(duì)介電系數(shù)在3.4或3.4以下的絕緣膜；在上述絕緣膜的內(nèi)部設(shè)置的至少一個(gè)導(dǎo)電層；被形成為在上述絕緣膜的內(nèi)部與上述導(dǎo)電層電連，構(gòu)成通電路徑的至少一個(gè)導(dǎo)電插針；在上述導(dǎo)電層的至少下側(cè)至少設(shè)有1楊氏模量在30Gpa或30Gpa以上的增強(qiáng)材料；和被形成為在與上述導(dǎo)電層連接的同時(shí)，與上述增強(qiáng)材料接連的至少1個(gè)第1增強(qiáng)插針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述第1增強(qiáng)插針在距上述導(dǎo)電插針5微米或5微米以內(nèi)處設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于包括上述第1增強(qiáng)插針和上述導(dǎo)電插針在內(nèi)的各個(gè)插針彼此間的間隔被設(shè)定為5微米或5微米以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述第1增強(qiáng)插針在距上述導(dǎo)電插針5微米或5微米以內(nèi)設(shè)有多個(gè)，同時(shí)，包括這些各個(gè)第1增強(qiáng)插針和上述導(dǎo)電插針在內(nèi)的各個(gè)插針的間隔被設(shè)定為在1微米或1微米以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述絕緣膜和上述增強(qiáng)材料被設(shè)置為分別疊層2層或2層以上，同時(shí)，對(duì)于這些各層的上述絕緣膜和上述增強(qiáng)材料，設(shè)有上述導(dǎo)電層、上述導(dǎo)電插針和上述第1增強(qiáng)插針。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于還具備在形成了上述導(dǎo)電層的區(qū)域以外的上述絕緣膜的內(nèi)部設(shè)置的，與上述導(dǎo)電層和上述導(dǎo)電插針電截?cái)嗟脑鰪?qiáng)金屬層；被形成為與上述增強(qiáng)金屬層的下表面連接的同時(shí)與上述增強(qiáng)材料接連的第2增強(qiáng)插針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述增強(qiáng)金屬層，在距上述導(dǎo)電層5微米或5微米以內(nèi)處設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于設(shè)有多個(gè)上述第2增強(qiáng)插針，同時(shí)，這些各個(gè)第2增強(qiáng)插針的間隔被設(shè)定為在5微米或5微米以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述增強(qiáng)材料中的至少之一，是設(shè)置在已設(shè)置了上述導(dǎo)電層的上述絕緣膜的下面1層的上述絕緣膜內(nèi)的上述增強(qiáng)金屬層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述絕緣膜和上述增強(qiáng)材料被設(shè)置為分別疊層2層或2層以上，同時(shí)，對(duì)這些各層的上述絕緣膜和上述增強(qiáng)材料設(shè)有上述導(dǎo)電層、上述導(dǎo)電插針、上述第1增強(qiáng)插針、上述增強(qiáng)金屬層和上述第2增強(qiáng)插針。
11.一種半導(dǎo)體器件，是具備在襯底上設(shè)置的，相對(duì)介電系數(shù)在3.4或3.4以下的絕緣膜；在上述絕緣膜的內(nèi)部設(shè)置的導(dǎo)電層；被形成為在上述絕緣膜的內(nèi)部與上述導(dǎo)電層電連，構(gòu)成通電路徑的導(dǎo)電插針；被設(shè)置為在上述絕緣膜的內(nèi)部，與由上述導(dǎo)電層和上述導(dǎo)電插針構(gòu)成的布線層電截?cái)嗟脑鰪?qiáng)金屬層；和被形成為在上述絕緣膜的內(nèi)部連接到上述增強(qiáng)金屬層的下表面上的增強(qiáng)插針的半導(dǎo)體器件，其中，上述絕緣膜在上述襯底上設(shè)有2層或2層以上，同時(shí)，在距上述布線層5微米或5微米以內(nèi)，沿著上述各個(gè)絕緣膜的表面被形成為使得比上述增強(qiáng)插針的直徑延伸得更長(zhǎng)，而且，在上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向上彼此重疊，同時(shí)沿著與上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向垂直的方向彼此錯(cuò)開(kāi)，在上述各個(gè)絕緣膜之中至少不同的2層上述絕緣膜內(nèi)至少每層各設(shè)置1個(gè)上述增強(qiáng)金屬層，和為了沿著上述絕緣膜的疊層方向把這些至少2個(gè)上述增強(qiáng)金屬層彼此間連接起來(lái)，在上述襯底上至少設(shè)有1條由在至少1層的上述絕緣膜內(nèi)形成的至少1個(gè)上述增強(qiáng)插針構(gòu)成的虛設(shè)通路鏈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述虛設(shè)通路鏈被構(gòu)成為彼此在同一層上設(shè)置的至少2個(gè)上述增強(qiáng)金屬層，通過(guò)與設(shè)置這些增強(qiáng)金屬層的層不同的層上設(shè)置的上述增強(qiáng)金屬層和上述增強(qiáng)插針進(jìn)行連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述各個(gè)增強(qiáng)金屬層，被形成為在所有的層中都在同一方向上延伸得長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述虛設(shè)通路鏈被形成為在與上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向垂直的方向上2維地延展。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述虛設(shè)通路鏈具有俯視圖形為L(zhǎng)狀、四角框狀或四角形形狀的上述增強(qiáng)金屬層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于至少2條的上述虛設(shè)通路鏈，沿著與上述各個(gè)絕緣膜的疊層方向垂直的方向排列設(shè)置。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述導(dǎo)電層被形成為孤立布線，同時(shí)，上述虛設(shè)通路鏈在上述孤立布線的周邊設(shè)置。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述各個(gè)增強(qiáng)金屬層被形成為與上述導(dǎo)電層相等或相等以下的長(zhǎng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述各增強(qiáng)金屬層，被形成為2微米或2微米以下的長(zhǎng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于把上述導(dǎo)電插針覆蓋起來(lái)地設(shè)有含有高熔點(diǎn)金屬的勢(shì)壘金屬膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到19中的任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述絕緣膜，其楊氏模量在20Gpa或20GPa以下。
全文摘要
本發(fā)明提供因可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電部分對(duì)由在低相對(duì)介電系數(shù)膜內(nèi)發(fā)生的熱應(yīng)力引起的負(fù)載的耐久性的提高而提高了可靠性的半導(dǎo)體器件。具體解決方案是在硅襯底1上邊2層疊層起來(lái)設(shè)置的低相對(duì)介電系數(shù)在3.4以下的低相對(duì)介電系數(shù)膜4的每一者的下層，設(shè)置楊氏模量在30GPa以上的SiCN膜3。在各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的內(nèi)部設(shè)置Cu導(dǎo)電層14、26。在Cu導(dǎo)電層14、26上電連上Cu導(dǎo)電插針15、27，構(gòu)成通電路徑。此外，在Cu導(dǎo)電層14、26上，還設(shè)置Cu增強(qiáng)插針16、28使之在連接到這些Cu導(dǎo)電層14、26上的同時(shí)，還貫通在各個(gè)低相對(duì)介電系數(shù)膜4的每一者的下側(cè)的SiCN膜。各個(gè)Cu增強(qiáng)插針16、28，通過(guò)勢(shì)壘金屬膜9、21實(shí)質(zhì)上連接到SiCN膜3上。
文檔編號(hào)H01L23/522GK1487581SQ0315651
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者蓮沼正彥, 代, 伊藤祥代 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝