(57)【要約】【課題】高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させることができる半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるための半導体素子の製造方法であって、所定の下地層が形成された半導体基板上に互いに離隔配置される複数の金属配線を形成する段階と、前記金属配線を覆うように半導体基板の全面上に層間絶縁膜を形成する段階と、前記金属配線間の層間絶縁膜の両側端の各々に、外部電界によって分極された内部電荷が減少するように、互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入する段階とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるための半導体素子の製造方法であって、
所定の下地層が形成された半導体基板上に互いに離隔配置される複数の金属配線を形成する段階と、
前記金属配線を覆うように半導体基板の全面上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記金属配線間の層間絶縁膜の両側端の各々に、外部電界によって分極された内部電荷が減少するように、互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入する段階とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記イオン注入する段階において、外部電界によって分極された内部電荷の極性と逆の極性となる導電型の不純物を注入することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記イオン注入する段階において、イオン注入位置、イオン注入エネルギー、及びイオン注入ドーズで構成されたグループから選択されるいずれか一つの量を調節することによって金属配線間のカップリングノイズを制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるための半導体素子の製造方法であって、
所定の下地層が形成された半導体基板上に互いに離隔配置される複数の下部金属配線を形成する段階と、
前記下部金属配線を覆うように基板全面上に第１層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第１層間絶縁膜上に所定の間隔で互いに離隔配置される複数の上部金属配線を形成する段階と、
前記上部金属配線を覆うように第１層間絶縁膜上に第２層間絶縁膜を形成する段階とを有してなり、
前記下部金属配線間の第１層間絶縁膜の両側端、前記下部金属配線と上部金属配線との間の第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜の両側端、及び前記上部金属配線間の第２層間絶縁膜の両側端の各々に外部電界によって分極された内部電荷が減少するように互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入することを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記イオン注入は、外部電界によって分極された内部電荷の極性と逆の極性となる導電型の不純物を注入することを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記イオン注入は、イオン注入位置、イオン注入エネルギー、及びイオン注入ドーズで構成されたグループから選択されるいずれか一つの量を調節することによって金属配線間のカップリングノイズを制御することを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子の製造方法に関し、より詳細には、高集積化による金属配線間カップリングノイズ（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｎｏｉｓｅ）を減少させるための半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化が進行してきていることによって素子の大きさが減少されており、また、素子大きさの減少によって電圧供給のソースである金属配線間の間隔も不可避的に減少されている。
しかしながら、隣り合う一対の金属配線とそれらの間に介された層間絶縁膜がまるでキャパシタのように作用するようになるために、金属配線間の間隔が減るようになれば、寄生キャパシタンスが増加して金属配線間のカップリングノイズ（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｎｏｉｓｅ）が高くなって金属配線での信号遅延（ＲＣ−ｄｅｌａｙ）、及び隣合う金属配線間の信号干渉（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）現象が発生するという問題点があった。
【０００３】
実際ＤＲＡＭでは下層金属配線と上層金属配線とが網型でねじられていて、配線の長さも長いので、金属配線間の寄生キャパシタンスの増加によって信号の歪曲が生じて、これによって、素子特性が低下されるという問題点があった。
従って、高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるため、すなわち、寄生キャパシタンスの増加を防止するために、現在、層間絶縁膜用として誘電率εが３．５〜４．４であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）より低い誘電率を有する低誘電物質を開発している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、シリコン酸化膜を代替えする物質は開発段階にあるだけで、いまだに常用化されていないので、金属配線間のカップリングノイズによる信号遅延及び信号干渉の問題は解決されていず、そのため、素子特性を確保することができないという問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６９２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記従来の半導体素子の製造方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させることができる半導体素子の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、金属配線間のカップリングノイズを減少させることで、素子特性を確保することができる半導体素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体素子の製造方法は、高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるための半導体素子の製造方法であって、所定の下地層が形成された半導体基板上に互いに離隔配置される複数の金属配線を形成する段階と、前記金属配線を覆うように半導体基板の全面上に層間絶縁膜を形成する段階と、前記金属配線間の層間絶縁膜の両側端の各々に、外部電界によって分極された内部電荷が減少するように、互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入する段階とを有することを特徴とする。
【０００８】
前記イオン注入する段階において、外部電界によって分極された内部電荷の極性と逆の極性となる導電型の不純物を注入することを特徴とする。
前記イオン注入する段階において、イオン注入位置、イオン注入エネルギー、及びイオン注入ドーズで構成されたグループから選択されるいずれか一つの量を調節することによって金属配線間のカップリングノイズを制御することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による半導体素子の製造方法は、高集積化による金属配線間のカップリングノイズを減少させるための半導体素子の製造方法であって、所定の下地層が形成された半導体基板上に互いに離隔配置される複数の下部金属配線を形成する段階と、前記下部金属配線を覆うように基板全面上に第１層間絶縁膜を形成する段階と、前記第１層間絶縁膜上に所定の間隔で互いに離隔配置される複数の上部金属配線を形成する段階と、前記上部金属配線を覆うように第１層間絶縁膜上に第２層間絶縁膜を形成する段階とを有してなり、前記下部金属配線間の第１層間絶縁膜の両側端、前記下部金属配線と上部金属配線との間の第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜の両側端、及び前記上部金属配線間の第２層間絶縁膜の両側端の各々に外部電界によって分極された内部電荷が減少するように互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による半導体素子の製造方法によれば、金属配線間に介される層間絶縁膜の両側端、すなわち、誘電体の両側端に外部電界によって分極された内部電荷の極性と逆の極性となる導電型の不純物をそれぞれイオン注入することで、誘電体の内部電界を減少させることができ、これによって、金属配線間のカップリングノイズを減少させることができ、従って、素子特性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る半導体素子の製造方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
先ず、本発明の技術的原理を簡略に説明すれば、本発明は金属配線間に介された層間絶縁膜の両側端、すなわち、キャパシタを構成する誘電体の両側端にそれぞれ互いに逆極性となる導電型の不純物をイオン注入して外部電界によって誘電体の内部で分極された電荷を相殺させて、これによって、金属配線間のカップリングノイズを減少させて信号遅延及び信号干渉などの素子高集積化による問題を解決する。
【００１２】
詳しく説明すると、図１は、平行板蓄電器の誘電体内部で外部電界によって電荷分極が生じた状態を示す図であり、図に示すように、両端を除いた誘電体１６部分では分極された電荷がすべて相殺されるが、誘電体１６の両端はそれぞれ外部の極性と逆の極性の電荷に帯電される。この時、キャパシタに保存される電荷の量は帯電された電荷の量、すなわち、分極の程度によって差があって、誘電率が大きい物質ほど分極の程度が大きい。ここで符号１４は電極である。
したがって、本発明は金属配線間の層間絶縁膜部分の両側端、すなわち、誘電体両側端にそれぞれ外部電界によって帯電される電荷の極性と逆極性となる導電型の不純物をイオン注入して誘電体両側端の電荷量を減らして、これによって、金属配線間のカップリングノイズを減少させる。
【実施例】
【００１３】
図２及び図３は本発明による金属配線間のカップリングノイズ減少方法を説明するための図であり、図２は、金属配線及び誘電体上に誘電体の両端を露出させる感光膜パターンを形成した状態を示した図面であり、図３は、誘電体の両端に不純物をイオン注入した後の状態を示した図である。
【００１４】
先ず、図２に示すように、不純物のイオン注入を行う前では誘電体２６の内部電界Ｅが外部電界によって分極された電荷によって大きいことがわかる。
一方、図３に示すように、外部電界及び誘電体２６の分極特性で生じた電荷の極性と逆極性となる導電型の不純物が誘電体２６の両端に強制的にイオン注入されることによって誘電体両端の電荷が著しく減少し、これによって、誘電体２６の内部電界Ｅが相対的に減少することが分かる。
ここで、誘電体２６の内部電界の減少程度は、イオン注入位置、イオン注入エネルギーまたはイオン注入ドーズの量の調節によって制御することができる。
図２及び図３で、図面符号２０は金属配線、２６は誘電体、２８は感光膜パターンをそれぞれ示す。
【００１５】
結果として、本発明に従えば、金属配線の間に介される層間絶縁膜部分の両側端、すなわち、寄生キャパシタを構成する誘電体の両側端に外部電界によって分極された電荷の極性と逆極性となる導電型の不純物をイオン注入することで、誘電体の内部電界を減少させることができ、これによって、金属配線間のカップリングノイズを減少させることができて、素子特性を改善させることができる。
【００１６】
図４及び図５は、本発明によって形成された多層金属配線の構造をＸ軸及びＹ軸方向に沿って切断して示した断面図である。
図４及び図５を参照すると、半導体基板４０上の下部金属配線４２の間に介された第１層間絶縁膜４４の両側端それぞれにＮ型及びＰ型不純物がイオン注入されて第１イオン注入層４５が形成されていることが分かる。
また、下部金属配線４２と上部金属配線４６との間に介された第１層間絶縁膜４４及び第２層間絶縁膜４８の両側端のそれぞれにＮ型及びＰ型不純物がイオン注入されて第２イオン注入層４９が形成されていることが分かる。
【００１７】
このような第１及び第２イオン注入層４５、４９の形成を通じて上／下部金属配線４６、４２の間に介された層間絶縁膜部分の内部電界が減少され、これによって、金属配線間のカップリングノイズが減少することを分かる。
この時、前述したように、金属配線間に介された層間絶縁膜部分の内部電界の減少程度、すなわち、金属配線間のカップリングノイズの減少程度はイオン注入位置、イオン注入エネルギーまたはイオン注入ドーズの量の調節によって制御することができる。
【００１８】
尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】平行板蓄電器の誘電体内部で外部電界によって電荷分極が生じた状態を示した図である。
【図２】本発明による金属配線間カップリングノイズの減少方法を説明するための図である。
【図３】本発明による金属配線間カップリングノイズの減少方法を説明するための図である。
【図４】本発明によって形成された多層金属配線構造をＸ軸方向に沿って切断して示した断面図である。
【図５】本発明によって形成された多層金属配線構造をＹ軸方向に沿って切断して示した断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１４        電極
１６、２６    誘電体
２０        金属配線
２８        感光膜パターン
４０        半導体基板
４２        下部金属配線
４４        第１層間絶縁膜
４５        第１イオン注入層
４６        上部金属配線
４８        第２層間絶縁膜
４９        第２イオン注入層
【図１】
2005311277.tif 000003
【図２】
2005311277.tif 000004
【図３】
2005311277.tif 000005
【図４】
2005311277.tif 000006
【図５】
2005311277.tif 000007