(57)【要約】【課題】ＳＯＤ膜から配線層が剥離しにくい半導体装置及びそのレイアウト設計方法を提供すること。【解決手段】半導体装置は、塗布方式によって形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜中に形成され、上面が第１絶縁膜の上面と同一面を形成し、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と、一部が第２絶縁膜の上面と接触するように、第１絶縁膜及び第２絶縁膜上に形成された第１配線層と、を備える。【選択図】図２
2013187476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布方式によって形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜中に形成され、上面が前記第１絶縁膜の上面と同一面を形成し、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と、
一部が前記第２絶縁膜の上面と接触するように、前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜上に形成された第１配線層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１配線層と前記第２絶縁膜との接合強度は、前記第１配線層と第１絶縁膜との接合強度より高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１絶縁膜は、スピンオン法によって形成された絶縁膜であり、
前記第２絶縁膜は、化学気相蒸着法によって形成された絶縁膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１配線層にはコンタクトプラグが接続されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１配線層に接続された第１コンタクトプラグと、
前記第１配線層に接続された第２コンタクトプラグと、をさらに備え、
前記第１配線層は、少なくとも、前記第１コンタクトプラグと前記第２コンタクトプラグ間の領域において前記第２絶縁膜と接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１絶縁膜中に形成された第２配線層をさらに備え、
前記第２絶縁膜は、前記第２配線層上に形成されたキャップ膜及び前記第２配線層の側面に形成されたサイドウォールのうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２絶縁膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
マスク膜と、
環状形状を有し、少なくとも一部が前記マスク膜上に形成されている第１配線層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記第１配線層は、前記マスク膜を用いて形成された配線を取り囲むガードリングであることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
半導体装置のレイアウトデータを入力する入力工程と、
前記レイアウトデータに基づき、塗布方式によって形成された第１絶縁膜及び前記第１絶縁膜上の第１配線層を含む半導体装置のレイアウトパターンを作成する作成工程と、
前記レイアウトパターンのうち、前記第１絶縁膜上の前記第１配線層の少なくとも一部が前記第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証する検証工程と、
前記第１配線層が前記第１絶縁膜から剥離しやすい条件が解消するように前記レイアウトパターンを修正する修正工程と、を含むことを特徴とする半導体装置のレイアウト設計方法。
【請求項１１】
前記第１絶縁膜は、スピンオン法によって形成された絶縁膜であることを特徴とする請求項１０に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１２】
前記検証工程において、コンタクトプラグが接続されていないと共に、前記第１絶縁膜上に形成されている前記第１配線層が存在するかを検証し、
前記修正工程において、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と前記第１配線層とを接触させるように前記レイアウトパターンを修正することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１３】
前記検証工程において、前記第１配線層に接続された２つのコンタクトプラグ間の前記第１配線層の領域が前記第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証し、
前記修正工程において、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と前記第１配線層の前記領域とを接触させるように前記レイアウトパターンを修正することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１４】
前記検証工程後、前記第１配線層と接触又は接続させるための要素を検索する検索工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１５】
前記検索工程において、前記第１絶縁膜中に形成され、上面が前記第１絶縁膜の上面と同一面を形成している前記第２絶縁膜を検索することを特徴とする請求項１４に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１６】
前記第２絶縁膜は、化学気相蒸着法によって形成された絶縁膜であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１７】
前記検証工程において、コンタクトプラグが接続されていないと共に、前記第１絶縁膜上に形成された前記第１配線層が存在するかを検証し、
前記修正工程において、前記第１配線層にコンタクトプラグを接続させるように前記レイアウトパターンを修正することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載のレイアウト設計方法。
【請求項１８】
前記検証工程において、前記第１配線層に接続された２つのコンタクトプラグ間の前記第１配線層の領域が前記第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証し、
前記修正工程において、前記第１配線層の前記領域にコンタクトプラグを接続させるように前記レイアウトパターンを修正することを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のレイアウト設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層間絶縁膜にＳＯＤ（Spin-On-Dielectric）膜を使用する半導体装置及びそのレイアウト設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における層間絶縁膜として、塗布方式によって形成されるポリシラザン等の低誘電率の層間絶縁膜（以下「ＳＯＤ膜」という）が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体素子は、半導体基板の上部に形成された層間絶縁膜としてのＳＯＤ膜と、当該ＳＯＤ膜に形成したトレンチの内部を満たすように形成した金属膜としてのタングステン（Ｗ）と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５３２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の分析は、本発明の観点から与えられる。
【０００６】
本発明者らは、ＳＯＤ膜に配線層を設けることを検討した。図９に、本発明者らが作製した半導体装置の概略平面図を示す。また、図１０に、図９におけるIX−IX線の概略断面図を示す。半導体装置９００は、半導体基板９０１と、半導体基板９０１上に形成された第１層間絶縁膜９０２と、第１層間絶縁膜９０２上に形成されたタングステンからなる第１配線層９０４と、第１配線層９０４の上面を保護するシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）からなるキャップ膜９０５と、第１配線層９０４及びキャップ膜９０５の側面に形成されたシリコン窒化膜からなるサイドウォール９０６と、第１層間絶縁膜９０２上に、第１配線層９０４、キャップ膜９０５及びサイドウォール９０６の周囲を埋めるように形成されたＳＯＤ膜からなる第２層間絶縁膜９０３と、第２層間絶縁膜９０３上に形成された第２配線層９０７及び第３配線層９０８と、第３配線層９０８に電気的に接続されたコンタクトプラグ９０９と、を有する。第２配線層９０７及び第３配線層９０８は、二層構造を有し、窒化タングステン（ＷＮ）９０７ａ上に、タングステン９０７ｂが積層した積層体である（図１０は第３配線層について不図示）。下層の窒化タングステン９０７ａは、第２層間絶縁膜９０３の上面のみと接し、キャップ膜９０５及びサイドウォール９０６上には形成されていない。また、第３配線９０８はコンタクトプラグ９０９を介して下層の配線層や拡散層に接続されているが、第２配線層９０７は、下層の配線層や拡散層にはコンタクトプラグを介して接続されていない。このような第２配線層９０７は、例えば、残膜厚を評価するためのＴＥＧ（Test Element Group）パターンや配線密度調整用のダミーパターンとして利用される。
【０００７】
上記のような材料からなる半導体装置９００の製造過程において、第２配線層９０７が第２層間絶縁膜９０３から剥がれ易いという問題が生じた。第２配線層９０７が完全に剥がれてしまうと、別の場所に再付着してしまうことがある。この場合、第２配線層９０７が、意図しない場所に再付着した半導体装置９００は不良品となるので、半導体装置９００の歩留まりが低下してしまうことになる。また、第２配線層９０７がＴＥＧパターンである場合には、後の工程で正常な測定を行えないという問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明者らは、第２配線層９０７が第２層間絶縁膜９０３から剥がれ易い原因は、第２配線層９０７がコンタクトプラグによって支持されていないことの他に、第２配線層９０７とＳＯＤ膜との密着性が悪いことにあることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１視点によれば、塗布方式によって形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜中に形成され、上面が第１絶縁膜の上面と同一面を形成し、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と、一部が第２絶縁膜の上面と接触するように、第１絶縁膜及び第２絶縁膜上に形成された第１配線層と、を備える半導体装置が提供される。
【００１０】
本発明の第２視点によれば、半導体装置のレイアウトデータを入力する入力工程と、レイアウトデータに基づき、塗布方式によって形成された第１絶縁膜及び第１絶縁膜上の第１配線層を含む半導体装置のレイアウトパターンを作成する作成工程と、レイアウトパターンのうち、第１絶縁膜上の第１配線層の少なくとも一部が第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証する検証工程と、第１配線層が第１絶縁膜から剥離しやすい条件が解消するようにレイアウトパターンを修正する修正工程と、を含む半導体装置のレイアウト設計方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３視点によれば、マスク膜と、環状形状を有し、少なくとも一部が前記マスク膜上に形成されている第１配線層と、を備える半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。
【００１３】
本発明においては、配線層の少なくとも一部が、塗布方式以外によって形成された例えばＣＶＤ絶縁膜上に形成されている。ＣＶＤ絶縁膜は、塗布方式によって形成された例えばＳＯＤ絶縁膜よりも配線層との接合強度が高いので、コンタクトプラグが接続されていない配線層であっても、配線層のＳＯＤ膜からの剥離を抑制することができる。その結果、配線層の剥離に伴う歩留まりの低下等の問題の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略平面図。
【図２】図１に示すII−II線における半導体装置の概略断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略平面図。
【図４】図３に示すIV−IV線における概略断面図。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための概略工程図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るレイアウト装置の概略ブロック図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレイアウト方法のフローチャート。
【図８】本発明が解決しようとする課題を説明するための半導体装置の概略平面図。
【図９】本発明者らが作製した半導体装置の概略平面図。
【図１０】図９に示すIX−IX線における概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記各視点の好ましい形態を以下に記載する。
【００１６】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１配線層と第２絶縁膜との接合強度は、第１配線層と第１絶縁膜との接合強度より高い。
【００１７】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１絶縁膜は、スピンオン法によって形成された絶縁膜である。第２絶縁膜は、化学気相蒸着法によって形成された絶縁膜である。
【００１８】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第１配線層にはコンタクトプラグが接続されていない。
【００１９】
上記第１視点の好ましい形態によれば、半導体装置は、第１配線層に接続された第１コンタクトプラグと、第１配線層に接続された第２コンタクトプラグと、をさらに備える。第１配線層は、少なくとも、第１コンタクトプラグと第２コンタクトプラグ間の領域において第２絶縁膜と接触している。
【００２０】
上記第１視点の好ましい形態によれば、半導体装置は、第１絶縁膜中に形成された第２配線層をさらに備える。第２絶縁膜は、第２配線層上に形成されたキャップ膜及び第２配線層の側面に形成されたサイドウォールのうちの少なくとも一方である。
【００２１】
上記第１視点の好ましい形態によれば、第２絶縁膜は、シリコン窒化膜である。
【００２２】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第１絶縁膜は、スピンオン法によって形成された絶縁膜である。
【００２３】
上記第２視点の好ましい形態によれば、検証工程において、コンタクトプラグが接続されていないと共に、第１絶縁膜上に形成されている第１配線層が存在するかを検証する。修正工程において、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と第１配線層とを接触させるようにレイアウトパターンを修正する。
【００２４】
上記第２視点の好ましい形態によれば、検証工程において、第１配線層に接続された２つのコンタクトプラグ間の第１配線層の領域が第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証する。修正工程において、塗布方式以外の方式によって形成された第２絶縁膜と第１配線層の領域とを接触させるようにレイアウトパターンを修正する。
【００２５】
上記第２視点の好ましい形態によれば、レイアウト設計方法は、検証工程後、第１配線層と接触又は接続させるための要素を検索する検索工程をさらに含む。
【００２６】
上記第２視点の好ましい形態によれば、検索工程において、第１絶縁膜中に形成され、上面が第１絶縁膜の上面と同一面を形成している第２絶縁膜を検索する。
【００２７】
上記第２視点の好ましい形態によれば、第２絶縁膜は、化学気相蒸着法によって形成された絶縁膜である。
【００２８】
上記第２視点の好ましい形態によれば、検証工程において、コンタクトプラグが接続されていないと共に、第１絶縁膜上に形成された第１配線層が存在するかを検証する。修正工程において、第１配線層にコンタクトプラグを接続させるようにレイアウトパターンを修正する。
【００２９】
上記第２視点の好ましい形態によれば、検証工程において、第１配線層に接続された２つのコンタクトプラグ間の第１配線層の領域が第１絶縁膜から剥離しやすいかを検証する。修正工程において、第１配線層の領域にコンタクトプラグを接続させるようにレイアウトパターンを修正する。
【００３０】
上記第２視点の好ましい形態によれば第１配線層は、マスク膜を用いて形成された配線を取り囲むガードリングである。
【００３１】
本発明の第１実施形態に係る半導体装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略平面図を示す。図２に、図１に示すII−II線における半導体装置の概略断面図を示す。以下の説明において、図面参照符号は発明の理解のために付記しているものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００３２】
半導体装置１００は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された第１層間絶縁膜１０２と、第１層間絶縁膜１０２上に形成された第１配線層１０４（特許請求の範囲にいう「第２配線層」）と、第１配線層１０４の上面を保護するキャップ膜１０５と、第１配線層１０４及びキャップ膜１０５の両側面に形成されたサイドウォール１０６と、第１層間絶縁膜１０２上に、第１配線層１０４、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６の周囲を埋めるように形成された第２層間絶縁膜１０３と、第２層間絶縁膜１０３上に形成された第２配線層１０７（特許請求の範囲にいう「第１配線層」）及び第３配線層１０８と、第３配線層１０８に電気的に接続されたコンタクトプラグ１０９と、を有する。第３配線１０８はコンタクトプラグ１０９を介して下層の配線層や拡散層に接続されているが、第２配線層１０７にはコンタクトプラグは接続されていない。第２配線層１０７は、例えば、残膜厚を評価するためのＴＥＧ（Test Element Group）パターンや配線密度調整用のダミーパターンとして利用することができる。第３配線層１０８は、例えば、回路素子の動作に寄与するパターンとして利用することができる。第２配線層１０７及び第３配線層１０８は、例えば、第１層１０７ａ及び第２層１０７ｂを有する複数層の積層体であってもよい（図２において第３配線層１０８は不図示）。
【００３３】
キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォール１０６の上面１０６ａは、第２層間絶縁膜１０３から露出している。図１及び図２に示す形態においては、キャップ膜１０５の上面１０５ａの両側に、サイドウォール１０６の上面１０６ａが露出している。好ましくは、キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォール１０６の上面１０６ａは、第２層間絶縁膜１０３の上面と同一面を形成している。第２配線層１０７の第１層１０７ａは、第２層間絶縁膜１０３の上面に加えて、キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォール１０６の上面１０６ａのうちの少なくとも一方と接触している。図１及び図２に示す形態においては、第２配線層１０７の第１層１０７ａの底面は、キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォール１０６の上面１０６ａの両方と接触している。また、第３配線層１０８は、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６と交差するように、第２層間絶縁膜１０３、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６上を延在している。
【００３４】
キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６の材料は、第２配線層１０７との接合強度が第２層間絶縁膜１０３と第２配線層１０７との接合強度よりも高い材料である。例えば、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６のうち少なくとも一方は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法によって形成され、第２層間絶縁膜１０３は、塗布方式であるスピンオン（ＳＯＤ；Spin on Dielectric）法によって形成される。ＳＯＤ法によって形成された膜からはガスが発生する。このガスは、当該膜上に形成された配線層との接合強度を低下させる。しかし、ＣＶＤ法によって形成された膜からはガスが発生しないので、膜と配線層との接合強度を低下させることはない。したがって、この場合、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６と第２配線層１０７との接合強度は、第２層間絶縁膜１０３と第２配線層１０７との接合強度より高くなっている。
【００３５】
例えば、図１及び図２に示す半導体装置１００において、第２層間絶縁膜１０３をＳＯＤ膜とし、第１配線層１０４をタングステンとし、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６をＣＶＤ法で形成したシリコン窒化膜をとすることができる。ＳＯＤ膜としては、例えば、ポリシラザン、窒化ケイ素、有機シリカ、無機シリカ等を利用することができる。また、第２配線層１０７及び第３配線層１０８の第１層１０７ａを窒化タングステンとし、第２層１０７ｂをタングステンとすることができる。このとき、第２配線層１０７の少なくとも一部は、ＳＯＤ膜よりも接合強度が高いキャップ膜１０５及びサイドウォール１０６と接している。このため、第２配線層１０７は、ＳＯＤ膜である第２層間絶縁膜１０３のみと接している場合に比べて、下層の絶縁膜との接合強度を部分的に高くし、完全に剥がれてしまうことを防止することができる。
【００３６】
キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６は、例えば、ＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とすることもできる。また、キャップ膜１０５とサイドウォール１０６とは異なる材料であってもよい。第２配線層１０７の材料には、例えば、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を使用することもできる。また、第２配線層１０７は、単層構造であってもよい。
【００３７】
半導体装置１００によれば、コンタクトプラグが接続されていない配線層であっても、ＳＯＤ膜上の配線層の剥がれを防止し、剥がれた配線層の再付着等の問題による歩留まり低下を抑制することができる。また、配線層が評価に用いるものである場合には、評価不能となることを防止することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態に係る半導体装置について説明する。図３に、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略平面図を示す。図４に、図３に示すIV−IV線における概略断面図を示す。図３及び図４において、第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。
【００３９】
半導体装置２００は、第１実施形態における第２配線層及び第３配線層に代えて、第４配線層２０８が第２層間絶縁膜１０３上に形成されている。第４配線層２０８（特許請求の範囲にいう「第１配線層」）は、例えば、回路素子の動作に寄与する配線パターンである。図３に示す第４配線層２０８には、その両端には下層と接続するための第１コンタクトプラグ２０９ａ及び第２コンタクトプラグ２０９ｂが接続されている。２つのコンタクトプラグ２０９ａ，２０９ｂ間の配線長が長い場合、すなわち、第４配線層２０８においてコンタクトプラグが接続されていない部分が長い場合、当該部分を、ＳＯＤ膜で形成された第２層間絶縁膜１０３上のみに配置すると、当該部分の剥離が起きやすくなってしまう。もし第４配線層２０８の中間部分が剥離してしまうと、コンタクトプラグ２０９ａ，２０９ｂにより完全に剥離することは無いにしても、当該部分が、隣接する配線と接触するなどしてショート等の問題が生じることが懸念される。そこで、第２実施形態においては、第４配線層２０８において第２層間絶縁膜１０３上のみに形成されている領域が短くなるように、第１コンタクトプラグ２０９ａと第２コンタクトプラグ２０９ｂ間の第４配線層２０８の一部は、その幅の一部をキャップ膜１０５の上面１０５ａ又はサイドウォール１０６の上面１０６ａと接触させながら、サイドウォール１０６に沿って延在させている。これにより、第１コンタクトプラグ２０９ａと第２コンタクトプラグ２０９ｂ間の第４配線層２０８の領域において、第２層間絶縁膜１０３よりも接合強度が高いキャップ膜１０５又はサイドウォール１０６と接合させることにより、第２層間絶縁膜１０３のみと接合している領域を短くし、２つのコンタクトプラグ２０９ａ，２０９ｂ間の領域の剥離を抑制することができる。
【００４０】
コンタクトプラグ２０９ａ，２０９ｂ間の第４配線層２０８の長さが１３０μｍ以上であるとき、好ましくは１７０μｍ以上であるとき、より好ましくは２００μｍ以上であるとき、本発明を適用することが特に必要となる。このとき、第４配線層２０８の剥離防止の効果をより高めるためには、コンタクトプラグ２０９ａ，２０９ｂ間の第４配線層２０８の長さのうち、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６と接触させる長さは４０％以上であると好ましく、４５％以上であるとより好ましい。
【００４１】
図５に、図３及び図４とは別の形態を有する本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略平面図を示す。半導体装置２４０において、剥離を防止する第６配線層２４３（特許請求の範囲にいう「第１配線層」）は環状であってもよい。第６配線層２４３としては、例えば、ガードリングとなる配線層を挙げることができる。半導体装置２４０は、第５配線層２４１と、ＳＯＤ膜上に形成され、第５配線層２４１を形成するためのマスク膜２４２と、ガードリングとしての第６配線層２４３と、第６配線層２４３に接続された第３コンタクトプラグ２４４と、を備える。第６配線層２４３は、例えば、タングステンと窒化タングステンの積層体とすることができる。マスク膜２４２は例えばシリコン窒化膜で形成されている。第６配線層２４３の少なくとも一部は、マスク膜２４２の上面と接触するように形成されている。好ましくは、第６配線層２４３全体がマスク膜２４２上に形成されている。これにより、第６配線層２４３に接続されたコンタクトプラグが１箇所しかなくとも、第６配線層２４３がＳＯＤ膜から剥離することを防止することができる。
【００４２】
第２実施形態における上記以外の形態は第１実施形態と同様である。
【００４３】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について、第１実施形態に係る半導体装置を例にして簡単に説明する。図６に、本発明の半導体装置の製造方法を説明するための概略工程図を示す。
【００４４】
まず、半導体基板１０１上に第１層間絶縁膜１０２を形成する。次に、第１層間絶縁膜１０２上に、例えばタングステン膜を形成する。次に、タングステン膜上に、例えばＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ法を用いてシリコン窒化膜をパターン化して、キャップ膜１０５を形成する。次に、キャップ膜１０５をマスクとしてタングステン膜をエッチングすることにより、パターン化された第１配線層１０４を形成する（図６（ａ））。
【００４５】
次に、第１層間絶縁膜１０２及びキャップ膜１０５上に、例えばＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を形成した後、エッチバックすることにより、第１配線層１０４及びキャップ膜１０５の側面にサイドウォール１０６を形成する（図６（ｂ））。
【００４６】
次に、スピンオン法によりＳＯＤ膜原料を、第１層間絶縁膜１０２、キャップ膜１０５及びサイドウォール１０６の周囲を埋めるように塗布した後、加熱処理してＳＯＤ膜を形成する。次に、キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォールの上面１０６ａが露出するように、化学機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechanical Polishing）やエッチバックによりＳＯＤ膜を平坦化して第２層間絶縁膜１０３を形成する（図６（ｃ））。
【００４７】
次に、キャップ膜１０５の上面１０５ａ及びサイドウォールの上面１０６ａのうち少なくとも一方と接触するように、第２配線層１０７を形成する。以上の工程により、半導体装置１００を作製することができる（図６（ｄ））。
【００４８】
次に、第３実施形態として、本発明の半導体装置のレイアウトを設計するレイアウト設計装置及びそのレイアウト方法について説明する。図７に、本発明の第３実施形態に係るレイアウト設計装置の概略ブロック図を示す。
【００４９】
レイアウト設計装置３００は、操作者がレイアウト設計装置３００にレイアウトデータを入力するためのレイアウトデータ入力手段３０１と、入力されたレイアウトデータを基に、レイアウトパターンを設計するレイアウト設計手段３０３と、レイアウトパターンを検証するための条件を入力する検証条件入力手段３０４と、レイアウトデータ、レイアウトパターン、検証条件等を記憶する記憶手段３０２と、を備える。レイアウト設計手段３０３は、レイアウトデータを基にレイアウトパターンを作成するレイアウトパターン作成手段３０３ａと、検証条件を満たすかを判定する、例えば作成されたレイアウトパターンが所定の条件に該当するかを判定するレイアウト検証手段３０３ｂと、レイアウトパターンが検証条件を満たすための要素を検索する接触要素検索手段３０３ｃと、検索された要素を用いて、レイアウトパターンが検証条件を満たすようにレイアウトを修正するレイアウトパターン修正手段３０３ｄと、を有する。レイアウト設計装置３００は、例えばコンピュータであり、そのコンピュータにはレイアウト設計手段３０３を実行するためのアルゴリズム（プログラム）が記憶手段３０２に格納されている。レイアウト設計手段３０３の各手段３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ、３０３ｄは、各手段に対応するアルゴリズムに基づきコンピュータに搭載された演算処理装置(図示せず)によって演算処理される。
【００５０】
次に、レイアウト設計装置３００の作用と共に、本発明のレイアウト設計方法について説明する。図８に、本発明の第３実施形態に係るレイアウト方法のフローチャートを示す。レイアウト設計装置３００には以下に説明するような工程を実現するプログラムが組み込まれている。
【００５１】
まず、レイアウトパターンの設計者又はレイアウト設計装置３００の操作者が、検証条件入力手段３０４を用いて、レイアウト設計装置３００に検証条件を入力する（Ｓ１０１）。検証条件としては、例えば、配線層が剥離しにくい条件を設定する。配線層が剥離しにくい条件としては、例えば、配線層がコンタクトプラグに接続されていること、配線層の少なくとも一部がＳＯＤ膜以外の絶縁膜、例えばＣＶＤ法によって作製された絶縁膜上に形成されていること、コンタクトプラグが接続されていない配線層が所定の長さ以上ＳＯＤ膜のみに接触していないこと等が挙げられる。第１実施形態及び第２実施形態において説明したように、コンタクトプラグが配線層に接続されている場合には配線層はＳＯＤ膜から剥離しにくくなる。また、コンタクトプラグが接続されてない領域であっても、ＣＶＤ法で形成された窒化シリコン膜上に配線層の一部が形成されている場合には配線層は剥離しにくくなる。記憶手段３０２は、入力された検証条件を記憶する（Ｓ１０２）。
【００５２】
次に、設計者又は操作者は、レイアウトデータ入力手段３０１を用いて、レイアウト設計装置３００に半導体装置のレイアウトデータを入力する（Ｓ１０３）。
【００５３】
次に、レイアウトパターン作成手段３０３ａは、入力されたレイアウトデータを基に、半導体装置のレイアウトパターンを作成する（Ｓ１０４）。レイアウトパターンには図１〜図４に示すような各要素が含まれている。記憶手段３０２は、作成されたレイアウトパターンを記憶する（Ｓ１０５）。
【００５４】
次に、レイアウト検証手段３０３ｂは、レイアウトパターンが上記検証条件を満たすかを判定する（Ｓ１０６）。例えば、コンタクトプラグが接続されていない配線層がＳＯＤ膜上のみに形成されている場合、コンタクトプラグが接続されていても、２つのコンタクトプラグ間の配線層の領域が所定の長さを超えてＳＯＤ膜上のみに形成されている場合等には、検証条件を満たさないと判定することができる。
【００５５】
レイアウトパターンが検証条件を満たさない場合、検証条件を満たすように、具体的には配線層が剥離しにくくなるようにレイアウトパターンを修正する必要がある。そこで、接触要素検索手段３０３ｃは、配線層と接触させることにより、配線層の剥離を抑制するための要素を検索する（Ｓ１０７）。接触要素検索手段３０３ｃは、配線層の剥離しやすい領域において、例えば、配線層のパターン近くにあり、配線層の下層のＳＯＤ膜から露出しており、配線層のパターンを変更することにより配線層と接触可能なＣＶＤ膜（例えばシリコン窒化膜）、配線層の下層のＳＯＤ膜に、配線層と接触可能に作成可能なダミーのＣＶＤ膜、配線層の下層のＳＯＤ膜に、配線層と接触可能に作成可能なダミーのコンタクトプラグ等の要素を検索する。
【００５６】
次に、レイアウトパターン修正手段３０３ｄは、接触要素検索手段３０３ｃの検索結果を基に、レイアウトパターンを修正する（Ｓ１０８）。例えば、レイアウトパターン修正手段３０３ｄは、接触要素検索手段３０３ｃが検出したＣＶＤ膜と接触するように配線層のパターンを変更する。あるいは、レイアウトパターン修正手段３０３ｄは、配線層と接触するように、接触要素検索手段３０３ｃが導き出したダミーのＣＶＤ膜やコンタクトプラグを新たにレイアウトに追加してもよい。あるいは、配線層のパターンの変更とダミーの要素の追加とを組み合わせてもよい。記憶手段３０２は、修正されたレイアウトパターンを記憶する（Ｓ１０５）。
【００５７】
Ｓ１０５〜Ｓ１０８の工程を、レイアウトパターンが検証条件を満たすまで繰り返す。レイアウトパターンが検証条件を満たしたらレイアウトの設計方法を終了する。
【００５８】
本発明のレイアウト設計装置及びレイアウト設計方法によれば、本発明の半導体装置を容易に設計することができる。すなわち、少なくとも、配線層の少なくとも一部を、ＳＯＤ膜よりも接合強度が高いＣＶＤ膜上に形成させるか、又は配線層にコンタクトプラグに接続するので、配線層の剥離に伴う問題の発生を抑制することができる。
【実施例】
【００５９】
［実施例１−２］
図３に示す第４配線層と同様の形状の配線層を有する半導体装置を作製した。この半導体装置においては、配線層は全体的にＳＯＤ膜上に形成した。すなわち、第４配線層がサイドウォールと接触していること以外は第２実施形態と同様の形態を有する半導体装置を作製した。表１に、実施例及び比較例における配線層の長さを示す。図３におけるＬ１，Ｌ２は、表１に示す長さと同様である。このとき、比較例１及び２のとき、すなわち、コンタクトプラグ間の配線層の長さが１３０μｍ未満であるとき、ＳＯＤ膜からの配線層の剥離の問題は生じにくかったが、実施例１及び実施例２のとき、すなわち配線層の長さが１７０μｍ以上になるとＳＯＤ膜からの配線層の剥離が問題となった。したがって、少なくとも実施例１及び実施例２の形態では本発明を適用させることが必要であると考えられる。
【００６０】
そこで、実施例１及び実施例２について、第２実施形態と同様の半導体装置を作製した。すなわち、配線層のうち長さＬ１の部分をサイドウォール膜上に掛かるようにした。このとき、配線層はＳＯＤ膜から剥離しにくくなった。したがって、少なくとも配線層の長さのうち４０％以上をサイドウォール又はキャップ膜上に掛かるようにすれば配線層の剥離を防止できることが分かった。ただし、配線層とサイドウォールとを接触させる割合や箇所は実施例の条件に限定されるものではない。
【００６１】
【表１】
2013187476.tif 000003
【００６２】
［実施例３］
図５に示す第２実施形態に係る半導体装置を作製した。第６配線層２４３は、幅Ｗ１７０ｎｍ、厚さ４０ｎｍ、長さＬ１７２μｍ及び長さＬ２１０６μｍのフレーム形状とした。第６配線層２４３の材料は下層が窒化タングステン、上層がタングステンの積層体とした。また、第６配線層２４３は、シリコン窒化膜からなるマスク膜上に形成した。上述のような寸法を有する第６配線層２４３がＳＯＤ膜上に形成されているとすると、実施例１−２で述べたように第６配線層２４３は剥離しやすくなってしまう。しかしながら、第６配線層２４３をシリコン窒化膜上に形成することにより、コンタクトプラグが１箇所しか接続されていなくとも、第６配線層２４３の剥離を防止することができた。
【００６３】
本発明の半導体装置及びそのレイアウト設計方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００６４】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【符号の説明】
【００６５】
１００，２００，２４０          半導体装置
１０１          半導体基板
１０２          第１層間絶縁膜
１０３          第２層間絶縁膜
１０４          第１配線層
１０５          キャップ膜
１０５ａ        上面
１０６          サイドウォール
１０６ａ        上面
１０７          第２配線層
１０７ａ        第１層
１０７ｂ        第２層
１０８          第３配線層
１０９          コンタクトプラグ
２０８          第４配線層
２０９ａ        第１コンタクトプラグ
２０９ｂ        第２コンタクトプラグ
２４１          第５配線層
２４２          マスク膜
２４３          第６配線層
２４４          第３コンタクトプラグ
３００          レイアウト設計装置
３０１          レイアウトデータ入力手段
３０２          記憶手段
３０３          レイアウト設計手段
３０３ａ        レイアウトパターン作成手段
３０３ｂ        レイアウト検証手段
３０３ｃ        接触要素検索手段
３０３ｄ        レイアウトパターン修正手段
３０４          検証条件入力手段
９００          半導体装置
９０１          半導体基板
９０２          第１層間絶縁膜
９０３          第２層間絶縁膜
９０４          第１配線層
９０５          キャップ膜
９０６          サイドウォール
９０７          第２配線層
９０７ａ        窒化タングステン
９０７ｂ        タングステン
９０８          第３配線層
９０９          コンタクトプラグ
【図１】
2013187476.tif 000004
【図２】
2013187476.tif 000005
【図３】
2013187476.tif 000006
【図４】
2013187476.tif 000007
【図５】
2013187476.tif 000008
【図６】
2013187476.tif 000009
【図７】
2013187476.tif 000010
【図８】
2013187476.tif 000011
【図９】
2013187476.tif 000012
【図１０】
2013187476.tif 000013